CN102713776A - 利用了多总线臂技术的便携式铰接臂坐标测量机 - Google Patents

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Abstract

一种利用了多总线臂技术的便携式铰接臂坐标测量机（AACMM），包括可人工定位的铰接臂部分、测量装置和电子电路。电子电路被配置成从臂部分接收位置信号并且提供与测量装置的位置对应的数据。AACMM进一步包括探头端、附属装置、编码器数据总线和第一装置数据总线。编码器数据总线耦接至臂部分和电子电路，且编码器数据总线被配置成向电子电路发送位置信号。第一装置数据总线耦接至附属装置和电子电路。第一装置数据总线被配置成与编码器数据总线同时地并且独立于编码器数据总线而工作以便向电子电路发送来自附属装置的附属装置数据。

Description

利用了多总线臂技术的便携式铰接臂坐标测量机
对相关申请的交叉引用
本申请要求提交于2010年1月20日的第61/296,555号临时申请、提交于2010年6月16日的第61/355,279号临时申请和提交于2010年6月4日的第61/351,347号临时申请的优先权，这些临时申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开内容涉及一种坐标测量机，更具体地，涉及一种具有多个独立总线的便携式铰接臂坐标测量机。
背景技术
便携式铰接臂坐标测量机（AACMM）在零件的制造或生产中已得到广泛应用，其中需要在零件的制造或生产（例如加工）的各种阶段期间迅速且准确地验证零件的尺度。特别是在执行相对复杂零件的尺度测量所花费的时间量方面，便携式AACMM相对于已知的静止或固定的、成本密集的且相对难以使用的测量设备表现出巨大的改进。通常，便携式AACMM的用户简单地沿着待测量的零件或物体的表面导引探头。然后记录并向用户提供测量数据。在一些情况下，在计算机屏幕上以视觉形式（例如三维（3D）形式）向用户提供数据。在其它情况下，以数值形式向用户提供数据，例如当测量孔的直径时，在计算机屏幕上显示文字“直径=1.0034”。
在通过整体引用合并于此的第5,402,582号共同转让美国专利（‘582）中公开了现有技术的便携式铰接臂CMM的例子。‘582专利公开了一种包括人工操作的铰接臂CMM的3D测量系统，该CMM在一端具有支撑基部而在另一端具有测量探头。通过整体引用合并于此的第5,611,147号共同转让美国专利（‘147）中公开了类似的铰接臂CMM。在‘147专利中，铰接臂CMM包括多个特征（这些特征包括探头端的附加旋转轴）、由此提供具有二-二-二或二-二-三轴构造的臂（后一种情况为七轴臂）。
在当代AACMM中，收集并沿着位于铰接臂CMM中的臂总线传输包括编码器数据的测量数据。使用单个总线的一个缺点在于：总线的特性（比如总线速度和总线宽度）由编码器和编码器数据的要求来决定。使用单个总线的另一个缺点在于：可在臂总线上发送的非编码器数据的量受到在计入编码器数据所使用的容量之后的臂总线上的剩余容量的限制。尽管现有AACMM适合于它们的预期目的，但需要的是一种具有本发明实施例的特定特征以提供增强的臂总线的便携式AACMM。
发明内容
一个实施例是一种便携式铰接臂坐标测量机（AACMM）。AACMM包括：具有相对的第一端和第二端的可人工定位的铰接臂部分，该臂部分包括多个相连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置传感器。AACMM还包括耦接至第一端的测量装置以及电子电路。电子电路被配置成：接收来自该至少一个位置传感器的位置信号；并且提供与测量装置的位置对应的数据。该AACMM进一步包括：设置在测量装置与第一端之间的探头端；可移除地耦接至探头端的附属装置；编码器数据总线；以及第一装置数据总线。编码器数据总线耦接至该至少一个传感器和电子电路，并且编码器数据总线被配置成向电子电路发送位置信号。第一装置数据总线耦接至附属装置和电子电路。第一装置数据总线被配置成与编码器数据总线同时地并且独立于编码器数据总线而工作以便向电子电路发送来自附属装置的附属装置数据。
另一个实施例是一种便携式AACMM，该AACMM包括具有相对的第一端和第二端的可人工定位的铰接臂部分，该臂部分包括多个相连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置传感器。该AACMM还包括耦接至第一端的测量装置以及电子电路。电子电路被配置成：接收来自该至少一个位置传感器的位置信号；并且提供与测量装置的位置对应的数据。该AACMM进一步包括：设置在测量装置与第一端之间的探头端；编码器数据总线；以及第一装置数据总线。编码器数据总线耦接至该至少一个传感器和电子电路，并且编码器数据总线被配置成向电子电路发送位置信号。第一装置数据总线耦接至测量装置和电子电路。第一装置数据总线被配置成与编码器数据总线同时地并且独立于编码器数据总线而工作。
又一个实施例是一种操作便携式AACMM的方法。该方法包括经由编码器数据总线接收位置信号。该接收由便携式AACMM上的电子电路进行。该便携式AACMM包括具有相对的第一端和第二端的可人工定位的铰接臂部分，该臂部分包括多个相连接的臂段，且每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置传感器。该便携式AACMM还包括：耦接至第一端的测量装置；设置在测量装置与第一端之间的探头端；可移除地耦接至探头端的附属装置；电子电路；与该至少一个位置传感器和电子电路通信的编码器数据总线；以及与附属装置和电子电路通信的装置数据总线。在电子电路处接收附属装置数据。从附属装置经由装置数据总线接收附属装置数据。装置数据总线与编码器数据总线同时地并且独立于编码器数据总线而工作。
附图说明
现在参照附图示出了多个示例性实施例，这些示例性实施例不应当被解释为对于本公开内容的整个范围的限制，并且其中，在多个不同图中对元件同样地编号：
包括图1A和1B的图1是其中具有本发明的各个方面的实施例的便携式铰接臂坐标测量机（AACMM）的立体图；
包括合起来看的图2A-2D的图2是被用作根据一个实施例的图1中的AACMM的一部分的电子器件的框图；
包括合起来看的图3A和3B的图3是描述了根据一个实施例的图2中的电子数据处理系统的详细特征的框图；
图4是图1中的AACMM的探头端的等距视图；
图5是耦接有柄的图4中的探头端的侧视图；
图6是附接有柄的图4中的探头端的部分侧视图；
图7是图6中的探头端的接口部分的一个放大部分侧视图；
图8是图5中的探头端的接口部分的另一个放大部分侧视图；
图9是图4中的柄的部分横截面等距视图；
图10是附接有激光线探头装置的图1中的AACMM的探头端的等距视图；
图11是图10中的激光线探头的部分横截面等距视图；
图12是附接有另一个可移除装置的图1中的AACMM的探头端的等距视图；
图13是附接有涂料喷洒装置的图1中的AACMM的探头端的等距视图；
包括图14A-图14C的图14是根据本发明一个实施例的可以根据臂位置和取向来被调整为与零件特征保持对准的投影图像的视图；
包括图15A-15B的图15是其上投影有图像的零件的表面的视图，其中，投影图像包含探头指导和状态信息；
图16是一个AACMM的立体图，其中两个投影器安装至探头端上而第三个投影器安装在AACMM的另一部分上；
图17是在探头端上安装有两个投影器的另一个AACMM的立体图；
图18是在探头端上安装有投影器的AACMM的立体图，其中，投影器将图像投影到零件的表面上，其中，投影图像包含零件的表面后面的隐藏特征；
图19是根据一个实施例的AACMM中的臂总线的框图；
图20是根据一个实施例的AACMM中的数据捕捉的流程图；并且
图21是根据一个实施例的编码器数据总线和装置数据总线上的同时数据捕捉的流程图。
具体实施方式
本发明的一个实施例提供了一种增强的AACMM，该AACMM包括彼此独立地工作以便在该AACMM内传输数据的多个臂总线。
图1A和1B立体地示出了根据本发明的各种实施例的AACMM 100，其中铰接臂是一种类型的坐标测量机。如图1A和1B所示，示例性AACMM 100可以包括六轴或七轴铰接测量装置，该铰接测量装置具有探头端401，探头端401包括耦接至AACMM 100的臂部分104的一端的测量探头壳102。臂部分104包括第一臂段106，第一组轴承盒110（例如，两个轴承盒）将第一臂段106耦接至第二臂段108。第二组轴承盒112（例如，两个轴承盒）将第二臂段108耦接至测量探头壳102。第三组轴承盒114（例如，三个轴承盒）将第一臂段106耦接至位于AACMM 100的臂部分104的另一端的基部116。每组轴承盒110、112、114都提供了铰接移动的多个轴。此外，探头端401可以包括测量探头壳102，测量探头壳102包括AACMM 100的第七轴部分的轴杆（例如，AACMM 100的第七轴上的包含确定测量装置（例如，探头118）的移动的编码器系统的盒）。在此实施例中，探头端401可以绕着贯穿测量探头壳102的中心的轴旋转。在使用AACMM 100时，基部116通常固定至工作表面。
每个轴承盒组110、112、114内的每个轴承盒通常包含编码器系统（例如，光学角度编码器系统）。编码器系统（即，传感器）提供各自臂段106、108和对应轴承盒组110、112、114的位置的指示，它们合起来提供探头118相对于基部116的位置（以及因此正被AACMM 100测量的物体在某个参照系—例如局部或全局参照系中的位置）的指示。臂段106、108可以由适当刚性的材料制成，比如但不限于例如碳复合材料。具有铰接移动的六个或七个轴（即，自由度）的便携式AACMM 100提供了如下优点：在提供可以由操作员容易地操纵的臂部分104的同时，允许操作员将探头118定位在绕着基部116的360°区域内的期望区位。然而，应当理解，具有两个臂段106、108的臂部分104的图示是为了示例的目的，所要求保护的本发明应当不限于此。AACMM 100可以具有由轴承盒耦接在一起的任何数目的臂段（并因此具有铰接移动的多于或少于六个或七个的轴或自由度）。
探头118可拆卸地安装至测量探头壳102，测量探头壳102连接至轴承盒组112。柄126可经由例如快速连接接口相对于测量探头壳102被移除。柄126可以被其它装置（例如，激光线探头、条形码阅读器）替换，由此提供允许操作员将不同测量装置与同一AACMM 100一起使用的优点。在示例性实施例中，探头壳102容纳可移除的探头118，可移除的探头118是接触式测量装置并且可以具有与要测量的物体物理接触的不同尖端118，包括但不限于：球型、触敏型、弯曲型和延伸型探头。在其它实施例中，测量是例如由诸如激光线探头（LLP）的非接触式装置执行的。在一个实施例中，使用快速连接接口来将柄126替换为LLP。其它类型的测量装置可以替换可移除的柄126以提供附加功能。这样的测量装置的例子包括但不限于例如一个或多个照明灯、温度传感器、热扫描器、条形码扫描器、投影器、涂料喷洒器、相机等。
如图1A和1B所示，AACMM 100包括可移除的柄126，可移除的柄126提供了允许在不将测量探头壳102从轴承盒组112移除的情况下改变附件或功能的优点。如下面关于图2更详细地讨论的，可移除的柄126还可以包括允许与柄126交换电力和数据的电连接器以及对应的位于探头端401中的电子器件。
在各种实施例中，每组轴承盒110、112、114都允许AACMM 100的臂部分104绕着多个旋转轴移动。如所提到的，每个轴承盒组110、112、114都包括对应的编码器系统比如光学角度编码器，所述编码器系统每个都与例如臂段106、108的对应旋转轴同轴地布置。如在下面更详细地描述的，光学编码器系统检测例如臂段106、108中的每一个臂段绕着对应轴的旋转（转体（swivel））或横向（铰链）移动，并且将信号发送至AACMM100内的电子数据处理系统。每个单独的原始编码器计数作为信号被分别发送至电子数据处理系统，在此，它被进一步处理成测量数据。如共同转让的美国专利第5,402,582号（‘582）中所公开的，不需要与AACMM 100自身分开的位置计算器（例如，串行盒）。
基部116可以包括附接装置或安装装置120。安装装置120允许AACMM 100可移除地安装至期望区位，例如检验台、加工中心、墙壁或地面。在一个实施例中，基部116包括柄部分122，柄部分122提供便于使操作员当AACMM 100正被移动时保持基部116的区位。在一个实施例中，基部116进一步包括向下折叠以使诸如显示屏的用户接口显露的可移动的盖部分124。
根据一个实施例，便携式AACMM 100的基部116包含或容纳包括以下两个主要部件的电子数据处理系统：对来自AACMM 100内的各种编码器系统的数据以及表示用以支持三维（3D）位置计算的其它臂参数的数据进行处理的基部处理系统；以及包括板上操作系统、触摸屏显示器和驻留应用软件的用户接口处理系统，该驻留应用软件允许在不需要连接至外部计算机的情况下在AACMM 100内实施相对完整的计量功能。
基部116中的电子数据处理系统可以与远离基部116的编码器系统、传感器和其它外围硬件（例如，可安装至AACMM 100上的可移除的柄126的LLP）通信。支持这些外围硬件装置或特征的电子器件可以处于位于便携式AACMM 100内的轴承盒组110、112、114中的每一组中。
图2是根据一个实施例的AACMM 100中所使用的电子器件的框图。图2中所示的实施例包括电子数据处理系统210，电子数据处理系统210包括用于实施基部处理系统的基部处理器板204、用户接口板202、用于提供电力的基部电力板206、蓝牙模块232和基部倾斜板208。用户接口板202包括用于执行应用软件以执行此处描述的用户接口、显示和其它功能的计算机处理器。
如图2中所示，电子数据处理系统210经由一个或多个臂总线218与前述的多个编码器系统通信。在图2中所描绘的实施例中，每个编码器系统生成编码器数据，并且包括：编码器臂总线接口214、编码器数字信号处理器（DSP）216、编码器读取头接口234和温度传感器212。诸如应力传感器的其它装置可以附接至臂总线218。
图2中还示出了与臂总线218通信的探头端电子器件230。探头端电子器件230包括探头端DSP 228、温度传感器212、柄/LLP接口总线240和探头接口226，在一个实施例中，柄/LLP接口总线240经由快速连接接口与柄126或LLP 242连接。快速连接接口允许通过柄126访问由LLP242和其它附件使用的数据总线、控制线和电力总线。在一个实施例中，探头端电子器件230位于AACMM 100上的测量探头壳102中。在一个实施例中，可以从快速连接接口移除柄126，并且可以由经由柄/LLP接口总线240与AACMM 100的探头端电子器件230通信的激光线探头（LLP）242来执行测量。在一个实施例中，电子数据处理系统210位于AACMM 100的基部116中，探头端电子器件239位于AACMM 100的测量探头壳102中，且编码器系统位于轴承盒组110、112、114中。探头接口226可以通过任何适合的通信协议与探头端DSP 228连接，所述通信协议包括在商业上可从Maxim Integrated Products有限公司获得的、实施1-线通信协议236的产品。
图3是描述了根据一个实施例的AACMM 100的电子数据处理系统210的详细特征的框图。在一个实施例中，电子数据处理系统210位于AACMM 100的基部116中，并且包括基部处理器板204、用户接口板202、基部电力板206、蓝牙模块232和基部倾斜模块208。
在图3中所示的实施例中，基部处理器板204包括其中所示的各种功能块。例如，基部处理器功能302被用来支持对来自AACMM 100的测量数据的收集，并且经由臂总线218和总线控制模块功能308接收原始臂数据（例如，编码器系统数据）。存储器功能304存储程序和静态臂配置数据。基部处理器板204还包括用于与任何外部硬件装置或附件比如LLP242通信的外部硬件选项端口功能310。实时时钟（RTC）和日志306、电池组接口316以及诊断端口318也包含在图3中所描绘的基部处理器板204的一个实施例中的功能中。
基部处理器板204还对与外部（主计算机）装置和内部（显示处理器202）装置的所有有线和无线数据通信进行管理。基部处理器板204具有如下能力：经由以太网功能320（例如，使用时钟同步标准比如电气和电子工程师协会（IEEE）1588）与以太网通信、经由LAN功能322与无线局域网（WLAN）通信、以及经由并行-串行通信（PSC）功能314与蓝牙模块232通信。基部处理器板204还包括与通用串行总线（USB）装置312的连接。
比如前述‘582专利的串行盒中所公开的，基部处理器板204发送和收集原始测量数据（例如，编码器系统计数、温度读数）以便处理成测量数据而无需任何预处理。基部处理器204将经处理的数据经由RS485接口326发送至用户接口板202上的显示处理器328。在一个实施例中，基部处理器204还将原始测量数据发送至外部计算机。
现在转向图3中的用户接口板202，在显示处理器328上执行的应用利用由基部处理器接收到的角度和位置数据来提供AACMM 100内的自主计量系统。可以在显示处理器328上执行应用以支持诸如但不限于特征的测量、指导和训练图形、远程诊断、温度校正、各种工作特征的控制、与各种网络的连接以及被测量的物体的显示的功能。连同显示处理器328和液晶显示器（LCD）338（例如，触摸屏LCD）用户接口一起，用户接口板202还包括若干接口选项，这些接口选项包括安全数字（SD）卡接口330、存储器332、USB主机接口334、诊断端口336、相机端口340、音频/视频接口342、拨号/蜂窝调制解调器344和全球定位系统（GPS）端口346。
图3中所示的电子数据处理系统210还包括具有用于记录环境数据的环境记录器362的基部电力板206。基部电力板206还使用AC/DC转换器358和电池充电器控制360来向电子数据处理系统210提供电力。基部电力板206使用内部集成电路（I2C）串行单端总线354以及经由DMA串行外围接口（DSPI）356来与基部处理器板204通信。基部电力板206经由在基部电力板206中实施的输入/输出（I/O）扩展功能364连接至倾斜传感器和射频标识（RFID）模块208。
尽管示出为多个单独的部件，但在其它实施例中，部件的全部或子集可以物理地位于不同的区位并且/或者可以是以与图3中所示的方式不同的方式相组合的功能。例如，在一个实施例中，基部处理器板204和用户接口板202被组合成一个物理板。
现在参照图4-9，图示了探头端401的一个示例性实施例，该探头端具有测量探头壳102，测量探头壳102具有允许可移除和可互换装置400与AACMM 100耦接的快速连接机械和电接口。在该示例性实施例中，装置400包括罩402，罩402包括被设定尺寸和形状从而被保持于操作员的手中（比如手枪握把中）的柄部分404。罩402是具有腔406的薄壁结构（图9）。腔406被设定尺寸并配置成容纳控制器408。控制器408可以具有例如微处理器的数字电路或者是模拟电路。在一个实施例中，控制器408与电子数据处理系统210（图2和图3）异步双向通信。控制器408与电子数据处理系统210之间的通信连接可以是有线的（例如经由控制器408）或者可以是直接或间接无线连接（例如蓝牙或IEEE 802.11）或者有线和无线连接的组合。在该示例性实施例中，罩402例如由注模塑料材料形成为两半410、412。这两半410、412可以由紧固器（例如螺钉414）固定在一起。在其它实施例中，罩的两半410、412可以由例如粘合剂或超声焊接固定在一起。
柄部分404还包括可以由操作员人工激活的按钮或致动器416、418。致动器416、418耦接至向探头壳102内的控制器420发送信号的控制器408。在该示例性实施例中，致动器416、418执行与装置400相对地位于探头壳102上的致动器422、424的功能。应当理解，装置400可以具有也可用来控制装置400、AACMM 100或反之亦然的附加开关、按钮或其它致动器。装置400还可以包括指示器，比如发光二极管（LED）、声音生成器、计量仪、显示器或量具。在一个实施例中，装置400可以包括允许同步口头评论与测量点的数字语音记录器。在又一实施例中，装置400包括允许操作员向电子数据处理系统210发送语音激活的命令的麦克风。
在一个实施例中，柄部分404可以被配置成与操作员手一起使用或者用于特定一只手（例如左撇子或右撇子）。柄部分404也可以被配置成帮助残疾的操作员（例如取景器遗失的操作员或者具有修复手臂的操作员）。另外，当间隙空间受限时，柄部分404可以被移除并且探头壳102被自身使用。如上所述，探头端401还可以包括AACMM 100的第七轴的轴杆。在此实施例中，装置400可以被布置成绕着AACMM第七轴旋转。
探头端401包括机械和电接口426，接口426具有装置400上的第一连接器429（图8），连接器429与探头壳102上的第二连接器428协作。连接器428、429可以包括允许将装置400耦接至探头壳102的电和机械特征。在一个实施例中，接口426包括第一表面430，第一表面430上具有机械耦接器432和电连接器434。罩402还包括与第一表面430相邻并且从第一表面430偏移的第二表面436。在该示例性实施例中，第二表面436是从第一表面430偏移近似0.5英寸距离的平坦表面。如下文将具体讨论的，该偏移在收紧或松开紧固器比如轴环438时为操作员的手指提供间隙。接口426提供装置400与探头壳102之间的相对快速和安全的电子连接而无需对准连接器管脚并且无需单独的线缆或连接器。
电连接器434从第一表面430延伸并且包括电耦接成比如经由一个或多个臂总线218来与电子数据处理系统210（图2和图3）异步双向通信的一个或多个连接器管脚440。双向通信连接可以是有线的（比如经由臂总线218）、无线的（例如蓝牙或IEEE 802.11）或者有线与无线连接的组合。在一个实施例中，电连接器434电耦接至控制器420。控制器420可以比如经由一个或多个臂总线218来与电子数据处理系统210异步双向通信。电连接器434被定位成提供与探头壳102上的电连接器442的相对快速和安全的电子连接。电连接器434、442当装置400附接至探头壳102时相互连接。电连接器434、442可以每个都包括金属包封连接器壳，该壳提供对电磁干扰的屏蔽以及在将装置400附接至探头壳102的过程中保护连接器管脚并且辅助管脚对准。
机械耦接器432提供装置400与探头壳102之间的相对刚性的机械耦接以支持相对精确的应用，在这些应用中，装置400在AACMM 100的臂部分104的端上的位置优选地未转移或移动。任何这样的移动通常可能引起测量结果准确性的不期望的降级。使用本发明一个实施例的快速连接机械和电子接口的机械附接配置部分的各种结构特征来实现这些期望结果。
在一个实施例中，机械耦接器432包括定位于一端448（装置400的前沿或“前部”）上的第一突出部444。第一突出部444可以包括键控、开槽或斜面接口，该接口形成从第一突出部444延伸的唇部446。唇部446在尺寸上设定成在从探头壳102延伸的突出部452限定的切口450中被接收（图8）。应当理解第一突出部444和缝450与轴环438一起形成耦接器布置，从而当唇部446定位于切口450内时切口450可以用来限制装置400在附接至探头壳102时的纵向和横向移动二者。如下文将更具体讨论的，轴环438的旋转可以用来将唇部446固定于切口450内。
机械耦接器432可以包括与第一突出部444相对的第二突出部454。第二突出部454可以具有键控、开槽唇部或斜面接口表面456（图5）。第二突出部454被定位成对接与探头壳102关联的紧固器（如比如轴环438）。如下文将更具体讨论的，机械耦接器432包括从表面430突出、与为接口426提供转动点的电连接器434相邻或者绕着电连接器434设置的凸表面（图7和图8）。这在装置400附接至探头壳102时用作在装置400与探头壳102之间的三个机械接触点中的第三机械接触点。
探头壳102包括在一端上同轴布置的轴环438。轴环438包括在第一位置（图5）与第二位置（图7）之间可移动的螺纹部分。通过旋转轴环438，轴环438可以用来固定或移除装置400而无需外部工具。轴环438的旋转沿着相对粗略的方形螺纹圆柱体474移动轴环438。使用这样的相对大尺寸、方形螺纹和成型表面允许大量夹紧力而旋转转矩最小。圆柱体474的螺纹的粗略节距进一步允许以最小旋转收紧或松开轴环438。
为了将装置400耦接至探头壳102，向切口450中插入唇部446，并且旋转装置以如箭头464所示朝着表面458旋转第二突出部454（图5）。旋转轴环438从而使轴环438在箭头462所示方向上移动或平移成与表面456对接。轴环438与成角度表面456相抵的移动与凸表面460相抵驱动机械耦接器432。这辅助克服界面的变形或者界面的表面上的异物的潜在问题，这些问题可能干扰装置400刚性座装到探头壳102。轴环438对第二突出部454施加力使机械耦接器432上移从而将唇部446按入探头壳102上的支座中。随着轴环438继续收紧，朝着探头壳102向上按压第二突出部454从而对转动点施加压力。这提供锯齿形布置从而向第二突出部454、唇部446和中心转动点施加压力以减少或消除装置400的转移或摇摆。转动点在唇部446对探头壳102的端施加向下力之时与探头壳102上的底部直接相抵按压。图5包括用于示出装置400和轴环438的移动方向的箭头464、464。图7包括用于示出当收紧轴环438时在接口426内的施加压力方向的箭头466、468、470。应当理解，装置400的表面436的偏移距离提供在轴环438与表面436之间的间隙472（图6）。间隙472允许操作员在减少在旋转轴环438时夹痛手指的风险之时在轴环438上获得更稳固的紧握。在一个实施例中，探头壳102有充分刚度以在收紧轴环438时减少或防止变形。
接口426的实施例允许恰当对准机械耦接器432和电连接器434并且也保护电子接口免受可能另外由于而轴环438、唇部446和表面456的夹紧动作出现的施加应力。这在减少或消除对电路板476的安装电连接器434、442（这些连接器可以具有焊接端子）的应力损坏方面提供优点。实施例也提供较已知方式而言的优点在于无需工具用于让用户连接或者从探头壳102断开装置400。这允许操作员相对容易地人工连接装置与探头壳102和从探头壳102断开装置400。
由于接口426可能有相对大量的屏蔽电连接，所以可以在AACMM100与装置400之间共享相对大量的功能。例如位于AACMM 100上的开关、按钮或其它致动器可以用来控制装置400或反之亦然。另外，可以从电子数据处理系统210向装置400传输命令和数据。在一个实施例中，装置400是视频相机，该视频相机传输待存储在基部处理器402上的存储器中或者待显示在显示器328上的所记录的图像的数据。在另一个实施例中，装置400是从电子数据处理系统210接收数据的图像投影器。此外，位于AACMM 100或装置400中的温度传感器可以由另一个共享。应当理解，本发明的实施例在提供如下灵活接口方面提供优点，该灵活接口允许许多种附属装置400快速、容易和可靠地耦接至AACMM 100。另外，在AACMM 100与装置400之间共享功能的能力可以通过消除两重性来允许减少AACMM 100的尺寸、电力消耗和复杂性。
在一个实施例中，控制器408可以变更AACMM 100的探头端401的工作或功能。例如，当装置400被附接时相对于当探头壳102被其自身使用时，控制器408可以变更探头壳102上的指示器灯以发射不同颜色的光、不同强度的光或者在不同时间接通/关断。在一个实施例中，装置400包括测量距物体的距离的测距传感器（未示出）。在此实施例中，控制器408可以改变探头壳102上的指示器灯以便向操作员提供物体距探头尖端119有多远的指示。这在简化控制器420的要求方面提供了优点并且通过添加附属装置允许了升级的或增大的功能。
参照图10-11，本发明的实施例向用于激光线探头（LLP）扫描装置500的相机、信号处理、控制和指示器接口提供优点。LLP 500包括具有柄部分504的罩502。如上文所述，LLP 500还在一端上包括将LLP 500机械和电耦接至探头壳102的接口426。接口426允许LLP 500快速和容易地耦接至AACMM 100和从AACMM 100移除而无需附加的工具。罩502包括与接口426相邻的部分506，部分506包括光学装置510比如激光装置和传感器508。传感器508可以例如是电荷耦合器件（CCD）型传感器或互补金属氧化物半导体（CMOS）型传感器。在该示例性实施例中，光学装置510和传感器508成角度地布置，使得传感器508可以在期望的焦点处检测来自光学装置510的反射光。在一个实施例中，光学装置510和传感器508的焦点从探头尖端118偏移，使得可以操作LLP 500而没有来自探头尖端118的干扰。换言之，可以在探头尖端118就位的情况下操作LLP 500。另外，应当理解，LLP 500可以相对于探头尖端118基本上固定，并且对柄部分504的力可以不影响LLP 500相对于探头尖端118的对准。在一个实施例中，LLP 500可以具有允许操作员在从LLP 500和探头尖端118获取数据之间切换的附加致动器（未示出）。
光学装置510和传感器508电耦接至设置在罩502内的控制器512。控制器512可以包括一个或多个微处理器、数字信号处理器、存储器和信号调控电路。由于LLP 500所生成的数字信号处理和大数据量，所以控制器512可以被布置在柄部分504内。控制器512经由电连接器434电耦接至臂总线218。LLP 500进一步包括致动器514、516，致动器514、516可以由操作员人工激活以发起由LLP 500进行的数据捕捉和操作。
在本发明的其它实施例中，耦接至AACMM 100的装置600（图12）可以包括功能装置602。取决于装置600的类型，功能装置602可以是静止相机、视频相机、条形码扫描器、热扫描器、光源（例如闪光灯）或图像投影器。在一个实施例中，功能装置602可以包括回射器保持器（比如在通过整体引用而结合于此、标题为“Apparatus and method forRelocating an Articulating-Arm Coordinate Measuring Machine”的第7,804,602号共同转让美国专利中描述的回射器保持器）。在又一个实施例中，功能装置602可以包括超声探头（比如在通过整体引用而结合于此、标题为“Method of Constructing a 3-Dimensional Map of a MeasurableQuantity Using Three Dimensional Coordinate Measuring Apparatus”的第5,412,880号共同转让美国专利中描述的）超声探头。装置600包括允许装置在电和机械上耦接至探头壳102的接口426。装置600进一步包括电连接至功能装置602的控制器。该控制器被布置成与电子数据处理系统210异步双向通信。双向通信连接可以是有线（例如，经由臂总线218）、无线（例如，蓝牙或IEEE 802.11）。在一个实施例中，通信连接是有线与无线连接的组合，其中，经由经过控制器420的有线连接传输第一信号类型，而经由无线连接传输第二信号类型。在其中功能装置602包括诸如图像投影器和激光线探头的多个功能的一个实施例中，可以经由无线连接向图像投影器发送图像（例如CAD）数据，而经由有线连接发送由LLP图像传感器获取的数据。应当理解，集成这些装置可以在允许操作员更快并且以更高程度的可靠性获取测量方面提供优点。例如在附接有静止相机或视频相机装置时，操作员可以记录用装置测量的物体的一个或多个图像。这些图像可以例如显示于显示器328上或者并入于检查报告中。在一个实施例中，操作员可以经由用户接口板202将图形标记放置于显示的图像上以限定测量点。以这一方式，操作员可以在以后从存储器调回做标记的图像并且快速了解何处进行测量。在其它实施例中，捕捉被测量的物体的视频。然后经由用户接口板202重放视频以辅助操作员对待检查的下一物体充分多次测量或者作为用于新操作员的训练工具。
在又一个实施例中，该装置可以是涂料喷洒装置700（图13）。涂料喷洒装置700包括将涂料喷洒装置700在电和机械上耦接至探头壳102的接口426。在此实施例中，装置700包括被布置成与电子数据处理系统210通信的控制器。通信连接可以是有线的（例如经由臂总线218）、无线的（例如蓝牙或IEEE 802.11）或者有线与无线连接的组合。装置700的控制器从电子数据处理系统210接收信号并且从各自连接至各自具有单色涂料的贮存器704（例如红、绿、蓝）的一个或多个喷洒管嘴702有选择地喷洒一个或多个颜色。应当理解喷洒管嘴702也可以是向表面上沉积涂料、墨、颜料或染料的喷墨型喷洒机制。喷墨管嘴可以包括但不限于连续喷墨、热喷墨和压电喷墨。喷墨由于电子数据处理系统210知道探头壳102的位置和取向，所以装置可以接收用于在特定位置喷洒特定颜色以与存储于储存器中的所需图像匹配的命令。因此，图像或图片可以在操作员越过所需表面（例如墙壁）移动装置700时由装置700在线。这一实施例也在用于在物品（如比如片金属）上创建布局标记的制造环境中提供优点。
应当理解，尽管图13图示了贮存器704在AACMM 100的外部，但是这出于示例性目的而所要求保护的本发明不应局限于此。在一个实施例中，贮存器704被设置在装置700的柄中。在另一个实施例中，贮存器704被布置在基部116中，并且管道贯穿臂104，从而提供了没有外部布线、管子或管道的系统。
现在参照图12和图14-18，示出了装置600的一个实施例，该装置并入了一个或多个图像投影器602。根据本发明的实施例，一个或多个相对小的商业可获得投影器（例如“超小型”或“微型”投影器）604可以安装至、连接到或者以别的方式附接至AACMM 100的探头端401或者其上的其它各种位置（例如，与柄相对的，在臂段上）。在图14A-14D中，示出了投影器604与柄126相邻地安装至装置600。然而，投影器604如果与AACMM 100结合使用则可以安装在AACMM 100上的任何地方并且可以安装至激光线探头。投影器604可以包含一定量的处理能力。在一个实施例中，投影器604与电子数据处理系统210连接或通信。这样，投影器604可以设有视觉指导信息或数据（例如图像606），投影器604然后将该指导信息或数据投影到待由AACCM 100的操作员测量或者以别的方式操作的零件或物体608上，如图14B的“位置1”所示。
一旦零件608的取向在AACMM 100的坐标系内被对准，就可以使用臂104的位置数据来同步投影图像606及其立体图的比例与AACMM100的移动。投影在零件608上的图像606可以由与投影器604关联的处理器或者经由电子数据处理系统210根据探头端401的位置来调整，使得当装置600被移动时，投影在零件608上的图像606是静止的，从而在比例和取向二者上改变以向操作员呈现稳定的图像。可以在图14C的“位置”2看见这一点。作为例子，带色（例如绿色）圆圈610可以被投影成与待测量零件中的孔612对准。随着相对于零件608的探头角度或距离改变，圆圈610在投影图像606中的位置改变而圆圈610在孔612之上保持位置“锁定”并且与孔612保持相同的尺寸。这相当于锁定并且跟踪目标。该配置的优点在于当操作员移动AACMM 100时操作员无需在计算机屏幕、用户接口或其它视觉显示器从零件608移开视线。
使用零件608上的投影影像与现有技术中的简单网格线对比提供宽范围的投影信息选项（包括但不限于：（1）颜色控制--红色圆圈可以在成功完成测量之后变绿）。标记或图形的颜色可以改变以提供零件608的颜色的最高可见性（对比度）。（2）动画--标记、箭头或其它指示器可以闪烁从而改变频率、交替地改变颜色以开始或完成操作。（3）文字--消息、数据或尺度可以投影在零件上。正常显示于计算机屏幕上的数字读出可以投影在零件608上。（4）CAD图像--可以与注释、尺度或其它信息叠加于零件上。（5）照片--可以向待测量零件上投影（如设计的）零件的实际图像从而立即指示不同的任何事物（比如遗漏孔或者在错误位置的特征）。（“具有指导的投影”；见图15A）。（6）距离指示器--对于非接触式装置（如同LLP500），可以向零件表面608上投影距离指示器614。这些可以是动画、带色并且包括文字和/或数据。
AACMM 100也可以使用投影器604来向操作员提供指导，如图15A中所示。投影器604在零件608上生成如下图像，该图像醒目显示其中将用圆圈610取得测量的特征612而又也叠加其中测量装置118应当获取测量点的指示器616。文字指令618也可以投影和叠加于零件608上。在取得零件或物体608的测量或零件608的完整测量集之后，可以如图15B中所示向零件608上直接投影结果的指示器620。这可以用来醒目显示零件的在容差内和/或在容差外的某些特征。对于表面扫描，可以对高和低点色编码并且向零件608上直接投影这些点。对于有尺度的特征测量，图形或文字指示器622可以投影在零件608上从而向操作员通知特征是否在容差内和/或以外。如上文所述，这在减少为了检查零件608而必需的时间量方面提供优点，因为操作员无需从计算机终端或用户接口移开视线。
投影在604也可以用来通过投影白光来照射工作区域，并且照射的尺寸和形状可以被控制。此外，可以在移动装置600时锁定照射区域，因为可以使用探头端401的位置数据来控制聚光位置和尺寸。如果装置600被取向成使得投影器604不能照射零件608的任何部分（例如在指向天花板时），投影器604然后可以自动关断或者变黑。
参照图16-17，根据本发明另一方面的实施例，多个投影器604、624、626可以与AACMM 100一起使用。一个实施例是投影器624指向墙壁628或工作表面。这里，投影器624可以附接至AACMM 100的固定（非移动）部分上比如基部116上的可移动（例如转体）安装件。来自投影器624的图像630可以显示与来自安装在探头端401上的投影器604相同的信息或不同的信息。图像630可以供第二方观测，或者它可以用于复制板上应用软件显示或辅助计算机显示。以此方式，可以使数据更大（即增大覆盖区域），或者可以向操作员在测量时段期间更容易查看的表面628上投影数据。
此外，安装在AACMM 100的探头端401上的多个投影器604、626可以增大表面区域覆盖或者3D轮廓覆盖，由此适应了探头端401的相对更大移动而不损失图像覆盖。可按照零件608的轮廓调整图像轮廓。
参照图18，根据本发明另一方面的实施例，其上安装有投影器604的AACMM 100可以向操作员提供视觉任务指导。这样的视觉任务指导可以是以由表面或者其它类型的障碍物（例如墙壁或人类皮肤）隐藏而不可见的物体或物品特征的视觉化形式。例如，投影器604可以在如下各种表面632上投影CAD数据、CAT扫描数据、激光扫描数据或其它数据，这些表面具有在表面632后面的需要访问和操作的一个或多个物体634、636或物品。然而，重要的是，工人标识这些物体的精确位置，从而未引起对其它物体的损耗或者减少尝试对这些隐藏的物体635、636定位而浪费的时间量。表面632可以是墙壁、组件、人体的表面或者是隐藏待加工特征或者物体的其它表面类型。
图18示出了向墙壁表面632上投影的图像638的例子。在墙壁表面632后面是各种物品（比如饰钉634、竖管636和电布线）。然而，工人可能不知道什么定位于墙壁表面632后面和/或不知道这些物品在墙壁表面632后面的定位。将有利的是向工人提供墙壁表面632之后的物品的图像和那些物品的位置。一般而言，关于隐藏特征的该信息可作为例如CAD数据来得到。
在另一应用中，AACMM 100可以例如使用于手术室中。医生可以使用便携式AACMM来确定用于进行切入或发现肿瘤的区位从而将探头或测量装置118的位置与来自计算机轴向断层扫描数据的3D数据相关联。在此情况下，投影器604可以将图像投影在患者上从而提供CAT扫描影像的实际复制或者标记以指导外科医生。人工操作的机器人远程执行的外科手术可以按与上文描述的方式相同的方式使用投影系统。
在其中AACMM被使用于制造环境中的应用中，投影器604可以提供用于需要从3D CAD或图像文件驱动的定位的多种操作的指导。这例如包括：为铆钉、仪器、附件钻孔；向汽车、飞机、公共汽车或大型零件涂敷贴纸或粘性衬板带；涂写字母、细节或图像；碾磨/打磨表面或焊缝直至它们符合绘制要求；以及将饰钉或结构构件定位于覆材后面用于钉子或螺钉定位。
本发明此方面的实施例提供了隐藏特征（比如在上锁的门之后或者在墙壁、舱壁、地面之下的管子、布线、管道或其它物体）的视觉化帮助确定可以在何处安全地进行切割。这些实施例还提供了用于钻孔、切割和触及爆炸物关键部件的被投影的视觉化和指导（例如当该装置的3D CAD数据可用时）。
根据本发明这一方面的实施例，用于AACMM的投影系统向零件的表面上投影指导和零件数据（例如，结构CAD数据）。它还可以用来投影在墙壁、结构或人体之内的物体的图像以便在建筑物改造、外科手术或其它侵入式过程中使用。附接至臂的一个或多个小型投影器可在零件或表面上投影图像或数据或者向操作员提供指导。臂/投影器组合可以提供被墙壁隐藏、在人体之内、在爆破装置之内等的特征的视觉化。当物体的3D记录（例如CAD绘图、CAT扫描等）存在时，投影器与臂的组合可投影示出了特征的区位的图像，就如同看穿墙壁一样。
参照图19，总体上示出了臂总线218的一个实施例。图19中的臂总线218包括总线A 1904、总线B 1905、总线C 1906、触发总线1907和捕捉总线1908。装置数据总线1902包括总线B 1905和总线C 1906。总线A 1904也称为编码器数据总线。这里所使用的术语“总线”和“线”可互换地用来指代用于传输诸如同步脉冲和/或数据的信号的传输介质。
图19示出了两个连续区域1909。它们是附加的编码器臂总线接口214可被插入其中的区域。例如，在AACMM 100中可以有七个编码器臂总线接口214。包括基部处理器板204的AACMM 100的基部116在图19的左侧。探头端401和可互换装置（比如400、500、600、700）在图19的右侧。
捕捉总线1908从基部处理器板204向编码器DSP 216、探头端DSP228和可互换装置控制器（比如控制器408、512或者在600、700内的控制器）发送捕捉信号（或同步脉冲），使得数据在相同时间由所有AACMM传感器装置捕捉。在一个实施例中，如图19中所示，捕捉总线1908由一对差动线（例如，其上具有在约七百赫兹处工作的一个或多个信号）实施。捕捉总线1908上的捕捉信号几乎同时到达编码器DSP 216、探头端DSP228和可互换装置控制器。在其它实施例中，差动线对的汇集可以与所有的DSP编码器216、探头端DSP 228和可互换装置控制器并联连接。本领域技术人员可理解，捕捉总线1908的实施方式并不限于上文描述的实施例，而是也可以用本领域已知的任何方式（比如但不限于使用单端或者使用不同速度的线）来实施。在一个实施例中，基于接收DSP与基部处理器204的距离来使捕捉信号的发送交错开。
作为臂总线218一部分的编码器数据总线1904和装置数据总线1902独立且同时地工作，由此使得数据能够同时在这两个总线上传输。捕捉总线1908上的捕捉数据同时锁存AACMM传感器数据，该AACMM传感器数据然后被发送到编码器数据总线1904和装置数据总线1902上。在一个实施例中，捕捉信号的速率取决于为了收集和处理来自AACMM 100内的传感器装置的数据而需要的时间。在一个实施例中，编码器数据总线1904和装置数据总线1902是异步总线。在一个实施例中，编码器数据总线1904和装置数据总线1902是无线总线。
编码器数据总线1904将每个编码器DSP 216连接至基部处理器204。由如下编码器臂总线接口241将编码器数据总线1904与每个编码器DSP216对接，该编码器臂总线接口241可以例如提供在编码器数据总线1904上运载的差动对信号与向DSP 216的端口发送的单端信号之间的转换。在编码器数据总线1904上传输的数据用来确定位于AACMM上的测量装置（例如，探头118）的坐标。编码器数据总线1904由基部处理器板204用来从编码器DSP 216请求臂位置信号并且从DSP 216接收位置信号。它可以在半双工模式下工作以适应双向业务。图19中所示的编码器数据总线1904可以由单组差动线（例如，以约三兆位每秒传送数据）实施。在其它实施例中，编码器数据总线1904被实施为多个并行总线。如本领域技术人员可以理解的，编码器数据总线1904的实施方式并不限于上文描述的实施例。可以用本领域已知的任何方式（比如但不限于使用单端线或者以不同的速度传送数据）实施编码器数据总线1904。
编码器数据总线1904传输来自编码器DSP 216并经由编码器臂总线接口214的位置信号（例如，来自编码器读取头接口234的计数）、来自温度传感器212的温度数据、以及经由探头端DSP 228的用于任何附接的测量装置（例如探头、可移除地耦接的附属装置）的按钮选择状态。
在装置数据总线1902上传输的数据包括来自附接（例如，可移除地附接）至臂（例如，LLP 500、功能装置600、涂料喷洒装置700）的附属装置的数据。来自附属装置的数据可以由与附属装置关联的控制器（例如408、512或者在600、700内的控制器）处理，然后被直接放置到臂总线218内的总线B 1905或总线C 1906上。可替选地，来自附件的数据可以被发送到探头端DSP 228，在这里，它可以在被传递到臂总线218内的总线B或总线C上之前被进一步处理。装置数据总线1902由基部处理器板204用来请求来自可移除地耦接至测量装置的附属装置的附属装置数据并且接收附属装置控制器或DSP。这样的控制器可以是探头端DSP 228或者在附属装置内的控制器（例如408、512或者在600、700内的控制器）。附属装置数据包括由附属装置生成的任何数据，比如但不限于当附属装置是相机时的图像数据、当附属装置是视频记录器时的视频数据、以及当附属装置是LLP时的二维重心数据（COG）。在一个实施例中，装置数据总线1902还接收标识附属装置的特性（比如但不限于附属装置生成的装置数据类型和它传输装置数据的速率）的数据。装置数据总线1902可以在半双工模式下工作以适应双向业务。图19中所示的装置数据总线1902可以由两组差动线（例如，以约六兆位每秒传送组合数据）实施。如本领域技术人员可以理解的，装置数据总线1902的实施方式并不限于上文描述的实施例、但是也可以用本领域已知的任何方式（比如但不限于使用单端线或者以不同的速度传送数据）来实施。
总线B 1905和总线C 1906进入和退出每个编码器臂总线接口214。由于无需将在总线B或总线C上行进的信号变换成不同的形式（例如从差动对到单端或反之亦然），所以编码器总线接口214在一个实施例中担当用于在总线B和总线C上行进的数据的简单直通。
触发总线1907向基部处理器板204运载来自AACMM 100内的传感器的触发信号。在触发总线1907上运载的触发信号担当向基部处理器板204的动作请求。触发信号的一个好例子是由触摸触发探头生成的触发信号，该触摸触发探头是当探头被触摸或者被带到物体附近时以电子方式作出响应的一种类型的探头。在一个实施例中，触摸触发器探头向基部处理器板204发送触发信号，基部处理器板204将触发信号作为对立即通过捕捉总线1908发送捕捉信号的请求来处理。基部处理器发出捕捉信号从而使AACMM 100中的所有编码器的读数被锁存。结果，编码器读数与触摸触发器探头与物体产生接触的瞬间近似同步。触发总线不限于这种与触摸触发探头一起的使用，而是可以向基部处理器板204运载来自多种不同传感器的触发信号。另外，除了基部处理器板204以外或者代替基部处理器板204，外部计算机也可以使用来自触发总线的触发信号。基部处理器板204或外部计算机也可以以多种方式对由触发总线1907运载的触发信号作出响应。
如图19中的总线1904-1908旁边的箭头所示，总线A、总线B和总线C是双向的；通过这三个总线从基部处理器板204发送和由基部处理器板204接收信号。触发总线1907是单向的；由基部处理器板204接收、但是不从基部处理器板204发送由触发总线1907运载的触发信号。捕捉总线1908也是单向的；从基部处理器板204发送、但是不由基部处理器板204接收由捕捉总线1908运载的捕捉信号。
图20是根据一个实施例的AACMM中的数据捕捉的流程图。图20中描绘的流程图由基部处理器板204发起。在步骤2002，基部处理器板204向编码器DSP 216、探头端DSP 228和可互换装置控制器（比如控制器408、512或者在600、700内的控制器）发送捕捉总线1908上的捕捉信号。由于例行的轮循过程或者由于从触发总线1907上的触发信号接收到的请求，捕捉信号由基部处理器板204发起。在步骤2004，编码器DSP216、探头端DSP 228和可互换装置控制器响应于接收捕捉数据而捕捉（或锁存）数据。编码器DSP 216锁存数据，比如编码器计数和温度。探头端DSP 228锁存按钮按压状态，该状态指示测量装置和/或附属装置上的任何按钮的状态。来自可互换装置控制器的数据可以被直接放置到装置数据总线1902上，或者它们可以在被放置在装置数据总线1902上之前首先被发送至探头端DSP 228。
在步骤2006，基部处理器板204从编码器DSP 216、探头端DSP 228和可互换装置控制器（比如控制器408、512或者在600、700内的控制器）收集捕捉到的数据。在一个实施例中，这由发送地址以及请求捕捉到的数据（例如位置信号）的命令（例如，包中的命令）的基部处理器204执行。第一编码器DSP 216将包中的地址识别为它自己的地址并且向基部处理器板204返回捕捉到的数据。基部处理器板204继续请求和接收编码器数据总线1904上的来自其余编码器DSP 216、探头端DSP 228和可互换装置控制器的捕捉数据。基部处理器板204从DSP和控制器一次一个地接收数据直至它已接收到所有捕捉到的数据。在步骤2008，基部处理器板204封装收集到的数据，从而用于给定的捕捉信号的所有位置信号和按钮按压信号都相关。处理然后在步骤2002继续，在步骤2002向编码器DSP216、探头端DSP 228和可互换装置控制器发送另一个捕捉信号。处理还在步骤2010继续，在步骤2010，基部处理器204根据原始的捕捉到的数据生成三维位置数据（x，y，z）和按钮状态。由计算步骤2010执行的动作可以与数据收集步骤2002-2008中的动作并行地执行。可替选地，可以在步骤2002-2008收集足够数据之后执行2010的动作。在后一种情况下，完成步骤2010后可以发起步骤2002-2008中的进一步收集数据。两个可能路径（并行或依次数据收集/计算）由从步骤2008和2010开始的反馈环中的短划线指示。
在一个实施例中，当AACMM 100在工作中时连续执行步骤2002至2008。此外，如果触摸探头连接至AACMM，则触摸探头可请求发出捕捉信号（例如，当探头尖端接触或者几乎接触物体时）。
图21是根据一个实施例的同时捕捉编码器数据总线1904上的编码器数据和来自装置数据总线1902的附属数据的流程图。当附属装置（例如LLP、相机）附接至AACMM 100时执行图21中描绘的流程图。在步骤2102，在AACMM 100的柄中检测附属装置。并行（例如同时）执行步骤2104和2106以收集用于被测量的物体的位置信号和装置数据。在步骤2106，通过在编码器数据总线1904上传输位置信号来收集它们，并且通过在装置数据总线1902上传输附属数据来收集它。在步骤2108，处理收集到的数据以生成期望的结果，该结果可以是物体上的点的三维坐标。在一个实施例中，附属装置是LLP，并且装置数据总线1902上的数据包括重心（COG）数据。该数据与来自编码器DSP 216的位置信号相组合以获得用于物体上的点的汇集的三维（3D）坐标。在另一个实施例中，附属装置是相机，并且来自相机的数据包括图像数据。该图像数据与位置信号相组合以覆盖图像上的一个或多个3D数据点。在一个实施例中，向外部计算机导出收集到的数据，并且步骤2108由外部计算机执行。在任选步骤2110，在AACMM 100上的彩色LCD 338上显示物体的视图。在步骤2108中对收集到的数据的处理可以与数据收集步骤2104和2106并行地执行，或者可以在步骤2104和2106之后执行步骤2108。在后一种情况下，完成步骤2108中的计算后可以开始步骤2104和2106中的数据收集的新循环。
图20和图21示出了数据如何由基部处理器板204收集以提供关于物体的尺度特性的信息。在另一工作模式下，基部处理器板204可以最多地传输数据。最多地传输数据的两个装置的例子是图像投影器和涂料喷洒器。
技术效果和益处包括同时在一个总线上传输臂位置信号和在第二总线上传输附属装置数据的能力。这可以通过允许响应于每个捕捉信号而收集更多数据来导致增大的系统性能和吞吐量。此外，AACMM 100可以能够通过不要求所有的附属装置顺从于被用来收集位置数据的内部总线来支持更宽范围的附属装置。
本领域技术人员将理解，本发明的各方面可以被实施为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采取完全硬件实施例的形式、完全软件实施例（包括固件、驻留软件、微代码等）的形式或者结合软件方面和硬件方面（在此全部通常可以称为“电路”、“模块”或“系统”）的实施例的形式。此外，本发明的各方面还可以采取以一个或多个包括计算机可读程序代码的计算机可读介质实现的计算机程序产品的形式。
可以采用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外线或半导体系统、设备或装置、或者前述的任何适当组合。计算机可读介质的更具体的示例（非详尽的列表）可以包括以下各项：具有一条或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式光盘只读存储器（CD-ROM）、光存储装置、磁存储装置或前述的任何适当组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，该有形介质可以包含或存储供指令执行系统、设备或装置使用的或者与指令执行系统、设备或装置结合的程序。
计算机可读信号介质可以包括包含有计算机可读程序代码的传播数据信号，例如，在基带中或者作为载波的一部分。这样的传播信号可以采用各种形式，包括但不限于电磁、光学或其任何适当的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质并且可以传递、传播或传输供指令执行系统、设备或装置使用的或者与指令执行系统、设备或装置结合的程序。
可以使用任何适当的介质来传送在计算机可读介质上实现的程序代码，这些适当的介质包括但不限于无线、有线、光纤线缆、RF等或前述的任何适当组合。
用于实现本发明的各方面的操作的计算机程序代码能够以一种或多种编程语言的任何组合来编写，这些编程语言包括面向目标编程语言（诸如，Java、Smalltalk、C++、C#等）以及传统的过程化编程语言（诸如，“C”编程语言或者类似的编程语言）。程序代码可以完全在用户的计算机上运行、部分在用户的计算机上运行、作为独立的软件包运行、部分在用户的计算机上而部分在远程计算机上运行、或者完全在远程计算机或服务器上运行。在后者的情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络（包括局域网（LAN）或广域网（WAN））连接至用户的计算机，或者可以（例如，利用因特网服务提供方、通过因特网）连接至外部计算机。
参照根据本发明的实施例的方法、设备（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明的各方面。将理解的是，流程图和/或框图中的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以通过计算机程序指令来实现。
可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机的或其它可编程数据处理设备的处理器以制造机器，以使得经由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或一个或多个框图的框中所指定的功能/动作的装置。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，其中该计算机可读介质可以引导计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置以特定方式运行，以使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实现流程图和/或一个或多个框图的框中所指定的功能/动作的指令的制品。
计算机程序指令还还可以加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上，以使得在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列操作步骤从而产生计算机实现的处理，以使得在计算机或其它可编程设备上运行的指令提供用于实现流程图和/或一个或多个框图的框中所指定的功能/动作的处理。
附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施的体系结构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框都可以表示代码的模块、段或部分，其中代码包括用于实现所指定的逻辑功能的一条或多个可执行指令。还应该注意，在一些可替选实施中，框中所提到的功能可以不按照图中所提到的顺序来发生。例如，根据所涉及的功能，实际上可以基本同时实现相继示出的两个框，或者有时可以按倒序实现框。还将注意的是，框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以通过执行特定功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件与计算机指令的组合来实现。
尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，在不背离本发明的范围的情况下可以进行各种改变并且等效物可以替代本发明的要素。此外，在不背离本发明的基本范围的情况下可以进行许多修改以使具体情况或材料适于本发明的教导。因此，本发明不限于作为实施本发明所预期的最佳模式所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入在所附权利要求的范围内的全部实施例。此外，术语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性，而是术语第一、第二等用于将一个要素与另一个要素相区分。此外，术语“一个”等的使用不表示对数目的限制，而是表示存在至少一个所提及的项目。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种便携式铰接臂坐标测量机（AACMM），包括：
具有相对的第一端和第二端的可人工定位的铰接臂部分，所述臂部分包括多个相连接的臂段，每个所述臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置传感器；
测量装置，所述测量装置耦接至所述第一端；
电子电路，所述电子电路被配置成接收来自所述至少一个位置传感器的所述位置信号并且提供与所述测量装置的位置对应的数据；
探头端，所述探头端设置在所述测量装置与所述第一端之间；
附属装置，所述附属装置可移除地耦接至所述探头端；
编码器数据总线，所述编码器数据总线耦接至所述至少一个传感器和所述电子电路，所述编码器数据总线包括至少一个线并且被配置成向所述电子电路发送所述位置信号；以及
第一装置数据总线，所述第一装置数据总线耦接至所述附属装置和所述电子电路，所述第一装置数据总线包括至少一个线并且被配置成与所述编码器数据总线同时地并且独立于所述编码器数据总线而工作以便向所述电子电路发送来自所述附属装置的附属装置数据。
2.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述位置信号包括计数。
3.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述附属装置包括激光线探头、相机、条形码扫描器、热扫描器、视频相机、光源、图像投影器、麦克风、音频记录系统和涂料喷洒管嘴中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的便携式AACMM，其中，所述测量装置是接触式探头。
5.根据权利要求3所述的便携式AACMM，其中，所述测量装置是所述附属装置。
6.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线耦接至所述测量装置。
7.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线被进一步配置成向所述电子电路发送来自所述探头端或所述测量装置的按钮选择。
8.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线被进一步配置成向所述电子电路发送来自所述附属装置的按钮选择数据。
9.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线被进一步配置成向所述电子电路发送来自所述臂段的温度数据。
10.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述第一装置数据总线被进一步配置成向所述电子电路发送来自所述附属装置的用于标识所述附属装置的特性的数据。
11.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述测量装置是接触式探头，所述附属装置是激光线探头（LLP），且所述附属装置数据包括由所述LLP生成的多个二维数据值。
12.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述测量装置是接触式探头，所述附属装置是相机，且所述附属装置数据包括由所述相机生成的图像数据。
13.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线和所述第一装置数据总线是异步总线。
14.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线和所述第一装置数据总线以不同的速度工作。
15.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线和所述第一装置数据总线具有不同的总线宽度。
16.根据权利要求1所述的便携式AACMM，进一步包括连接至所述附属装置和所述电子电路的第二装置数据总线，所述第二装置数据总线被配置成独立于所述编码器数据总线而工作。
17.一种便携式铰接臂坐标测量机（AACMM），包括：
具有相对的第一端和第二端的可人工定位的铰接臂部分，所述臂部分包括多个相连接的臂段，每个所述臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置传感器；
测量装置，所述测量装置耦接至所述第一端；
电子电路，所述电子电路被配置成接收来自所述至少一个位置传感器的所述位置信号并且提供与所述测量装置的位置对应的数据；
探头端，所述探头端设置在所述测量装置与所述第一端之间；
编码器数据总线，所述编码器数据总线耦接至所述至少一个传感器和所述电子电路，所述编码器数据总线包括至少一个线并且被配置成向所述电子电路发送所述位置信号；以及
第一装置数据总线，所述第一装置数据总线耦接至所述测量装置和所述电子电路，所述第一装置数据总线包括至少一个线并且被配置成与所述编码器数据总线同时地并且独立于所述编码器数据总线而工作。
18.根据权利要求17所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线和所述第一装置数据总线是异步总线。
19.根据权利要求17所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线和所述第一装置数据总线以不同的速度工作。
20.根据权利要求17所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线和所述第一装置数据总线具有不同的总线宽度。
21.根据权利要求17所述的便携式AACMM，进一步包括连接至所述测量装置和所述电子电路的第二装置数据总线，所述第二装置数据总线被配置成独立于所述编码器数据总线而工作。
22.根据权利要求17所述的便携式AACMM，其中，所述位置信号包括计数。
23.根据权利要求17所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线进一步用于向所述电子电路发送来自所述测量装置的按钮选择数据。
24.根据权利要求17所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线进一步用于向所述电子电路发送来自所述臂段的温度数据。
25.一种操作便携式铰接臂坐标测量机（AACMM）的方法，所述方法包括：
经由编码器数据总线接收位置信号，所述接收由所述便携式AACMM上的电子电路进行，所述便携式AACMM包括：具有相对的第一端和第二端的可人工定位的铰接臂部分，所述臂部分包括多个相连接的臂段，每个臂段包括用于产生所述位置信号的至少一个位置传感器；测量装置，所述测量装置耦接至所述第一端；探头端，所述探头端设置在所述测量装置与所述第一端之间；附属装置，所述附属装置可移除地耦接至所述探头端；所述电子电路；所述编码器数据总线，所述编码器数据总线包括至少一个线并且与所述至少一个位置传感器和所述电子电路通信；以及装置数据总线，所述装置数据总线包括至少一个线并且与所述附属装置和所述电子电路通信；并且
在所述电子电路处经由所述装置数据总线从所述附属装置接收附属装置数据，其中，所述装置数据总线与所述编码器数据总线同时地并且独立于所述编码器数据总线而工作。
26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括向外部计算机导出所述位置信号和所述附属装置数据。
27.根据权利要求25所述的方法，进一步包括组合所述位置信号和所述附属装置数据以生成被测量的物体的视图。
28.根据权利要求25所述的方法，进一步包括在位于所述便携式AACMM上的用户接口上显示被测量的物体。
29.根据权利要求25所述的方法，其中，所述测量装置是接触式探头，所述附属装置是激光线探头，且所述附属装置数据是由所述激光线探头生成的多个二维值。
30.根据权利要求25所述的方法，其中，所述测量装置是接触式探头，所述附属装置是相机，且所述附属装置数据是图像数据。
31.根据权利要求25所述的方法，其中，所述测量装置是所述附属装置。

Claims (37)

1.一种便携式铰接臂坐标测量机（AACMM），包括：
具有相对的第一端和第二端的可人工定位的铰接臂部分，所述臂部分包括多个相连接的臂段，每个所述臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置传感器；
测量装置，所述测量装置耦接至所述第一端；
电子电路，所述电子电路被配置成接收来自所述至少一个位置传感器的所述位置信号并且提供与所述测量装置的位置对应的数据；
探头端，所述探头端设置在所述测量装置与所述第一端之间；
附属装置，所述附属装置可移除地耦接至所述探头端；
编码器数据总线，所述编码器数据总线耦接至所述至少一个传感器和所述电子电路，所述编码器数据总线被配置成向所述电子电路发送所述位置信号；以及
第一装置数据总线，所述第一装置数据总线耦接至所述附属装置和所述电子电路，所述第一装置数据总线被配置成与所述编码器数据总线同时地并且独立于所述编码器数据总线而工作以便向所述电子电路发送来自所述附属装置的附属装置数据。
2.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述位置信号包括计数。
3.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述附属装置包括激光线探头、相机、条形码扫描器、热扫描器、视频相机、光源、图像投影器、麦克风、音频记录系统和涂料喷洒管嘴中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的便携式AACMM，其中，所述测量装置是接触式探头。
5.根据权利要求3所述的便携式AACMM，其中，所述测量装置是所述附属装置。
6.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线耦接至所述测量装置。
7.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线被进一步配置成向所述电子电路发送来自所述探头端或所述测量装置的按钮选择。
8.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线被进一步配置成向所述电子电路发送来自所述附属装置的按钮选择数据。
9.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线被进一步配置成向所述电子电路发送来自所述臂段的温度数据。
10.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述第一装置数据总线被进一步配置成向所述电子电路发送来自所述附属装置的用于标识所述附属装置的特性的数据。
11.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述测量装置是接触式探头，所述附属装置是激光线探头（LLP），且所述附属装置数据包括由所述LLP生成的多个二维数据值。
12.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述测量装置是接触式探头，所述附属装置是相机，且所述附属装置数据包括由所述相机生成的图像数据。
13.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线和所述第一装置数据总线是异步总线。
14.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线和所述第一装置数据总线以不同的速度工作。
15.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线和所述第一装置数据总线具有不同的总线宽度。
16.根据权利要求1所述的便携式AACMM，进一步包括连接至所述附属装置和所述电子电路的第二装置数据总线，所述第二装置数据总线被配置成独立于所述编码器数据总线而工作。
17.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线是无线总线。
18.根据权利要求1所述的便携式AACMM，其中，所述第一装置数据总线是无线总线。
19.一种便携式铰接臂坐标测量机（AACMM），包括：
具有相对的第一端和第二端的可人工定位的铰接臂部分，所述臂部分包括多个相连接的臂段，每个所述臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置传感器；
测量装置，所述测量装置耦接至所述第一端；
电子电路，所述电子电路被配置成接收来自所述至少一个位置传感器的所述位置信号并且提供与所述测量装置的位置对应的数据；
探头端，所述探头端设置在所述测量装置与所述第一端之间；
编码器数据总线，所述编码器数据总线耦接至所述至少一个传感器和所述电子电路，所述编码器数据总线被配置成向所述电子电路发送所述位置信号；以及
第一装置数据总线，所述第一装置数据总线耦接至所述测量装置和所述电子电路，所述第一装置数据总线被配置成与所述编码器数据总线同时地并且独立于所述编码器数据总线而工作。
20.根据权利要求19所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线和所述第一装置数据总线是异步总线。
21.根据权利要求19所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线和所述第一装置数据总线以不同的速度工作。
22.根据权利要求19所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线和所述第一装置数据总线具有不同的总线宽度。
23.根据权利要求19所述的便携式AACMM，进一步包括连接至所述测量装置和所述电子电路的第二装置数据总线，所述第二装置数据总线被配置成独立于所述编码器数据总线而工作。
24.根据权利要求19所述的便携式AACMM，其中，所述位置信号包括计数。
25.根据权利要求19所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线进一步用于向所述电子电路发送来自所述测量装置的按钮选择数据。
26.根据权利要求19所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线进一步用于向所述电子电路发送来自所述臂段的温度数据。
27.根据权利要求19所述的便携式AACMM，其中，所述编码器数据总线是无线总线。
28.根据权利要求19所述的便携式AACMM，其中，所述第一装置数据总线是无线总线。
29.一种操作便携式铰接臂坐标测量机（AACMM）的方法，所述方法包括：
经由编码器数据总线接收位置信号，所述接收由所述便携式AACMM上的电子电路进行，所述便携式AACMM包括：具有相对的第一端和第二端的可人工定位的铰接臂部分，所述臂部分包括多个相连接的臂段，每个臂段包括用于产生所述位置信号的至少一个位置传感器；测量装置，所述测量装置耦接至所述第一端；探头端，所述探头端设置在所述测量装置与所述第一端之间；附属装置，所述附属装置可移除地耦接至所述探头端；所述电子电路；所述编码器数据总线，所述编码器数据总线与所述至少一个位置传感器和所述电子电路通信；以及装置数据总线，所述装置数据总线与所述附属装置和所述电子电路通信；并且
在所述电子电路处经由所述装置数据总线从所述附属装置接收附属装置数据，其中，所述装置数据总线与所述编码器数据总线同时地并且独立于所述编码器数据总线而工作。
30.根据权利要求29所述的方法，进一步包括向外部计算机导出所述位置信号和所述附属装置数据。
31.根据权利要求29所述的方法，进一步包括组合所述位置信号和所述附属装置数据以生成物体的视图。
32.根据权利要求29所述的方法，进一步包括在位于所述便携式AACMM上的用户接口上显示物体。
33.根据权利要求29所述的方法，其中，所述测量装置是接触式探头，所述附属装置是激光线探头，且所述附属装置数据是由所述激光线探头生成的多个二维值。
34.根据权利要求29所述的方法，其中，所述测量装置是接触式探头，所述附属装置是相机，且所述附属装置数据是图像数据。
35.根据权利要求29所述的方法，其中，所述编码器数据总线是无线总线。
36.根据权利要求29所述的方法，其中，所述装置数据总线是无线总线。
37.根据权利要求29所述的方法，其中，所述测量装置是所述附属装置。
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