包括可追踪设备和构造成安装在人体上的挽具的超便携式坐标测量机器的制作方法

本发明涉及坐标测量，尤其涉及移动坐标测量机。

背景技术：

直线测量系统还称为坐标测量机以及关节臂式测量机，用以生成高精度几何形状信息。一般来讲，这些仪器捕获在质量控制、电子呈现和/或复制中使用的目标的结构特性。用于坐标数据获取的常规设备的一个例子是便携式坐标测量机(PCMM)，其是便携式装置，能够在装置的测量球面内进行高精度测量。这种装置通常包括安装在臂的端部上的探针，臂包括通过接头连接起来的多个传递构件。与探针对置的臂的端部典型地联接至可移动基座。典型地，接头分解成单个旋转自由度，使用专用旋转变换器来测量每个旋转自由度。在测量期间，臂的探针被操作员人工地移动至测量球面中的各个点处。在每个点处，每个接头的位置必须在给定时刻及时确定。因此，每个变换器输出电信号，电信号根据接头在该自由度的移动而变化。典型地，探针还生成信号。这些位置信号和探针信号通过臂传递至记录器/分析器。然后位置信号用以确定探针在测量球面内的位置。例如，参见分别公告于1998年11月3日、2007年2月13日以及2012年2月14日的美国专利5,829,148、7,174,651以及8,112,896，此处这些专利通过参考作为整体并入此处。

通常，这些装置安装在平稳及刚性的表面上，诸如桌子。在一些情形下，它们可以通过紧固件、吸力装置等刚性地附接至所述表面。这种安装技术降低了坐标测量机器的可携带性。此处本公开提供了对这些特质中至少一些的改进。

技术实现要素：

在一些实施例中，关节臂式坐标测量机器能够包括多个传递构件以及多个关节构件，多个关节构件将多个传递构件连接至彼此以测量传递构件之间的角度。机器能够 额外地包括至少一个坐标获取构件，其定位于关节臂的端部。此外，机器能够包括挽具，其连接至由传递构件和关节构件组成的组中的至少一个，以支撑传递构件和关节构件的重量的至少一部分。挽具还能够构造为安装至人体。

在另一实施例中，关节臂式坐标测量机器能够包括多个传递构件以及多个关节构件，多个关节构件将多个传递构件连接至彼此以测量传递构件之间的角度。机器能够额外地包括至少一个坐标获取构件，其定位于关节臂的端部。此外，机器能够包括安装在关节臂上的可追踪装置。可追踪装置能够构造为有利于测量关节臂式坐标测量机器在空间中的地点。

在另一实施例中，能够提供一种用于测量一个或多个点的方法。关节臂式坐标测量机器能够安装至单个人。然后在关节臂式坐标测量机器安装至单个人的同时，利用关节臂式坐标测量机器能够测量一个或多个目标。

在另一实施例中，能够提供一种用于测量一个或多个点的方法。具有多个传递构件以及关节构件的关节臂式坐标测量机器能够被用户携带。然后在被用户携带的同时利用关节臂式坐标测量机器能够测量一个或多个目标。然后在测量一个或多个目标的同时，能够追踪关节臂式坐标测量机器的地点。

在另一实施例中，坐标测量机器能够包括挽具以及坐标测量机。挽具能够构造为安装至人体，坐标测量机的整个重量能够构造为当被人体穿戴时通过挽具由人体支撑。坐标测量机器能够包括以下至少一个：关节臂，其包括多个传递构件以及多个关节构件，多个关节构件将多个传递构件连接至彼此以测量传递构件之间的角度；以及光学坐标获取构件。

在另一实施例中，坐标测量机器能够包括：可追踪装置和至少一个关节臂式，关节臂式包括多个传递构件以及多个关节构件，多个关节构件将多个传递构件连接至彼此以测量传递构件之间的角度；以及光学坐标获取构件。此外，可追踪装置能够安装在坐标测量机器上，可追踪装置构造为有利于测量坐标测量机器在空间中的地点。坐标测量机器还能够构造为安装至用户用于免提使用。

在另一实施例中，能够提供一种用于测量一个或多个点的方法。坐标测量机器包括能够安装至单个人的光学坐标获取构件。在坐标测量机器安装至单个人的同时，坐标测量机器能够用以测量一个或多个目标。

在另一实施例中，能够提供另一种用于测量一个或多个点的方法。用户能够携带 包括光学坐标获取构件的坐标测量机器。在被用户携带的同时坐标测量机器能够测量一个或多个目标。此外，在测量一个或多个目标的同时，能够追踪坐标测量机器的地点。

在另一实施例中，坐标测量机器能够包括安装在坐标测量机器上的可追踪装置。可追踪装置能够构造为有利于测量坐标测量机器在空间中的地点。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中，本发明的进一步目的、特征及优势将变得明显，附图示出了本发明的示意性实施例，其中：

图1是超便携式关节臂式坐标测量机器系统的实施例的立体图。

图2A是图1的超便携式关节臂式坐标测量机器的传递构件以及多个关节构件的局部分解图。

图2B是图2A的盖子被移除的接头组件的立体图。

图2C是图2B的接头组件的截面图。

图2D是图2A的传递构件的截面图。

图3是超便携式关节臂式坐标测量机器系统的另一实施例的立体图。

图4是超便携式关节臂式坐标测量机器的另一实施例在折叠和未折叠构造的立体图。

图5是超便携式关节臂式坐标测量机器用在卡钳模式实施例中的立体图。

图6是超便携式关节臂式坐标测量机器用在锁定模式实施例中的立体图。

图7是示出在卡钳模式中进行测量的方法的流程图。

图8是示出进行测量的方法的流程图，同时连接至嵌套装置。

图9是示出超出标准坐标测量机器的范围进行多个测量的方法的流程图。

图10是伸缩传递构件的立体图。

图11A至图11D和图12是超便携式关节臂式坐标测量机器的各种实施例的示意图。

图13是超便携式坐标测量机器系统的另一实施例的立体图。

图14是类似于图13的超便携式坐标测量机器的立体图。

图15是具有探针的超便携式坐标测量机器的立体图。

图16是具有探针的超便携式坐标测量机器的另一实施例的立体图。

图17是具有探针的超便携式坐标测量机器的另一实施例的立体图。

图18是具有探针的超便携式坐标测量机器的另一实施例的立体图。

图19是具有探针的超便携式坐标测量机器的另一实施例的立体图。

具体实施方式

图1图示了超便携式坐标测量机器(“UPCMM”)1的一个实施例。在图示的实施例中，UPCMM1包括：多个刚性传递构件20；两个坐标获取构件50，它们在UPCMM的相反两端上；以及多个关节构件30，它们形成将刚性传递构件20以及坐标获取构件50连接至彼此的“接头组件”。尤其，UPCMM1包括中间传递构件20a和附接在中间传递构件部的相反两端处的两侧传递构件20b。关节构件30与传递构件20一起构造为赋予一个或多个旋转自由度和/或角自由度。通过各个构件20、30，UPCMM1能够对准各种空间方位，从而允许在三维空间中很好地定位以及定向坐标获取构件50。

可以使用人工、机器人、半机器人和/或任何其他调节方法调节刚性传递构件20和坐标获取构件50的位置。但是，正如此处讨论的，在一些实施例中，特别期望人工地调节刚性传递构件20和坐标获取构件50。在图示于图1的一个实施例中，通过各种关节构件30，UPCMM1设置有八个旋转移动轴线。但是，不严格限制可以使用的移动轴线的数量，更少或者额外移动轴线可以并入UPCMM设计中。例如，图示于图3的UPCMM1a包括两个额外传递构件，并且使用能够充当中间传递构件20a的背包式挽具40a。此外，UPCMM1a能够包括四个额外移动轴线。在一些实施例中，UPCMM1a能够被认为具有对应于人体腕关节、手肘以及肩关节的传递构件20以及关节构件30。除非以其他方式指定，否则此处参考的所有UPCMM1能够可选地以及可替换地应用至图示于图3的UPCMM1a、图示于图4的UPCMM1b或者其他UPCMM。

在图示于图1的实施例UPCMM1中，关节构件30能够基于它们的关联运动构件的操作而被分成两个功能群组，即：1)这些关节构件30a，它们关联于回转运动，回转运动关联于特定和明显的传递构件(下文，“回转接头”)，和2)这些关节构件30b，它们允许形成在两个相邻构件之间或者形成在坐标获取构件30及其相邻构件之 间的相对角度的改变(下文，“铰链接头”或者“铰链”)。这种关于传递构件20的关节构件30的例子示出于图2A至图2D。正如最好从图2A示出的，传递构件20连接至回转接头30a，回转接头30a与铰链接头30b共用一壳体。盖子32被示出为移除以示出壳体的内部。

更具体来说，正如示出的，UPCMM1基本关于中间传递构件20a对称。中间传递构件20a的每个端部通过回转接头30a和铰链接头30b两者连接至侧传递构件20b的端部。侧传递构件20b的相反端部通过回转接头30a和铰链接头30b连接至坐标获取构件50。虽然图1图示的实施例包括定位成创建八个移动轴线的四个回转接头30a和四个铰链接头30b，但是可以想到的是，在其他实施例中，铰链接头和回转接头的数量和地点能够变化以实现在UPCMM中的不同移动特性。例如，具有六个移动轴线的基本类似装置将仅仅是少了坐标获取构件50和侧传递构件20b之间的回转接头30a。作为另一例子，图示于图3的UPCMM1a能够包括12个旋转移动轴线。仍然在其他实施例中，回转接头30a和铰链接头30b能够被组合和/或使用在不同的组合中。例如，虽然附图实施例是基本对称的，但是在其他实施例中不同数量的传递构件20和/或关节构件30能够设置在装置的任一侧上。例如，在一些实施例中，在一侧可以存在六个移动轴线，在另一侧可以存在七个移动轴线(例如，在诸如激光扫描器的坐标获取构件具有额外的移动轴线)。

正如公知于本领域的(例如见分别公告于2012年2月14日和1998年11月3日的美国专利8,112,896和5,829,148，它们通过参考并入此处)，传递构件20能够包括一对双同心管状结构20a、20c(如图2D所示)，它们具有内管状轴，内管状轴通过靠近相邻构件的第一端部安装的第一轴承和位于该构件的相对端部的第二轴承被可旋转地共轴安装在外管状护套内，并且其能够定位于例如双轴线壳体内。传递构件20操作以将运动从传递构件的一个端部传递至传递构件的另一端部。传递构件20又与关节构件30连接起来以形成接头组件，接头组件能够包括一个或多个关节构件。

铰链接头30b又能够部分地通过从传递构件的一个端部延伸的轭以及延伸穿过关节构件30b的旋转轴的组合形成。然后轭和传递构件两者能够绕旋转轴旋转以形成铰链或者铰链接头30b。

每个铰链或者回转接头30能够具有呈编码器形式的其自身专用运动变换器。有利地，铰链和回转接头编码器两者能够定位成至少局部地、更优选地整体地定位在相 应的关节构件30内的双轴线壳体内。编码器能够感测铰链或者回转接头的旋转，以生成反映旋转的一个或多个传感器信号。在一个实施例中，编码器包括光学编码器，其提供了关于铰链或者回转接头内的角度位置的信息。在其他实施例中，可以利用其他合适类型的传感器。

此外，如图10图示的，在一些实施例中，一个或多个传递构件20能够是可伸缩的。因而，例如，传递构件20能够包括安装在外管21b内的内管21a，使得这些管能够相对于彼此纵向滑动。内管和外管之间的滑动能够允许传递构件的长度可调节。此外，能够包括传感器以测量传递构件20的伸缩位置，使得传递构件的长度能够被测量。例如，在一些实施例中，传感器能够是线性编码器。在UPCMM1的背景中，侧传递构件20b能够是可伸缩的。但是，在其他实施例中，中间传递构件20a能够是可伸缩的。在另一实施例中，所有三个传递构件20能够是可伸缩的。有利地，可伸缩传递构件能够允许UPCMM1更大范围的运动。此外，可伸缩传递构件能够有效调节UPCMM1的尺寸，使得其能够适当地定尺寸为用于具有不同臂长度的较小以及较大用户。

在各种实施例中，坐标获取构件50能够包括接触式敏感构件(在图1中描述为硬探针)，接触式敏感构件构造为接合所选择目标的表面并且基于探针接触(诸如接触探针、电涡流传感器、声学或者多普勒传感器或者磁体)生成坐标数据。在其他实施例中，坐标获取构件50能够额外地或者可替换地包括非接触扫描以及检测部件，其不是必须需要直接接触所选择目标以获取几何形状数据。例如，非接触扫描装置能够包括非接触坐标检测装置(诸如激光坐标检测装置/激光扫描器)，其可以用来获得几何形状数据而无需直接目标接触。非接触扫描装置能够包括结合激光起作用的照相机或者其他光学装置。将理解的是，各种坐标获取构件构造包括：接触敏感探针、非接触扫描装置、激光扫描装置、使用应变仪用于接触检测的探针、使用压力传感器用于接触检测的探针、使用红外光束用于定位的装置、以及构造为静电响应的探针，它们可以用于坐标获取的目的。此外，在一些实施例中，坐标获取构件50能够包括一个、两个、三个或者多于三个坐标获取机构。

能够用于此处描述的实施例的坐标获取构件的特定实施例的进一步说明能够见于分别公告于2012年2月14日和2011年3月22日的美国专利8,112,896和7,908,757中，这两个专利整体通过参考并入此处。正如上述参考中描述的，坐标获取构件能够 包括模块化激光扫描器，其能够附接至坐标获取构件(其还能够包括触摸探针)的主体。模块化特征能够允许各种其他坐标检测装置与坐标获取构件一起使用。此外，正如本领域技术人员基本公知的，能够使用其他坐标获取构件。

坐标获取构件50、传递构件20以及关节构件30的各种布置示意地示出在图11A至图11D中，进一步包括下文进一步讨论的可追踪装置75。如图11A所示，两个坐标获取构件50能够连接在相反端部处，同时多个传递构件20以及关节构件30在它们之间。在一些实施例中，如图11B所示，传递构件20和关节构件30能够交替。但是，在其他实施例中多个关节构件30能够相邻，诸如具有一对铰链和回转接头。如图11C所示，在一些实施例中，可追踪装置75能够替换坐标获取构件50中的一个，使得一个端部具有坐标获取构件而另一端部具有可追踪装置。此外，如图11D所示，在一些实施例中，可追踪装置75能够布置在传递构件20和/或关节构件30上(例如，挽具上)。

此外，正如示出的，UPCMM1能够包括构造为安装至人体的挽具40。挽具40能够额外地附接至一个或多个传递构件20和/或关节构件30。更通常，挽具40能够沿着任何臂部分附接至UPCMM1的剩余部分。在一些实施例中，挽具40将连接在中间传递构件20a的相反两侧上。此外，在一些实施例中，挽具40将附接在UPCMM1的中心，或者附接在UPCMM的相反两侧的基本对称地点上。例如，在一些实施例中，挽具40可以附接在相反的侧构件20b处或者附接在中间传递构件20a的相反两侧处。

正如注意到的，挽具40能够构造为安装至人体。如图1所示，挽具40能够包括肩带，其能够安装在人的肩部或者颈部周围。挽具40能够可选地包括衬料、加宽部分、可调节的带、额外的带、锁定机构等。在一些实施例中，挽具40能够是背包。在另一实施例中，挽具40能够是单个带，诸如呈围裙或者信使袋的形式。在其他实施例中，挽具40能够构造为安装至人体的其他部分，诸如安装至臀部周围作为带子，或者安装在头上作为头盔(正如下文进一步描述的)。在另一实施例中，挽具40能够构造为安装至人体的肩部以及臀部。在一些实施例中(诸如下文描述的以及图示于图18和图19的)，挽具40能够允许用户支撑UPCMM的重量而不使用它们的手，使得手能够自由以执行其他任务。

背包式UPCMM1a的实施例图示于图3。正如示出的，UPCMM1a能够在背包挽 具40a的任一侧包括两个侧传递构件20b。因而背包挽具40a的主要部分能够充当先前描述的UPCMM1的中间传递构件20a。正如下文进一步讨论的，背包挽具40a还能够携带额外电子特征。背包式UPCMM1b的又一实施例图示于图4。正如示出的，UPCMM1b能够包括挽具40b，其包括安装在人体肩部周围的钩。应理解的是，除非作出相反的指示，否则下文描述的图1中关于挽具40的特征还能够可选地或者可替换地应用至此处公开的其他挽具。

挽具40能够附接至传递构件20和关节构件30中的至少一个以支撑传递构件和关节构件的重量。例如，在一些实施例中，挽具40能够支撑传递构件20和关节构件30的重量的至少50％、75％或者基本所有重量。

此外，在一些实施例中，各UPCMM(诸如图示于图4的UPCMM1b)能够构造为易于折叠于一起。然后UPCMM1b能够被存储在携带箱体中。显然地，因为UPCMM1b的挽具能够在臂的基本中央部位(正如相对于每个以上讨论的实施例讨论的)，所以不像在一端从基座延伸的标准PCMM，UPCMM通常不能够是悬臂式的。因而，由于它们不需要支撑太大转矩，所以UPCMM1b能够包括具有较小结构强度的传递构件和关节构件。因此，UPCMM1b能够被制造地较轻，使其在使用期间以及当在携带箱体中时易于被用户携带。应理解的是，这些特征能够额外地或者可替换地应用至此处描述的或者以其他方式描述的UPCMM1、1a。

电子处理装置能够位于传递构件20的管状构件21的内部(正如图12示意地示出的)，诸如包含微处理器的PC板，微处理器能够用作管理编码器同步、扫描器处理、臂的组合以及扫描器数据以及与额外计算机、平板电脑或者显示器装置通信。可替换地，这种电子装置能够位于壳体中的管状构件21的外部，或者位于一个接头30的内部或者外侧。在一些实施例中，能够优选将电子处理装置定位在挽具40中，挽具40能够是背包或者带。在一些实施例中，电子装置定位在挽具中能够从编码器以及其他传感器移除重量以及热量。还能够将一个或多个电池以及无线通信装置定位得很接近在管、接头或者挽具的内部或者外侧的电子处理装置，或者在额外实施例中，电池以及无线装置可以定位成远离电子处理装置。

通常，实施例UPCMM1能够被人类用户操作，人类用户还能够可选地携带UPCMM。用户能够在空间中移动UPCMM1以最终接触或者很接近将被测量的目标。在该时间期间，UPCMM1能够使用角度和/或线性编码器可选地连续测量其自身位 置。在其他实施例中，当进行测量，诸如当使用绝对编码器进行测量时，UPCMM1仅能够测量其自身位置。当用户确定出应该进行测量时，这种命令能够被输入(例如，通过按压按钮、接触目标等)。然后扳机信号能够生成，指示在给定时间来自编码器的测量应该被记录。然后这些测量能够被发送至处理器(诸如电子处理装置或者外部电子装置)，以使用传递构件20和关节构件30的测量角度/线性位置来确定目标的位置或者目标上的点。

如图5和图6所示，UPCMM能够以不同于正常PCMM的各种方式使用。例如，正如上文示出的以及讨论的，UPCMM1能够显著地更便携，允许用户易于在比UPCMM的最大测量长度间隔开更大距离的各种地点进行测量。用户能够简单步行至将被测量的新地点，而不需要移动正常PCMM的基座，正常PCMM可以固定至地面或者其他较少可移动或者不可移动的表面。

各种系统和方法能够使用以测量由UPCMM1测量的点的绝对位置。例如，正常PCMM从本质上测量各种传递构件相对于彼此的地点，因而生成坐标获取构件相对于PCMM的基座的位置。因为PCMM的基座不移动，测量的位置能够在相同坐标系统中，因而它们的位置相对于彼此能够已知。然后能够可选地通过其他装置或者方法(诸如此处描述的这些)测量基座在空间中的位置。

如此处使用的，“地点”或者“在空间中的地点”将指代相对于更大参考框架的地点，诸如地球上的地理空间地点或者房间里的地点。相反，正如此处使用的，“位置”或者“UPCMM的位置”将指代UPCMM以及其相应的传递构件20、坐标获取构件50以及其他部件相对于它本身/它们本身的位置。因而，例如，由UPCMM测量的“位置”可以指代关节构件30的角度以及由坐标获取构件50测量的点相对于UPCMM上的另一坐标获取构件的对应测量位置。但是，如果UPCMM稍后移动至新“地点”(例如，移动至从其先前地点达不到的地点)，那么尽管在相同“位置”，但是不同的点能够被UPCMM测量。因而，点能够通过组合和UPCMM的“位置”和“地点”两者而限定。换句话说，当从不同“地点”测量时，两个独特点能够具有相同“位置”。

当期望时，UPCMM能够使用其他方法以使各种测量的点的位置彼此相关。显然地，以上讨论的实施例UPCMM不包括永久地定位的基座。因而，测量传递构件相对于彼此(以及其他部件UPCMM)的位置会在一次中产生坐标获取构件的位置，该位置可能与在其他时间测量的坐标不一致(或者在相同参考框架中)。

在一种方法中，在不同时间测量的坐标之间的一致性能够忽略。例如，在一些实施例中，如图5和图7所示，UPCMM1能够类似于三维卡钳使用。因而，例如，UPCMM1能够通过将UPCMM1的两个端部放置为接触感兴趣的两个点而用于测量两个期望点之间的距离。然后能够进行测量，指示两个期望点之间的距离。甚至此外，如果UPCMM1构造为测量其在空间中的方位(即，其角度位置，可选地相对于重力)，然后两个点之间的距离和角度(即，向量)能够被测量。在一些实施例中，UPCMM1能够包括位于UPCMM内的倾斜传感器(或者测量相对于地球或者另一参考框架的方位的另一装置，诸如加速计)以测量UPCMM在空间中的角度位置。在其他实施例中，UPCMM1能够与外部系统(诸如下文进一步描述的成像系统)协作，该外部系统能够测量UPCMM的角度位置。

在其他背景中，期望维持从不同地点测量的坐标之间的的一致性。用于使UPCMM1的各种测量点的位置相关的一种方法是提供用于UPCMM的有效基座。例如，如图1所示，UPCMM1系统能够包括一个或多个嵌套装置60。如图1所示，嵌套装置能够基本包括接收部分61和基座部分62。接收部分61能够是大致杯形，以接收UPCMM1的坐标获取构件50，诸如接触敏感构件。因而，在一些实施例中，嵌套装置60能够将尺寸设计为提供与坐标获取构件50的紧密以及稳固配合。在另一实施例中，如图6所示，坐标获取构件50能够可释放地附接至嵌套装置60的接收部分61。例如，在一些实施例中，能够使用磁力将嵌套装置60的接收部分61和坐标获取构件50保持在一起。在其他实施例中，坐标获取构件50能够与嵌套装置60的接收部分61卡接，诸如在坐标获取构件和嵌套装置60之间具有可释放的锁定闩锁。此外，在一些实施例中，紧固件(诸如螺栓)能够将坐标获取构件50可靠地保持在嵌套装置60的接收部分61中。

嵌套装置60的基座部分62能够构造为将嵌套装置60刚性地附接至基本固定表面。例如，嵌套装置60的基座部分62能够包括螺接孔或者通孔，或者以其他方式构造为接收紧固件，紧固件将嵌套装置附接至壁、桌子、地板或者其他基本固定表面。在另一实施例中，基座部分62能够包括磁体材料，使得其能够磁性地附接至这种表面。甚至在另一实施例中，基座部分62可以包括吸力装置、闩锁装置或者用于提供稳固连接至表面的任何其他器件。甚至此外，在一些实施例中，嵌套装置60可以与较大结构(例如，壁、桌子、地板或者甚至将被测量的目标)一体形成，使得整个结 构能够充当嵌套装置60的基座部分62。应理解的是，基座部分62和表面之间的附接，以及接收部分61和UPCMM1之间的附接应该基本稳固，以便不会通过UPCMM1对测量引入额外误差。

正如从上文注意到的，嵌套装置60能够有效充当用于UPCMM1的基座。因而，当UPCMM1的一个端部连接至嵌套装置60时，UPCMM1(以及关联的坐标获取构件50)的另一端部能够测量相对于嵌套装置60(即，在相对于嵌套装置的参考框架中)的位置。因而，例如，UPCMM1将能够测量出UPCMM的第一端部所附接的嵌套装置60与由UPCMM的第二端部(例如，通过与第二端部接触)测量的地点之间的距离。这种方法的例子图示于图5和图8。此外，在一些实施例中，UPCMM1的第一端部能够在旋转上固定至嵌套装置60，使得其旋转方位保持恒定。因而，能够确定嵌套装置60和测量地点之间的距离和角度。在其他实施例中，正如上文以及下文进一步描述的，通过其他器件(诸如倾斜传感器或者成像系统)能够确定UPCMM1相对于嵌套装置60的角度方位。

显然地，还能够使用多个嵌套装置60。在一些实施例中，嵌套装置60能够定位成充分靠近，使得从任何一个嵌套装置60，UPCMM1能够达到至少一个其他嵌套装置60。正如通过图9描述的方法的例子指示的，只要两个或多个这些嵌套装置串联地定位，在所述距离内，在附接至任何嵌套装置60的时候，人们能够测量到一致的坐标。

因而，例如，人们能够将UPCMM1的第一端部附接至第一嵌套装置，并且利用UPCMM的第二端部测量第一独特点的位置，使得点的位置相对于第一嵌套装置是已知的。然后，人们能够将UPCMM1的第二端部附接至第二嵌套装置，并且测量两个嵌套装置相对于彼此的位置。然后，人们能够从第一嵌套装置拆开UPCMM1的第一端部并且测量第二独特点的位置，使得第二点的位置相对于第二嵌套装置是已知的。因为两个嵌套装置相对于彼此的位置也是已知的，所以两个测量点相对于彼此以及相对于两个嵌套装置的位置也是已知的。显然地，第二测量点不能从第一嵌套装置由UPCMM1而达到。因而，在该方法中，UPCMM1的达到能够通过在嵌套装置60之间移动而有效延伸。应理解的是，在一些实施例中，能够使用多于两个嵌套装置60以甚至进一步延伸UPCMM1的范围。

在没有嵌套装置60的实施例中，或者在人们将要测量的所有点的范围内不可获 得嵌套装置60的实施例中，其他方法以及系统能够用以将通过UPCMM1测量的坐标进行相关联。例如，在一些实施例中，能够相对于另一参考框架测量UPCMM1的地点。例如，在一些实施例中，UPCMM1能够关联于激光追踪器。这种激光追踪器的例子图示于图3并且进一步公开于公布于2012年5月3日的美国专利申请2012/0105821中，该专利申请通过参考并入此处。正如示出的，激光追踪器70能够定位成追踪相对于固定激光追踪器的UPCMM1上的位置。在一些实施例中，UPCMM1能够可选地包括在挽具40上或者在更具体实施例中在UPCMM的背包部分上的可追踪装置75。在一些实施例中，可追踪装置75能够沿着传递构件20、管21的一部分定位，定位在接头30处，或者定位在一个或者两个坐标获取构件50上。在一些实施例中，UPCMM1能够从UPCMM的一个端部被追踪，并且能够使用位于另一端部的坐标获取构件50利用UPCMM的另一端部测量。例如，一个端部能够包括可追踪装置75，而另一端部能够包括一个或多个坐标获取构件50。在一些实施例中，可追踪装置75能够是回射器或者易于被激光追踪器70检测的另一反射装置。此外，在一些实施例中，多个可追踪装置75能够包括在UPCMM1上，改善UPCMM的测量地点和方位的准确度。一个优选实施例能够包括一个或多个回射器以及一系列能够被追踪装置看到的LED或者标记。甚至此外，在一些实施例中，激光追踪器70和可追踪装置75的布置能够颠倒，使得追踪器70安装在UPCMM1上而可追踪装置75在固定地点。应理解的是，能够使用其他追踪系统，其他追踪系统不是必须限制为激光。例如，在一些实施例中，能够使用全球定位系统(GPS)。此外，在一些实施例中，能够使用本地化版本的GPS，包括在公知本地位置(诸如单个建筑物的内部)与GPS接收器通信的本地信号发射器，GPS接收器能够用作可追踪装置75。

例如，在另一实施例中，光学追踪器80能够用以追踪UPCMM1的位置和方位。这种光学追踪器的例子图示于图3并且进一步公开于公告于2011年5月17的美国专利7,945,311中，其通过参考并入此处。光学追踪器80能够捕获UPCMM1的一个或多个图像并且使用这些图像来测量UPCMM相对于光学追踪器80的地点。正如示出的，光学追踪器80能够可选地包括两个并排照相机以创建立体测量。但是，在其他实施例中，能够使用更多照相机。此外，在一些实施例中，照相机能够独立地定位。例如，在一些实施例中，照相机能够安装在室内的不同地点处。此外，在一些实施例中，能够使用三个或多于三个照相机。正如以上讨论的，类似于具有激光追踪器70 的实施例，UPCMM1能够可选地包括能够有利于通过光学追踪器80识别的可追踪装置75。此外，在一些实施例中，光学追踪器80能够安装在UPCMM1上，正如关于激光追踪器70描述的。

再次，应理解的是，能够使用其他追踪系统。例如，一些追踪器能够使用除了可见光以外的信号进行操作，诸如电磁波谱的其他部分。此外，在一些实施例中，利用通过三角测量检测其位置(或者多个可追踪装置的位置)的多个传感器能够确定UPCMM1的位置和方位。在另一实施例中，能够通过一系列照相机追踪UPCMM1上的标记来进行追踪。甚至此外，在一些实施例中，使用室内全球定位系统(GPS)能够追踪UPCMM1的地点。

类似地，其他测量系统能够用以测量坐标相对于UPCMM的位置。例如，在一些实施例中，光学测量装置能够用以以类似于臂部件(诸如传递构件和关节构件)的方式测量相对于UPCMM的坐标。一个例子图示于图13和图14。正如示出的，UPCMM1c能够包括光学坐标获取构件100c，其以背包形式安装至挽具40c。但是，应理解的是，能够使用用于安装至用户的其他挽具或者其他结构，例如此处描述的这些。使用类似于诸如图3中描述的方法和系统的方法和系统，图示于图13和图14的UPCMM1c能够在空间中被追踪。

图13和图14中的UPCMM1c包括呈一个或多个照相机102c形式的光学坐标获取构件100c，其构造为接收可见光、红外光或者电磁波谱的其他部分。正如示出的，能够设置两个照相机102c以形成直接安装至挽具的立体视觉系统。立体视觉系统100c能够采集将被测量的目标的图像。因为照相机102c能够相对于挽具被保持在公知位置和方位(诸如固定位置和方位)，所以能够使用立体视觉技术通过比较两个图像来估计将被测量的目标的位置。

此外，如图16和图17所示，在一些实施例中，光学坐标获取构件100d、100e能够包括立体视觉系统，立体视觉系统包括投光器104d、104e，诸如结构投光器或者规则(非结构化)投光器。图16包括具有一个照相机102d的光学坐标获取构件100d，图17包括具有两个照相机102e的光学坐标获取构件100e。结构投光器104d、104e能够构造为将结构光图案投射在将被测量的目标上，有利于通过一个或多个照相机在光学坐标获取构件上进行点检测。光图案能够具有二维特性，二维特性能够在目标上创建可识别特征或者纹理，有利于通过照相机(一个或多个)识别类似特征。 显然地，虽然投影仪104d、104e被示出为安装有照相机102d、102e，但是在一些实施例中，投影仪能够独立安装(诸如安装在三脚架上，不连接至挽具)。但是，在仅具有一个照相机102d的实施例中，优选将投影仪104d和照相机保持在固定的或者以其他方式公知的相对位置和方位。投影仪104d、104e能够构造为产生各种结构或者非结构图案，有助于将一个照相机的像素相关至其他照相机的像素。一些通常使用的图案为随机点、随机正方形、固定点、固定正方形、棋盘、网格、线、通常在移相中使用的交替灰度正弦图案。同样能够采用其他图案、不同图案以及不同图案之间交替的组合。

照相机和投影仪能够可选地构造为倾斜以及平移(pan)，使得它们能够以不同的方向定向以查看相对于穿戴UPCMM的用户的不同区域。因而，例如，如果用户期望测量天花板或者地板上的目标，那么照相机和投影仪能够向上或者向下瞄准。此外，在一些实施例中，照相机和投影仪能够构造为自动地平移以及倾斜，因此使得用户能够相应地命令它们移动。编码器能够用以追踪照相机的移动，因而关连UPCMM的其他部分(诸如挽具)的任何角度改变，正如此处描述的其地点被追踪的挽具。

与光学坐标获取构件一起使用的照相机能够是高分辨率照相机，诸如可从Point Grey获得的Blackfly型号。与光学坐标获取构件一起使用的投影仪能够是LED或者激光源激光。此外，光掩模能够用以产生随机或者规则图案以在目标上形成结构光(诸如纹理)。例子包括来自Effilux的EFFI-Lase。投影仪还能够是DLP投影仪，诸如来自Texas Instruments的Lightcrafter。正此处如进一步讨论的，这种投影仪能够潜在地向用户投射各种不同的图案以及额外信息。

显然地，光学坐标获取构件能够同时测量多个位置。此外，当UPCMM移动通过环境时这些测量能够连续进行。在一些实施例中，UPCMM能够构造为以期望频率连续地进行测量，使得能够基本上实时生成环境的三维测量结果。可替换地，UPCMM能够构造为在特定时间进行测量，例如被用户命令时进行测量。正如下文进一步描述的，在一些实施例中，这些命令能够根据UPCMM在空间中的移动而提供。

光学坐标获取构件同时测量多个位置的能力还能够用以以类似于图9的方式关联于在不同时间测量的位置。正如图9描述的，臂特征能够关联两个嵌套装置的坐标，使得在不同时间测量的位置能够关联。类似地，通过照相机在两个不同的图像中测量的重叠点能够用以关联每个图像的坐标系统，使得在图像中测量的非重叠点能够关联 于单个坐标系统。因而，UPCMM的地点能够可选地在空间中被追踪而无需外部追踪装置。在一些实施例中，期望在环境中包括固定标记，诸如可识别标记120f(图示于图19)。这些固定标记120f能够固定至空间、目标或者能够投射至空间、目标上以提供恒定位置，恒定位置能够易于被照相机识别以关联多个图像中的坐标系统。因而，固定标记120f能够用作类似于上述嵌套装置60的目的。

此外，光学坐标获取构件能够与探针110一起使用。如图15至图19所示，探针110能够被用户保持并且与UPCMM的剩余部分断开。探针110能够包括多个可识别标记112，其能够被照相机102显示在UPCMM上。然后照相机102能够确定可识别标记112的位置以及使用其来确定探针110相对于UPCMM的位置和方位。因而，还能够确定探针末端114的位置，使得当接触探针末端时能够测量具体点。可识别标记112能够是LED、回射器，或者包括能够被照相机102识别的可识别颜色或者图案。此外，它们能够被分布，使得在使用期间在探针110的基本所有位置中，3个或更多可识别标记112能够被照相机102一次可见。探针能够构造为具有各种接触末端，诸如球、点或者接触触发探针。其还可以呈非接触探针形式，诸如激光线扫描器或者区域扫描器。

此外，在一些实施例中，能够使用多个探针110。在这种情形下，期望每个探针110包括可区分的标记112，诸如包括不同的颜色或者图案。还能够使用探针状特征，诸如指示公知尺寸诸如公知距离或者角度的绝对标尺。例如，绝对标尺能够包括间隔开公知距离的两个可识别标记，或者限定公知角度的三个可识别标记。然后绝对标尺上的标记能够用以校准光学坐标获取构件或者增强光学系统的比例和位置。

甚至此外，在一些实施例中，探针110能够呈手套的形式。在这种实施例中，用户能够在还测量目标的同时可选地使用他们的手来移动将被测量的目标。在这种情形下，可识别标记能够可选地固定至目标，使得该目标能够被追踪同时该目标能够被移动。

此外，在一些实施例中，此处描述的探针110能够用作用于UPCMM的远程控制。例如，探针110能够包括一个或多个按钮、旋钮或者能够允许用户输入命令的其他可致动装置。探针110能够包括通信模块，其能够发送这些命令至UPCMM的主要部分(诸如挽具)，指示命令诸如进行测量、改变测量频率、改变装置的功率设定或者其他命令。此外，在一些实施例中，探针110能够具有手枪式握把。

如图18和图19所示，以及正如上文简要描述的，UPCMM1f能够可选地利用呈头盔形式的挽具40f被用户穿戴。显然地，当UPCMM1f具有较轻重量时，诸如当使用光学坐标获取构件100f代替较大和/或较重臂特征时，作为头盔的挽具40f能够更有效。头盔40f还能够可选地结合背包式挽具或者其他挽具以从头盔移除重量。例如，背包挽具能够包括电池模块、计算机处理模块或者其他特征，其他特征能够连接至照相机102f(以及可选投影仪)但是不需要以公知几何学关系安装至照相机。照相机102f能够安装在头盔40f上并且定向成，使得照相机对用户看到的区域成像。此外，正如示出的，头盔40f能够包括可追踪装置75，可追踪装置75能够有利于测量UPCMM1f的地点。

额外地或者可替换地，在一些实施例中，UPCMM1能够与平视显示器(“HUD”)90一起使用。因为UPCMM1能够特别便携，所以用户在使用期间将不太可能靠近计算机监控器其他视觉输出装置。因而，便携式显示器可以是有利的。如图3所示，用户能够穿着便携式显示器90，便携式显示器90将视觉显示提供给用户。正如示出的，便携式显示器90能够是呈眼镜形式的HUD。眼镜能够包括投影仪或者用户能够在操作期间看见的其他显示器机构。在一些实施例中，在UPCMM1的主体上的处理器(诸如位于挽具40上，传递构件20或者管21的内部或者外侧，或者接头30的内部或者外侧的处理器)能够通过有线或者无线与便携式显示器90通信以控制显示的内容。因而，例如，HUD能够提供信息，诸如什么点已经被测量、剩余电池寿命、UPCMM1的测量模式、还未被测量的区域、测量点以及期望坐标之间的差异(例如，来自CAD文件或者建筑计划)，投射至不实际出现在环境中的环境特征或者目标、其他加强的现实特征等。正如此处描述的，当与保持照相机的头盔式挽具一起使用时，HUD90能够特别有利。更通常，当光学坐标获取构件100的照相机紧密匹配用户的视野时，HUD90能够基本上实时地向用户示出测量的坐标(或者源于测量的坐标的其他关联数据)。

类似地，在一些实施例中，此处描述的投影仪104能够用以提供类似于由HUD提供的数据。显然地，该数据能够直接投射在环境上以及投射在将被测量的目标上，使得除了用户的个体能够看见投射的信息。

额外地或者可替换地，在一些实施例中，UPCMM1能够至少局部被臂本身的运动控制。因为UPCMM1可以比普通PCMM更便携，所以UPCMM的用户可以远离 计算机或者与PCMM通信的其他命令输入装置。因而，额外命令输入选项可以是期望的。例如，在一些实施例中，一些命令或者指令可以通过按压按钮、拉动操作杆、转动刻度盘或者致动一些其他传统致动装置而触发，在其他实施例中，相同或者不同的指令能够通过UPCMM1的具体运动或者位置而触发，UPCMM1的具体运动或者位置能够被编码器以及UPCMM中的其他传感器检测。例如，在一些实施例中，臂取决于其移动速度能够进入不同的数据获取模式。当很快就要测量临界点时，UPCMM1的操作员可以缓慢移动UPCMM。因而，当臂缓慢移动时，UPCMM1能够增加其测量频率、准确度或者其他特性。此外，通过一个最后轴线的快速移动，UPCMM1能够在臂用作计算机鼠标的模式以测量模式之间切换。

此外，在一些实施例中，UPCMM1在空间中的地点能够用以将命令输入至UPCMM1。例如，当与追踪装置诸如激光或者光学追踪器70、80一起使用时，UPCMM1当靠近追踪器或者另一指定区域时可进入低功率或者睡眠模式。尽管靠近追踪器或者其他指定区域，但是操作员可以在远离将被测量的目标(一个或多个)的计算机或者桌子处。因而，当不测量目标时UPCMM1能够降低其功率消耗。类似地，在一些实施例中，UPCMM1能够响应于特定位置(诸如臂折叠位置)而进入低功率或者睡眠模式。在一些实施例中，当其位于进一步远离追踪器处时，UPCMM1能够重新进入唤醒模式或者正常测量模式。在其他实施例中，唤醒或者正常测量模式能够被UPCMM1的位置(诸如臂张开位置)触发。类似地，命令能够进入，利用光学坐标获取构件而不是臂。例如，如果用户在延长的时间周期内将照相机保持在具体位置，测量能够进行，或者当照相机缓慢移动时，测量频率和/或准确度能够增加。关于数据进入的可替换方法的进一步细节能够见于公告于2012年2月14日的美国专利8,112,896中，其通过参考并入此处。

正如在先前实施例中，应该理解的是，相关于臂的控制的这些特征能够用在其他类型的CMM中，并且不需要结合上文以及下文的前面段落描述的额外实施例使用。

在其它实施例中，挽具40能够提供多种功能。例如，正如以上讨论的，挽具40能够包括可追踪装置75并且能够用作中间传递构件20a。此外，在一些实施例中，挽具40能够包括处理器，处理器构造为从关联于关节构件的编码器接收信号并且为了各种目的处理这些信号。在一些实施例中，来自编码器的数据能够存储在挽具40内的内存中。在其它实施例中，数据能够通过有线或者无线被传递至外部计算机或者 处理器。此外，挽具40能够包括电源、热传递装置、全球定位装置等。

甚至此外，在一些实施例中，这些和其他特征能够通过特征包模块化地提供，特征包能够经由对接部分连接挽具40或者UPCMM1的另一部分。对接部分能够形成UPCMM1和特征包之间的电子连接。在一些实施例中，对接部分能够提供用于高速数据传递、功率传递等的连通性。因而，当连接至对接部分时，特征包能够将模块化电子、机械或者热部件提供至UPCMM1，允许各种不同的特征及功能，诸如增加电池寿命、无线能力、数据存储、改进的数据处理、处理扫描器数据信号、温度控制、机械支撑或者镇流或者其他特征。模块化特征包能够包含用于增强功能性的连接器、电池、电子电路板、开关、按钮、灯、无线或者有线通信电子装置、扬声器、麦克风，或者在基础水平产品上不具有的任何其他类型的延伸功能。此外，在一些实施例中，特征包能够定位于UPCMM1的不同部分，诸如沿着传递构件、关节构件，或者作为坐标获取构件50或者关联手柄的附加物。

作为一个例子，特征包能够包括电池，诸如主电池或者辅助电池。有利地，在特征包是辅助电池的实施例中，UPCMM1能够包括内部主电池，其能够在辅助电池不存在或者被替换的时候，维持UPCMM的操作。因而，通过循环辅助电池，无需利用直接电源连接，UPCMM1能够无限期地维持。

作为另一例子，特征包能够包括数据存储装置。特征包上的可用数据存储器能够任意大，使得UPCMM1能够测量以及保留大量数据而不需要连接至较大和/或较小的方便数据存储装置，诸如台式电脑。此外，在一些实施例中，数据存储装置能够将数据传递至臂，包括用于臂操作的指令，诸如当按压特定按钮时或者当臂处于特定运动或者位置时用于臂的新命令，或者其他定制设定。

在特征包包括无线能力的例子中，类似功能能够与数据存储装置提供。利用无线能力，数据能够在UPCMM1和外部装置(诸如台式电脑)之间连续地传递而无需有线连接。在一些实施例中，UPCMM1能够连续地从辅助装置接收命令。此外，在一些实施例中，辅助装置能够连续地显示来自臂的数据，诸如臂的位置或者已经获取的数据点。在一些实施例中，装置能够是个人计算机(“PC”)，并且特征包能够无线地将臂坐标数据以及扫描器数据传递至PC。在无线传递或者作为单独数据流传递它们之前，所述特征包能够组合特征包中的臂数据以及扫描器数据。

在另一实施例中，特征包还能够包括数据处理装置。这些数据处理装置能够有利 地执行各种操作，这些操作能够改善臂的操作、数据存储或者其他功能性。例如，在一些实施例中，基于臂位置，给臂的命令能够通过特征包被处理。在额外实施例中，特征包能够在存储或者传递之前压缩来自臂的数据。

在又一例子中，特征包能够包括热功能。例如，特征包能够包括散热片、冷却风扇或者其他热传递装置。对接部分和特征包之间的连接还能够通过导热构件连接至UPCMM1中的电子装置，允许UPCMM臂和特征包之间的基本热传递。

此外，在一些实施例中，特征包能够具有基本匹配它们所连接的UPCMM1的一侧的尺寸和形状。因而，特征包能够使用而无需基本增加UPCMM的尺寸，降低其可能的便携性，或者限制其相对于其他装置的地点。

再次，特征包能够彼此组合使用，与此处描述的其他特征组合使用，和/或能够独立用在其他类型的CMM中。对特征包的额外描述能够见于公告于2012年2月14日的美国专利8,112,896中，其通过参考并入此处。

上述各种装置、方法、程序以及技术提供了实施本发明的多种方式。当然，应该理解的是，描述的所有目的或者优势不是必然可以根据此处描述的任何特定实施例实现。而且，虽然本发明已经公开在特定实施例以及例子的内容中，但是本领域技术人员将理解的是，本发明可扩展得超出具体公开的实施例，扩展至其他可替换实施例和/或用途以及显而易见的修改及其等同结构。因此，本发明不旨在被此处的优选实施例的具体公开所限制。