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JP7641191B2 - Probe for three-dimensional coordinate measuring device and three-dimensional coordinate measuring device equipped with the same - Google Patents

Probe for three-dimensional coordinate measuring device and three-dimensional coordinate measuring device equipped with the same Download PDF

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JP7641191B2
JP7641191B2 JP2021106154A JP2021106154A JP7641191B2 JP 7641191 B2 JP7641191 B2 JP 7641191B2 JP 2021106154 A JP2021106154 A JP 2021106154A JP 2021106154 A JP2021106154 A JP 2021106154A JP 7641191 B2 JP7641191 B2 JP 7641191B2
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Description

本発明は、測定対象物における測定点の座標を算出する三次元座標測定装置に用いられ、測定対象物に接触して測定点を指示するための三次元座標測定装置用のプローブおよびそれを備える三次元座標測定装置に関する。 The present invention relates to a probe for a three-dimensional coordinate measuring device that is used in a three-dimensional coordinate measuring device that calculates the coordinates of a measurement point on a measurement object and that contacts the measurement object to indicate the measurement point, and a three-dimensional coordinate measuring device equipped with the probe.

接触式の三次元座標測定装置には、接触部を有するプローブが用いられる。測定対象物にプローブの接触部が接触され、測定対象物と接触部との接触位置が算出される。測定対象物上の複数の位置が算出されることにより、測定対象物の所望の部分の寸法が測定される。 A contact-type three-dimensional coordinate measuring device uses a probe with a contact part. The contact part of the probe is brought into contact with the object to be measured, and the contact position between the object to be measured and the contact part is calculated. By calculating multiple positions on the object to be measured, the dimensions of the desired part of the object to be measured are measured.

特許文献1に記載された三次元座標測定装置は、載置台、プローブおよび撮像部を備える。載置台上に載置された測定対象物にプローブの接触部が接触される。プローブに設けられた複数のマーカが撮像部によって撮像されることにより、画像データが生成される。その画像データに基づいて測定対象物と接触部との接触位置の座標が算出される。 The three-dimensional coordinate measuring device described in Patent Document 1 includes a mounting table, a probe, and an imaging unit. The contact portion of the probe is brought into contact with the measurement object placed on the mounting table. Image data is generated by capturing an image of multiple markers provided on the probe by the imaging unit. The coordinates of the contact position between the measurement object and the contact portion are calculated based on the image data.

特開2015-194452号公報JP 2015-194452 A

上記の三次元座標測定装置においては、載置台の上方の領域が撮像部により撮像されるように、載置台と撮像部とが保持部により一体的に保持される。さらに、撮像部は、載置台の斜め上方に配置され、撮像領域が載置台に向かって斜め下方を向くように固定されている。この構成によれば、載置台上に載置される測定対象物と撮像部との位置関係が安定する。 In the above three-dimensional coordinate measuring device, the mounting table and the imaging unit are held together by the holding unit so that the area above the mounting table is imaged by the imaging unit. Furthermore, the imaging unit is disposed diagonally above the mounting table and is fixed so that the imaging area faces diagonally downward toward the mounting table. With this configuration, the positional relationship between the measurement object placed on the mounting table and the imaging unit is stable.

載置台上に測定対象物が載置されている状態で、測定対象物の複数の部分のうち座標の測定が可能な部分は、撮像部がプローブの複数のマーカを撮像する状態で接触部を接触可能な範囲に限られる。そのため、測定対象物の形状およびサイズによっては、測定対象物における測定可能な部分の範囲が使用者の熟練度に応じて大きく異なる可能性がある。 When the measurement object is placed on the mounting table, the parts of the measurement object whose coordinates can be measured are limited to the range in which the contact part can come into contact when the imaging unit images the multiple markers of the probe. Therefore, depending on the shape and size of the measurement object, the range of measurable parts of the measurement object may vary greatly depending on the user's level of proficiency.

本発明の目的は、使用者の熟練を要することなく測定対象物の広い範囲にわたって物理量を測定することを可能にする三次元座標測定装置用のプローブおよびそれを備える三次元座標測定装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide a probe for a three-dimensional coordinate measuring device that enables measurement of physical quantities over a wide range of objects to be measured without requiring the user to have specialized skills, and a three-dimensional coordinate measuring device equipped with the probe.

(1)第1の発明に係る三次元座標測定装置用のプローブは、撮像部により撮像される複数の測定マーカと予め記憶された複数の測定マーカ間の相対的な位置関係とに基づいて複数の測定マーカに対して予め定められた位置関係にある測定点の座標を算出する三次元座標測定装置に用いられ、測定点を指示するために使用者により携行可能に構成されたプローブであって、予め定められた方向から撮像可能に配置された複数の測定マーカを有する本体部と、測定点を指示するための接触部を有し、複数の測定マーカに対して予め定められた位置関係で本体部に取り付けられるスタイラスと、使用者によって把持可能に構成され、使用者による把持姿勢が規定される把持部と、把持部を、予め定められた回転軸の周りで回転可能に本体部に接続する接続部とを備え、接続部を介して把持部が回転軸の周りを回転することにより、規定された把持姿勢に従って把持部が使用者により把持されたときに、複数の測定マーカが異なる向きに配置される。 (1) A probe for a three-dimensional coordinate measuring device according to a first aspect of the present invention is used in a three-dimensional coordinate measuring device that calculates the coordinates of a measurement point that is in a predetermined positional relationship with respect to a plurality of measurement markers based on a plurality of measurement markers imaged by an imaging unit and a relative positional relationship between a plurality of measurement markers that has been stored in advance, and is configured to be carried by a user in order to indicate a measurement point. The probe comprises a main body having a plurality of measurement markers arranged so that they can be imaged from a predetermined direction, a stylus having a contact unit for indicating the measurement point and attached to the main body in a predetermined positional relationship with the plurality of measurement markers, a gripping portion configured to be held by a user and in which a gripping posture by the user is specified, and a connecting portion that connects the gripping portion to the main body so as to be rotatable around a predetermined rotation axis, and when the gripping portion is held by the user in accordance with the specified gripping posture by rotating the gripping portion around the rotation axis via the connecting portion, the plurality of measurement markers are arranged in different orientations.

上記の三次元座標測定装置においては、プローブの指示部により測定点が指示される。このとき、本体部の複数の測定マーカが撮像される。撮像により得られる画像データと、複数の測定マーカおよび指示部の位置関係とに基づいて、指示された測定点の座標が算出される。したがって、測定対象物における所望の測定点の座標を得るためには、当該測定点を指示する際に、複数の測定マーカが撮像部の視野内に位置しかつ撮像部に向いている必要がある。 In the above three-dimensional coordinate measuring device, a measurement point is indicated by the indicator of the probe. At this time, multiple measurement markers on the main body are imaged. The coordinates of the indicated measurement point are calculated based on the image data obtained by imaging and the positional relationship between the multiple measurement markers and the indicator. Therefore, in order to obtain the coordinates of a desired measurement point on a measurement object, when the measurement point is indicated, the multiple measurement markers must be located within the field of view of the imaging unit and facing the imaging unit.

上記のプローブにおいては、接続部において把持部が回転軸の周りを回転する。それにより、規定された把持姿勢に従って把持部が使用者により把持されたときに、把持部が回転すると、複数の測定マーカが異なる向きに配置される。したがって、使用者の熟練を要することなく測定対象物の広い範囲にわたって物理量を測定することが可能になる。 In the above probe, the grip portion rotates around a rotation axis at the connection. As a result, when the grip portion is held by the user in a specified gripping position, the multiple measurement markers are positioned in different orientations as the grip portion rotates. This makes it possible to measure physical quantities over a wide range of the measurement object without requiring the user to be highly skilled.

(2)本体部は、複数の測定マーカが配置されるマーカ面を有し、接続部は、本体部のマーカ面と反対側に設けられてもよい。この場合、複数の測定マーカの撮像時に、撮像部の視野に把持部が進入することが防止される。したがって、測定範囲の縮小が抑制される。 (2) The main body may have a marker surface on which multiple measurement markers are arranged, and the connection portion may be provided on the side opposite the marker surface of the main body. In this case, the gripping portion is prevented from entering the field of view of the imaging portion when imaging the multiple measurement markers. Therefore, reduction in the measurement range is suppressed.

(3)接続部の回転軸はマーカ面に沿って設けられ、把持部が接続部を介して回転軸の周りで回転することにより、規定された把持姿勢に従って把持部が使用者により把持されたときにマーカ面が第1の方向に面する第1の状態と、マーカ面が、第1の方向と異なる第2の方向に面する第2の状態との間で移行可能となるように構成されてもよい。 (3) The rotation axis of the connection part may be provided along the marker surface, and the grip part may be configured to rotate around the rotation axis via the connection part, so that when the grip part is gripped by a user according to a specified gripping posture, the grip part can transition between a first state in which the marker surface faces a first direction and a second state in which the marker surface faces a second direction different from the first direction.

この場合、把持部の回転に応じてマーカ面が向かう方向が、第1の方向および第2の方向に選択的に切り替わる。したがって、使用者の使用状態に応じて第1の状態および第2の状態を切り替えることにより、測定点の指示作業を容易にすることができる。 In this case, the direction in which the marker surface faces can be selectively switched between a first direction and a second direction depending on the rotation of the grip. Therefore, by switching between the first state and the second state depending on the usage state of the user, it is possible to facilitate the task of indicating the measurement point.

(4)把持部は、使用者による測定に関する操作入力を受け付ける操作部を有し、操作部の配置により、把持姿勢が規定されてもよい。この場合、把持部を適切な方向に回転させることにより、操作部の操作が容易になる。それにより、測定点を適切に指示することが可能になる。これらの結果、使用者の熟練を要することなく測定対象物の広い範囲にわたって物理量を測定することが可能になる。 (4) The gripping unit may have an operation unit that accepts operational inputs related to measurements from the user, and the gripping posture may be determined by the arrangement of the operation unit. In this case, the operation unit can be easily operated by rotating the gripping unit in an appropriate direction. This makes it possible to appropriately indicate the measurement point. As a result, it becomes possible to measure physical quantities over a wide range of the measurement target without requiring the user to be highly skilled.

(5)把持部は、使用者に正対する位置の撮像部に複数の測定マーカを向けるための第1の角度位置と、使用者の側方にある撮像部に複数の測定マーカを向けるための第2の角度位置とに回転してもよい。この場合、プローブを使用する使用者の利便性が向上する。 (5) The gripping portion may be rotated to a first angular position for directing the multiple measurement markers toward the imaging unit directly facing the user, and a second angular position for directing the multiple measurement markers toward the imaging unit to the side of the user. In this case, the convenience of the user using the probe is improved.

(6)本体部は、複数の測定マーカとスタイラスとを予め定められた位置関係で固定する保持部と、緩衝部材と、保持部を収容するとともに、緩衝部材を介して保持部を移動可能に支持するケーシングとを備えてもよい。 (6) The main body may include a holding portion that fixes a plurality of measurement markers and a stylus in a predetermined positional relationship, a cushioning member, and a casing that houses the holding portion and movably supports the holding portion via the cushioning member.

(7)操作部は、予め定められた配列で並ぶ複数のボタンにより構成され、把持部は、回転軸の周りで回転することにより、本体部に対する複数のボタンの配列が第1の配列関係にある第1の配列状態と、本体部に対する複数のボタンの配列が第1の配列関係とは異なる第2の配列関係にある第2の配列状態との間で移行可能となるように構成されてもよい。 (7) The operation unit may be configured with a plurality of buttons arranged in a predetermined arrangement, and the gripping unit may be configured to be able to transition between a first arrangement state in which the arrangement of the plurality of buttons relative to the main body unit is in a first arrangement relationship and a second arrangement state in which the arrangement of the plurality of buttons relative to the main body unit is in a second arrangement relationship different from the first arrangement relationship by rotating around a rotation axis.

一般に、三次元座標測定装置用のプローブにおいては、本体部の位置および姿勢と、そのプローブに設けられた複数のボタンの配列との関係によっては、それらの複数のボタンの操作性が著しく低下する場合がある。上記の構成によれば、把持部を第1の配列状態と第2の配列状態とに移行させることにより、本体部に対する複数のボタンの配列の関係を第1の関係と第2の関係とに切り替えることができる。したがって、使用者は、本体部を測定可能状態にしたときに複数のボタンの操作性が低下する場合でも、把持部の状態を切り替えることにより、本体部に対する複数のボタンの配列の位置関係を容易に変更することができる。それにより、複数のボタンの操作性を向上させることができる。 In general, in a probe for a three-dimensional coordinate measuring device, the operability of the multiple buttons provided on the probe may be significantly reduced depending on the relationship between the position and orientation of the main body unit and the arrangement of the multiple buttons. With the above configuration, the relationship of the arrangement of the multiple buttons to the main body unit can be switched between the first relationship and the second relationship by transitioning the grip unit between the first arrangement state and the second arrangement state. Therefore, even if the operability of the multiple buttons is reduced when the main body unit is in a measurement-enabled state, the user can easily change the positional relationship of the arrangement of the multiple buttons to the main body unit by switching the state of the grip unit. This can improve the operability of the multiple buttons.

(8)把持部には、複数の測定マーカに電力を供給するバッテリが内蔵されてもよい。バッテリは、プローブを構成する複数の構成要素のうち比較的大きい重量を有する。それにより、把持部にバッテリが収容される場合には、プローブ全体における重心が、把持部またはその近傍に位置する。それにより、使用者は、把持部を把持することにより、プローブを安定に操作することができる。 (8) The gripping portion may have a built-in battery that supplies power to the multiple measurement markers. The battery has a relatively large weight among the multiple components that make up the probe. As a result, when the battery is housed in the gripping portion, the center of gravity of the entire probe is located at or near the gripping portion. This allows the user to stably operate the probe by gripping the gripping portion.

(9) プローブは、複数の測定マーカが撮像部の撮像視野内に存在するか否かを使用者に通知するように本体部に設けられる通知表示部をさらに備え、通知表示部は、本体部のうち把持部が接続される接続部分よりもスタイラスの近くに位置してもよい。 (9) The probe further includes a notification display unit provided on the main body unit to notify the user whether or not the multiple measurement markers are present within the imaging field of view of the imaging unit, and the notification display unit may be located closer to the stylus than a connection portion of the main body unit to which the gripping portion is connected.

この場合、通知表示部は、把持部よりもスタイラスの近傍に位置する。すなわち、通知表示部は接触部の近傍に位置する。それにより、使用者は、通知表示部を視認しつつ、接触部を測定対象物の所望の部分に接触させて測定点を指示することができる。 In this case, the notification display unit is located closer to the stylus than the grip unit. In other words, the notification display unit is located closer to the contact unit. This allows the user to indicate the measurement point by touching the contact unit to a desired part of the measurement object while visually checking the notification display unit.

(10)通知表示部は、第1の表示部および第2の表示部を含み、第1の表示部および第2の表示部は、本体部における互いに異なる部分で互いに異なる方向を向くように設けられてもよい。 (10) The notification display unit may include a first display unit and a second display unit, and the first display unit and the second display unit may be provided in different parts of the main body unit and facing different directions.

この場合、使用者は、プローブの操作時に第1の表示部を視認することが困難な場合でも、第2の表示部を視認することができれば複数の測定マーカが撮像部の撮像視野内に存在するか否かを容易に把握することができる。また、使用者は、プローブの操作時に第2の表示部を視認することが困難な場合でも、第1の表示部を視認することができれば複数の測定マーカが撮像部の撮像視野内に存在するか否かを容易に把握することができる。したがって、測定点を指示する際のプローブの操作性が向上する。 In this case, even if it is difficult for the user to see the first display unit when operating the probe, the user can easily determine whether or not multiple measurement markers are present within the imaging field of view of the imaging unit if the user can see the second display unit. Also, even if it is difficult for the user to see the second display unit when operating the probe, the user can easily determine whether or not multiple measurement markers are present within the imaging field of view of the imaging unit if the user can see the first display unit. Therefore, the operability of the probe when indicating measurement points is improved.

(11)第3の発明に係る三次元座標測定装置は、上記の三次元座標測定装置用のプローブと、プローブの複数の測定マーカを撮像する撮像部と、撮像部により撮像された複数の測定マーカの画像を示す測定画像データに基づいて、接触部により指示された測定点の座標を算出する算出部とを備える、三次元座標測定装置。 (11) A three-dimensional coordinate measuring device according to a third aspect of the present invention is a three-dimensional coordinate measuring device comprising a probe for the above-mentioned three-dimensional coordinate measuring device, an imaging unit that images a plurality of measurement markers of the probe, and a calculation unit that calculates the coordinates of a measurement point indicated by a contact unit based on measurement image data showing an image of the plurality of measurement markers imaged by the imaging unit.

その三次元座標測定装置は、上記のプローブを含む。それにより、使用者の熟練を要することなく測定対象物の広い範囲にわたって物理量を測定することが可能である。 The three-dimensional coordinate measuring device includes the above-mentioned probe. This makes it possible to measure physical quantities over a wide range of the object to be measured without requiring the user to be highly skilled.

本発明によれば、使用者の熟練を要することなく測定対象物の広い範囲にわたって物理量を測定することが可能になる。 The present invention makes it possible to measure physical quantities over a wide range of objects without requiring the user to be highly skilled.

本発明の一実施の形態に係る三次元座標測定装置の一使用例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an example of use of a three-dimensional coordinate measuring device according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態に係る三次元座標測定装置の他の使用例を示す模式図である。11 is a schematic diagram showing another example of use of the three-dimensional coordinate measuring device according to the embodiment of the present invention. FIG. 撮像ヘッドおよび処理装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an imaging head and a processing device. 撮像ヘッドの正面図である。FIG. 撮像ヘッドの背面図である。FIG. 撮像ヘッドの一方側面図である。FIG. 撮像ヘッドの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the imaging head. ケーシングが取り除かれた状態を示す撮像ヘッドの外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view of the imaging head with the casing removed. 図4のA-A線における撮像ヘッドの模式的断面図である。5 is a schematic cross-sectional view of the imaging head taken along line AA in FIG. 4. (a)は図9の参照部材の模式的縦断面図であり、(b)は参照部材の下面図である。10A is a schematic vertical sectional view of the reference member of FIG. 9, and FIG. 10B is a bottom view of the reference member. ヘッド底部の下面図および側面図である。1A and 1B are bottom and side views of the head bottom portion. 図1のヘッド台座の平面図および側面図である。2A and 2B are a plan view and a side view of the head base of FIG. 1 . プローブの基本構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the basic configuration of a probe. プローブを一の方向に見た外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view of the probe as viewed in one direction. プローブを他の方向に見た外観斜視図である。FIG. 11 is an external perspective view of the probe as seen in another direction. 把持部が第2の状態にあるプローブを一の方向に見た外観斜視図である。1 is a perspective view of the external appearance of a probe with a gripping portion in a second state, as viewed in one direction; FIG. 把持部が第2の状態にあるプローブを他の方向に見た外観斜視図である。13 is an external perspective view of the probe with the gripping portion in the second state, as viewed from another direction. FIG. 把持部が第1の状態にあるプローブを用いて使用者が測定対象物を測定する状態を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a state in which a user measures a measurement object using a probe whose grip portion is in a first state; FIG. 把持部が第2の状態にあるプローブを用いて使用者が測定対象物を測定する状態を示す模式図である。11 is a schematic diagram showing a state in which a user measures a measurement object using a probe whose grip portion is in a second state; FIG. 本体部の内部構造を示すプローブの一部切り欠き断面図である。3 is a partially cutaway cross-sectional view of the probe showing the internal structure of the main body. FIG. 本体部の内部構造の概略を説明するためのプローブの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the probe for illustrating an outline of the internal structure of the main body. 図3の本体制御回路による測定処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a flow of a measurement process by the main body control circuit of FIG. 3. 測定点座標算出処理の流れを示すフローチャートである。13 is a flowchart showing the flow of a measurement point coordinate calculation process. 図3の本体制御回路による追跡処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a flow of a tracking process performed by the main body control circuit of FIG. 3. 他の実施の形態に係るプローブの外観斜視図である。FIG. 13 is an external perspective view of a probe according to another embodiment. 図25のプローブの状態から把持部が90°回転されたときのプローブの外観斜視図である。26 is a perspective view of the external appearance of the probe when the gripping portion is rotated 90° from the state of the probe in FIG. 25 .

[1]三次元座標測定装置の基本構成および使用例
図1は、本発明の一実施の形態に係る三次元座標測定装置の一使用例を示す模式図である。図1に示すように、本実施の形態に係る三次元座標測定装置1は、主として撮像ヘッド100、プローブ200、処理装置300および保持部800から構成される。
[1] Basic configuration and usage example of a three-dimensional coordinate measuring device Fig. 1 is a schematic diagram showing an example of usage of a three-dimensional coordinate measuring device according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, a three-dimensional coordinate measuring device 1 according to this embodiment is mainly composed of an imaging head 100, a probe 200, a processing device 300, and a holding unit 800.

保持部800は、設置部810、載置台820およびヘッド台座830を含む。設置部810は、一方向に延びるように形成された平板形状を有し、テーブルの上面等の設置面上に設置される。また、設置部810は、アルミニウム、鉄またはそれらの合金等により構成され、高い剛性を有する。設置部810の一端部には、載置台820が設けられている。本例の載置台820は、略長方形状を有する光学定盤であり、短辺が設置部810の長手方向(設置部810が延びる方向)と平行になるように設置部810の上面に接続されている。載置台820の長辺の長さL1は例えば450mm程度であり、載置台820の短辺の長さL2は例えば300mm程度である。載置台820は、正方形状を有してもよいし、円形状を有してもよいし、楕円形状を有してもよい。載置台820には、測定対象物Sが載置される。 The holding unit 800 includes a mounting unit 810, a mounting base 820, and a head base 830. The mounting unit 810 has a flat plate shape formed to extend in one direction, and is installed on a mounting surface such as the top surface of a table. The mounting unit 810 is made of aluminum, iron, or an alloy thereof, and has high rigidity. A mounting base 820 is provided at one end of the mounting unit 810. The mounting base 820 in this example is an optical table having a substantially rectangular shape, and is connected to the upper surface of the mounting unit 810 so that the short side is parallel to the longitudinal direction of the mounting unit 810 (the direction in which the mounting unit 810 extends). The length L1 of the long side of the mounting base 820 is, for example, about 450 mm, and the length L2 of the short side of the mounting base 820 is, for example, about 300 mm. The mounting base 820 may have a square shape, a circular shape, or an elliptical shape. The measurement object S is placed on the mounting base 820.

設置部810の他端部には、ヘッド台座830が設けられている。本例のヘッド台座830は、撮像ヘッド100の底部(以下、ヘッド底部と呼ぶ。)101を取り付け可能かつ取り外し可能に構成されている。ヘッド底部101がヘッド台座830上に取り付けられた状態で、撮像ヘッド100は設置部810および載置台820に対して固定される。一方、ヘッド底部101がヘッド台座830から取り外された状態で、図1に点線の白抜き矢印で示すように、撮像ヘッド100は設置部810および載置台820から分離する。 A head base 830 is provided at the other end of the installation section 810. The head base 830 in this example is configured so that the bottom part 101 of the imaging head 100 (hereinafter referred to as the head bottom part) can be attached and detached. With the head bottom part 101 attached to the head base 830, the imaging head 100 is fixed to the installation section 810 and the mounting base 820. On the other hand, with the head bottom part 101 detached from the head base 830, the imaging head 100 is separated from the installation section 810 and the mounting base 820 as shown by the dotted white arrow in FIG. 1.

プローブ200は、使用者により携行可能に構成されている。プローブ200には、接触部211aが設けられている。使用者は、測定点を指示するために、測定対象物Sの所望の部分にプローブ200の接触部211aを接触させる。これにより、接触部211aが測定点を指示し、測定対象物Sにおける接触部211aとの接触部分が測定点として指示される。 The probe 200 is configured to be portable by the user. The probe 200 is provided with a contact portion 211a. To indicate a measurement point, the user contacts the contact portion 211a of the probe 200 with a desired portion of the measurement object S. As a result, the contact portion 211a indicates the measurement point, and the portion of the measurement object S that is in contact with the contact portion 211a is indicated as the measurement point.

撮像ヘッド100の内部には、可動カメラ120が設けられている。可動カメラ120によりプローブ200に設けられた後述する複数のマーカeq(図14等)が撮像される。また、撮像ヘッド100は、ケーブルCAを介して処理装置300に接続されている。処理装置300は、例えばパーソナルコンピュータであり、本体表示部310および本体操作部320が接続されている。処理装置300においては、可動カメラ120がプローブ200を撮像することにより得られる画像データ(以下、測定画像データと呼ぶ。)と後述する基準画像データとに基づいて測定対象物S上の測定点の座標が算出される。測定対象物Sにおける1または複数の測定点の座標が算出されることにより、それらの算出結果に基づいて測定対象物Sの物理量が測定される。 A movable camera 120 is provided inside the imaging head 100. The movable camera 120 captures images of a number of markers eq (FIG. 14, etc.) provided on the probe 200, which will be described later. The imaging head 100 is also connected to a processing device 300 via a cable CA. The processing device 300 is, for example, a personal computer, to which a main body display unit 310 and a main body operation unit 320 are connected. In the processing device 300, the coordinates of a measurement point on the measurement object S are calculated based on image data (hereinafter referred to as measurement image data) obtained by the movable camera 120 capturing an image of the probe 200 and reference image data, which will be described later. By calculating the coordinates of one or more measurement points on the measurement object S, the physical quantity of the measurement object S is measured based on the calculation results.

使用者がプローブ200を移動させる場合には、図1に太い実線の矢印a1,a2に示すように、可動カメラ120の撮像視野の向きはプローブ200の移動に追従する。すなわち、可動カメラ120の向きは、プローブ200が移動するときに、プローブ200が可動カメラ120の撮像視野内に位置するように変化する。本実施の形態に係る可動カメラ120は、撮像視野が載置台820に向けられた状態で、少なくとも載置台820上の空間をカバーする被写界深度を有する。そのため、三次元座標測定装置1は、載置台820上の空間を含む広い測定可能領域を有する。したがって、測定対象物Sの物理量を測定するために要求されるプローブ200の位置および姿勢の範囲が拡大される。 When the user moves the probe 200, the orientation of the imaging field of the movable camera 120 follows the movement of the probe 200, as shown by the thick solid arrows a1 and a2 in FIG. 1. That is, the orientation of the movable camera 120 changes so that the probe 200 is positioned within the imaging field of the movable camera 120 as the probe 200 moves. The movable camera 120 according to this embodiment has a depth of field that covers at least the space above the mounting table 820 when the imaging field of view is directed toward the mounting table 820. Therefore, the three-dimensional coordinate measuring device 1 has a wide measurable area that includes the space above the mounting table 820. Therefore, the range of positions and orientations of the probe 200 required to measure the physical quantity of the measurement target S is expanded.

上記のように、本実施の形態に係る三次元座標測定装置1によれば、撮像ヘッド100がヘッド台座830上に取り付けられた状態で、載置台820上に載置された測定対象物Sの物理量を測定することができる。一方、載置台820に載置されていない測定対象物Sについても物理量を測定することができれば、三次元座標測定装置1の利便性が向上する。そこで、本実施の形態に係る三次元座標測定装置1は、上記の構成に加えて、撮像ヘッド100を床面等の設置面上に固定するための基準スタンドをさらに備える。基準スタンドを用いた三次元座標測定装置1の使用例を説明する。 As described above, according to the three-dimensional coordinate measuring device 1 of this embodiment, the physical quantities of the measurement object S placed on the mounting table 820 can be measured with the imaging head 100 attached to the head base 830. On the other hand, if the physical quantities of the measurement object S that is not placed on the mounting table 820 can also be measured, the convenience of the three-dimensional coordinate measuring device 1 will be improved. Therefore, in addition to the above configuration, the three-dimensional coordinate measuring device 1 of this embodiment further includes a reference stand for fixing the imaging head 100 to an installation surface such as a floor surface. An example of using the three-dimensional coordinate measuring device 1 using the reference stand will be described.

図2は、本発明の一実施の形態に係る三次元座標測定装置1の他の使用例を示す模式図である。図2に示すように、三次元座標測定装置1は、基準スタンド900をさらに含む。その基準スタンド900は、三脚であり、ヘッド台座911および脚部912からなる。ヘッド台座911は、脚部912の上端部に設けられ、図1の保持部800のヘッド台座830と同様に、撮像ヘッド100のヘッド底部101を取り付け可能かつ取り外し可能に構成されている。本例では、図1の保持部800から取り外された撮像ヘッド100が基準スタンド900のヘッド台座911上に取り付けられている。 Figure 2 is a schematic diagram showing another example of use of the three-dimensional coordinate measuring device 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 2, the three-dimensional coordinate measuring device 1 further includes a reference stand 900. The reference stand 900 is a tripod, and is composed of a head base 911 and legs 912. The head base 911 is provided at the upper end of the legs 912, and is configured to allow the head bottom 101 of the imaging head 100 to be attached and detached, similar to the head base 830 of the holding unit 800 in Figure 1. In this example, the imaging head 100 removed from the holding unit 800 in Figure 1 is attached on the head base 911 of the reference stand 900.

上記の基準スタンド900によれば、使用者Uは、加工機9にセットされた測定対象物Sが可動カメラ120の被写界深度の範囲内に位置するように、撮像ヘッド100を例えば床面上に固定することができる。加工機9は、例えば旋盤、フライス盤または放電加工機等の加工装置である。あるいは、使用者Uは、床面上に置かれた測定対象物Sが可動カメラ120の被写界深度の範囲内に位置するように、撮像ヘッド100を例えば床面上に固定することができる。したがって、使用者Uは、携行するプローブ200の接触部211aを測定対象物Sの所望の部分に接触させることにより、図1の載置台820に載置されない測定対象物Sについても物理量の測定を行うことができる。なお、本例においても、使用者Uがプローブ200を携行して移動する場合には、図1の例と同様に、可動カメラ120の撮像視野の向きはプローブ200の移動に追従する。以下、三次元座標測定装置1の各部の構成について詳細を説明する。 According to the above-mentioned reference stand 900, the user U can fix the imaging head 100, for example, on the floor surface so that the measurement target S set on the processing machine 9 is located within the range of the depth of field of the movable camera 120. The processing machine 9 is a processing device such as a lathe, a milling machine, or an electric discharge machine. Alternatively, the user U can fix the imaging head 100, for example, on the floor surface so that the measurement target S placed on the floor surface is located within the range of the depth of field of the movable camera 120. Therefore, the user U can measure the physical quantity of the measurement target S that is not placed on the placement table 820 of FIG. 1 by contacting the contact portion 211a of the probe 200 that the user U carries with him/her to a desired portion of the measurement target S. In this example, when the user U moves while carrying the probe 200, the direction of the imaging field of the movable camera 120 follows the movement of the probe 200, as in the example of FIG. 1. The configuration of each part of the three-dimensional coordinate measuring device 1 will be described in detail below.

[2]撮像ヘッド100および処理装置300の構成
図3は、撮像ヘッド100および処理装置300の構成を示すブロック図である。図4は撮像ヘッド100の正面図であり、図5は、撮像ヘッド100の背面図である。また、図6は撮像ヘッド100の一方側面図であり、図7は撮像ヘッド100の平面図である。図4~図7に示すように、撮像ヘッド100は、複数の構成要素がケーシング90内に収容された構成を有する。図8はケーシング90が取り除かれた状態を示す撮像ヘッド100の外観斜視図であり、図9は図4のA-A線における撮像ヘッド100の模式的断面図である。
[2] Configuration of imaging head 100 and processing device 300 Fig. 3 is a block diagram showing the configuration of imaging head 100 and processing device 300. Fig. 4 is a front view of imaging head 100, and Fig. 5 is a rear view of imaging head 100. Fig. 6 is a side view of imaging head 100, and Fig. 7 is a plan view of imaging head 100. As shown in Figs. 4 to 7, imaging head 100 has a configuration in which a plurality of components are housed in a casing 90. Fig. 8 is an external perspective view of imaging head 100 with casing 90 removed, and Fig. 9 is a schematic cross-sectional view of imaging head 100 taken along line A-A in Fig. 4.

(1)撮像ヘッド100
まず、撮像ヘッド100の構成について説明する。図3に示すように、撮像ヘッド100は、電気的な構成として基準カメラ110、可動カメラ120、マーカ駆動回路130、回転駆動回路140、ヘッド制御回路150、無線通信回路160、通信回路170、俯瞰カメラ180および参照部材190を含む。これらの構成は、図3に二点鎖線で示される固定連結部20、支持部材30および可動部材40のいずれかにより支持された状態で、図4~図7に示すケーシング90内に収容される。
(1) Imaging head 100
First, the configuration of the imaging head 100 will be described. As shown in Fig. 3, the imaging head 100 includes, as electrical components, a reference camera 110, a movable camera 120, a marker drive circuit 130, a rotation drive circuit 140, a head control circuit 150, a wireless communication circuit 160, a communication circuit 170, an overhead camera 180, and a reference member 190. These components are housed in a casing 90 shown in Figs. 4 to 7 in a state supported by any one of a fixed connecting portion 20, a support member 30, and a movable member 40, which are indicated by two-dot chain lines in Fig. 3.

基準カメラ110、可動カメラ120および俯瞰カメラ180の各々は、撮像素子として、赤外線を検出可能なCMOS(相補性金属酸化膜半導体)イメージセンサを含む。基準カメラ110、可動カメラ120および俯瞰カメラ180には、CMOSイメージセンサが実装された基板111,121,181がそれぞれ設けられる。図3において、太い点線で取り囲まれる複数の回路(140,150,160,170)は、作動時に基準カメラ110、可動カメラ120および俯瞰カメラ180の基板111,121,181に実装される各種素子に比べて高い発熱量を有する。以下の説明では、回転駆動回路140、ヘッド制御回路150、無線通信回路160および通信回路170が実装される1または複数の基板を、適宜、発熱基板GSと総称する。 Each of the reference camera 110, the movable camera 120, and the overhead camera 180 includes a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) image sensor capable of detecting infrared rays as an imaging element. The reference camera 110, the movable camera 120, and the overhead camera 180 are provided with substrates 111, 121, and 181 on which the CMOS image sensor is mounted, respectively. In FIG. 3, the multiple circuits (140, 150, 160, and 170) surrounded by thick dotted lines have a higher heat value when in operation than the various elements mounted on the substrates 111, 121, and 181 of the reference camera 110, the movable camera 120, and the overhead camera 180. In the following description, one or more substrates on which the rotation drive circuit 140, the head control circuit 150, the wireless communication circuit 160, and the communication circuit 170 are mounted are collectively referred to as the heat-generating substrate GS as appropriate.

図4~図7に示すように、ケーシング90は、下部ケーシング91、上部ケーシング92および基板ケーシング93から構成される。下部ケーシング91は、略円筒形状を有し、撮像ヘッド100のヘッド底部101に固定され、ヘッド底部101から一定距離上方に延びる。下部ケーシング91の上方の位置に上部ケーシング92が設けられている。上部ケーシング92は、略釣鐘形状を有し、後述する支持部材30(図8)とともに水平面内で回転可能に設けられている。 As shown in Figures 4 to 7, the casing 90 is composed of a lower casing 91, an upper casing 92, and a base casing 93. The lower casing 91 has a generally cylindrical shape, is fixed to the head bottom 101 of the imaging head 100, and extends a certain distance upward from the head bottom 101. The upper casing 92 is provided above the lower casing 91. The upper casing 92 has a generally bell shape, and is provided rotatably in a horizontal plane together with a support member 30 (Figure 8) described below.

図4の正面図に示すように、上部ケーシング92の一部には、上部ケーシング92の上端部近傍から中央部にかけて上下方向に延びる矩形開口92Sが形成されている。矩形開口92Sは、可動カメラ120の撮像視野をケーシング90の外部へ導く。また、上部ケーシング92には、矩形開口92Sの両側部でかつ上部ケーシング92の下端部近傍に2つの吸気部HA1が形成されている。 As shown in the front view of FIG. 4, a rectangular opening 92S is formed in a portion of the upper casing 92, extending vertically from near the top end to the center of the upper casing 92. The rectangular opening 92S guides the imaging field of the movable camera 120 to the outside of the casing 90. In addition, the upper casing 92 has two intake sections HA1 formed on both sides of the rectangular opening 92S and near the bottom end of the upper casing 92.

下部ケーシング91の外周面の一部には、俯瞰カメラ用窓91Wが形成されている。俯瞰カメラ用窓91Wは、俯瞰カメラ180の撮像視野をケーシング90の外部へ導く。以下の説明では、俯瞰カメラ用窓91Wが向く一の方向を撮像ヘッド100の前方と呼ぶ。また、撮像ヘッド100を基準として上記の一の方向とは逆の方向を撮像ヘッド100の後方と呼ぶ。下部ケーシング91の前部かつ下端部近傍には、俯瞰カメラ用窓91Wに加えて、2つの吸気部LA1が形成されている。 A window 91W for the overhead camera is formed on part of the outer circumferential surface of the lower casing 91. The window 91W for the overhead camera leads the imaging field of view of the overhead camera 180 to the outside of the casing 90. In the following description, the one direction in which the window 91W for the overhead camera faces is referred to as the front of the imaging head 100. The direction opposite to the one direction using the imaging head 100 as a reference is referred to as the rear of the imaging head 100. In addition to the window 91W for the overhead camera, two air intake sections LA1 are formed near the front and bottom end of the lower casing 91.

図5および図6に示すように、下部ケーシング91の外周面のうち後方を向く部分(後半部分)に、基板ケーシング93が接続されている。基板ケーシング93は、第1の収容部93aおよび第2の収容部93bを含む。第1の収容部93aは、下部ケーシング91の後半部から撮像ヘッド100の後方に延びる箱形状を有する。第2の収容部93bは、第1の収容部93aの上面の一部から上方に突出するように形成されている。 As shown in Figures 5 and 6, the board casing 93 is connected to a rearward facing portion (rear half) of the outer peripheral surface of the lower casing 91. The board casing 93 includes a first storage section 93a and a second storage section 93b. The first storage section 93a has a box shape that extends from the rear half of the lower casing 91 to the rear of the imaging head 100. The second storage section 93b is formed so as to protrude upward from a portion of the upper surface of the first storage section 93a.

図9に示すように、基板ケーシング93において第1の収容部93aの内部空間と第2の収容部93bの内部空間とは互いに連通している。また、第1の収容部93aの内部空間と下部ケーシング91の内部空間とは互いに連通している。一方、下部ケーシング91の内部空間と上部ケーシング92の内部空間とは、後述する上固定板22により区画されているため、互いに連通していない。 As shown in FIG. 9, in the base casing 93, the internal space of the first storage section 93a and the internal space of the second storage section 93b are in communication with each other. The internal space of the first storage section 93a and the internal space of the lower casing 91 are also in communication with each other. On the other hand, the internal space of the lower casing 91 and the internal space of the upper casing 92 are partitioned by the upper fixing plate 22 described later, and therefore do not communicate with each other.

図5、図6および図9に太い点線または実線で示すように、基板ケーシング93の内部には、第1の収容部93aの下部から第2の収容部93bの上部にかけて発熱基板GSが収容される。一方、発熱基板GSに比べて低い発熱性を有する複数の基板(基板111,121,181等)は、下部ケーシング91または上部ケーシング92内に収容される。 As shown by thick dotted or solid lines in Figures 5, 6, and 9, inside the substrate casing 93, a heat-generating substrate GS is housed from the bottom of the first housing section 93a to the top of the second housing section 93b. On the other hand, multiple substrates (substrates 111, 121, 181, etc.) that have lower heat generation compared to the heat-generating substrate GS are housed in the lower casing 91 or the upper casing 92.

図5に示すように、基板ケーシング93の第1の収容部93aの後端下部には、排気部LA2が形成されている。第1の収容部93aの内部には、排気部LA2に隣り合うように、排気ファンLFが設けられている。排気ファンLFは、下部ケーシング91および基板ケーシング93内の雰囲気を、排気部LA2を通して撮像ヘッド100の外部に排出する。このとき、図4の2つの吸気部LA1から下部ケーシング91の内部に撮像ヘッド100の外部の空気が流入する。それにより、図6に複数の白抜き矢印f1で示すように、撮像ヘッド100の前方から下部ケーシング91および基板ケーシング93の内部空間を通して撮像ヘッド100の後方に向かう円滑な空気の流れが発生する。この場合、基板ケーシング93に収容される発熱基板GSは、下部ケーシング91および基板ケーシング93内の空気の流れにおいて、下部ケーシング91よりも下流に位置する。それにより、発熱基板GSで発生する熱が下部ケーシング91の内部空間に進入することが低減される。さらに、発熱基板GSで発生する熱が下部ケーシング91の内部空間に滞留しないので、発熱基板GSで発生する熱が下部ケーシング91の内部空間を通じて上部ケーシング92の内部空間に伝達されることが抑制される。 5, an exhaust section LA2 is formed at the lower rear end of the first housing section 93a of the substrate casing 93. An exhaust fan LF is provided inside the first housing section 93a so as to be adjacent to the exhaust section LA2. The exhaust fan LF exhausts the atmosphere inside the lower casing 91 and the substrate casing 93 to the outside of the imaging head 100 through the exhaust section LA2. At this time, air outside the imaging head 100 flows into the inside of the lower casing 91 from the two intake sections LA1 in FIG. 4. As a result, as shown by multiple white arrows f1 in FIG. 6, a smooth air flow is generated from the front of the imaging head 100 through the internal space of the lower casing 91 and the substrate casing 93 to the rear of the imaging head 100. In this case, the heat-generating substrate GS housed in the substrate casing 93 is located downstream of the lower casing 91 in the air flow inside the lower casing 91 and the substrate casing 93. This reduces the amount of heat generated by the heat-generating substrate GS entering the internal space of the lower casing 91. Furthermore, because the heat generated by the heat-generating substrate GS does not remain in the internal space of the lower casing 91, the heat generated by the heat-generating substrate GS is prevented from being transmitted to the internal space of the upper casing 92 through the internal space of the lower casing 91.

図7に示すように、上部ケーシング92の上部には、平面視で上部ケーシング92の中心を基準として矩形開口92Sと反対側の部分に排気部HA2が形成されている。上部ケーシング92の内部には、排気部HA2に隣り合うように、排気ファンHFが設けられている。排気ファンHFは、下部ケーシング91内の雰囲気を排気部HA2を通して撮像ヘッド100の外部に排出する。このとき、図4の2つの吸気部HA1から上部ケーシング92の内部に撮像ヘッド100の外部の空気が流入する。それにより、図6に複数の白抜き矢印f2で示すように、下部ケーシング91の2つの吸気部HA1から上部ケーシング92の内部空間を通して上部ケーシング92の下部から斜め上方に向かう円滑な空気の流れが発生する。この場合、後述するように上部ケーシング92内に収容される可動カメラ120またはマーカ駆動回路130が実装された基板43において発生される熱が、下部ケーシング91内で下方から上方に向かって円滑に流れ、下部ケーシング91の外部に排出される。 7, an exhaust section HA2 is formed on the upper part of the upper casing 92 on the opposite side of the rectangular opening 92S with respect to the center of the upper casing 92 in a plan view. An exhaust fan HF is provided inside the upper casing 92 so as to be adjacent to the exhaust section HA2. The exhaust fan HF exhausts the atmosphere inside the lower casing 91 to the outside of the imaging head 100 through the exhaust section HA2. At this time, air outside the imaging head 100 flows into the inside of the upper casing 92 from the two intake sections HA1 in FIG. 4. As a result, as shown by multiple white arrows f2 in FIG. 6, a smooth air flow is generated from the two intake sections HA1 of the lower casing 91 through the internal space of the upper casing 92 and diagonally upward from the lower part of the upper casing 92. In this case, as described below, heat generated in the board 43 on which the movable camera 120 or marker drive circuit 130 housed in the upper casing 92 is mounted flows smoothly from bottom to top within the lower casing 91 and is discharged to the outside of the lower casing 91.

図8および図9に示すように、固定連結部20は、下固定板21、上固定板22、複数(例えば4本)の支柱23および中空支持軸24を含む。下固定板21は、円板形状を有し、ヘッド底部101の上面上に、ねじを用いて固定されている。下固定板21の上方には、複数の支柱23を介して上固定板22が設けられている。上固定板22は、下固定板21と同様に円板形状を有する。上固定板22の中央部には、円形の開口が形成されている。上固定板22の上面上には、上固定板22の中央部の開口を取り囲むように中空支持軸24がねじを用いて固定されている。下部ケーシング91は、固定連結部20を構成するいずれかの部材に取り付けられている。 8 and 9, the fixed connection part 20 includes a lower fixed plate 21, an upper fixed plate 22, a plurality of (e.g., four) support columns 23, and a hollow support shaft 24. The lower fixed plate 21 has a disk shape and is fixed to the upper surface of the head bottom part 101 using screws. The upper fixed plate 22 is provided above the lower fixed plate 21 via a plurality of support columns 23. The upper fixed plate 22 has a disk shape similar to the lower fixed plate 21. A circular opening is formed in the center of the upper fixed plate 22. The hollow support shaft 24 is fixed to the upper surface of the upper fixed plate 22 using screws so as to surround the opening in the center of the upper fixed plate 22. The lower casing 91 is attached to any of the members constituting the fixed connection part 20.

固定連結部20においては、下固定板21と上固定板22との間の空間に、発熱基板GSを除く各種基板(発熱基板GSよりも発熱性が低い基板)とともに、俯瞰カメラ180が設けられている。また、下固定板21上には、図9に示すように、下部ケーシング91の略中央から上固定板22の開口を通して中空支持軸24の内部まで延びるように基準カメラ110が設けられている。この状態で、基準カメラ110の撮像視野は上方を向いている。本実施の形態では、基準カメラ110の光学系の光軸110cは、中空支持軸24の中心軸に一致している。 In the fixed connection part 20, an overhead camera 180 is provided in the space between the lower fixed plate 21 and the upper fixed plate 22, along with various substrates (substrates with lower heat generation than the heat generating substrate GS) excluding the heat generating substrate GS. Also, as shown in FIG. 9, a reference camera 110 is provided on the lower fixed plate 21 so as to extend from approximately the center of the lower casing 91 through the opening of the upper fixed plate 22 to the inside of the hollow support shaft 24. In this state, the imaging field of the reference camera 110 faces upward. In this embodiment, the optical axis 110c of the optical system of the reference camera 110 coincides with the central axis of the hollow support shaft 24.

下固定板21上および上固定板22上には、上記の各種基板および基準カメラ110に加えて、後述する支持部材30を中空支持軸24の中心軸の周りで回転させるため(ヘッド底部101の上面に平行な面内で回転させるため)の水平回転機構141が設けられている。水平回転機構141は、例えばモータおよび各種動力伝達部材を含む。 In addition to the various substrates and reference camera 110 described above, a horizontal rotation mechanism 141 is provided on the lower fixed plate 21 and the upper fixed plate 22 to rotate the support member 30 (described later) around the central axis of the hollow support shaft 24 (to rotate in a plane parallel to the top surface of the head bottom 101). The horizontal rotation mechanism 141 includes, for example, a motor and various power transmission members.

図8に示すように、固定連結部20の中空支持軸24上には、支持部材30が設けられている。支持部材30は、回転台座31および一対の支持フレーム32,33を含む。回転台座31は、中央部に開口を有し、支持部材30が中空支持軸24の中心軸の周りで回転可能となるように、クロスローラベアリングCB(図9)を介して中空支持軸24の上端部に取り付けられている。上部ケーシング92は、支持部材30を構成するいずれかの部材に取り付けられている。中空支持軸24に対する支持部材30の回転時には、上部ケーシング92は支持部材30とともに下部ケーシング91に対して相対的に回転する(図7の太い一点鎖線の矢印参照)。 As shown in FIG. 8, a support member 30 is provided on the hollow support shaft 24 of the fixed connection part 20. The support member 30 includes a rotating base 31 and a pair of support frames 32, 33. The rotating base 31 has an opening in the center and is attached to the upper end of the hollow support shaft 24 via a cross roller bearing CB (FIG. 9) so that the support member 30 can rotate around the central axis of the hollow support shaft 24. The upper casing 92 is attached to one of the members constituting the support member 30. When the support member 30 rotates with respect to the hollow support shaft 24, the upper casing 92 rotates together with the support member 30 relative to the lower casing 91 (see the thick dashed arrow in FIG. 7).

一対の支持フレーム32,33は、回転台座31の一側部および他側部から互いに対向しつつ上方に延びるように形成されている。一対の支持フレーム32,33の間には、回転台座31から所定距離離間した位置に可動部材40が設けられている。 The pair of support frames 32, 33 are formed to extend upward while facing each other from one side and the other side of the rotating base 31. A movable member 40 is provided between the pair of support frames 32, 33 at a position spaced a predetermined distance from the rotating base 31.

可動部材40は、一対の支持フレーム32,33の互いに対向する部分を通る回転軸30cの周りで回転可能(水平面に対してチルト可能)となるように、支持フレーム32,33により支持されている。本実施の形態では、回転軸30cは、基準カメラ110(図9)の光軸110cおよび中空支持軸24の中心軸に直交する。 The movable member 40 is supported by the support frames 32, 33 so that it can rotate (tilt with respect to the horizontal plane) around a rotation axis 30c that passes through the opposing parts of the pair of support frames 32, 33. In this embodiment, the rotation axis 30c is perpendicular to the optical axis 110c of the reference camera 110 (Figure 9) and the central axis of the hollow support shaft 24.

支持フレーム33の上端部近傍には、可動部材40とは反対側で回転軸30c上に位置する部分にチルト回転機構143が取り付けられている。チルト回転機構143は、例えばモータおよび各種動力伝達部材を含む。チルト回転機構143は、可動部材40を回転軸30cの周りで回転させる。 A tilt rotation mechanism 143 is attached near the upper end of the support frame 33, on the side opposite the movable member 40 and located on the rotation axis 30c. The tilt rotation mechanism 143 includes, for example, a motor and various power transmission members. The tilt rotation mechanism 143 rotates the movable member 40 around the rotation axis 30c.

可動部材40は、略正方形の扁平な筒状に形成され、上面41および下面42を有する。可動部材40上には、可動カメラ120およびその可動カメラ120に付随する各種基板が固定される。この状態で、可動カメラ120の光学系の光軸120c(図9)は可動部材40の上面41に平行となっている。可動部材40の上端部には、その中央部の開口を塞ぐように図3のマーカ駆動回路130が実装された基板43が設けられている。 The movable member 40 is formed into a flat, generally square cylinder, and has an upper surface 41 and a lower surface 42. The movable camera 120 and various boards associated with the movable camera 120 are fixed onto the movable member 40. In this state, the optical axis 120c (FIG. 9) of the optical system of the movable camera 120 is parallel to the upper surface 41 of the movable member 40. A board 43 on which the marker drive circuit 130 of FIG. 3 is mounted is provided at the upper end of the movable member 40 so as to cover the central opening.

図9に示すように、可動部材40の内部には、複数のマーカep(図3)を有する参照部材190が設けられている。図10(a)は図9の参照部材190の模式的縦断面図であり、図10(b)は参照部材190の下面図である。 As shown in FIG. 9, a reference member 190 having a plurality of markers ep (FIG. 3) is provided inside the movable member 40. FIG. 10(a) is a schematic vertical cross-sectional view of the reference member 190 in FIG. 9, and FIG. 10(b) is a bottom view of the reference member 190.

図10(a),(b)に示すように、参照部材190は、発光基板191、拡散板192、ガラス板193および拡散反射シート195を含む。発光基板191、拡散板192およびガラス板193は、この順で上方から下方に向かって並ぶように積層されている。その積層体の外周部を取り囲むように拡散反射シート195が設けられている。 As shown in Figs. 10(a) and (b), the reference member 190 includes a light-emitting substrate 191, a diffusion plate 192, a glass plate 193, and a diffuse reflection sheet 195. The light-emitting substrate 191, the diffusion plate 192, and the glass plate 193 are layered in this order from top to bottom. The diffuse reflection sheet 195 is provided to surround the outer periphery of the layered structure.

発光基板191の下面には、全体に渡って複数の発光素子Lが実装されている。各発光素子Lは、例えば赤外LED(発光ダイオード)である。マーカ駆動回路130が発光基板191上の複数の発光素子Lを駆動する。それにより、複数の発光素子Lが発光する。 Multiple light-emitting elements L are mounted all over the underside of the light-emitting substrate 191. Each light-emitting element L is, for example, an infrared LED (light-emitting diode). The marker driving circuit 130 drives the multiple light-emitting elements L on the light-emitting substrate 191. This causes the multiple light-emitting elements L to emit light.

拡散板192は、例えば樹脂からなる板部材であり、複数の発光素子Lから発生される光を拡散させつつ下方へ透過する。拡散反射シート195は、例えば樹脂からなる帯状のシート部材であり、複数の発光素子Lから参照部材190の側方(外方)に向かう光を拡散させつつその内方に反射する。 The diffusion plate 192 is a plate member made of, for example, resin, and transmits the light generated by the multiple light-emitting elements L downward while diffusing it. The diffusion reflection sheet 195 is a strip-shaped sheet member made of, for example, resin, and reflects the light from the multiple light-emitting elements L toward the side (outside) of the reference member 190 inward while diffusing it.

ガラス板193は、例えば石英ガラスまたはソーダガラスにより形成された板部材である。ガラス板193の下面には、複数の円形開口を有するマスク194が設けられている。マスク194は、例えばガラス板193の下面にスパッタ法または蒸着法により形成されるクロムマスクである。 The glass plate 193 is a plate member formed of, for example, quartz glass or soda glass. A mask 194 having a plurality of circular openings is provided on the lower surface of the glass plate 193. The mask 194 is, for example, a chrome mask formed on the lower surface of the glass plate 193 by a sputtering method or a vapor deposition method.

上記の構成により、複数の発光素子Lから発生されて拡散板192および拡散反射シート195により拡散された光が、ガラス板193およびマスク194の複数の円形開口を通して参照部材190の下方に放出される。このようにして、複数の円形開口にそれぞれ対応する自発光型の複数のマーカepが形成される。 With the above configuration, the light generated from the multiple light-emitting elements L and diffused by the diffusion plate 192 and the diffuse reflection sheet 195 is emitted below the reference member 190 through the multiple circular openings in the glass plate 193 and the mask 194. In this way, multiple self-luminous markers ep corresponding to the multiple circular openings are formed.

本実施の形態においては、図10(b)に示すように、複数のマーカepは、参照部材190の下面(平面)上でマトリクス状に等間隔で並んでいる。複数のマーカepのうち、中央部に位置するマーカepおよびその中央部のマーカepから所定距離離間した一のマーカepには、他のマーカepから識別するための識別マーク(本例では点)が付されている。これらの識別マークは、マスク194の一部により形成される。以下の説明では、複数のマーカepから識別マークが付された2つのマーカepを区別する場合に、識別マークを含む中央部のマーカepを第1のマーカep1と呼ぶ。また、識別マークを含む他方のマーカepを第2のマーカep2と呼ぶ。 In this embodiment, as shown in FIG. 10(b), the multiple markers ep are arranged at equal intervals in a matrix on the lower surface (flat surface) of the reference member 190. Of the multiple markers ep, the marker ep located in the center and another marker ep spaced a predetermined distance from the central marker ep are provided with identification marks (dots in this example) to distinguish them from the other markers ep. These identification marks are formed by part of the mask 194. In the following description, when distinguishing between two markers ep with identification marks from the multiple markers ep, the central marker ep including the identification mark is referred to as the first marker ep1. The other marker ep including the identification mark is referred to as the second marker ep2.

上記の構成においては、参照部材190は、下方に向く複数のマーカepが基準カメラ110の撮像視野の範囲内に位置するように可動部材40に取り付けられている。さらに、参照部材190は、可動部材40の上面41および下面42が基準カメラ110の光軸110cの方向に対して垂直となるときに、第1のマーカep1が光軸110c上に位置するように可動部材40に取り付けられている。 In the above configuration, the reference member 190 is attached to the movable member 40 so that the multiple downward-facing markers ep are located within the imaging field of view of the base camera 110. Furthermore, the reference member 190 is attached to the movable member 40 so that the first marker ep1 is located on the optical axis 110c when the upper surface 41 and the lower surface 42 of the movable member 40 are perpendicular to the direction of the optical axis 110c of the base camera 110.

支持部材30が固定連結部20上で回転する際、および可動部材40が回転軸30cの周りで回転する際には、基準カメラ110が参照部材190を撮像することにより得られる複数のマーカepの画像が変化する。したがって、例えば、支持部材30および可動部材40が予め定められた基準姿勢にあるときに得られる画像が変化した場合を想定する。この場合、画像内の第1のマーカep1と第2のマーカep2との位置関係に基づいて、支持部材30が基準姿勢からどれだけ回転しているのかを求めることができる。また、画像内の複数のマーカepの配列に生じる歪に基づいて、可動部材40が基準姿勢からどれだけ回転しているのかを求めることができる。 When the support member 30 rotates on the fixed connection part 20, and when the movable member 40 rotates around the rotation axis 30c, the image of the multiple markers ep obtained by the base camera 110 capturing an image of the reference member 190 changes. Therefore, for example, assume that the image obtained when the support member 30 and the movable member 40 are in a predetermined reference posture changes. In this case, it is possible to determine how much the support member 30 has rotated from the reference posture based on the positional relationship between the first marker ep1 and the second marker ep2 in the image. In addition, it is possible to determine how much the movable member 40 has rotated from the reference posture based on the distortion that occurs in the arrangement of the multiple markers ep in the image.

上記のように、可動部材40には、可動カメラ120および参照部材190が一体的に固定されている。それにより、基準カメラ110が参照部材190の複数のマーカepを撮像することにより得られる画像データ(以下、基準画像データと呼ぶ。)に基づいて、基準カメラ110に対する可動カメラ120の位置および姿勢を算出することが可能である。 As described above, the movable camera 120 and the reference member 190 are fixed integrally to the movable member 40. This makes it possible to calculate the position and orientation of the movable camera 120 relative to the reference camera 110 based on image data (hereinafter referred to as reference image data) obtained by the reference camera 110 capturing an image of the multiple markers ep of the reference member 190.

可動部材40と回転台座31との間には、基準カメラ110から参照部材190までの基準カメラ110の撮像視野を含む撮像空間rs(図9)を当該撮像空間rsの外部から光学的かつ空間的に遮断する蛇腹50が設けられている。 Between the movable member 40 and the rotating base 31, a bellows 50 is provided that optically and spatially isolates the imaging space rs (FIG. 9) including the imaging field of view of the base camera 110 from the base camera 110 to the reference member 190 from the outside of the imaging space rs.

本例の蛇腹50の上端部は可動部材40の下面42に接合され、蛇腹50の下端部は回転台座31の上面に接合されている。それにより、支持部材30が水平面内で回転する際には、支持部材30とともに蛇腹50も回転する。 In this example, the upper end of the bellows 50 is joined to the lower surface 42 of the movable member 40, and the lower end of the bellows 50 is joined to the upper surface of the rotating base 31. As a result, when the support member 30 rotates in a horizontal plane, the bellows 50 also rotates together with the support member 30.

また、本例の蛇腹50は、略正方形の筒形状を有し、チルト回転機構143による可動部材40の回転時にその回転に追従して変形することにより撮像空間rsの光学的かつ空間的な遮断状態を維持可能に構成される。さらに、蛇腹50は、可動部材40の回転に追従して変形する際に、その蛇腹50が基準カメラ110の撮像視野に干渉しないように設けられる。 The bellows 50 in this example has a generally square cylindrical shape and is configured to maintain an optically and spatially blocked state of the imaging space rs by deforming in accordance with the rotation of the movable member 40 when the movable member 40 is rotated by the tilt rotation mechanism 143. Furthermore, the bellows 50 is arranged so that when it deforms in accordance with the rotation of the movable member 40, the bellows 50 does not interfere with the imaging field of view of the reference camera 110.

このような構成により、撮像空間rs内に、撮像空間rsの外部から光が進入することが防止される。また、撮像空間rsの周囲でモータ等が発熱する場合でも、発生された熱が撮像空間rs内に進入することが防止される。それにより、撮像空間rsの雰囲気に揺らぎが生じることが防止される。したがって、高い精度で複数のマーカepが撮像されるので、基準カメラ110に対する可動カメラ120の位置および姿勢を高い精度で算出することができる。また、上記の構成によれば、蛇腹50の内部空間が外部空間から空間的に遮断されることにより蛇腹50の内部空間の雰囲気が安定する。 This configuration prevents light from entering the imaging space rs from outside the imaging space rs. Even if a motor or the like generates heat around the imaging space rs, the generated heat is prevented from entering the imaging space rs. This prevents the atmosphere in the imaging space rs from fluctuating. Therefore, since multiple markers ep are captured with high accuracy, the position and orientation of the movable camera 120 relative to the reference camera 110 can be calculated with high accuracy. Furthermore, with the above configuration, the internal space of the bellows 50 is spatially isolated from the external space, thereby stabilizing the atmosphere in the internal space of the bellows 50.

撮像ヘッド100においては、図8に示すように、一対の支持フレーム32,33の間に設けられる部分(主として可動部材40および可動カメラ120を含む構成)の重心は、回転軸30c上に位置することが望ましい。これにより、回転軸30cを中心とする可動部材40の回転が安定する。また、撮像ヘッド100においては、固定連結部20に対して回転する部分(主として支持部材30、可動部材40および可動カメラ120を含む構成)の重心は、基準カメラ110の光軸110c上に位置することが望ましい。これにより、光軸110cを中心とする支持部材30の回転が安定する。また、支持部材30および可動部材40を回転させるために必要となる駆動力を低減することができる。それにより、モータ等の駆動部に加わる負担が低減される。本例では、支持部材30の一対の支持フレーム32,33に、固定連結部20に対して回転する部分の重心位置を調整するためのウェイトWa,Wbが取り付けられている。 As shown in FIG. 8, in the imaging head 100, it is desirable that the center of gravity of the portion (mainly including the movable member 40 and the movable camera 120) provided between the pair of support frames 32, 33 is located on the rotation axis 30c. This stabilizes the rotation of the movable member 40 around the rotation axis 30c. In addition, in the imaging head 100, it is desirable that the center of gravity of the portion (mainly including the support member 30, the movable member 40, and the movable camera 120) that rotates with respect to the fixed connecting part 20 is located on the optical axis 110c of the reference camera 110. This stabilizes the rotation of the support member 30 around the optical axis 110c. In addition, the driving force required to rotate the support member 30 and the movable member 40 can be reduced. This reduces the burden on the driving part such as the motor. In this example, weights Wa, Wb are attached to the pair of support frames 32, 33 of the support member 30 to adjust the center of gravity of the portion that rotates with respect to the fixed connecting part 20.

固定連結部20に設けられる俯瞰カメラ180は、その撮像視野が撮像ヘッド100の前方を向くように固定連結部20に設けられる。俯瞰カメラ180の画角は、基準カメラ110および可動カメラ120の画角に比べて大きい。そのため、俯瞰カメラ180の撮像視野は、基準カメラ110および可動カメラ120の撮像視野に比べて大きい。 The overhead camera 180 is mounted on the fixed connection part 20 so that its imaging field of view faces forward of the imaging head 100. The angle of view of the overhead camera 180 is larger than the angles of view of the reference camera 110 and the movable camera 120. Therefore, the imaging field of view of the overhead camera 180 is larger than the imaging field of view of the reference camera 110 and the movable camera 120.

後述する追跡処理において、俯瞰カメラ180は、広い範囲に渡ってプローブ200を撮像するために用いられる。この場合、例えばプローブ200が移動することにより可動カメラ120の撮像視野からプローブ200が外れる場合でも、当該プローブ200が俯瞰カメラ180で撮像されることにより、撮像により得られる画像データ(以下、俯瞰画像データと呼ぶ。)に基づいてプローブ200の大まかな位置を特定することができる。特定された位置に基づいて、可動カメラ120の撮像視野内にプローブ200が位置するように、可動カメラ120の位置および姿勢が調整される。 In the tracking process described below, the overhead camera 180 is used to capture images of the probe 200 over a wide range. In this case, even if the probe 200 moves and moves out of the imaging field of the movable camera 120, the probe 200 is captured by the overhead camera 180, and the rough position of the probe 200 can be identified based on the image data obtained by imaging (hereinafter referred to as overhead image data). Based on the identified position, the position and attitude of the movable camera 120 are adjusted so that the probe 200 is located within the imaging field of the movable camera 120.

また、本例では、基板ケーシング93は、俯瞰カメラ180の撮像視野から外れるように、下部ケーシング91に接続されている。それにより、俯瞰カメラ180により撮像可能な範囲が基板ケーシング93により制限されることが防止される。 In addition, in this example, the board casing 93 is connected to the lower casing 91 so as to be outside the imaging field of view of the overhead camera 180. This prevents the board casing 93 from limiting the range that can be imaged by the overhead camera 180.

図11はヘッド底部101の下面図および側面図であり、図12は図1のヘッド台座830の平面図および側面図である。図11に示すように、ヘッド底部101は、円環形状を有する環状底面102および環状傾斜面103を有する。環状傾斜面103は、環状底面102の内縁からその内側に向かって一定距離上方に向かって傾斜している。環状傾斜面103の内側には、開口部104が形成されている。環状底面102における所定の部分には、下方に向かって開口する縦孔105が形成されている。 Figure 11 is a bottom view and a side view of the head bottom 101, and Figure 12 is a plan view and a side view of the head base 830 of Figure 1. As shown in Figure 11, the head bottom 101 has an annular bottom surface 102 having a circular ring shape and an annular inclined surface 103. The annular inclined surface 103 is inclined upward for a certain distance from the inner edge of the annular bottom surface 102 toward its inside. An opening 104 is formed on the inside of the annular inclined surface 103. A vertical hole 105 that opens downward is formed in a specified portion of the annular bottom surface 102.

一方、図12に示すように、ヘッド台座830は、円環形状を有する環状支持面831および環状傾斜面832を有する。環状支持面831は、ヘッド底部101の環状底面102と同じ形状を有し、環状底面102に対して摺動可能に構成されている。また、環状傾斜面832は、ヘッド底部101の環状傾斜面103に対応し、環状傾斜面832の内縁からその内側に向かって一定距離上方に向かって傾斜している。さらに、環状傾斜面832は、環状傾斜面103に対して摺動可能に構成されている。 On the other hand, as shown in FIG. 12, the head base 830 has an annular support surface 831 and an annular inclined surface 832, each having a circular ring shape. The annular support surface 831 has the same shape as the annular bottom surface 102 of the head bottom 101, and is configured to be able to slide relative to the annular bottom surface 102. The annular inclined surface 832 corresponds to the annular inclined surface 103 of the head bottom 101, and is inclined upward a certain distance from the inner edge of the annular inclined surface 832 toward its inside. Furthermore, the annular inclined surface 832 is configured to be able to slide relative to the annular inclined surface 103.

このような構成により、ヘッド台座830上にヘッド底部101が取り付けられる際には、ヘッド台座830上にヘッド底部101が載置される。この状態で、ヘッド底部101の環状底面102および環状傾斜面103と、ヘッド台座830の環状支持面831および環状傾斜面832とが接触する。次に、使用者は、ヘッド底部101をヘッド台座830上で周方向に摺動させることにより、ヘッド底部101の向きを回転させる。 With this configuration, when the head bottom 101 is attached to the head base 830, the head bottom 101 is placed on the head base 830. In this state, the annular bottom surface 102 and annular inclined surface 103 of the head bottom 101 come into contact with the annular support surface 831 and annular inclined surface 832 of the head base 830. Next, the user rotates the orientation of the head bottom 101 by sliding the head bottom 101 circumferentially on the head base 830.

ここで、ヘッド台座830の環状支持面831には、上方に向かって開口する縦孔833が形成されている。縦孔833は、ヘッド底部101の縦孔105に対応し、ヘッド底部101とヘッド台座830とが予め定められた位置関係にある場合に重なり合う。そのため、例えば2つの縦孔105,833のうち一方には、伸縮可能なピン部材(図示せず)が挿入される。この場合、ヘッド台座830上でヘッド底部101を回転させることにより、ヘッド底部101とヘッド台座830とが予め定められた位置関係になったときにピン部材が2つの縦孔105,833に共に差し込まれる。それにより、ヘッド底部101とヘッド台座830とが予め定められた位置関係で固定される。これにより、ヘッド台座830へのヘッド底部101の取り付けが完了する。 Here, a vertical hole 833 that opens upward is formed in the annular support surface 831 of the head base 830. The vertical hole 833 corresponds to the vertical hole 105 of the head bottom 101, and overlaps when the head bottom 101 and the head base 830 are in a predetermined positional relationship. For this reason, for example, an expandable pin member (not shown) is inserted into one of the two vertical holes 105, 833. In this case, by rotating the head bottom 101 on the head base 830, the pin member is inserted into both of the two vertical holes 105, 833 when the head bottom 101 and the head base 830 are in a predetermined positional relationship. As a result, the head bottom 101 and the head base 830 are fixed in a predetermined positional relationship. This completes the attachment of the head bottom 101 to the head base 830.

図2の基準スタンド900のヘッド台座911は、上記のヘッド台座830と同様に、環状支持面831および環状傾斜面832を有する。それにより、撮像ヘッド100のヘッド底部101は、ヘッド台座830の例と同様に、ヘッド台座911上に取り付けることができる。 The head base 911 of the reference stand 900 in FIG. 2 has an annular support surface 831 and an annular inclined surface 832, similar to the head base 830 described above. This allows the head bottom 101 of the imaging head 100 to be mounted on the head base 911, similar to the example of the head base 830.

撮像ヘッド100全体の重心は、平面視でヘッド底部101の外縁よりも内側の領域内に位置することが望ましい。図7では、撮像ヘッド100を平面視したときのヘッド底部101の外縁が太い二点鎖線で示される。撮像ヘッド100全体の重心が平面視でヘッド底部101の外縁よりも内側に位置する場合には、ヘッド台座830,911上に撮像ヘッド100が取り付けられた状態で、撮像ヘッド100の支持状態が安定する。 It is desirable that the center of gravity of the entire imaging head 100 be located within an area inside the outer edge of the head bottom 101 in a planar view. In FIG. 7, the outer edge of the head bottom 101 when the imaging head 100 is viewed in a planar view is indicated by a thick two-dot chain line. When the center of gravity of the entire imaging head 100 is located inside the outer edge of the head bottom 101 in a planar view, the imaging head 100 is stably supported when the imaging head 100 is attached to the head bases 830, 911.

図3に示すように、基準カメラ110、可動カメラ120、マーカ駆動回路130、回転駆動回路140、無線通信回路160および通信回路170は、ヘッド制御回路150に接続されている。ヘッド制御回路150は、CPU(中央演算処理装置)およびメモリ、またはマイクロコンピュータを含み、基準カメラ110、可動カメラ120、マーカ駆動回路130、回転駆動回路140および俯瞰カメラ180を制御する。 As shown in FIG. 3, the reference camera 110, the movable camera 120, the marker drive circuit 130, the rotation drive circuit 140, the wireless communication circuit 160, and the communication circuit 170 are connected to the head control circuit 150. The head control circuit 150 includes a CPU (central processing unit) and memory, or a microcomputer, and controls the reference camera 110, the movable camera 120, the marker drive circuit 130, the rotation drive circuit 140, and the overhead camera 180.

上記のように、基準カメラ110、可動カメラ120および俯瞰カメラ180の各々は、赤外線を検出可能なCMOSイメージセンサを含む。また、基準カメラ110、可動カメラ120および俯瞰カメラ180の各々は、図示しない複数のレンズ(光学系)を含む。基準カメラ110、可動カメラ120および俯瞰カメラ180の各画素からは、検出量に対応するアナログの電気信号(以下、受光信号と呼ぶ)がヘッド制御回路150に出力される。 As described above, each of the reference camera 110, the movable camera 120, and the overhead camera 180 includes a CMOS image sensor capable of detecting infrared rays. In addition, each of the reference camera 110, the movable camera 120, and the overhead camera 180 includes multiple lenses (optical systems) not shown. An analog electrical signal (hereinafter referred to as a light receiving signal) corresponding to the amount of detection is output from each pixel of the reference camera 110, the movable camera 120, and the overhead camera 180 to the head control circuit 150.

ヘッド制御回路150には、図示しないA/D変換器(アナログ/デジタル変換器)およびFIFO(First In First Out)メモリが実装されている。基準カメラ110、可動カメラ120および俯瞰カメラ180からそれぞれ出力される受光信号は、ヘッド制御回路150のA/D変換器により一定のサンプリング周期でサンプリングされるとともにデジタル信号に変換される。A/D変換器から出力されるデジタル信号は、FIFOメモリに順次蓄積される。FIFOメモリに蓄積されたデジタル信号は、画素データとして順次処理装置300に転送される。 The head control circuit 150 is equipped with an A/D converter (analog/digital converter) and a FIFO (first in first out) memory (not shown). The light receiving signals output from the reference camera 110, the movable camera 120, and the overhead camera 180 are sampled at a fixed sampling period by the A/D converter of the head control circuit 150 and converted into digital signals. The digital signals output from the A/D converter are sequentially stored in the FIFO memory. The digital signals stored in the FIFO memory are sequentially transferred to the processing device 300 as pixel data.

マーカ駆動回路130は、ヘッド制御回路150の制御に基づいて、図10(a)の発光基板191を駆動する。それにより、発光基板191上の複数の発光素子Lが発光し、参照部材190の複数のマーカepから光が放出される。なお、この発光タイミングと基準カメラ110の撮像タイミングとは同期される。 The marker driving circuit 130 drives the light emitting substrate 191 in FIG. 10(a) based on the control of the head control circuit 150. This causes the multiple light emitting elements L on the light emitting substrate 191 to emit light, and light is emitted from the multiple markers ep of the reference member 190. The timing of this light emission is synchronized with the imaging timing of the reference camera 110.

回転駆動回路140は、ヘッド制御回路150の制御に基づいて図8の水平回転機構141を駆動する。それにより、図8の支持部材30が固定連結部20上で回転し、可動部材40および上部ケーシング92(図4)が回転する。このとき、支持部材30が回転することにより、矩形開口92S(図4)を通って上部ケーシング92の内部から外部に導かれる可動カメラ120の撮像視野が図1のヘッド台座830または図2のヘッド台座911の上で水平方向に回転する。 The rotation drive circuit 140 drives the horizontal rotation mechanism 141 in FIG. 8 based on the control of the head control circuit 150. This causes the support member 30 in FIG. 8 to rotate on the fixed connection part 20, and the movable member 40 and the upper casing 92 (FIG. 4) to rotate. At this time, the rotation of the support member 30 causes the imaging field of the movable camera 120, which is guided from the inside to the outside of the upper casing 92 through the rectangular opening 92S (FIG. 4), to rotate horizontally on the head base 830 in FIG. 1 or the head base 911 in FIG. 2.

また、回転駆動回路140は、ヘッド制御回路150の制御に基づいて図8のチルト回転機構143を駆動する。それにより、図8の可動部材40が一対の支持フレーム32,33間で回転軸30cを中心として回転する。このとき、矩形開口92S(図4)を通る可動カメラ120の撮像視野が図1のヘッド台座830または図2のヘッド台座911の上で矩形開口92Sに沿って上下方向に回転する。これらの回転駆動回路140による可動カメラ120の撮像視野の回転は、処理装置300における後述する追跡処理に基づいて行われる。 The rotation drive circuit 140 also drives the tilt rotation mechanism 143 in FIG. 8 based on the control of the head control circuit 150. This causes the movable member 40 in FIG. 8 to rotate around the rotation axis 30c between the pair of support frames 32, 33. At this time, the imaging field of the movable camera 120 passing through the rectangular opening 92S (FIG. 4) rotates vertically along the rectangular opening 92S on the head base 830 in FIG. 1 or the head base 911 in FIG. 2. The rotation of the imaging field of the movable camera 120 by the rotation drive circuit 140 is performed based on the tracking process in the processing device 300, which will be described later.

ヘッド制御回路150は、無線通信回路160を介してプローブ200との間で無線通信を行う。また、ヘッド制御回路150は、通信回路170およびケーブルCA(図1および図2)を介して処理装置300との間で有線通信を行う。 The head control circuit 150 performs wireless communication with the probe 200 via the wireless communication circuit 160. The head control circuit 150 also performs wired communication with the processing device 300 via the communication circuit 170 and cable CA (Figures 1 and 2).

(2)処理装置300
図3に示すように、処理装置300は、通信回路301、本体制御回路302および本体メモリ303を含む。通信回路301および本体メモリ303は、本体制御回路302に接続されている。また、本体制御回路302には、本体操作部320および本体表示部310が接続されている。
(2) Processing Device 300
3, the processing device 300 includes a communication circuit 301, a main body control circuit 302, and a main body memory 303. The communication circuit 301 and the main body memory 303 are connected to the main body control circuit 302. In addition, a main body operation unit 320 and a main body display unit 310 are connected to the main body control circuit 302.

本体メモリ303は、ROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)およびハードディスクを含む。本体メモリ303には、システムプログラムとともに、後述する測定処理プログラムおよび追跡処理プログラムが記憶される。また、本体メモリ303は、種々のデータの処理および撮像ヘッド100から与えられる画素データ等の種々のデータを保存するために用いられる。 The main memory 303 includes a ROM (read only memory), a RAM (random access memory), and a hard disk. The main memory 303 stores a measurement processing program and a tracking processing program, which will be described later, along with a system program. The main memory 303 is also used for processing various data and for storing various data, such as pixel data provided by the imaging head 100.

本体制御回路302は、CPUを含む。本実施の形態においては、本体制御回路302および本体メモリ303は、パーソナルコンピュータにより実現される。本体制御回路302は、撮像ヘッド100からケーブルCA(図1および図2)および通信回路301を介して与えられる画素データに基づいて画像データを生成する。画像データは複数の画素データの集合である。 The main body control circuit 302 includes a CPU. In this embodiment, the main body control circuit 302 and the main body memory 303 are realized by a personal computer. The main body control circuit 302 generates image data based on pixel data provided from the imaging head 100 via the cable CA (FIGS. 1 and 2) and the communication circuit 301. The image data is a collection of multiple pixel data.

本実施の形態では、撮像ヘッド100に設けられる基準カメラ110、可動カメラ120および俯瞰カメラ180にそれぞれ対応する基準画像データ、測定画像データおよび俯瞰画像データが生成される。また、プローブ200に設けられる後述するプローブカメラ208に対応する画像データが生成される。本体制御回路302は、基準画像データおよび測定画像データに基づいて、プローブ200の接触部211a(図1および図2)の位置を算出する。 In this embodiment, reference image data, measurement image data, and overhead image data are generated, which correspond to the reference camera 110, the movable camera 120, and the overhead camera 180, respectively, provided on the imaging head 100. In addition, image data is generated that corresponds to the probe camera 208, described below, provided on the probe 200. The main body control circuit 302 calculates the position of the contact portion 211a (FIGS. 1 and 2) of the probe 200 based on the reference image data and measurement image data.

本体表示部310は、例えば液晶ディスプレイパネルまたは有機EL(エレクトロルミネッセンス)パネルにより構成される。本体表示部310には、本体制御回路302による制御に基づいて、測定対象物S上の測定点の座標および測定対象物Sの各部の測定結果等が表示される。また、本体表示部310には、測定に関する種々の設定を行うための設定画面が表示される。 The main body display unit 310 is configured, for example, with a liquid crystal display panel or an organic EL (electroluminescence) panel. Based on the control of the main body control circuit 302, the main body display unit 310 displays the coordinates of the measurement point on the measurement object S and the measurement results of each part of the measurement object S. The main body display unit 310 also displays a setting screen for making various settings related to the measurement.

本体操作部320は、キーボードおよびポインティングデバイスを含む。ポインティングデバイスは、マウスまたはジョイスティック等を含む。本体操作部320は、使用者Uにより操作される。 The main body operation unit 320 includes a keyboard and a pointing device. The pointing device includes a mouse or a joystick. The main body operation unit 320 is operated by the user U.

[3]プローブ200の構成
(1)プローブ200の基本構成
図13はプローブ200の基本構成を示すブロック図である。図13に示すように、プローブ200は、電気的な構成としてプローブ制御部201、表示灯202、バッテリ203、マーカ駆動回路204、プローブメモリ205、無線通信回路206、モーションセンサ207、プローブカメラ208、プローブ操作部221および複数(本例では3つ)の目標部材290を含む。
[3] Configuration of the probe 200 (1) Basic configuration of the probe 200 Fig. 13 is a block diagram showing the basic configuration of the probe 200. As shown in Fig. 13, the probe 200 includes, as electrical components, a probe control unit 201, an indicator lamp 202, a battery 203, a marker driving circuit 204, a probe memory 205, a wireless communication circuit 206, a motion sensor 207, a probe camera 208, a probe operation unit 221, and a plurality of target members 290 (three in this example).

また、図13に太い二点鎖線で示すように、プローブ200は、上記の各構成要素を収容、支持、または保持するための構成として、保持部210、プローブケーシング220および把持部230を有する。保持部210は、複数の目標部材290を保持する。また、保持部210には、指示部としてのスタイラス211が接続される。スタイラス211は、複数の目標部材290に対して予め定められた位置関係で、保持部210に取り付けられる。スタイラス211は、先端部に上記の接触部211aを有する棒状の部材である。本実施の形態においては、測定点を指示する指示部として、測定点に接触する接触部211aを有するスタイラス211が設けられるが、非接触で測定点を指示する構成であってもよい。例えば、測定点に対して射出されるレーザー光の干渉測定により、プローブ200と測定対象物Sとの距離を算出する構成であってもよい。プローブケーシング220は、保持部210の大部分を収容するとともに、プローブ制御部201、表示灯202、マーカ駆動回路204、プローブメモリ205、無線通信回路206およびモーションセンサ207を収容する。把持部230は、バッテリ203を内蔵する。把持部230には、さらにプローブ操作部221が設けられている。プローブ操作部221は使用者Uによる、測定に関する操作入力を受け付ける。プローブ操作部221は、トリガスイッチおよび複数の押しボタンを含む。プローブ操作部221の詳細は後述する。 13, the probe 200 has a holding section 210, a probe casing 220, and a gripping section 230 as a configuration for accommodating, supporting, or holding each of the above-mentioned components. The holding section 210 holds a plurality of target members 290. A stylus 211 as an indication section is connected to the holding section 210. The stylus 211 is attached to the holding section 210 in a predetermined positional relationship with respect to the plurality of target members 290. The stylus 211 is a rod-shaped member having the above-mentioned contact section 211a at its tip. In this embodiment, the stylus 211 having the contact section 211a that contacts the measurement point is provided as an indication section for indicating the measurement point, but the configuration may be such that the measurement point is indicated without contact. For example, the configuration may be such that the distance between the probe 200 and the measurement object S is calculated by interference measurement of laser light emitted to the measurement point. The probe casing 220 houses most of the holding section 210, as well as the probe control section 201, the indicator light 202, the marker driving circuit 204, the probe memory 205, the wireless communication circuit 206, and the motion sensor 207. The gripping section 230 has a built-in battery 203. The gripping section 230 is further provided with a probe operation section 221. The probe operation section 221 accepts operation input related to measurement by the user U. The probe operation section 221 includes a trigger switch and multiple push buttons. The probe operation section 221 will be described in detail later.

バッテリ203は、充放電可能に構成された蓄電池であり、プローブ200に設けられた他の構成要素に電力を供給する。より具体的には、バッテリ203は、少なくとも目標部材290に電力を供給する。プローブ制御部201は、CPUおよびメモリ、またはマイクロコンピュータを含み、表示灯202、マーカ駆動回路204およびプローブカメラ208を制御する。また、プローブ制御部201は、使用者Uによるプローブ操作部221の操作に応答して、各種処理を行う。 The battery 203 is a rechargeable storage battery, and supplies power to other components provided in the probe 200. More specifically, the battery 203 supplies power to at least the target member 290. The probe control unit 201 includes a CPU and memory, or a microcomputer, and controls the indicator light 202, the marker driving circuit 204, and the probe camera 208. The probe control unit 201 also performs various processes in response to the operation of the probe operation unit 221 by the user U.

表示灯202は、例えば1または複数のLEDを含み、その発光部がプローブケーシング220の外部に露出するように設けられている。表示灯202は、プローブ制御部201の制御に基づいてプローブ200の状態に応じた発光動作を行う。 The indicator light 202 includes, for example, one or more LEDs, and is provided so that its light-emitting portion is exposed to the outside of the probe casing 220. The indicator light 202 performs a light-emitting operation according to the state of the probe 200 under the control of the probe control unit 201.

3つの目標部材290の各々は、基本的に図10(a),(b)の参照部材190と同じ構成を有する。マーカ駆動回路204は、複数の目標部材290に接続され、プローブ制御部201の制御に基づいて各目標部材290が含む複数の発光素子を駆動する。 Each of the three target members 290 basically has the same configuration as the reference member 190 in Figures 10(a) and (b). The marker driving circuit 204 is connected to the multiple target members 290 and drives the multiple light-emitting elements included in each target member 290 based on the control of the probe control unit 201.

プローブメモリ205は、不揮発性メモリまたはハードディスク等の記録媒体を含む。プローブメモリ205は、種々のデータを処理するためまたは保存するために用いられる。モーションセンサ207は、3軸加速度センサおよび3軸ジャイロセンサを含み、例えば使用者Uがプローブ200を携行して移動する際に、そのプローブ200の動きを検出する。具体的には、モーションセンサ207は、プローブ200の移動時に、そのプローブ200の移動方向、加速度および姿勢等を検出する。プローブカメラ208は、例えばCCD(電荷結合素子)カメラである。 The probe memory 205 includes a recording medium such as a non-volatile memory or a hard disk. The probe memory 205 is used to process or store various data. The motion sensor 207 includes a three-axis acceleration sensor and a three-axis gyro sensor, and detects the movement of the probe 200, for example, when the user U moves while carrying the probe 200. Specifically, the motion sensor 207 detects the movement direction, acceleration, attitude, etc. of the probe 200 when the probe 200 moves. The probe camera 208 is, for example, a CCD (charge-coupled device) camera.

プローブ制御部201には、上記のCPUおよびメモリ、またはマイクロコンピュータに加えて、図示しないA/D変換器およびFIFOメモリが実装されている。それにより、プローブ制御部201においては、モーションセンサ207により検出されたプローブ200の動きを示す信号がデジタル信号形式のデータ(以下、動きデータと呼ぶ。)に変換される。プローブ制御部201は、デジタル形式の動きデータを、無線通信回路206を通して図3の撮像ヘッド100に無線通信により送信する。この場合、動きデータは、さらに撮像ヘッド100から処理装置300に転送される。 In addition to the above-mentioned CPU and memory or microcomputer, the probe control unit 201 is also equipped with an A/D converter and FIFO memory (not shown). As a result, in the probe control unit 201, a signal indicating the movement of the probe 200 detected by the motion sensor 207 is converted into data in a digital signal format (hereinafter referred to as movement data). The probe control unit 201 transmits the digital movement data by wireless communication through the wireless communication circuit 206 to the imaging head 100 in FIG. 3. In this case, the movement data is further transferred from the imaging head 100 to the processing device 300.

また、プローブ制御部201においては、プローブカメラ208の各画素から出力される受光信号がデジタル信号形式の複数の画素データに変換される。プローブ制御部201は、デジタル形式の動きデータおよび複数の画素データを、無線通信回路206を通して図3の撮像ヘッド100に無線通信により送信する。この場合、画素データは、さらに撮像ヘッド100から処理装置300に転送される。 In addition, in the probe control unit 201, the light receiving signals output from each pixel of the probe camera 208 are converted into a plurality of pixel data in a digital signal format. The probe control unit 201 transmits the motion data and the plurality of pixel data in a digital format to the imaging head 100 in FIG. 3 by wireless communication through the wireless communication circuit 206. In this case, the pixel data is further transferred from the imaging head 100 to the processing device 300.

(2)プローブ200の外観構造
図14はプローブ200を一の方向に見た外観斜視図であり、図15はプローブ200を他の方向に見た外観斜視図である。以下の説明では、図13のプローブケーシング220に収容される複数の構成要素と保持部210からなる構造体を、プローブ200の本体部250と呼ぶ。図14および図15に示すように、本体部250は、一方向に延びるように形成され、前端部251、後端部252、上面部253、底面部254、一方側面部255および他方側面部256を有する。以下の説明では、プローブ200において、本体部250の前端部251および後端部252が並ぶ方向に平行な方向を第1の方向dr1と呼ぶ。
(2) External structure of the probe 200 Fig. 14 is an external perspective view of the probe 200 seen in one direction, and Fig. 15 is an external perspective view of the probe 200 seen in another direction. In the following description, a structure consisting of a plurality of components housed in the probe casing 220 in Fig. 13 and the holding part 210 is referred to as a main body part 250 of the probe 200. As shown in Figs. 14 and 15, the main body part 250 is formed so as to extend in one direction, and has a front end part 251, a rear end part 252, a top surface part 253, a bottom surface part 254, a first side surface part 255, and an other side surface part 256. In the following description, in the probe 200, a direction parallel to the direction in which the front end part 251 and the rear end part 252 of the main body part 250 are arranged is referred to as a first direction dr1.

前端部251には、スタイラス211を取り付け可能な複数の取付部が設けられている。複数の取付部は、互いに異なる方向を向くように構成されている。使用者Uは、複数の取付部のうち所望の一の取付部にスタイラス211を取り付けることができる。それにより、前端部251には、複数の取付部にそれぞれ対応する複数の姿勢のうちいずれか一の姿勢でスタイラス211が取り付けられる。図14および図15の例では、スタイラス211は、第1の方向dr1に延びるように、前端部251に取り付けられている。前端部251には、さらにプローブカメラ208が設けられている。 The front end 251 is provided with a number of attachment parts to which the stylus 211 can be attached. The attachment parts are configured to face in different directions. The user U can attach the stylus 211 to a desired one of the attachment parts. As a result, the stylus 211 is attached to the front end 251 in one of a number of positions corresponding to the respective attachment parts. In the example of Figures 14 and 15, the stylus 211 is attached to the front end 251 so as to extend in the first direction dr1. The front end 251 is further provided with a probe camera 208.

図14に示すように、本体部250の上面部253には、前端部251から後端部252にかけて並ぶように3つの目標部材290および無線通信回路206がこの順で設けられている。本例の3つの目標部材290のうち前端部251に最も近い目標部材290は、3つのマーカeqを有する。残りの2つの目標部材290の各々は、2つのマーカeqを有する。目標部材290のうち、マーカeqが設けられるマーカ面はいずれも、本体部250の上面部253に設けられ、同じ方向に面する。各マーカeqは、赤外光を放出する自発光型のマーカである。なお、これらの複数のマーカeqの発光タイミングと撮像ヘッド100の可動カメラ120の撮像タイミングとは同期される。 As shown in FIG. 14, three target members 290 and a wireless communication circuit 206 are provided in this order on the top surface 253 of the main body 250, aligned from the front end 251 to the rear end 252. Of the three target members 290 in this example, the target member 290 closest to the front end 251 has three markers eq. Each of the remaining two target members 290 has two markers eq. All of the marker surfaces of the target members 290 on which the markers eq are provided are provided on the top surface 253 of the main body 250 and face the same direction. Each marker eq is a self-luminous marker that emits infrared light. The light emission timing of these multiple markers eq is synchronized with the imaging timing of the movable camera 120 of the imaging head 100.

図15に示すように、本体部250の底面部254には、後端部252よりもやや前端部251に近い部分に、把持部230を接続するための接続部254jが形成されている。本体部250において、マーカeqが設けられる上面部253と接続部254jが設けられる底面部254と、は反対側に位置する。したがって、マーカeqが設けられるマーカ面と反対側に接続部254jが設けられる。把持部230は、使用者Uが片手で把持可能な棒形状を有する。使用者Uはプローブ200を携行するとき、把持部230を把持する。把持部230は、使用者Uがプローブ200を携行するときの取り扱いのしやすさに基づいて、例えば使用者マニュアルで把持姿勢が規定される。本実施形態の把持部230は、図14に示すように、スタイラス211側が窪んだ形状であり、使用者Uが当該窪みに手指を合わせて把持することが想定される。したがって、把持部230の形状によっても使用者Uが把持部230を把持するときの把持姿勢が規定されると言える。把持部230の一端部は、後述するヒンジ254h(図20)を介して接続部254jに接続されている。この状態で、把持部230は、接続部254jを通りかつ第1の方向dr1に平行な回転軸RAの周りで回転可能となっている。回転軸RAはマーカeqが設けられるマーカ面に沿うため、回転軸RAの周りを把持部230が回転することにより、マーカ面に対して、把持部230を把持姿勢に従って把持する使用者Uの位置が変更される。把持部230は、接続部254jに接続されることで、本体部250に対する回転の回転軸RAが規定されるため、予め定められた回転軸としての回転軸RAの周りを回転可能である。 15, a connection portion 254j for connecting the grip portion 230 is formed on the bottom surface 254 of the main body 250, at a portion slightly closer to the front end 251 than the rear end 252. In the main body 250, the top surface 253 on which the marker eq is provided and the bottom surface 254 on which the connection portion 254j is provided are located on opposite sides. Therefore, the connection portion 254j is provided on the opposite side to the marker surface on which the marker eq is provided. The grip portion 230 has a rod shape that can be held by the user U with one hand. When the user U carries the probe 200, the user U holds the grip portion 230. The gripping posture of the grip portion 230 is specified, for example, in the user's manual, based on the ease of handling when the user U carries the probe 200. As shown in FIG. 14, the grip portion 230 of this embodiment has a recessed shape on the stylus 211 side, and it is assumed that the user U will grip the grip portion 230 with his/her fingers aligned with the recess. Therefore, it can be said that the grip posture when the user U grips the grip portion 230 is determined by the shape of the grip portion 230. One end of the grip portion 230 is connected to the connection portion 254j via a hinge 254h (FIG. 20) described later. In this state, the grip portion 230 is rotatable around a rotation axis RA that passes through the connection portion 254j and is parallel to the first direction dr1. Since the rotation axis RA is along the marker surface on which the marker eq is provided, the position of the user U who grips the grip portion 230 according to the grip posture is changed with respect to the marker surface by the grip portion 230 rotating around the rotation axis RA. The gripping portion 230 is connected to the connecting portion 254j, which defines a rotation axis RA for rotation with respect to the main body portion 250, and is therefore capable of rotating around the rotation axis RA as a predetermined rotation axis.

図14および図15の例では、把持部230は、接続部254jから第1の方向dr1に交差する第2の方向dr2に延びている。把持部230の一端部のうち後端部252側を向く部分には、図13のプローブ操作部221の一部として、操作面221aが設けられている。操作面221aは、複数(本例では4つ)の押しボタン221bを含み、把持部230を把持する使用者が例えば親指で複数の押しボタン221bを操作可能に構成されている。また、把持部230の一端部のうち前端部251側を向く部分には、図13のプローブ操作部221の一部として、トリガスイッチ221cが設けられている。把持部230を把持する使用者が、例えば人差し指でトリガスイッチ221cを操作可能に構成されている。このように、把持部230には、想定される使用者Uによる把持姿勢に基づいて、操作面221aの押しボタン221bやトリガスイッチ221cが設けられている。換言すれば、プローブ操作部221の配置によっても、使用者Uが把持部230を把持するときの把持姿勢が規定される。 14 and 15, the grip portion 230 extends from the connection portion 254j in a second direction dr2 intersecting with the first direction dr1. An operation surface 221a is provided on one end of the grip portion 230 facing the rear end 252 as a part of the probe operation portion 221 of FIG. 13. The operation surface 221a includes a plurality of push buttons 221b (four in this example), and is configured so that a user holding the grip portion 230 can operate the plurality of push buttons 221b with, for example, his/her thumb. In addition, a trigger switch 221c is provided on one end of the grip portion 230 facing the front end 251 as a part of the probe operation portion 221 of FIG. 13. A user holding the grip portion 230 can operate the trigger switch 221c with, for example, his/her index finger. In this way, the gripping unit 230 is provided with the push button 221b and the trigger switch 221c on the operation surface 221a based on the expected gripping posture of the user U. In other words, the gripping posture when the user U grips the gripping unit 230 is also determined by the arrangement of the probe operation unit 221.

把持部230の他端部には、バッテリ203の充電を行うためのコネクタが設けられている。バッテリ203の充電時には、把持部230のコネクタにプローブ200の外部から電源ケーブルECが接続される。バッテリ203の充電が完了すると、電源ケーブルECは、把持部230のコネクタから引き抜かれる。なお、電源ケーブルECは、プローブ200と処理装置300との通信を可能にするケーブルであってもよい。また、電源ケーブルECが接続されるコネクタと別にコネクタが設けられ、当該コネクタに、プローブ200と処理装置300との通信を可能にするケーブルが接続されてもよい。例えば、電源ケーブルECが接続されるコネクタと別にUSBコネクタが設けられてもよい。このように、電源ケーブルECが接続されるコネクタと別にコネクタが設けられる場合も、把持部230に設けられることが好ましい。使用者Uがプローブ200を携行するときに、ケーブルが使用者Uの手元に位置するため、ケーブルがマーカeqの撮像を妨げにくい。 The other end of the gripping part 230 is provided with a connector for charging the battery 203. When charging the battery 203, a power cable EC is connected from outside the probe 200 to the connector of the gripping part 230. When charging of the battery 203 is completed, the power cable EC is pulled out from the connector of the gripping part 230. The power cable EC may be a cable that enables communication between the probe 200 and the processing device 300. Also, a connector may be provided separately from the connector to which the power cable EC is connected, and a cable that enables communication between the probe 200 and the processing device 300 may be connected to the connector. For example, a USB connector may be provided separately from the connector to which the power cable EC is connected. In this way, even when a connector is provided separately from the connector to which the power cable EC is connected, it is preferable that the connector is provided on the gripping part 230. When the user U carries the probe 200, the cable is located at the user U's hand, so that the cable is less likely to interfere with imaging of the marker eq.

ここで、接続部254jと把持部230との接続に用いられるヒンジ254h(図20)は、いわゆるクリック機構を有する。それにより、回転軸RA周りの把持部230の回転角度が予め定められた複数の回転角度のいずれかにある場合、ヒンジ254hには、把持部230を当該回転角度に保持するための保持力が発生する。したがって、回転軸RA周りの把持部230の回転角度が予め定められた複数の回転角度のいずれかにある場合、使用者Uは、把持部230を把持しつつ安定した測定対象物Sの測定を行うことができる。本実施の形態においては、ヒンジ254hがクリック機構を有するが、予め定められた複数の回転角度以外の回転角度に把持部230が保持されることを妨げない。これにより、使用者Uは、把持部230の回転角度範囲内の好適な位置に把持部230が保持されるように把持部230を回動させた状態で、プローブ200を携行することができる。 Here, the hinge 254h (FIG. 20) used to connect the connection part 254j and the grip part 230 has a so-called click mechanism. As a result, when the rotation angle of the grip part 230 around the rotation axis RA is at any of a plurality of predetermined rotation angles, the hinge 254h generates a holding force for holding the grip part 230 at that rotation angle. Therefore, when the rotation angle of the grip part 230 around the rotation axis RA is at any of a plurality of predetermined rotation angles, the user U can perform stable measurement of the measurement target S while holding the grip part 230. In this embodiment, the hinge 254h has a click mechanism, but does not prevent the grip part 230 from being held at a rotation angle other than the plurality of predetermined rotation angles. As a result, the user U can carry the probe 200 in a state in which the grip part 230 is rotated so that the grip part 230 is held at a suitable position within the rotation angle range of the grip part 230.

本実施の形態においては、予め定められた複数の回転角度の一部として、第1の回転角度および第2の回転角度が設定されている。この場合、把持部230は、把持部230の回転角度が第1の回転角度にある第1の状態と、把持部230の回転角度が第2の回転角度にある第2の状態とに移行可能である。図14および図15に示される把持部230の状態を、第1の状態とする。なお、本実施の形態において回転角度は、回転軸RA周りにおける任意の基準回転位置に対する把持部230の回転位置を示す。すなわち、把持部230の回転角度が第1の回転角度にある状態とは、任意の基準回転位置に対して第1の角度分、把持部230が回転した状態を示す。 In this embodiment, a first rotation angle and a second rotation angle are set as part of a plurality of predetermined rotation angles. In this case, the gripper 230 can transition between a first state in which the rotation angle of the gripper 230 is at the first rotation angle and a second state in which the rotation angle of the gripper 230 is at the second rotation angle. The state of the gripper 230 shown in FIG. 14 and FIG. 15 is the first state. In this embodiment, the rotation angle indicates the rotation position of the gripper 230 relative to an arbitrary reference rotation position around the rotation axis RA. In other words, the state in which the rotation angle of the gripper 230 is at the first rotation angle indicates a state in which the gripper 230 has rotated by the first angle relative to an arbitrary reference rotation position.

図16は、把持部230が第2の状態にあるプローブ200を一の方向に見た外観斜視図であり、図17は把持部230が第2の状態にあるプローブ200を他の方向に見た外観斜視図である。図16および図17に示される把持部230の回転角度(第2の回転角度)は、図14および図15に示される把持部230の回転角度(第1の回転角度)に対して約90°異なる。図16および図17に示すように、第2の状態にある把持部230は、接続部254j(図14および図15)から第2の方向dr2とは異なる第3の方向dr3に延びている。 16 is an external perspective view of the probe 200 with the gripping portion 230 in the second state seen in one direction, and FIG. 17 is an external perspective view of the probe 200 with the gripping portion 230 in the second state seen in the other direction. The rotation angle (second rotation angle) of the gripping portion 230 shown in FIGS. 16 and 17 is about 90° different from the rotation angle (first rotation angle) of the gripping portion 230 shown in FIGS. 14 and 15. As shown in FIGS. 16 and 17, the gripping portion 230 in the second state extends from the connection portion 254j (FIGS. 14 and 15) in a third direction dr3 different from the second direction dr2.

本実施の形態においては、予め定められた複数の回転角度の一部として、上記の第1および第2の回転角度に加えて、第1の回転角度に対して約-90°異なる第3の回転角度も設定されている。この場合、把持部230の回転角度を第3の回転角度とすることにより、把持部230の状態を、第1および第2の状態とは異なる第3の状態とすることもできる。 In this embodiment, in addition to the first and second rotation angles, a third rotation angle that is different from the first rotation angle by approximately -90° is also set as part of the multiple predetermined rotation angles. In this case, by setting the rotation angle of the gripper 230 to the third rotation angle, the state of the gripper 230 can be set to a third state that is different from the first and second states.

図15に示される状態では、複数の押しボタン221bは、第2の方向dr2において本体部250に近い位置に略長方形の押しボタン221bが位置し、第2の方向dr2において本体部250から遠い位置に当該略長方形の押しボタン221bの長辺に略平行な辺を有する略三角形の押しボタン221bが位置するような配列関係である。これに対して図17に示される状態では、複数の押しボタン221bは、第2の方向dr2において本体部250に近い位置に略長方形の押しボタン221bと、当該略長方形の押しボタン221bの短辺に略平行な辺を有する略三角形の押しボタン221bが位置するような配列関係である。したがって、本体部250に対する複数の押しボタン221bの配列の関係は、把持部230が図15に示される第1の回転角度から図17に示される第2の回転角度に回転する前後で変化する。 15, the multiple push buttons 221b are arranged such that the substantially rectangular push button 221b is located closer to the main body 250 in the second direction dr2, and the substantially triangular push button 221b having a side substantially parallel to the long side of the substantially rectangular push button 221b is located farther from the main body 250 in the second direction dr2. In contrast, in the state shown in FIG. 17, the multiple push buttons 221b are arranged such that the substantially rectangular push button 221b is located closer to the main body 250 in the second direction dr2, and the substantially triangular push button 221b having a side substantially parallel to the short side of the substantially rectangular push button 221b is located. Therefore, the arrangement of the multiple push buttons 221b with respect to the main body 250 changes before and after the grip 230 rotates from the first rotation angle shown in FIG. 15 to the second rotation angle shown in FIG. 17.

なお、上記実施の形態におけるプローブ操作部221の操作面221aには複数の押しボタン221bが設けられる構成であるが、本発明はこれに限定されない。操作面221aに、複数のグラフィカルインタフェースを表示可能でありかつ、当該グラフィカルユーザインタフェースに対する使用者の操作を受け付け可能な表示画面が設けられる構成であってもよい。この場合、表示画面に表示される複数のグラフィカルユーザインタフェースが複数の押しボタンに相当する。この構成においても、把持部230の回転の前後で操作面221aに対する複数のグラフィカルユーザインタフェースの配列関係が同じであれば、把持部230の回転の前後で、本体部250に対する複数のグラフィカルユーザインタフェースの配列関係が変化する。 In the above embodiment, the operation surface 221a of the probe operation unit 221 is provided with multiple push buttons 221b, but the present invention is not limited to this. The operation surface 221a may be provided with a display screen capable of displaying multiple graphical interfaces and receiving user operations on the graphical user interfaces. In this case, the multiple graphical user interfaces displayed on the display screen correspond to multiple push buttons. Even in this configuration, if the arrangement relationship of the multiple graphical user interfaces with respect to the operation surface 221a is the same before and after the rotation of the grip unit 230, the arrangement relationship of the multiple graphical user interfaces with respect to the main body unit 250 changes before and after the rotation of the grip unit 230.

使用者Uは、本体部250の上面部253が撮像ヘッド100に向くように把持部230を把持する。その上で、使用者Uは、測定対象物Sの所望の部分に接触部211aを接触させながら、プローブ操作部221を操作する。 The user U holds the gripping part 230 so that the top surface 253 of the main body 250 faces the imaging head 100. The user U then operates the probe operation part 221 while contacting the contact part 211a with a desired part of the measurement target S.

図18は把持部230が第1の状態にあるプローブ200を用いて使用者Uが測定対象物Sを測定する状態を示す模式図であり、図19は把持部230が第2の状態にあるプローブ200を用いて使用者Uが測定対象物Sを測定する状態を示す模式図である。図14および図15に示されるように、第1の状態において把持部230が沿う第2の方向dr2は、マーカ面が設けられる本体部250の上面部253と交差する方向である。このため、図18のように、使用者Uが、第1の回転角度である把持部230を規定された把持姿勢に従って把持するとき、使用者Uは自身の正対する方向に位置する可動カメラ120に、複数のマーカ面を向けることができる。また、図16および図17に示されるように、第1の回転角度に対して異なる第2の回転角度において把持部230が沿う第3の方向dr3は、マーカ面が設けられる本体部250の上面部253に沿う方向であり、かつ第1の方向dr1に交差する方向である。このため、図19のように、使用者Uが、第2の回転角度である把持部230を規定された把持姿勢に従って把持するとき、使用者Uは自身の側方に位置する可動カメラ120に、複数のマーカ面を向けることができる。したがって、規定された把持姿勢に従って使用者Uが把持部230を把持する場合に、使用者Uから見て、第1の状態でマーカ面が面する方向と、第2の状態でマーカ面が面する方向とは異なる。以上より、規定された把持姿勢に従って使用者Uが把持部230を把持する場合であっても、把持部230が第1の状態であるときと、把持部230が第2の状態であるときとで、複数のマーカeqは異なる向きに配置される。したがって、使用者Uは、把持部230を第1の状態と第2の状態との間で切り替えることにより、本体部250の上面部253を、可動カメラ120を有する撮像ヘッド100に向けた状態で、測定対象物Sおよび、可動カメラ120を有する撮像ヘッド100に対する相対的な位置および姿勢を変更することができる。 Figure 18 is a schematic diagram showing a state in which a user U measures a measurement target S using a probe 200 with a gripping portion 230 in a first state, and Figure 19 is a schematic diagram showing a state in which a user U measures a measurement target S using a probe 200 with a gripping portion 230 in a second state. As shown in Figures 14 and 15, the second direction dr2 along which the gripping portion 230 is aligned in the first state is a direction intersecting with the upper surface portion 253 of the main body portion 250 on which the marker surface is provided. Therefore, as shown in Figure 18, when the user U grips the gripping portion 230 at the first rotation angle according to a specified gripping posture, the user U can point multiple marker surfaces at the movable camera 120 located in a direction directly facing the user. 16 and 17, the third direction dr3 along which the gripping part 230 is aligned at a second rotation angle different from the first rotation angle is a direction along the upper surface 253 of the main body 250 on which the marker surface is provided, and is a direction intersecting the first direction dr1. Therefore, as shown in FIG. 19, when the user U grasps the gripping part 230 at the second rotation angle according to a specified gripping posture, the user U can direct the multiple marker surfaces toward the movable camera 120 located to the side of the user U. Therefore, when the user U grasps the gripping part 230 according to the specified gripping posture, the direction in which the marker surface faces in the first state is different from the direction in which the marker surface faces in the second state as viewed from the user U. From the above, even when the user U grips the grip portion 230 according to the specified gripping posture, the multiple markers eq are arranged in different orientations when the grip portion 230 is in the first state and when the grip portion 230 is in the second state. Therefore, by switching the grip portion 230 between the first state and the second state, the user U can change the relative position and posture with respect to the measurement object S and the imaging head 100 having the movable camera 120 while pointing the upper surface portion 253 of the main body portion 250 toward the imaging head 100 having the movable camera 120.

ここで、図14~図17に示すように、本体部250の一方側面部255には、第1の方向dr1における前端部251と接続部254jとの間の部分に、図13の表示灯202を構成する第1の表示部202aが設けられている。また、本体部250の他方側面部256には、第1の方向dr1における前端部251と接続部254jとの間の部分に、図13の表示灯202を構成する第2の表示部202bが設けられている。 As shown in Figures 14 to 17, a first display unit 202a constituting the indicator light 202 of Figure 13 is provided on one side surface 255 of the main body 250 between the front end 251 in the first direction dr1 and the connection unit 254j. Also, a second display unit 202b constituting the indicator light 202 of Figure 13 is provided on the other side surface 256 of the main body 250 between the front end 251 in the first direction dr1 and the connection unit 254j.

第1の表示部202aおよび第2の表示部202bの各々は、複数の緑色LEDおよび複数の赤色LEDを含む。プローブ200の上面部253に設けられた複数のマーカeqが可動カメラ120(図3)の撮像視野内に存在する場合には、第1の表示部202aおよび第2の表示部202bは緑色に発光する。一方、複数のマーカeqが可動カメラ120の撮像視野内に存在しない場合には、第1の表示部202aおよび第2の表示部202bは赤色に発光する。 The first display unit 202a and the second display unit 202b each include a plurality of green LEDs and a plurality of red LEDs. When the plurality of markers eq provided on the upper surface portion 253 of the probe 200 are present within the imaging field of the movable camera 120 (FIG. 3), the first display unit 202a and the second display unit 202b emit green light. On the other hand, when the plurality of markers eq are not present within the imaging field of the movable camera 120, the first display unit 202a and the second display unit 202b emit red light.

本体部250においては、第1の表示部202aおよび第2の表示部202bは、把持部230とスタイラス211との間に位置する。それにより、使用者Uは、第1の表示部202aおよび第2の表示部202bを視認しつつ、接触部211aを測定対象物Sの所望の部分に接触させて測定点を指示することができる。 In the main body 250, the first display unit 202a and the second display unit 202b are located between the grip unit 230 and the stylus 211. This allows the user U to indicate the measurement point by touching the contact unit 211a to a desired portion of the measurement target S while visually checking the first display unit 202a and the second display unit 202b.

また、第1の表示部202aが設けられる一方側面部255と、第2の表示部202bが設けられる他方側面部256とは、本体部250のうち互いに逆の方向に向く面である。第1の表示部202aが向く方向と第2の表示部202bが向く方向とが異なるため、使用者Uがこれらの表示部を視認できる角度範囲が異なる。そのため、使用者Uは、プローブ200の操作時に第1の表示部202aを視認することが困難な場合でも、第2の表示部202bを視認することができれば複数のマーカeqが可動カメラ120の撮像視野内に存在するか否かを容易に把握することができる。また、使用者Uは、プローブ200の操作時に第2の表示部202bを視認することが困難な場合でも、第1の表示部202aを視認することができれば複数のマーカeqが保持部210の撮像視野内に存在するか否かを容易に把握することができる。したがって、測定点を指示する際のプローブ200の操作性が向上する。 The one side surface portion 255 on which the first display unit 202a is provided and the other side surface portion 256 on which the second display unit 202b is provided are surfaces of the main body portion 250 facing in opposite directions. Since the direction in which the first display unit 202a faces is different from the direction in which the second display unit 202b faces, the angle range at which the user U can view these display units is different. Therefore, even if it is difficult for the user U to view the first display unit 202a when operating the probe 200, the user U can easily grasp whether or not the multiple markers eq are present within the imaging field of the movable camera 120 if he or she can view the second display unit 202b. Even if it is difficult for the user U to view the second display unit 202b when operating the probe 200, the user U can easily grasp whether or not the multiple markers eq are present within the imaging field of the holding unit 210 if he or she can view the first display unit 202a. Therefore, the operability of the probe 200 when specifying a measurement point is improved.

(3)プローブ200における本体部250の内部構造
図20は、本体部250の内部構造を示すプローブ200の一部切り欠き断面図である。図21は、本体部250の内部構造の概略を説明するためのプローブ200の分解斜視図である。
(3) Internal Structure of Main Body 250 of Probe 200 Fig. 20 is a partially cutaway cross-sectional view of probe 200 showing the internal structure of main body 250. Fig. 21 is an exploded perspective view of probe 200 for illustrating the outline of the internal structure of main body 250.

図20に示すように、保持部210は、主としてスタイラス取付部210aおよび目標部材保持部210bから構成される。上記のスタイラス211を取り付け可能な複数の取付部は、スタイラス取付部210aに設けられている。目標部材保持部210bは、複数の目標部材290を保持する。スタイラス取付部210aおよび目標部材保持部210bは、互いの位置関係が変化しないように連結されている。これにより、スタイラス取付部210aにスタイラス211が取り付けられた状態で、スタイラス211の接触部211aと複数の目標部材290との位置関係が、予め定められた位置関係に固定される。 As shown in FIG. 20, the holding section 210 is mainly composed of a stylus attachment section 210a and a target member holding section 210b. A plurality of attachment sections to which the above-mentioned stylus 211 can be attached are provided on the stylus attachment section 210a. The target member holding section 210b holds a plurality of target members 290. The stylus attachment section 210a and the target member holding section 210b are connected so that their relative positions do not change. As a result, when the stylus 211 is attached to the stylus attachment section 210a, the positional relationship between the contact section 211a of the stylus 211 and the plurality of target members 290 is fixed to a predetermined positional relationship.

一方、プローブケーシング220は、主として上部ケーシング220aおよび下部ケーシング220bから構成される。図21に示すように、プローブ200の組み立て時には、保持部210および複数のゴムブッシュrbを挟み込むように上部ケーシング220aおよび下部ケーシング220bが配置される。 On the other hand, the probe casing 220 is mainly composed of an upper casing 220a and a lower casing 220b. As shown in FIG. 21, when the probe 200 is assembled, the upper casing 220a and the lower casing 220b are arranged to sandwich the holding portion 210 and the multiple rubber bushings rb.

ここで、上部ケーシング220aには、図20に示すように、目標部材290に対応する位置に開口部299が形成されている。開口部299には、可動カメラ120による目標部材290の撮像を妨げない透光部材が配置されてもよい。この構成によれば、目標部材290が上部ケーシング220aの外部に露出しないので、目標部材290が汚染する可能性が低減される。また、本実施の形態においては、目標部材290に対応する位置に開口部299が形成される構成であるが、上部ケーシング220a自体が、可動カメラ120による目標部材290の撮像を妨げない透光部材で構成されてもよい。なお、図21においては、開口部299の図示を省略している。 Here, as shown in FIG. 20, an opening 299 is formed in the upper casing 220a at a position corresponding to the target member 290. A light-transmitting member that does not prevent the movable camera 120 from capturing an image of the target member 290 may be disposed in the opening 299. With this configuration, the target member 290 is not exposed to the outside of the upper casing 220a, reducing the possibility of the target member 290 becoming contaminated. In addition, although the present embodiment is configured such that the opening 299 is formed at a position corresponding to the target member 290, the upper casing 220a itself may be configured with a light-transmitting member that does not prevent the movable camera 120 from capturing an image of the target member 290. Note that the opening 299 is not shown in FIG. 21.

ここで、上部ケーシング220aには、3つのねじscの軸部を挿入可能な3つの貫通孔h1が形成されている。また、保持部210の目標部材保持部210bには、上部ケーシング220aの3つの貫通孔h1にそれぞれ対応する3つの貫通孔h2が形成されている。さらに、下部ケーシング220bは、目標部材保持部210bを支持する支持部を有する。その支持部には、上部ケーシング220aの3つの貫通孔h1および目標部材保持部210bの3つの貫通孔h2にそれぞれ対応する3つの貫通孔h3(図20)が形成されている。 Here, the upper casing 220a is formed with three through holes h1 into which the shafts of the three screws sc can be inserted. The target member holding portion 210b of the holding portion 210 is formed with three through holes h2 corresponding to the three through holes h1 of the upper casing 220a. Furthermore, the lower casing 220b has a support portion that supports the target member holding portion 210b. The support portion is formed with three through holes h3 (Figure 20) corresponding to the three through holes h1 of the upper casing 220a and the three through holes h2 of the target member holding portion 210b.

上部ケーシング220aおよび下部ケーシング220bは、3つのねじscを用いて連結される。3つのねじscを用いて連結される3つの連結部のうち一の連結部の状態が図20の吹き出し内に示される。 The upper casing 220a and the lower casing 220b are connected using three screws sc. The state of one of the three connections connected using the three screws sc is shown in the speech bubble in Figure 20.

図20の吹き出し内でより詳細に示すように、各連結部においては、目標部材保持部210bの貫通孔h2内に、例えば金属製のカラーcaが挿入される。上部ケーシング220aの貫通孔h1、カラーcaおよび下部ケーシング220bの貫通孔h3を通してねじscが挿入され、ねじscの先端部にナットntが取り付けられる。上部ケーシング220aの上面とねじscの頭部との間にワッシャwaが配置され、下部ケーシング220bの支持部とナットntとの間にワッシャwaが配置されている。 As shown in more detail in the speech bubble of FIG. 20, at each connection, a collar ca, for example made of metal, is inserted into the through hole h2 of the target member holding part 210b. A screw sc is inserted through the through hole h1 of the upper casing 220a, the collar ca, and the through hole h3 of the lower casing 220b, and a nut nt is attached to the tip of the screw sc. A washer wa is placed between the top surface of the upper casing 220a and the head of the screw sc, and a washer wa is placed between the support part of the lower casing 220b and the nut nt.

さらに、上部ケーシング220aと目標部材保持部210bとの間には、柔軟性を有するゴムブッシュrbが配置されている。また、目標部材保持部210bと下部ケーシング220bとの間には、柔軟性を有するゴムブッシュrbが配置されている。 Furthermore, a flexible rubber bushing rb is arranged between the upper casing 220a and the target member holding part 210b.Furthermore, a flexible rubber bushing rb is arranged between the target member holding part 210b and the lower casing 220b.

このような構成により、保持部210は、複数のゴムブッシュrbによりプローブケーシング220内で移動可能に保持される。すなわち、保持部210は、プローブケーシング220の内部で浮動状態で保持される。具体的には、保持部210は、例えば本体部250の上下方向(上面部253および底面部254が並ぶ方向)において、プローブケーシング220に対して3mm程度移動可能に保持される。また、保持部210は、本体部250の左右方向(一方側面部255および他方側面部256が並ぶ方向)において、プローブケーシング220に対して3mm程度移動可能に保持される。 With this configuration, the holding portion 210 is held movably within the probe casing 220 by multiple rubber bushings rb. That is, the holding portion 210 is held in a floating state inside the probe casing 220. Specifically, the holding portion 210 is held movably by approximately 3 mm relative to the probe casing 220 in the up-down direction of the main body portion 250 (the direction in which the top surface portion 253 and the bottom surface portion 254 are aligned). The holding portion 210 is also held movably by approximately 3 mm relative to the probe casing 220 in the left-right direction of the main body portion 250 (the direction in which the one side surface portion 255 and the other side surface portion 256 are aligned).

この場合、例えばスタイラス211の接触部211aが測定対象物Sに接触する状態で、把持部230に測定対象物Sに向かうような負荷が加えられた場合でも、複数のゴムブッシュrbが緩衝部材として機能する。それにより、保持部210の変形が抑制され、スタイラス211と複数の目標部材290との位置関係がずれることに起因する測定精度の低下が抑制される。 In this case, for example, when the contact portion 211a of the stylus 211 is in contact with the measurement object S, even if a load is applied to the gripping portion 230 toward the measurement object S, the multiple rubber bushes rb function as a buffer member. This suppresses deformation of the holding portion 210 and suppresses a decrease in measurement accuracy caused by a misalignment of the positional relationship between the stylus 211 and the multiple target members 290.

また、上記の構成によれば、プローブ200の落下または衝突等によってプローブケーシング220に衝撃が加わる場合でも、プローブケーシング220から保持部210に伝わる衝撃が複数のゴムブッシュrbによって緩和される。それにより、保持部210の破損が防止される。 In addition, with the above configuration, even if the probe casing 220 is subjected to an impact due to a fall or collision of the probe 200, the impact transmitted from the probe casing 220 to the holding part 210 is mitigated by the multiple rubber bushes rb. This prevents damage to the holding part 210.

本実施の形態では、プローブ200における第1の方向dr1は、本体部250の前端部251および後端部252が並ぶ方向に平行な方向と定義している。一方、上記のように、保持部210はプローブケーシング220内で複数のゴムブッシュrbを介して保持されている。そのため、スタイラス211を測定対象物Sに接触させる場合等、保持部210とプローブケーシング220との間に相対的な負荷が加わる場合には、本体部250の前端部251と後端部252との位置関係が変化する。したがって、本実施の形態においては、第1の方向dr1は、保持部210とプローブケーシング220との間に相対的な負荷が加わらずかつプローブ200が予め定められた姿勢にある状態で定義されたものとする。 In this embodiment, the first direction dr1 in the probe 200 is defined as a direction parallel to the direction in which the front end 251 and the rear end 252 of the main body 250 are aligned. On the other hand, as described above, the holding part 210 is held in the probe casing 220 via a plurality of rubber bushes rb. Therefore, when a relative load is applied between the holding part 210 and the probe casing 220, such as when the stylus 211 is brought into contact with the measurement target S, the positional relationship between the front end 251 and the rear end 252 of the main body 250 changes. Therefore, in this embodiment, the first direction dr1 is defined in a state in which no relative load is applied between the holding part 210 and the probe casing 220 and the probe 200 is in a predetermined position.

図20では、本体部250の断面に加えて、本体部250と把持部230との接続部分の断面も示される。図20に示すように、本体部250と接続部254jとは、ヒンジ254hにより回転可能に接続されている。本例のヒンジ254hは、把持部230の内部空間と本体部250の内部空間との間でケーブル等を導く中空部材hi1と、接続部254jに対して把持部230を支持する軸部材hi2とを含む。 20 shows a cross section of the connection between the main body 250 and the grip 230, in addition to the cross section of the main body 250. As shown in FIG. 20, the main body 250 and the connection 254j are rotatably connected by a hinge 254h. In this example, the hinge 254h includes a hollow member hi1 that guides cables between the internal space of the grip 230 and the internal space of the main body 250, and an axis member hi2 that supports the grip 230 relative to the connection 254j.

[4]測定点の座標の算出方法
本実施の形態に係る三次元座標測定装置1においては、基準カメラ110に対して予め定められた関係を有する三次元座標系(以下、装置座標系と呼ぶ。)が予め定義されている。また、処理装置300の本体メモリ303には、予め参照部材190における複数のマーカepの相対的な位置関係が記憶されている。
[4] Method for calculating coordinates of measurement points In the three-dimensional coordinate measuring device 1 according to this embodiment, a three-dimensional coordinate system (hereinafter referred to as the device coordinate system) having a predetermined relationship with respect to the reference camera 110 is defined in advance. In addition, the main memory 303 of the processing device 300 stores in advance the relative positional relationship of the multiple markers ep on the reference member 190.

上記のように、基準カメラ110は、参照部材190の複数のマーカepを撮像する。この場合、図3の本体制御回路302は、撮像により得られる基準画像データと、本体メモリ303に記憶されている複数のマーカepの位置関係とに基づいて、装置座標系における各マーカepの各座標を算出する。このとき、参照部材190の複数のマーカepの各々は、第1および第2のマーカep1,ep2に基づいて識別される。 As described above, the reference camera 110 captures images of the multiple markers ep on the reference member 190. In this case, the main body control circuit 302 in FIG. 3 calculates the coordinates of each marker ep in the device coordinate system based on the reference image data obtained by capturing the image and the positional relationship of the multiple markers ep stored in the main body memory 303. At this time, each of the multiple markers ep on the reference member 190 is identified based on the first and second markers ep1 and ep2.

その後、本体制御回路302は、算出された複数のマーカepの座標に基づいて、参照部材190上に固定された可動カメラ120の位置および姿勢を装置座標系により示す情報を第1の位置姿勢情報として生成する。 Then, the main body control circuit 302 generates information indicating the position and orientation of the movable camera 120 fixed on the reference member 190 in the device coordinate system based on the calculated coordinates of the multiple markers ep as first position and orientation information.

本実施の形態に係る三次元座標測定装置1においては、上記の装置座標系に加えて、可動カメラ120に対して予め定められた関係を有する三次元座標系(以下、可動座標系と呼ぶ。)が予め定義されている。また、処理装置300の本体メモリ303には、予めプローブ200における複数のマーカeqの相対的な位置関係が記憶されている。 In the three-dimensional coordinate measuring device 1 according to this embodiment, in addition to the device coordinate system described above, a three-dimensional coordinate system (hereinafter referred to as the movable coordinate system) having a predetermined relationship with the movable camera 120 is predefined. In addition, the main memory 303 of the processing device 300 stores in advance the relative positional relationship of the multiple markers eq on the probe 200.

上記のように、可動カメラ120は、プローブ200の複数のマーカeqを撮像する。この場合、図3の本体制御回路302は、撮像により得られる測定画像データと、本体メモリ303に記憶されている複数のマーカeqの位置関係とに基づいて、可動座標系における各マーカeqの各座標を算出する。 As described above, the movable camera 120 captures images of the multiple markers eq of the probe 200. In this case, the main body control circuit 302 in FIG. 3 calculates the coordinates of each marker eq in the movable coordinate system based on the measurement image data obtained by imaging and the positional relationship of the multiple markers eq stored in the main body memory 303.

その後、本体制御回路302は、算出された複数のマーカeqの座標に基づいて、プローブ200の位置および姿勢を可動座標系により示す情報を第2の位置姿勢情報として生成する。 Then, the main body control circuit 302 generates information indicating the position and orientation of the probe 200 in a movable coordinate system as second position and orientation information based on the calculated coordinates of the multiple markers eq.

基準カメラ110はヘッド底部101上に固定されている。そのため、測定対象物Sの測定時に装置座標系は変化しない。一方、可動カメラ120は、撮像視野がプローブ200の移動に追従するように、回転可能に設けられている。そのため、装置座標系と可動座標系との間の関係は、可動カメラ120の回転とともに変化する。 The reference camera 110 is fixed on the head bottom 101. Therefore, the device coordinate system does not change when measuring the measurement object S. On the other hand, the movable camera 120 is rotatably mounted so that the imaging field of view follows the movement of the probe 200. Therefore, the relationship between the device coordinate system and the movable coordinate system changes with the rotation of the movable camera 120.

そこで、本実施の形態では、本体制御回路302は、第1および第2の位置姿勢情報に基づいて、プローブ200の位置および姿勢を装置座標系で表す第3の位置姿勢情報を生成する。すなわち、本体制御回路302は、第1の位置姿勢情報に基づいて装置座標系に対する可動座標系の相対的な関係を算出するとともに、算出された関係に基づいて第2の位置姿勢情報を装置座標系に従う情報に変換する。それにより、第3の位置姿勢情報が生成される。 Therefore, in this embodiment, the main body control circuit 302 generates third position and orientation information that expresses the position and orientation of the probe 200 in the device coordinate system based on the first and second position and orientation information. That is, the main body control circuit 302 calculates the relative relationship of the movable coordinate system to the device coordinate system based on the first position and orientation information, and converts the second position and orientation information into information that conforms to the device coordinate system based on the calculated relationship. This generates the third position and orientation information.

その後、本体制御回路302は、生成された第3の位置姿勢情報と、プローブ200における複数のマーカeqおよび接触部211a間の位置関係とに基づいてプローブ200により指示された測定点の座標を算出する。 Then, the main body control circuit 302 calculates the coordinates of the measurement point indicated by the probe 200 based on the generated third position and orientation information and the positional relationship between the multiple markers eq and the contact portion 211a on the probe 200.

[5]測定例
図13のプローブ操作部221は、測定点の座標を算出するために使用者Uにより押下操作される。例えば、使用者Uは、測定対象物Sの所望の部分に接触部211aが接触された状態で、プローブ操作部221の複数の押しボタン221bおよびトリガスイッチ221cのいずれかを操作する。この場合、測定対象物Sにおける接触部211aとの接触部分の座標が、測定点の座標として算出される。算出された測定点の座標は、測定結果として本体メモリ303に記憶されるとともに、本体表示部310に表示される。
[5] Measurement Example The probe operation unit 221 in Fig. 13 is pressed by the user U to calculate the coordinates of the measurement point. For example, the user U operates any of the multiple push buttons 221b and the trigger switch 221c of the probe operation unit 221 with the contact unit 211a in contact with a desired portion of the measurement target S. In this case, the coordinates of the contact portion of the measurement target S with the contact unit 211a are calculated as the coordinates of the measurement point. The calculated coordinates of the measurement point are stored in the main body memory 303 as a measurement result and are also displayed on the main body display unit 310.

三次元座標測定装置1においては、使用者Uは、図3の本体操作部320を操作することにより、あるいは図13のプローブ操作部221を操作することにより、測定対象物Sに対して所望の測定条件を設定することができる。 In the three-dimensional coordinate measuring device 1, the user U can set the desired measurement conditions for the measurement target S by operating the main body operation unit 320 in FIG. 3 or the probe operation unit 221 in FIG. 13.

具体的には、使用者Uは、測定対象物Sについて、幾何要素および測定項目の選択を行う。幾何要素は、測定対象物Sにおいて測定すべき部分の形状を示す幾何学形状の種類である。幾何学形状の種類には、点、直線、平面、円、円筒および球等が含まれる。また、測定項目は、測定対象物Sに対して何を測定すべきかを示すものであり、距離、角度および平面度等の種々の物理量が含まれる。 Specifically, the user U selects the geometric elements and measurement items for the measurement object S. The geometric elements are types of geometric shapes that indicate the shape of the part to be measured on the measurement object S. Types of geometric shapes include points, lines, planes, circles, cylinders, spheres, etc. Furthermore, the measurement items indicate what should be measured on the measurement object S, and include various physical quantities such as distance, angle, and flatness.

幾何要素および測定項目の選択後、使用者Uは、選択された幾何要素についてプローブ200を用いた1または複数の測定点の指示を行う。それにより、選択された幾何要素であって、測定対象物S上で1または複数の測定点により特定される幾何要素を装置座標系で示す情報(以下、要素特定情報と呼ぶ。)が生成される。その後、生成された要素特定情報に関して選択された測定項目の値が算出される。 After selecting the geometric element and the measurement item, the user U indicates one or more measurement points for the selected geometric element using the probe 200. This generates information (hereinafter referred to as element-specific information) that indicates the selected geometric element, which is identified by one or more measurement points on the measurement target S, in the device coordinate system. The value of the selected measurement item is then calculated with respect to the generated element-specific information.

例えば、使用者Uは、互いに平行かつ反対側の第1および第2の面を有する測定対象物Sの第1の面と第2の面との間の距離を測定したい場合には、幾何要素「平面1」および「平面2」を選択する。また、使用者Uは、測定項目「距離」を選択する。 For example, if the user U wants to measure the distance between a first surface and a second surface of a measurement object S having first and second surfaces that are parallel and opposite to each other, the user U selects the geometric elements "Plane 1" and "Plane 2." In addition, the user U selects the measurement item "distance."

この場合、使用者Uは、幾何要素「平面1」に対応する測定対象物S上の平面(第1の面)を特定するために、プローブ200を用いて測定対象物Sの第1の面の複数(本例では3点以上)の部分を測定点として指示する。これにより、幾何要素「平面1」に対応する要素特定情報が生成される。 In this case, the user U uses the probe 200 to specify multiple (three or more points in this example) portions of the first surface of the measurement object S as measurement points in order to identify the plane (first surface) on the measurement object S that corresponds to the geometric element "plane 1". This generates element identification information that corresponds to the geometric element "plane 1".

さらに、使用者Uは、幾何要素「平面2」に対応する測定対象物S上の平面(第2の面)を特定するために、プローブ200を用いて測定対象物Sの第2の面の複数(本例では3点以上)の部分を測定点として指示する。これにより、幾何要素「平面2」に対応する要素特定情報が生成される。 Furthermore, in order to identify the plane (second surface) on the measurement object S that corresponds to the geometric element "plane 2", the user U uses the probe 200 to specify multiple (three or more points in this example) portions of the second surface of the measurement object S as measurement points. This generates element identification information that corresponds to the geometric element "plane 2".

その後、幾何要素「平面1」および「平面2」にそれぞれ対応する2つの要素特定情報に基づいて、測定項目「距離」に対応する測定対象物Sの第1の面と第2の面との間の距離が算出される。算出された測定結果は、本体メモリ303に記憶されるとともに、本体表示部310に表示される。 Then, based on the two pieces of element identification information corresponding to the geometric elements "Plane 1" and "Plane 2", respectively, the distance between the first and second surfaces of the measurement object S corresponding to the measurement item "distance" is calculated. The calculated measurement result is stored in the main body memory 303 and is displayed on the main body display unit 310.

[6]測定処理
図22は、図3の本体制御回路302による測定処理の流れを示すフローチャートである。図22の測定処理は、図3の本体制御回路302のCPUが本体メモリ303に記憶された測定処理プログラムを実行することにより所定周期で繰り返して行われる。また、測定処理の開始時には、本体制御回路302に内蔵されたタイマがリセットされるとともにスタートされる。
[6] Measurement process Figure 22 is a flow chart showing the flow of measurement process by the main body control circuit 302 of Figure 3. The measurement process of Figure 22 is repeated at a predetermined cycle by the CPU of the main body control circuit 302 of Figure 3 executing a measurement process program stored in the main body memory 303. In addition, at the start of the measurement process, a timer built into the main body control circuit 302 is reset and started.

まず、本体制御回路302は、使用者Uによる図3の本体操作部320の操作の有無に基づいて、幾何要素および測定項目の選択が行われたか否かを判定する(ステップS11)。 First, the main body control circuit 302 determines whether or not a geometric element and a measurement item have been selected based on whether or not the user U has operated the main body operation unit 320 in FIG. 3 (step S11).

幾何要素および測定項目の選択が行われた場合、本体制御回路302は、選択された幾何要素および測定項目を図3の本体メモリ303に記憶させることにより測定条件として幾何要素および測定項目の設定を行う(ステップS12)。その後、本体制御回路302は、ステップS11の処理に戻る。 When the geometric elements and measurement items have been selected, the main body control circuit 302 sets the geometric elements and measurement items as measurement conditions by storing the selected geometric elements and measurement items in the main body memory 303 of FIG. 3 (step S12). After that, the main body control circuit 302 returns to the processing of step S11.

ステップS11において、幾何要素および測定項目の選択が行われない場合、本体制御回路302は、幾何要素および測定項目が設定されているか否かを判定する(ステップS13)。幾何要素および測定項目が設定されている場合、本体制御回路302は、測定対象物Sの測定を開始すべき指令を受けたか否かを判定する(ステップS14)。この判定は、例えば使用者Uによる本体操作部320の操作の有無に基づいて行われる。 If no geometric element and measurement item are selected in step S11, the main body control circuit 302 determines whether or not a geometric element and measurement item are set (step S13). If a geometric element and measurement item are set, the main body control circuit 302 determines whether or not a command to start measuring the measurement target S has been received (step S14). This determination is made, for example, based on whether or not the user U has operated the main body operation unit 320.

測定対象物Sの測定を開始すべき指令を受けた場合、本体制御回路302は、測定点座標算出処理を行う(ステップS15)。測定点座標算出処理の詳細は後述する。この処理により、本体制御回路302は、使用者によるプローブ200の操作に基づいて、選択された幾何要素を特定するための測定点の座標を算出する。 When a command to start measuring the measurement target S is received, the main body control circuit 302 performs a measurement point coordinate calculation process (step S15). The measurement point coordinate calculation process will be described in detail later. Through this process, the main body control circuit 302 calculates the coordinates of the measurement point for identifying the selected geometric element based on the operation of the probe 200 by the user.

また、本体制御回路302は、ステップS15の測定点座標算出処理により算出される1または複数の測定点の座標を本体メモリ303に記憶させる(ステップS16)。 The main body control circuit 302 also stores the coordinates of one or more measurement points calculated by the measurement point coordinate calculation process in step S15 in the main body memory 303 (step S16).

次に、本体制御回路302は、測定対象物Sの測定を終了すべき指令を受けたか否かを判定する(ステップS17)。この判定は、例えば使用者Uによる本体操作部320の操作の有無に基づいて行われる。 Next, the main body control circuit 302 determines whether or not a command to end the measurement of the measurement target S has been received (step S17). This determination is made based on, for example, whether or not the user U has operated the main body operation unit 320.

測定の終了指令を受けない場合、本体制御回路302は、上記のステップS15の処理に戻る。一方、測定の終了指令を受けると、本体制御回路302は、直前のステップS16の処理で本体メモリ303に記憶された1または複数の測定点の座標から設定された幾何要素について要素特定情報を生成する(ステップS18)。 If the measurement end command is not received, the main body control circuit 302 returns to the processing of step S15 described above. On the other hand, if the measurement end command is received, the main body control circuit 302 generates element identification information for the geometric element set from the coordinates of one or more measurement points stored in the main body memory 303 in the processing of the previous step S16 (step S18).

その後、本体制御回路302は、ステップS18の処理で生成された要素特定情報に基づいて設定された測定項目の値を算出し(ステップS19)、測定処理を終了する。なお、ステップS13の判定時において、複数の幾何要素(例えば、2つの平面等)が設定されている場合には、設定された幾何要素ごとに上記のステップS14~S18の処理が行われる。 Then, the main control circuit 302 calculates the values of the measurement items set based on the element identification information generated in the processing of step S18 (step S19), and ends the measurement processing. Note that if multiple geometric elements (e.g., two planes) are set at the time of judgment in step S13, the processing of steps S14 to S18 described above is performed for each of the set geometric elements.

ステップS13において幾何要素および測定項目が設定されていない場合およびステップS14において測定対象物Sの測定を開始すべき指令を受けない場合、本体制御回路302は、内蔵のタイマによる計測時間に基づいて、当該測定処理が開始された後予め定められた時間が経過したか否かを判定する(ステップS20)。 If no geometric elements and measurement items are set in step S13, and if no command to start measuring the measurement object S is received in step S14, the main body control circuit 302 determines whether a predetermined time has elapsed since the measurement process was started, based on the time measured by the built-in timer (step S20).

予め定められた時間が経過していない場合、本体制御回路302は、ステップS11の処理に戻る。一方、予め定められた時間が経過した場合、本体制御回路302は、ステップS15の処理と同様に、後述する測定点座標算出処理を行う(ステップS21)。その後、本体制御回路302は、測定処理を終了する。 If the predetermined time has not elapsed, the main body control circuit 302 returns to the process of step S11. On the other hand, if the predetermined time has elapsed, the main body control circuit 302 performs the measurement point coordinate calculation process (step S21), which will be described later, in the same manner as the process of step S15. Thereafter, the main body control circuit 302 ends the measurement process.

なお、ステップS21の処理は、例えば後述する追跡処理においてプローブ200が可動カメラ120または俯瞰カメラ180の撮像視野内にあるか否かを判定するために行われる。 The process of step S21 is performed, for example, to determine whether the probe 200 is within the imaging field of the movable camera 120 or the overhead camera 180 in the tracking process described below.

図23は、測定点座標算出処理の流れを示すフローチャートである。まず、本体制御回路302は、プローブ200のプローブ制御部201に対して複数のマーカeq(図14)の発光を指令するとともに、撮像ヘッド100のヘッド制御回路150に対して参照部材190の複数のマーカep(図10(b))の発光を指令する(ステップS101)。 Figure 23 is a flowchart showing the flow of the measurement point coordinate calculation process. First, the main body control circuit 302 commands the probe control unit 201 of the probe 200 to emit light from multiple markers eq (Figure 14), and commands the head control circuit 150 of the imaging head 100 to emit light from multiple markers ep (Figure 10(b)) of the reference member 190 (step S101).

次に、本体制御回路302は、ヘッド制御回路150により基準カメラ110を用いて参照部材190の複数のマーカepを撮像させることにより基準画像データを生成する(ステップS102)。また、本体制御回路302は、生成された基準画像データに基づいて、可動カメラ120の位置および姿勢を装置座標系により示す第1の位置姿勢情報を生成する(ステップS103)。 Next, the main body control circuit 302 generates reference image data by causing the head control circuit 150 to capture images of the multiple markers ep of the reference member 190 using the reference camera 110 (step S102). In addition, the main body control circuit 302 generates first position and orientation information that indicates the position and orientation of the movable camera 120 in the device coordinate system based on the generated reference image data (step S103).

次に、本体制御回路302は、可動カメラ120を用いてプローブ200の複数のマーカeqを撮像することにより測定画像データを生成する(ステップS104)。また、本体制御回路302は、生成された測定画像データに基づいて、プローブ200の位置および姿勢を可動座標系により示す第2の位置姿勢情報を生成する(ステップS105)。 Next, the main body control circuit 302 generates measurement image data by capturing an image of the multiple markers eq of the probe 200 using the movable camera 120 (step S104). The main body control circuit 302 also generates second position and orientation information indicating the position and orientation of the probe 200 using a movable coordinate system based on the generated measurement image data (step S105).

その後、本体制御回路302は、第1および第2の位置姿勢情報に基づいて、プローブ200の位置および姿勢を装置座標系で表す第3の位置姿勢情報を生成する(ステップS106)。また、本体制御回路302は、生成された第3の位置姿勢情報に基づいてプローブ200により指示された測定点の座標を算出する。 Then, the main body control circuit 302 generates third position and orientation information that represents the position and orientation of the probe 200 in the device coordinate system based on the first and second position and orientation information (step S106). The main body control circuit 302 also calculates the coordinates of the measurement point indicated by the probe 200 based on the generated third position and orientation information.

なお、上記のステップS102,S103の処理とステップS104,S105の処理とは、逆の順に行われてもよい。 The above steps S102 and S103 and steps S104 and S105 may be performed in the reverse order.

上記の測定処理によれば、使用者Uは、予め定められた複数の幾何要素および予め定められた複数の測定項目から所望の幾何要素および測定項目を選択することにより、測定対象物Sにおける所望の物理量を容易に測定することができる。 According to the above measurement process, the user U can easily measure a desired physical quantity in the measurement object S by selecting a desired geometric element and measurement item from a predetermined number of geometric elements and a predetermined number of measurement items.

[7]追跡処理
図24は、図3の本体制御回路302による追跡処理の流れを示すフローチャートである。図24の追跡処理は、図3の本体制御回路302のCPUが本体メモリ303に記憶された追跡処理プログラムを実行することにより所定周期で繰り返して行われる。
[7] Tracking process Fig. 24 is a flow chart showing the flow of tracking process by the main body control circuit 302 of Fig. 3. The tracking process of Fig. 24 is repeatedly performed at a predetermined cycle by the CPU of the main body control circuit 302 of Fig. 3 executing a tracking process program stored in the main body memory 303.

まず、本体制御回路302は、プローブ200が可動カメラ120の撮像視野内にあるか否かを判定する(ステップS31)。この判定は、測定処理におけるステップS15,S21の処理中に生成される測定画像データに、複数のマーカeqに対応する画像データが含まれているか否かを判定することにより行われる。 First, the main body control circuit 302 determines whether the probe 200 is within the imaging field of the movable camera 120 (step S31). This determination is made by determining whether the measurement image data generated during steps S15 and S21 in the measurement process includes image data corresponding to multiple markers eq.

プローブ200が可動カメラ120の撮像視野内にある場合、本体制御回路302は、後述するステップS36の処理に進む。一方、プローブ200が可動カメラ120の撮像視野内にない場合、本体制御回路302は、プローブ200が俯瞰カメラ180の撮像視野内にあるか否かを判定する(ステップS32)。この判定は、上記の測定処理におけるステップS15,S21の処理中に生成される俯瞰画像データに、複数のマーカeqに対応する画像データが含まれているか否かを判定することにより行われる。 If the probe 200 is within the imaging field of the movable camera 120, the main body control circuit 302 proceeds to the processing of step S36 described below. On the other hand, if the probe 200 is not within the imaging field of the movable camera 120, the main body control circuit 302 determines whether or not the probe 200 is within the imaging field of the overhead camera 180 (step S32). This determination is made by determining whether or not the overhead image data generated during the processing of steps S15 and S21 in the above measurement process includes image data corresponding to multiple markers eq.

プローブ200が俯瞰カメラ180の撮像視野内にある場合、本体制御回路302は、後述するステップS35の処理に進む。一方、プローブ200が可動カメラ120の撮像視野内にない場合、本体制御回路302は、プローブ200から転送される動きデータに基づいてプローブ200の座標推定を行うことが可能か否かを判定する(ステップS33)。この判定は、例えば動きデータが異常な値を示しているか否かまたは動きデータの示す値が0であるか否か等に基づいて行われる。動きデータが異常な値を示す場合、または動きデータが0である場合、プローブ200の座標推定は不可能である。 If the probe 200 is within the imaging field of the overhead camera 180, the main body control circuit 302 proceeds to the processing of step S35 described below. On the other hand, if the probe 200 is not within the imaging field of the movable camera 120, the main body control circuit 302 determines whether it is possible to estimate the coordinates of the probe 200 based on the motion data transferred from the probe 200 (step S33). This determination is made based on, for example, whether the motion data indicates an abnormal value or whether the value indicated by the motion data is 0. If the motion data indicates an abnormal value or if the motion data is 0, it is not possible to estimate the coordinates of the probe 200.

プローブ200の座標推定は不可能である場合、本体制御回路302は、ステップS31の処理に戻る。一方、プローブ200の座標推定が可能である場合、本体制御回路302は、動きデータに基づいてプローブ200の位置を推定する。また、本体制御回路302は、プローブ200が可動カメラ120の撮像視野内に位置するように、可動カメラ120の位置および姿勢の調整を指令する(ステップS34)。その後、本体制御回路302は、ステップS31の処理に戻る。 If it is not possible to estimate the coordinates of the probe 200, the main body control circuit 302 returns to the process of step S31. On the other hand, if it is possible to estimate the coordinates of the probe 200, the main body control circuit 302 estimates the position of the probe 200 based on the movement data. The main body control circuit 302 also instructs the movable camera 120 to adjust the position and attitude so that the probe 200 is located within the imaging field of the movable camera 120 (step S34). Thereafter, the main body control circuit 302 returns to the process of step S31.

ステップS32において、プローブ200が俯瞰カメラ180の撮像視野内にある場合、本体制御回路302は、俯瞰画像データに基づいてプローブ200の位置を算出する。また、本体制御回路302は、プローブ200が可動カメラ120の撮像視野内に位置するように可動カメラ120の位置および姿勢の調整をヘッド制御回路150に指令する(ステップS35)。 In step S32, if the probe 200 is within the imaging field of the overhead camera 180, the main body control circuit 302 calculates the position of the probe 200 based on the overhead image data. The main body control circuit 302 also instructs the head control circuit 150 to adjust the position and attitude of the movable camera 120 so that the probe 200 is located within the imaging field of the movable camera 120 (step S35).

次に、本体制御回路302は、プローブ200が可動カメラ120の撮像視野内に位置することになると、プローブ200の複数のマーカeqの重心が可動カメラ120の撮像視野の中心に位置するように可動カメラ120の位置および姿勢の調整をヘッド制御回路150に指令する(ステップS36)。その後、本体制御回路302は、追跡処理を終了する。 Next, when the probe 200 is positioned within the imaging field of the movable camera 120, the main body control circuit 302 instructs the head control circuit 150 to adjust the position and attitude of the movable camera 120 so that the center of gravity of the multiple markers eq of the probe 200 is positioned at the center of the imaging field of the movable camera 120 (step S36). Thereafter, the main body control circuit 302 ends the tracking process.

上記の追跡処理によれば、プローブ200が移動する場合でも、可動カメラ120の撮像視野がプローブ200の複数のマーカeqに追従する。それにより、使用者Uは、可動カメラ120の撮像視野を手動で調整する必要がない。したがって、煩雑な調整作業を要することなく広い範囲で測定対象物Sの所望の測定点の座標を測定することが可能になる。 According to the above tracking process, even when the probe 200 moves, the imaging field of view of the movable camera 120 tracks the multiple markers eq of the probe 200. This eliminates the need for the user U to manually adjust the imaging field of view of the movable camera 120. Therefore, it becomes possible to measure the coordinates of the desired measurement point of the measurement object S over a wide range without the need for complicated adjustment work.

[8]効果
(1)測定対象物Sにおける所望の測定点の座標を得るためには、当該測定点を指示する際に、プローブ200の複数のマーカeqが可動カメラ120の視野内に位置しかつ可動カメラ120に向いている必要がある。ここで、複数のマーカeqが可動カメラ120の視野内に位置しかつ可動カメラ120に向いているときのプローブ200の本体部250の位置および姿勢の状態を測定可能状態と呼ぶ。
[8] Effects (1) In order to obtain the coordinates of a desired measurement point on the measurement target S, when the measurement point is specified, the multiple markers eq of the probe 200 need to be located within the field of view of the movable camera 120 and facing the movable camera 120. Here, the state of the position and attitude of the main body 250 of the probe 200 when the multiple markers eq are located within the field of view of the movable camera 120 and facing the movable camera 120 is called a measurable state.

上記のプローブ200によれば、把持部230が一の状態(例えば、第1の状態)にあるプローブ200を用いて本体部250を測定可能状態にすることが困難な場合でも、使用者Uは把持部230を他の状態(例えば、第2または第3の状態)に移行させることができる。それにより、使用者Uは、本体部250を容易に測定可能状態にすることができる。したがって、把持部に設けられた操作部の操作が容易となり、測定点を適切に指示することが可能になる。これらの結果、使用者Uの熟練を要することなく測定対象物Sの広い範囲にわたって物理量を測定することが可能になる。 According to the above-mentioned probe 200, even if it is difficult to put the main body 250 into a measurable state using the probe 200 with the gripping portion 230 in one state (e.g., the first state), the user U can transition the gripping portion 230 to another state (e.g., the second or third state). This allows the user U to easily put the main body 250 into a measurable state. This makes it easier to operate the operation unit provided on the gripping portion, and makes it possible to appropriately indicate the measurement point. As a result, it becomes possible to measure physical quantities over a wide range of the measurement object S without requiring the user U to be skilled.

(2)上記のプローブ200においては、把持部230にバッテリ203が内蔵されている。バッテリ203は、プローブ200を構成する複数の構成要素のうち比較的大きい重量を有する。それにより、把持部230にバッテリ203が収容される場合には、プローブ200全体における重心が、把持部230またはその近傍に位置することになる。それにより、使用者は、把持部230を把持することにより、プローブ200を安定に操作することができる。 (2) In the above-described probe 200, the battery 203 is built into the grip portion 230. The battery 203 has a relatively large weight among the multiple components constituting the probe 200. As a result, when the battery 203 is housed in the grip portion 230, the center of gravity of the entire probe 200 is located at or near the grip portion 230. As a result, the user can stably operate the probe 200 by gripping the grip portion 230.

[9]プローブカメラ208の使用例
図13のプローブカメラ208によって測定対象物Sを撮像することにより、測定対象物Sの画像を図3の本体表示部310に表示させることができる。以下、プローブカメラ208により得られる画像を撮像画像と呼ぶ。
[9] Example of Use of Probe Camera 208 By capturing an image of the measurement target S with the probe camera 208 in Fig. 13, the image of the measurement target S can be displayed on the main body display unit 310 in Fig. 3. Hereinafter, the image obtained by the probe camera 208 will be referred to as a captured image.

プローブ200の複数のマーカeqとプローブカメラ208との位置関係、およびプローブカメラ208の特性(画角およびディストーション等)は、例えば図3の本体メモリ303に撮像情報として予め記憶される。そのため、複数のマーカeqが可動カメラ120の撮像視野内にある場合、プローブカメラ208により撮像される領域が図3の本体制御回路302により認識される。すなわち、撮像画像に対応する3次元空間が本体制御回路302により認識される。この場合、本体表示部310に撮像画像を表示させつつ、測定対象物Sの測定時に設定された幾何要素および測定項目を重畳表示させることができる。 The positional relationship between the multiple markers eq of the probe 200 and the probe camera 208, and the characteristics of the probe camera 208 (angle of view, distortion, etc.) are stored in advance as imaging information in, for example, the main body memory 303 in FIG. 3. Therefore, when the multiple markers eq are within the imaging field of view of the movable camera 120, the area imaged by the probe camera 208 is recognized by the main body control circuit 302 in FIG. 3. In other words, the three-dimensional space corresponding to the captured image is recognized by the main body control circuit 302. In this case, the captured image can be displayed on the main body display unit 310 while the geometric elements and measurement items set when measuring the measurement target S are superimposed.

[10]他の実施の形態
(1)上記実施の形態に係る撮像ヘッド100においては、基板ケーシング93に複数の発熱基板GSが収容されるが、複数の発熱基板GSのうちの一部が下部ケーシング91に収容されてもよい。また、基板ケーシング93には、複数の発熱基板GSに加えて、発熱基板GSよりも低い発熱性を有する他の基板が収容されてもよい。
[10] Other embodiments (1) In the imaging head 100 according to the above embodiment, a plurality of heat-generating substrates GS are housed in the substrate casing 93, but some of the plurality of heat-generating substrates GS may be housed in the lower casing 91. Furthermore, in addition to the plurality of heat-generating substrates GS, the substrate casing 93 may house another substrate having a lower heat generation property than the heat-generating substrate GS.

(2)上記実施の形態に係る撮像ヘッド100においては、下部ケーシング91内に俯瞰カメラ180が設けられるが、本発明はこれに限定されない。俯瞰カメラ180は、上部ケーシング92内に収容されてもよい。この場合、例えば俯瞰カメラ180は、支持部材30に取り付けられる。 (2) In the imaging head 100 according to the above embodiment, the overhead camera 180 is provided in the lower casing 91, but the present invention is not limited to this. The overhead camera 180 may be housed in the upper casing 92. In this case, for example, the overhead camera 180 is attached to the support member 30.

(3)上記実施の形態に係るプローブ200においては、把持部230は、接続部254jから第1の方向dr1に交差する方向に延びるようにかつ回転軸RAの周りで回転可能に設けられているが、本発明はこれに限定されない。 (3) In the probe 200 according to the above embodiment, the gripping portion 230 is arranged to extend from the connection portion 254j in a direction intersecting the first direction dr1 and to be rotatable around the rotation axis RA, but the present invention is not limited to this.

図25は、他の実施の形態に係るプローブ200の外観斜視図である。図25のプローブ200について、上記実施の形態に係るプローブ200と異なる点を説明する。このプローブ200においては、接続部254jが底面部254から第1の方向dr1に直交する方向に一定長さ延びるように形成されている。その接続部254jの先端部には、本体部250の後端部252側に向かって第1の方向dr1に平行に延びるように、棒状の把持部230xが取り付けられている。 Figure 25 is an external perspective view of a probe 200 according to another embodiment. The differences between the probe 200 in Figure 25 and the probe 200 according to the above embodiment will be described. In this probe 200, a connection portion 254j is formed so as to extend a certain length from the bottom surface portion 254 in a direction perpendicular to the first direction dr1. A rod-shaped grip portion 230x is attached to the tip of the connection portion 254j so as to extend parallel to the first direction dr1 toward the rear end portion 252 of the main body portion 250.

把持部230xの一端部は、図25に太い二点鎖線の矢印で示すように、第1の方向dr1に平行または略平行な回転軸RAの周りで回転可能に接続部254jに接続されている。把持部230xの他端部には、回転軸RAに直交または略直交するようにプローブ操作部221の操作面221aが設けられている。操作面221aにおいては、予め定められた配列で複数の押しボタン221bが設けられている。 One end of the gripping portion 230x is connected to the connection portion 254j so as to be rotatable around a rotation axis RA that is parallel or approximately parallel to the first direction dr1, as shown by the thick dashed double-dashed arrow in FIG. 25. The other end of the gripping portion 230x is provided with an operation surface 221a of the probe operation portion 221 so as to be perpendicular or approximately perpendicular to the rotation axis RA. A plurality of push buttons 221b are provided in a predetermined arrangement on the operation surface 221a.

把持部230xの外周面のうち他端部近傍に位置する部分には、トリガスイッチ221cが設けられている。これにより、使用者Uは、親指および人差し指がプローブ操作部221の近傍に位置し、小指が接続部254jの近傍に位置するように把持部230xを把持することにより、プローブ200を用いた測定点の指示を行うことができる。 A trigger switch 221c is provided on the outer peripheral surface of the gripping portion 230x near the other end. This allows the user U to indicate the measurement point using the probe 200 by gripping the gripping portion 230x with the thumb and index finger near the probe operation portion 221 and the little finger near the connection portion 254j.

上記のように、把持部230xは、回転軸RAの周りで回転可能となっている。この場合、把持部230xが回転軸RAの周りで回転しても、プローブ200における把持部230xの位置は変化しない。しかしながら、本体部250に対する複数の押しボタン221bおよびトリガスイッチ221cの配列の関係は、把持部230xの回転の前後で変化する。 As described above, the grip portion 230x is rotatable around the rotation axis RA. In this case, even if the grip portion 230x rotates around the rotation axis RA, the position of the grip portion 230x on the probe 200 does not change. However, the relationship of the arrangement of the multiple push buttons 221b and the trigger switch 221c to the main body portion 250 changes before and after the rotation of the grip portion 230x.

図26は、図25のプローブ200の状態から把持部230xが90°回転されたときのプローブ200の外観斜視図である。図26の例では、本体部250に対する複数の押しボタン221bの配列と、複数の押しボタン221bおよびトリガスイッチ221cの配列が図25の例と異なっている。それにより、使用者Uは、必要に応じて把持部230xを回転させることにより、プローブ操作部221の操作性を確保しつつ測定対象物Sの測定点の指示を容易に行うことができる。 Figure 26 is an external perspective view of the probe 200 when the gripping portion 230x is rotated 90° from the state of the probe 200 in Figure 25. In the example of Figure 26, the arrangement of the multiple push buttons 221b on the main body 250 and the arrangement of the multiple push buttons 221b and the trigger switch 221c are different from the example of Figure 25. This allows the user U to easily indicate the measurement point of the measurement object S while ensuring the operability of the probe operation portion 221 by rotating the gripping portion 230x as necessary.

[11]請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
[11] Correspondence between each component of the claims and each part of the embodiment Below, examples of correspondence between each component of the claims and each part of the embodiment will be described, but the present invention is not limited to the following examples.

上記実施の形態においては、三次元座標測定装置1が三次元座標測定装置の例であり、プローブ200がプローブの例であり、プローブ200の複数のマーカeqが複数の測定マーカの例であり、本体部250が本体部の例であり、接触部211aが接触部の例であり、スタイラス211が指示部およびスタイラスの例であり、把持部230が把持部の例であり、プローブ操作部221が操作部の例である。 In the above embodiment, the three-dimensional coordinate measuring device 1 is an example of a three-dimensional coordinate measuring device, the probe 200 is an example of a probe, the multiple markers eq of the probe 200 are an example of multiple measurement markers, the main body 250 is an example of a main body, the contact portion 211a is an example of a contact portion, the stylus 211 is an example of an indication portion and a stylus, the grip portion 230 is an example of a grip portion, and the probe operation portion 221 is an example of an operation portion.

また、回転軸RAが回転軸の例であり、接続部254jが接続部の例であり、バッテリ203がバッテリの例であり、表示灯202が通知表示部の例であり、第1の表示部202aが第1の表示部の例であり、第2の表示部202bが第2の表示部の例であり、複数の押しボタン221bが複数のボタンの例であり、図25に示される把持部230の状態が第1の配列状態の例であり、図26に示される把持部230の状態が第2の配列状態の例であり、可動カメラ120が撮像部の例であり、本体制御回路302が算出部および測定部の例である。 In addition, the rotation axis RA is an example of a rotation axis, the connection unit 254j is an example of a connection unit, the battery 203 is an example of a battery, the indicator light 202 is an example of a notification display unit, the first display unit 202a is an example of a first display unit, the second display unit 202b is an example of a second display unit, the multiple push buttons 221b are an example of multiple buttons, the state of the grip unit 230 shown in FIG. 25 is an example of a first arrangement state, the state of the grip unit 230 shown in FIG. 26 is an example of a second arrangement state, the movable camera 120 is an example of an imaging unit, and the main body control circuit 302 is an example of a calculation unit and a measurement unit.

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
[12]参考形態
(1)第1の参考形態に係る三次元座標測定装置用のプローブは、撮像部により撮像される複数の測定マーカに基づいて測定対象物における測定点の座標を算出する三次元座標測定装置に用いられ、測定点を指示するために使用者により携行可能に構成されたプローブであって、予め定められた方向から撮像可能に配置された複数の測定マーカを有する本体部と、本体部のうち複数の測定マーカに対して予め定められた位置に取り付けられ、測定点を指示するための指示部と、使用者によって把持可能に構成され、使用者による把持姿勢が規定される把持部と、把持部を、予め定められた回転軸の周りで回転可能に本体部に接続する接続部とを備え、接続部を介して把持部が回転軸の周りを回転することにより、規定された把持姿勢に従って把持部が使用者により把持されたときに、複数の測定マーカが異なる向きに配置される。
上記の三次元座標測定装置においては、プローブの指示部により測定点が指示される。このとき、本体部の複数の測定マーカが撮像される。撮像により得られる画像データと、複数の測定マーカおよび指示部の位置関係とに基づいて、指示された測定点の座標が算出される。したがって、測定対象物における所望の測定点の座標を得るためには、当該測定点を指示する際に、複数の測定マーカが撮像部の視野内に位置しかつ撮像部に向いている必要がある。
上記のプローブにおいては、接続部において把持部が回転軸の周りを回転する。それにより、規定された把持姿勢に従って把持部が使用者により把持されたときに、把持部が回転すると、複数の測定マーカが異なる向きに配置される。したがって、使用者の熟練を要することなく測定対象物の広い範囲にわたって物理量を測定することが可能になる。
(2)第2の参考形態に係る三次元座標測定装置用のプローブは、撮像部により撮像される複数の測定マーカに基づいて測定対象物における測定点の座標を算出する三次元座標測定装置に用いられ、測定点を指示するために使用者により携行可能に構成されたプローブであって、複数の測定マーカを有する本体部と、測定対象物に接触することにより測定点を指示する接触部を有し、本体部のうち複数の測定マーカに対して予め定められた位置に取り付けられるスタイラスと、使用者によって把持可能に構成された把持部と、把持部に設けられ、当該把持部を把持する使用者により操作可能に構成された操作部とを備え、把持部は、予め定められた回転軸の周りで回転可能に本体部に接続されている。
上記の三次元座標測定装置においては、プローブの接触部が測定対象物の任意の部分に接触することにより測定点が指示される。このとき、本体部の複数の測定マーカが撮像される。撮像により得られる画像データと、複数の測定マーカおよび接触部の位置関係とに基づいて、指示された測定点の座標が算出される。したがって、測定対象物における所望の測定点の座標を得るためには、当該測定点を指示する際に、複数の測定マーカが撮像部の視野内に位置しかつ撮像部に向いている必要がある。
ここで、複数の測定マーカが撮像部の視野内に位置しかつ撮像部に向いているときの本体部の位置および姿勢の状態を測定可能状態と呼ぶ。上記のプローブにおいては、把持部が一の回転角度にある状態で使用者が本体部を測定可能状態にすることが困難な場合でも、把持部の回転角度を一の回転角度から変更することにより、本体部を測定可能状態にすることが容易になる。あるいは、把持部が一の回転角度にある状態で使用者が本体部を測定可能状態にすることにより操作部を操作することが困難な場合でも、把持部の回転角度を一の回転角度から変更することにより、操作部の操作が容易になる。それにより、測定点を適切に指示することが可能になる。これらの結果、使用者の熟練を要することなく測定対象物の広い範囲にわたって物理量を測定することが可能になる。
(3)第3の参考形態に係る三次元座標測定装置は、上記の三次元座標測定装置用のプローブと、プローブの複数の測定マーカを撮像する撮像部と、撮像部により撮像された複数の測定マーカの画像を示す測定画像データに基づいて、接触部により指示された測定点の座標を算出する算出部とを備える。
その三次元座標測定装置は、上記のプローブを含む。それにより、使用者の熟練を要することなく測定対象物の広い範囲にわたって物理量を測定することが可能である。
As each component of a claim, various other elements having the configuration or function described in the claim may be used.
[12] Reference form
(1) A probe for a three-dimensional coordinate measuring device in a first reference form is used in a three-dimensional coordinate measuring device that calculates the coordinates of a measurement point on a measurement object based on a plurality of measurement markers imaged by an imaging unit, and is configured to be carried by a user to indicate the measurement point. The probe includes a main body having a plurality of measurement markers arranged so that they can be imaged from a predetermined direction, an indication unit attached to a predetermined position on the main body with respect to the plurality of measurement markers and for indicating the measurement point, a gripping portion configured to be held by a user and in which a gripping posture by the user is specified, and a connection portion that connects the gripping portion to the main body so that it can be rotated around a predetermined rotation axis, and when the gripping portion is held by the user in accordance with the specified gripping posture by rotating the gripping portion about the rotation axis via the connection portion, the plurality of measurement markers are arranged in different orientations.
In the above three-dimensional coordinate measuring device, a measurement point is designated by the designating unit of the probe. At this time, a plurality of measurement markers of the main body are imaged. The coordinates of the designated measurement point are calculated based on image data obtained by imaging and the positional relationship between the plurality of measurement markers and the designating unit. Therefore, in order to obtain the coordinates of a desired measurement point on a measurement object, when the measurement point is designated, the plurality of measurement markers must be located within the field of view of the imaging unit and must be facing the imaging unit.
In the above-mentioned probe, the grip portion rotates around a rotation axis at the connection portion. As a result, when the grip portion is gripped by a user according to a specified gripping posture, the multiple measurement markers are arranged in different directions when the grip portion rotates. Therefore, it is possible to measure physical quantities over a wide range of the measurement object without requiring the user to be skilled.
(2) A probe for a three-dimensional coordinate measuring device in a second reference form is used in a three-dimensional coordinate measuring device that calculates the coordinates of a measurement point on a measurement object based on a plurality of measurement markers imaged by an imaging unit, and is configured to be carried by a user to indicate a measurement point. The probe has a main body having a plurality of measurement markers, a contact unit that indicates a measurement point by contacting the measurement object, a stylus attached to a predetermined position on the main body with respect to the plurality of measurement markers, a holding unit configured to be held by a user, and an operation unit provided on the holding unit and configured to be operable by the user holding the holding unit, and the holding unit is connected to the main body so as to be rotatable around a predetermined rotation axis.
In the above three-dimensional coordinate measuring device, a measurement point is specified by contacting a contact portion of the probe with an arbitrary portion of the measurement object. At this time, a plurality of measurement markers on the main body are imaged. The coordinates of the specified measurement point are calculated based on image data obtained by imaging and the positional relationship between the plurality of measurement markers and the contact portion. Therefore, in order to obtain the coordinates of a desired measurement point on the measurement object, it is necessary that the plurality of measurement markers are located within the field of view of the imaging unit and are facing the imaging unit when the measurement point is specified.
Here, the state of the position and attitude of the main body when the multiple measurement markers are located within the field of view of the imaging unit and facing the imaging unit is called a measurable state. In the above probe, even if it is difficult for the user to set the main body to a measurable state when the gripping unit is at one rotation angle, the main body can be easily set to a measurable state by changing the rotation angle of the gripping unit from one rotation angle. Alternatively, even if it is difficult for the user to operate the operation unit by setting the main body to a measurable state when the gripping unit is at one rotation angle, the operation unit can be easily operated by changing the rotation angle of the gripping unit from one rotation angle. This makes it possible to appropriately specify the measurement point. As a result, it becomes possible to measure physical quantities over a wide range of the measurement object without requiring the user to be skilled.
(3) A three-dimensional coordinate measuring device according to a third reference embodiment includes a probe for the above-mentioned three-dimensional coordinate measuring device, an imaging unit that images a plurality of measurement markers on the probe, and a calculation unit that calculates the coordinates of a measurement point indicated by a contact unit based on measurement image data indicating images of the plurality of measurement markers imaged by the imaging unit.
The three-dimensional coordinate measuring device includes the above-mentioned probe, which makes it possible to measure physical quantities of a wide range of an object to be measured without requiring the user to have special skills.

1…三次元座標測定装置,9…加工機,900…基準スタンド,20…固定連結部,21…下固定板,22…上固定板,23…支柱,24…中空支持軸,30…支持部材,30c,RA…回転軸,31…回転台座,32,33…支持フレーム,40…可動部材,41…上面,42…下面,43,111,121,181…基板,50…蛇腹,90…ケーシング,91,220b…下部ケーシング,91W…俯瞰カメラ用窓,92,220a…上部ケーシング,92S…矩形開口,93…基板ケーシング,93a,93b…収容部,100…撮像ヘッド,101…ヘッド底部,102…環状底面,103,832…環状傾斜面,104…開口部,105,833…縦孔,110…基準カメラ,110c,120c…光軸,120…可動カメラ,130,204…マーカ駆動回路,140…回転駆動回路,141…水平回転機構,143…チルト回転機構,150…ヘッド制御回路,160,206…無線通信回路,170,301…通信回路,180…俯瞰カメラ,190…参照部材,191…発光基板,192…拡散板,193…ガラス板,194…マスク,195…拡散反射シート,200…プローブ,201…プローブ制御部,202…表示灯,202a…第1の表示部,202b…第2の表示部,203…バッテリ,205…プローブメモリ,207…モーションセンサ,208…プローブカメラ,210,800…保持部,210a…スタイラス取付部,210b…目標部材保持部,211…スタイラス,211a…接触部,220…プローブケーシング,221…プローブ操作部,221a…操作面,221b…押しボタン,221c…トリガスイッチ,230,230x…把持部,250…本体部,251…前端部,252…後端部,253…上面部,254…底面部,254h…ヒンジ,254j…接続部,255…一方側面部,256…他方側面部,290…目標部材,299…開口部,300…処理装置,302…本体制御回路,303…本体メモリ,310…本体表示部,320…本体操作部,810…設置部,820…載置台,830,911…ヘッド台座,831…環状支持面,912…脚部,ca…カラー,CA…ケーブル,CB…クロスローラベアリング,EC…電源ケーブル,ep,ep1,ep2,eq…マーカ,GS…発熱基板,h1,h2,h3…貫通孔,HA1,LA1…吸気部,HA2,LA2…排気部,HF,LF…排気ファン,hi1…中空部材,hi2…軸部材,rb…ゴムブッシュ,rs…撮像空間,S…測定対象物,sc…ねじ,U…使用者,Wa,Wb…ウェイト 1...three-dimensional coordinate measuring device, 9...machine, 900...reference stand, 20...fixed connecting part, 21...lower fixed plate, 22...upper fixed plate, 23...support, 24...hollow support shaft, 30...support member, 30c, RA...rotating shaft, 31...rotating base, 32, 33...support frame, 40...movable member, 41...upper surface, 42...lower surface, 43, 111, 121, 181...substrate, 50...bellows, 90...casing, 91, 220b...lower casing, 91W...window for overhead camera, 92, 220a...upper casing, 92S...rectangular opening, 93...substrate casing, 93a, 93b...accommodation section, 100...imaging head, 101...head bottom, 102...annular bottom surface, 103, 8 32... annular inclined surface, 104... opening, 105, 833... vertical hole, 110... reference camera, 110c, 120c... optical axis, 120... movable camera, 130, 204... marker drive circuit, 140... rotation drive circuit, 141... horizontal rotation mechanism, 143... tilt rotation mechanism, 150... head control circuit, 160, 206... wireless communication circuit, 170, 301... communication circuit, 180... bird's-eye view camera, 190... reference member, 191... light-emitting substrate, 192... diffusion plate, 193... glass plate, 194... mask, 195... diffusion reflection sheet, 200... probe, 201... probe control unit, 202... indicator light, 202a... first display unit, 202b... second display unit, 203... Battery, 205... probe memory, 207... motion sensor, 208... probe camera, 210, 800... holding portion, 210a... stylus attachment portion, 210b... target member holding portion, 211... stylus, 211a... contact portion, 220... probe casing, 221... probe operation portion, 221a... operation surface, 221b... push button, 221c... trigger switch, 230, 230x... grip portion, 250... main body portion, 251... front end portion, 252... rear end portion, 253... upper surface portion, 254... bottom surface portion, 254h... hinge, 254j... connection portion, 255... one side portion, 256... other side portion, 290... target member, 299... opening portion, 300... processing processing device, 302...main body control circuit, 303...main body memory, 310...main body display unit, 320...main body operation unit, 810...installation unit, 820...mounting stand, 830, 911...head base, 831...annular support surface, 912...legs, ca...collar, CA...cable, CB...cross roller bearing, EC...power cable, ep, ep1, ep2, eq...marker, GS...heat generating substrate, h1, h2, h3...through hole, HA1, LA1...intake unit, HA2, LA2...exhaust unit, HF, LF...exhaust fan, hi1...hollow member, hi2...shaft member, rb...rubber bush, rs...imaging space, S...measurement object, sc...screw, U...user, Wa, Wb...weight

Claims (11)

撮像部により撮像される複数の測定マーカと予め記憶された複数の測定マーカ間の相対的な位置関係とに基づいて前記複数の測定マーカに対して予め定められた位置関係にある測定点の座標を算出する三次元座標測定装置に用いられ、前記測定点を指示するために使用者により携行可能に構成されたプローブであって、
予め定められた方向から撮像可能に配置された複数の測定マーカを有する本体部と、
前記測定点を指示するための接触部を有し、前記複数の測定マーカに対して予め定められた位置関係で前記本体部に取り付けられるスタイラスと、
使用者によって把持可能に構成され、使用者による把持姿勢が規定される把持部と、
前記把持部を、予め定められた回転軸の周りで回転可能に前記本体部に接続する接続部とを備え、
前記接続部を介して前記把持部が前記回転軸の周りを回転することにより、規定された前記把持姿勢に従って前記把持部が前記使用者により把持されたときに、前記複数の測定マーカが異なる向きに配置される、三次元座標測定装置用のプローブ。
A probe used in a three-dimensional coordinate measuring device that calculates coordinates of a measurement point that is in a predetermined positional relationship with respect to a plurality of measurement markers based on a relative positional relationship between the plurality of measurement markers captured by an imaging unit and a plurality of measurement markers that is stored in advance, the probe being configured to be portable by a user in order to indicate the measurement point,
A main body having a plurality of measurement markers arranged so as to be imaged from a predetermined direction;
a stylus having a contact portion for indicating the measurement point and attached to the main body in a predetermined positional relationship with the plurality of measurement markers;
A gripping portion configured to be gripped by a user and in which a gripping posture by the user is defined;
a connection portion that connects the grip portion to the main body portion so as to be rotatable around a predetermined rotation axis;
A probe for a three-dimensional coordinate measuring device, in which the multiple measurement markers are positioned in different orientations when the gripping portion is gripped by the user according to the specified gripping posture by rotating the gripping portion around the rotation axis via the connection portion.
前記本体部は、前記複数の測定マーカが配置されるマーカ面を有し、
前記接続部は、前記本体部の前記マーカ面と反対側に設けられる、請求項1記載の三次元座標測定装置用のプローブ。
The main body has a marker surface on which the plurality of measurement markers are arranged,
2. The probe for a three-dimensional coordinate measuring apparatus according to claim 1, wherein the connection portion is provided on a side of the main body opposite to the marker surface.
前記接続部の前記回転軸は前記マーカ面に沿って設けられ、
前記把持部が前記接続部を介して前記回転軸の周りで回転することにより、規定された前記把持姿勢に従って前記把持部が前記使用者により把持されたときに前記マーカ面が第1の方向に面する第1の状態と、前記マーカ面が、前記第1の方向と異なる第2の方向に面する第2の状態との間で移行可能となるように構成された、請求項記載の三次元座標測定装置用のプローブ。
The rotation axis of the connection portion is provided along the marker surface,
3. A probe for a three-dimensional coordinate measuring device as described in claim 2, configured so that the gripping portion can be transitioned between a first state in which the marker surface faces a first direction when the gripping portion is gripped by the user according to the specified gripping posture by rotating around the rotation axis via the connection portion, and a second state in which the marker surface faces a second direction different from the first direction.
前記把持部は、使用者による測定に関する操作入力を受け付ける操作部を有し、
前記操作部の配置により、前記把持姿勢が規定される、請求項1~3のいずれか一項に記載の三次元座標測定装置用のプローブ。
the gripping unit has an operation unit that accepts operation input related to measurement by a user,
4. The probe for a three-dimensional coordinate measuring apparatus according to claim 1, wherein the gripping posture is determined by the arrangement of the operation portion.
前記把持部は、使用者に正対する位置の前記撮像部に前記複数の測定マーカを向けるための第1の角度位置と、使用者の側方にある前記撮像部に前記複数の測定マーカを向けるための第2の角度位置とに回転する、請求項1~4のいずれか一項に記載の三次元座標測定装置用のプローブ。 A probe for a three-dimensional coordinate measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the gripping portion rotates to a first angular position for directing the multiple measurement markers to the imaging unit in a position directly facing the user, and a second angular position for directing the multiple measurement markers to the imaging unit to the side of the user. 前記本体部は、
前記複数の測定マーカと前記スタイラスとを予め定められた位置関係で固定する保持部と、
緩衝部材と、
前記保持部を収容するとともに、前記緩衝部材を介して前記保持部を移動可能に支持するケーシングとを備える、請求項1~5のいずれか一項に記載の三次元座標測定装置用のプローブ。
The main body portion is
a holder that fixes the plurality of measurement markers and the stylus in a predetermined positional relationship;
A cushioning member;
6. The probe for a three-dimensional coordinate measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a casing that houses the holding portion and movably supports the holding portion via the buffer member .
前記操作部は、予め定められた配列で並ぶ複数のボタンにより構成され、
前記把持部は、前記回転軸の周りで回転することにより、前記本体部に対する前記複数のボタンの配列が第1の配列関係にある第1の配列状態と、前記本体部に対する前記複数のボタンの配列が前記第1の配列関係とは異なる第2の配列関係にある第2の配列状態との間で移行可能となるように構成された、請求項記載の三次元座標測定装置用のプローブ。
the operation unit is configured with a plurality of buttons arranged in a predetermined arrangement,
5. The probe for a three-dimensional coordinate measuring device according to claim 4, wherein the grip portion is configured to be capable of transitioning between a first arrangement state in which an arrangement of the plurality of buttons relative to the main body portion is in a first arrangement relationship and a second arrangement state in which the arrangement of the plurality of buttons relative to the main body portion is in a second arrangement relationship different from the first arrangement relationship by rotating around the rotation axis.
前記把持部には、前記複数の測定マーカに電力を供給するバッテリが内蔵された、請求項1~7のいずれか一項に記載の三次元座標測定装置用のプローブ。 A probe for a three-dimensional coordinate measuring device according to any one of claims 1 to 7, wherein the gripping portion has a built-in battery that supplies power to the multiple measurement markers. 前記複数の測定マーカが前記撮像部の撮像視野内に存在するか否かを使用者に通知するように前記本体部に設けられる通知表示部をさらに備え、
前記通知表示部は、前記本体部のうち前記把持部が接続される接続部分よりも前記スタイラスの近くに位置する、請求項1~8のいずれか一項に記載の三次元座標測定装置用のプローブ。
a notification display unit provided on the main body unit to notify a user whether or not the plurality of measurement markers are present within an imaging field of view of the imaging unit;
The probe for a three-dimensional coordinate measuring device according to any one of claims 1 to 8, wherein the notification display portion is located closer to the stylus than a connection portion of the main body to which the grip portion is connected.
前記通知表示部は、第1の表示部および第2の表示部を含み、
前記第1の表示部および前記第2の表示部は、前記本体部における互いに異なる部分で互いに異なる方向を向くように設けられた、請求項9記載の三次元座標測定装置用のプローブ。
the notification display unit includes a first display unit and a second display unit,
10. The probe for a three-dimensional coordinate measuring apparatus according to claim 9, wherein the first display section and the second display section are provided at different parts of the main body and facing in different directions.
請求項1~10のいずれか一項に記載の三次元座標測定装置用のプローブと、
前記プローブの複数の測定マーカを撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された前記複数の測定マーカの画像を示す測定画像データに基づいて、前記接触部により指示された前記測定点の座標を算出する算出部と、
前記算出部の算出結果に基づいて測定対象物の物理量を測定する測定部とを備える、三次元座標測定装置。
A probe for a three-dimensional coordinate measuring apparatus according to any one of claims 1 to 10;
an imaging unit that images a plurality of measurement markers of the probe;
a calculation unit that calculates coordinates of the measurement point indicated by the contact unit based on measurement image data indicating images of the plurality of measurement markers captured by the imaging unit;
a measurement unit that measures a physical quantity of the object to be measured based on a calculation result of the calculation unit.
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