有粘附性。此外，在該情況下，測量對象S可以容易地固定于放置臺120。
[0090]一個或多個連接端子113設(shè)置在安裝部111的放置臺120側(cè)的端面上。在圖2的示例中，設(shè)置了兩個連接端子113。一個連接端子113和探測器140通過線纜相連接。另夕卜，每個連接端子113電連接至控制板180。
[0091]在安裝部111的在直立部112與放置臺120之間的各部分中，接口部114被形成為向上突出。接口部114電連接至控制板180。接口部114設(shè)置有電源開關(guān)114a、操作顯示燈114b和USB (通用串行總線)端口 114c。
[0092]當(dāng)處理裝置200中的未示出的開關(guān)處于接通狀態(tài)時，用戶使電源開關(guān)114a處于接通狀態(tài)，從而開始測量頭100的操作。操作顯示燈114b由例如LED (發(fā)光二極管)構(gòu)成。操作顯示燈114在電源開關(guān)114a處于接通狀態(tài)時開啟，而在電源開關(guān)114a處于關(guān)斷狀態(tài)時斷開。相應(yīng)地，用戶可以通過查看操作顯示燈114b來識別測量頭100是否在工作中。用戶將例如USB存儲器連接至USB端口 114c，從而將存儲在稍后描述的存儲單元210中的信息存儲到USB存儲器中。另外，存儲在USB存儲器中的信息可以存儲到存儲單元210中。
[0093]主成像單元130設(shè)置在直立部112的上部上。主成像單元130可以可拆卸地設(shè)置在直立部112的上部上，或者可以與直立部112 —體地設(shè)置。主成像單元130包括成像元件131(稍后描述的圖5A和圖5B)和多個透鏡132 (稍后描述的圖5A)。在本實施例中，成像元件131是能夠檢測紅外射線的CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器。主成像單元130被布置成向下傾斜以使得其可以檢測從預(yù)先設(shè)定的成像區(qū)域V發(fā)出的紅外射線。
[0094]成像區(qū)域V是包括安裝部111的放置臺及其外圍的特定區(qū)域。在本實施例中，圖1的放置臺120和從放置臺120僅突出了圖1的探測器140的整個長度的尺寸的區(qū)域被限定為成像區(qū)域V。應(yīng)注意，探測器140的整個長度例如為大約150mm。與檢測量相對應(yīng)的模擬電信號(下文中，稱為光接收信號)被從主成像單元130的每個像素輸出到控制部180。
[0095]如圖3所示，探測器140包括殼體141、握持部142、多個發(fā)光單元143、觸針144、供電板145、連接端子146、通知單元148和觸針固定構(gòu)件149。握持部142在第一方向Dl上延伸，并且殼體141在與第一方向Dl交叉的第二方向D2上延伸。用戶握持該握持部142并操作探測器140。
[0096]下文中，除非特別提及，否則探測器140的頂部、底部、正面和背面表示在用戶垂直地握住握持部142的狀態(tài)(第一方向Dl是垂直方向的狀態(tài))下探測器140的頂部、底部、正面和背面。
[0097]冗體141設(shè)置在握持部142的上?而處。握持部142從冗體141的下表面的中心部向下延伸，以使得殼體141的前部在握持部142前面突出并且殼體141的后部在握持部142后面突出。這里，由第一方向Dl和第二方向D2形成的角度被限定為由握持部142和殼體141的前部形成的角度Φ。在本實施例中，角度Φ是銳角，大于0°且小于90°。
[0098]在垂直地握住握持部142的狀態(tài)下，殼體141的前端位于殼體141的后端下方，并且殼體141的上表面從后端斜向上地傾斜至前端。在這種情況下，用戶可以容易地將殼體141的上表面斜向上地轉(zhuǎn)動。
[0099]在本實施例中，殼體141的上表面包括前部上表面141a、中心部上表面141b和后部上表面141c。前部上表面141a、中心部上表面141b和后部上表面141c平行于第二方向D2。另外，前部上表面141a、中心部上表面141b和后部上表面141c垂直于包括第一方向Dl和第二方向D2的平面。前部上表面141a和后部上表面141c在同一平面上，并且中心部上表面141b在比前部上表面141a和后部上表面141c高的平面上。
[0100]用于保持多個發(fā)光單元143的玻璃制成的保持構(gòu)件容納在殼體141內(nèi)部。殼體141設(shè)置有多個開口 141h，殼體141中的多個發(fā)光單元143通過這多個開口 141h暴露。
[0101]在圖3的示例中，七個發(fā)光單元143設(shè)置在殼體141中。三個發(fā)光單元143布置在殼體141的前端，兩個發(fā)光單元143布置在中央，以及兩個發(fā)光單元143布置在后端。殼體141的前部上表面141a、中心部上表面141b和后部上表面141c分別設(shè)置有在前端的三個發(fā)光單元143通過其暴露的開口 141h、在中央的兩個發(fā)光單元143通過其暴露的開口 141h以及在后端的兩個發(fā)光單元143通過其暴露的開口 141h。
[0102]在該示例中，在殼體141的前端的三個發(fā)光單元143和在后端的兩個發(fā)光單元143被布置成位于同一平面上。另外，在中央的兩個發(fā)光單元143被布置成位于比其他發(fā)光單元143所位于的平面高的平面上。
[0103]在前端的三個發(fā)光單元143被布置成從前部上表面141a向上暴露。在中央的兩個發(fā)光單元143被布置成從中心部上表面141b向上暴露。在后端的兩個發(fā)光單元143被布置成從后部上表面141c向上暴露。
[0104]每個發(fā)光單元143包括多個LED (發(fā)光二極管)。在該示例中，每個LED是紅外線LED，并且每個發(fā)光單元143定期地發(fā)出波長為860nm的紅外射線。從多個發(fā)光單元143發(fā)出的紅外射線通過殼體141的多個開口 141h，并且圖2的主成像單元130捕獲紅外射線的圖像。
[0105]圖2的主成像單元130傾斜地位于放置臺120上方。如上所述，用戶可以容易地將殼體141的上表面向上傾斜地轉(zhuǎn)動。因此，主成像單元130可以在對放置臺120上的測量對象進(jìn)行形狀測量時有效地捕獲從探測器140的多個發(fā)光單元143發(fā)出的紅外射線的圖像。
[0106]觸針固定構(gòu)件149被設(shè)置成從殼體141的前端向前突出。觸針144附于觸針固定構(gòu)件149。如圖4A所示，觸針144是其中接觸部144a、軸部144b和螺釘部144c 一體地形成的棍狀構(gòu)件。接觸部144a和螺釘部144c分別設(shè)置在軸部144b的一端(前端)和另一端(后端)處。接觸部144a具有球形形狀。
[0107]如圖4B所示，觸針固定構(gòu)件149具有第一附接表面149a、第二附接表面149b和第三附接表面149c。在保持探測器140以使得第二方向D2為水平的狀態(tài)下，第一附接表面149a被形成為斜向上，第二附接表面14%被形成為斜向下，以及第三附接表面149c被形成為向下。與觸針144的螺釘部144c附接的螺孔形成在第一附接表面149a至第三附接表面149c中的每一個上。
[0108]用戶可以根據(jù)測量對象S的形狀來任意地改變第一附接表面149a至第三附接表面149c當(dāng)中觸針144的附接表面。在圖3的示例中，觸針144附接至觸針固定構(gòu)件149的第二附接表面149b。
[0109]如圖3所示，電源板145容納于握持部142內(nèi)部，并且向多個發(fā)光單元143和通知單元148供給電力。連接端子146布置在握持部142的下部上。多個發(fā)光單元143和通知單元148的操作由圖1的控制部180通過連接至連接端子146的線纜來控制。
[0110]通知單元148包括多個綠色LED和多個紅色LED，并且布置在殼體141的上表面的后端附近。當(dāng)多個發(fā)光單元143存在于主成像單元130 (圖2)的成像區(qū)域V(圖2)內(nèi)時，通知單元148發(fā)出綠光。另一方面，當(dāng)多個發(fā)光單元143不存在于主成像單元130的成像區(qū)域V內(nèi)時，通知單元148發(fā)出紅光。因此，用戶可以容易地識別多個發(fā)光單元143是否存在于主成像單元130的成像區(qū)域V內(nèi)。
[0111]當(dāng)兩個探測器140分別附接至圖2的兩個連接端子113時，根據(jù)測量對象S的形狀，用戶可以通過選擇設(shè)置了具有適當(dāng)形狀的觸針144的探測器140在適當(dāng)位置處執(zhí)行對測量對象S的測量。
[0112]在稍后所述的測量模式下，當(dāng)將要使用的探測器140的多個發(fā)光單元143存在于主成像單元130的成像區(qū)域V(圖2)內(nèi)時，該探測器140的通知單元148發(fā)出綠光。另一方面，當(dāng)將要使用的探測器140的多個發(fā)光單元143不存在于主成像單元130的成像區(qū)域V內(nèi)時，該探測器140的通知單元148發(fā)出紅光。此時，其他探測器140(未使用的探測器140)的通知單元148不發(fā)光。因此，用戶可以容易地識別將要使用的探測器140。另外，防止使用除了將要使用的探測器140外的探測器140進(jìn)行測量。
[0113]副成像單元150例如是CCD(電荷耦合器件)相機(jī)。副成像單元150的分辨率可以低于主成像單元130的分辨率。副成像單元150布置在與探測器140的觸針144的接觸部144a的位置關(guān)系已知的位置。在本實施例中，副成像單元150布置在探測器140的殼體141的前端的端面上。光接收信號通過連接至連接端子146的線纜從副成像單元150的每個像素輸出至控制板180。
[0114]如圖2所示，顯示單元160由握持部110的直立部112支撐，并且設(shè)置在安裝部111上以使得顯示單元160的顯示屏幕傾斜向上。因此，用戶可以通過他的或她的眼睛的最小移動來選擇性地查看測量對象S和顯示單元160，或者同時查看測量對象S和顯示單元160。
[0115]例如，顯示單元160由液晶顯示面板或有機(jī)EL(電致發(fā)光)面板構(gòu)成。在顯示單元160上，基于控制板180的控制來顯示處理裝置200生成的圖像、用于坐標(biāo)測量裝置300的操作例程畫面、測量結(jié)果等。
[0116]操作單元170例如具有多個操作按鈕，操作單元170可以在指定要測量的測量對象S的一部分時或者在某個其他時間由用戶操作。操作單元170可以與探測器140 —體地設(shè)置。例如，在圖3的握持部142中，一個或多個操作按鈕可以被提供作為操作單元170。在該情況下，用戶可以在用一只手握住握持部142的同時來操作該操作單元170。
[0117]控制板180設(shè)置在保持部110的直立部112中。控制板180連接至主成像單元130、探測器140、副成像單元150、顯示單元160和操作單元170。處理裝置200經(jīng)由控制板180控制主成像單元130、、探測器140、副成像單元150、顯示單元160和操作單元170的操作。
[0118]控制板180安裝有未示出的A/D轉(zhuǎn)換器(模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)和FIFO (先進(jìn)先出)存儲器。從主成像單元130和副成像單元150輸出的光接收信號由控制板180的A/D轉(zhuǎn)換器以恒定的采樣周期采樣并且還轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。從A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號被順序地存儲到FIFO存儲器中。存儲到FIFO存儲器中的數(shù)字信號作為像素數(shù)據(jù)被順序地傳送至處理裝置200。
[0119]在本實施例中，圖3的多個發(fā)光單元143發(fā)光的定時與圖2的主成像單元130進(jìn)行檢測的定時同步。在發(fā)光單元143的下一淬媳周期(quenching per1d)內(nèi)將在多個發(fā)光單元143的發(fā)光周期內(nèi)存儲的像素數(shù)據(jù)從控制板180傳送到處理裝置200。
[0120]如圖1所示，處理裝置200包括存儲單元210、控制單元220和操作單元230。存儲單元210包括ROM (只讀存儲器)、RAM(隨機(jī)存取存儲器)和硬盤。系統(tǒng)程序存儲在存儲單元210中。另外，存儲單元210用于處理各種數(shù)據(jù)以及存儲各種數(shù)據(jù)(諸如，來自測量頭100的像素數(shù)據(jù))。
[0121]控制單元220包括CPU(中央處理單元)。在本實施例中，存儲單元210和控制單元220由個人計算機(jī)實現(xiàn)?？刂茊卧?20基于來自測量頭100的像素數(shù)據(jù)來生成圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)是多條像素數(shù)據(jù)的集合?？刂茊卧?20基于所生成的圖像數(shù)據(jù)來計算探測器140的觸針144的接觸部144a的位置。
[0122]操作單元230包括鍵盤和指向裝置。對于該示例的指向裝置，使用了具有滾輪的鼠標(biāo)。操作單元230由用戶操作。
[0123](2)主成像單元的配置
[0124]圖5A和圖5B是用于描述主成像單元130的配置的視圖。圖5A是主成像單元130的示意截面圖，以及圖5B是主成像單元130的外部透視圖。
[0125]如圖5A所示，主成像單元130設(shè)置有元件保持部130a、透鏡保持部130b、成像元件131和多個透鏡132。兀件保持部130a和透鏡保持部130b由例如欽制成。兀件保持部130a和透鏡保持部130b可以通過整體成型而被提供作為共同構(gòu)件，或者可以被提供作為分咼體。
[0126]具有矩形截面的凹部133形成在元件保持部130a的一個表面上。成像元件131插入至凹部133。為了防止成像元件131的移位，可以通過使用諸如螺釘或彈簧的固定構(gòu)件將成像元件131固定在凹部133中。從凹部133的底表面至元件保持部130a的平行于上述一個表面的另一表面形成有通孔134。
[0127]如圖5A和圖5B所示，透鏡保持部130b具有圓柱形狀。透鏡保持部130b的一端固定于元件保持部130a的另一表面。具有各種尺寸的多個透鏡132保持在透鏡保持部130a中。多個透鏡132與元件保持部130a的通孔134重疊，并且被布置成使得其光軸彼此一致。光通過多個透鏡132從透鏡保持部130b的另一端入射到成像元件131上。
[0128](3)主成像單元進(jìn)行的檢測
[0129]如上所述，主成像單元130檢測從探測器140的多個發(fā)光單元143發(fā)出的紅外射線。圖6是用于描述主成像單元130與多個發(fā)光單元143之間的關(guān)系的示意圖。在圖6中，將使用所謂的針孔相機(jī)模型來給出描述，以便利于理解。圖6僅示出了主成像單元130的多個透鏡132之中的一個透鏡132，并且光被引導(dǎo)至成像元件131以通過透鏡132的主點132a0
[0130]如圖6所示，主成像單元130具有恒定的視角(觀看角度)Θ。成像區(qū)域V包括在主成像130的視角Θ的范圍內(nèi)。當(dāng)多個發(fā)光單元143中的每一個均位于成像區(qū)域V內(nèi)時，從這些發(fā)光單元143發(fā)出的紅外射線通過透鏡132的主點132a入射到成像元件131上。
[0131]在這種情況下，基于成像元件131的光接收位置P指定從透鏡132的主點132a到每個發(fā)光單元143的方向。在圖6的示例中，如虛線所示，每個發(fā)光單元143位于通過每個光接收位置P和透鏡132的主點132a的每條直線上。另外，多個發(fā)光單元143之間的相對位置關(guān)系預(yù)先存儲到例如圖1的存儲單元210中。
[0132]基于從透鏡132的主點132a朝向每個發(fā)光單元143的方向以及多個發(fā)光單元143之間的位置關(guān)系，明確地決定了每個發(fā)光單元143的中心的位置。在本實施例中，在包括成像區(qū)域V的空間內(nèi)預(yù)先定義坐標(biāo)測量裝置300所特有的坐標(biāo)系(下文中，稱為裝置坐標(biāo)系)。裝置坐標(biāo)系包括原點和彼此正交的X軸、y軸和z軸。相應(yīng)地，成像區(qū)域V內(nèi)的絕對位置由三維坐標(biāo)表示。圖1的控制單元220基于成像元件131的光接收位置P和預(yù)先存儲的多個發(fā)光單元143之間的位置關(guān)系來計算每個發(fā)光單元143的中心的坐標(biāo)。
[0133]基于所算出的每個發(fā)光單元143的中心的坐標(biāo)，圖1的控制單元220計算探測器140的接觸部144a(圖3)與測量對象S之間的接觸位置的坐標(biāo)。
[0134]例如，每個發(fā)光單元143的中心與接觸部144a(圖3)的中心之間的位置關(guān)系預(yù)先存儲在圖1的存儲單元210中?；谒愠龅拿總€發(fā)光單元143的中心的坐標(biāo)和預(yù)先存儲的每個發(fā)光單元143的中心與接觸部144a的中心之間的位置關(guān)系，指定接觸部144a的中心的坐標(biāo)。
[0135]另外，基于每個發(fā)光單元143的中心的坐標(biāo)，指定探測器140的位置和姿態(tài)。從而，指定觸針144的位置。另外，基于探測器140的位置和姿態(tài)、觸針144與探測器140之間的位置關(guān)系等，估計接觸部144a的中心與接觸位置(即，測量位置)之間的相對位置關(guān)系。基于所估計的位置關(guān)系，根據(jù)接觸部144a的中心的坐標(biāo)來計算接觸部144a與測量對象S之間的接觸位置(測量位置)的坐標(biāo)。
[0136]應(yīng)注意，用于檢測從測量對象S向接觸部144a施加的力的方向的傳感器可以設(shè)置在探測器140中。在這種情況下，可以基于傳感器的檢測結(jié)果來計算接觸部144a與測量對象S之間的接觸位置的坐標(biāo)。
[0137]當(dāng)成像元件131與多個透鏡132之間的位置關(guān)系、多個發(fā)光單元143之間的位置關(guān)系等存在個別差異時，所計算的坐標(biāo)變化。另外，當(dāng)觸針144的附接表面在圖4B的第一附接表面149a至第三附接表面149c之間改變時，每個發(fā)光單元143與接觸部144之間的位置關(guān)系也改變。因此，在由坐標(biāo)測量裝置300進(jìn)行測量之前，執(zhí)行用于防止由于個別差異引起的變化以及用于將多個發(fā)光單元143與接觸部144a之間的位置關(guān)系存儲到存儲單元210中的校準(zhǔn)是優(yōu)選的。
[0138](4)基本測量示例
[0139]將描述由坐標(biāo)測量裝置300測量測量對象S的尺寸的基本示例。圖7是示出圖2的顯示單元160上顯示的圖像的一個示例的視圖。圖8是示出測量對象S的一個示例的視圖。
[0140]圖7示出了虛擬地表示從任意位置觀看的成像區(qū)域V的圖像(下文中，稱為成像區(qū)域虛擬圖像)VI。如上所述，在包括成像區(qū)域的空間內(nèi)定義包括原點、X軸、y軸和z軸的裝置坐標(biāo)系。在該示例中，X軸和I軸被設(shè)置成平行于放置臺120的上表面且彼此正交，以及z軸被設(shè)置為垂直于放置臺120的上表面。另外，放置臺120的中心被設(shè)置于原點O處。