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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messsystem zum dimensionellen Messen eines Objekts. Vorzugsweise ist dieses Messsystem als Koordinatenmessgerät realisiert.
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Messsysteme zum dimensionellen Messen eines Objekts sind in einer Vielzahl bereits aus dem Stand der Technik bekannt. In der dimensionellen Messtechnik werden unterschiedlichste Messverfahren eingesetzt, um Objekte jeglicher Art in ihrer Geometrie und ihren Ausmaßen zu vermessen.
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Als nächstliegender Stand der Technik werden die folgenden Druckschriften angesehen:
- DE 103 45 743 A1 , DE 10 2008 043 360 A1 und EP 2 728 374 A1 . Die DE 103 45 743 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen von der Pose als Gesamtheit von Position und Orientierung einer Bildempfangseinrichtung. Die DE 10 2008 043 360 A1 betrifft ein Verfahren zum Programmieren eines Industrieroboters und die EP 2 728 374 A1 betrifft das Gebiet der Kalibrierung von Kameras, insbesondere 3D- oder Tiefenbild-Kameras (auch PMD- oder ToF-Kameras genannt), welche auf mobilen Systemen, wie z.B. Robotern, Roboterarmen, Autos, Flugzeugen, unbemannten Flug- oder Fahrzeugen angebracht sind.
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Ein im Fahrzeugkarosseriebau häufig eingesetztes Verfahren ist beispielsweise das Messverfahren mittels Streifenlichtprojektion, bei dem die dreidimensionale Geometrie des zu vermessenden Werkstücks anhand von gängigen Triangulationsverfahren berechnet werden kann. Derartige Verfahren sind beispielsweise aus der
US 7,414,732 B2 und der
US 8,502,991 B2 bekannt.
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Als Alternative, insbesondere für Messanwendungen mit sehr hohen Präzisionsanforderungen, werden meist Koordinatenmessgeräte verwendet. In derartigen Koordinatenmessgeräten können verschiedene Arten von Sensoren zur Anwendung kommen, um die Koordinaten des zu vermessenden Objekts zu erfassen. Beispielsweise sind hierzu messende Sensoren bekannt, wie sie von der Anmelderin unter der Produktbezeichnung „VAST XT“ oder „VAST XXT“ vertrieben werden. Hier wird die Oberfläche des zu vermessenden Werkstücks mit einem Taststift abgetastet, dessen Koordinaten im Messraum ständig bekannt sind. Ein derartiger Taststift kann auch entlang der Oberfläche eines Werkstücks bewegt werden, so dass in einem solchen Messvorgang im Rahmen eines sog. „Scanning-Verfahrens“ eine Vielzahl von Messpunkten in festgelegten zeitlichen Abständen erfasst werden kann.
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Darüber hinaus ist es bekannt, optische Sensoren einzusetzen, die ein berührungsloses Erfassen der Koordinaten des Messobjekts ermöglichen. Ein Beispiel für einen derartigen optischen Sensor ist der unter der Produktbezeichnung „ViScan“ von der Anmelderin vertriebene optische Sensor.
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Des Weiteren gibt es eine Vielzahl von Koordinatenmessgeräten, welche sowohl taktile als auch optische Sensoren einsetzen. Diese Art von Koordinatenmessgerät wird auch als Multi-Sensor-Koordinatenmessgerät bezeichnet.
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In Koordinatenmessgeräten wird im Allgemeinen aufwendiger Maschinenbau betrieben, um beim dimensionellen Messen den sog. Tool-Center-Point des verwendeten Sensors bzw. der verwendeten Sensoren mit den Maßverkörperungen in der Maschine zu verknüpfen. Die Maschine benötigt diese Maßverkörperungen bei der Vermessung von Bauteilen, um eine räumliche Beziehung zwischen den Messpositionen herzustellen, an denen im Zuge eines Messplanes die einzelnen Antastungen erfolgen. Die Maßverkörperungen werden sozusagen als Orientierungshilfe benötigt, damit die Maschine die Position und Lage von Sensor und dem zu vermessenden Objekt kennt.
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Die Maßverkörperungen sind in Koordinatenmessgeräten im Allgemeinen als Linearmaßstäbe und/oder Drehwinkelsensoren ausgestaltet, bezüglich derer die Maschine die Verlagerung misst, die notwendig ist, um den Sensor bzw. die Sensoren an unterschiedliche Stellen relativ zu dem zu vermessenden Objekt bringen zu können.
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Die Mechanik und die Maßverkörperungen sind regelmäßig sorgfältig und damit teuer ausgeführt. Der Grund hierfür ist, dass sich die jeweiligen Maßverkörperungen zwangsweise nicht nah an dem Tool-Center-Point, sondern üblicherweise am Rand des Messvolumens und von dem Tool-Center-Point aus betrachtet jenseits der Mechanik zur Einführung des jeweils benötigten Ortsverlagerungsfreiheitsgrades befinden. Würde diese Kette günstig, d.h. mechanisch nicht absolut exakt oder sogar „klapprig“ ausgeführt, wäre kein zuverlässiger Anschluss an die Maßverkörperungen und damit keine genaue Messung der Objekte möglich. Diese Problematik trifft generell alle Messmaschinen mit Sensoren, deren Messbereich kleiner ist als das gewünschte Messvolumen bzw. die Größe des zu vermessenden Objekts.
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In einer Vielzahl von Koordinatenmessgeräten unterschiedlichster Bauart kommen beispielsweise bewegliche Objektträger zum Einsatz, mit Hilfe derer das zu vermessende Objekt entlang einer, zweier oder dreier Achsen relativ zu dem Messsensor verfahren wird, um die Vielzahl von Antastungen, welche in dem Prüfplan festgelegt sind, vorzunehmen. Die Verfahrmechaniken dieser Objektträger müssen dann extrem genaue Positionierungen des zu vermessenden Objekts ermöglichen, wobei die jeweilige Position dauerhaft hochpräzise nachvollziehbar sein muss, da ansonsten die Position und Lage des Objekts relativ zu dem messenden Sensor unbekannt ist. Es ist einfach nachvollziehbar, dass derartige Verfahrmechaniken, wie sie auch an anderer Stelle in Koordinatenmessgeräten zum Einsatz kommen, beispielsweise zur Positionsänderung des Messsensors, sehr aufwendig und damit teuer sind.
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Demgegenüber besteht jedoch dauerhaft das Bestreben, Kosten in der Produktion derartiger Koordinatenmessgeräte einsparen zu können. Dies darf jedoch nicht zu Lasten der Messgenauigkeit gehen.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Messsystem zum dimensionellen Messen eines Objekts bereitzustellen, welches auf kostengünstigere Art und Weise ausgeführt sein kann, mit dem sich jedoch dennoch hohe Messgenauigkeiten realisieren lassen. Dabei ist es insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf teure Maßverkörperungen, Mechaniken und Antriebe verzichten zu können.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Messsystem der oben genannten Art gelöst, welches folgende Bauteile bzw. Merkmale aufweist:
- - einen Objektträger zur Aufnahme des zu vermessenden Objekts;
- - mehrere optische Marker, welche an dem Objektträger und/oder dem zu vermessenden Objekt angeordnet sind;
- - einen ersten Sensor zur taktilen, optischen und/oder tomographischen Abtastung des zu vermessenden Objekts, wobei der erste Sensor ein erstes Messsignal erzeugt;
- - einen zweiten optischen Sensor zur Erfassung der Lage und Position des zu vermessenden Objekts anhand der optischen Marker, wobei der zweite Sensor ein zweites Messsignal erzeugt, das Informationen zu Ort und Lage der optischen Marker enthält, und wobei der zweite Sensor mit dem ersten Sensor über eine mechanisch starre Verbindung verbunden ist; und
- - eine Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, aus dem zweiten Messsignal die Position und räumliche Orientierung des zu vermessenden Objekts relativ zu dem ersten Sensor zu bestimmen und aus dem ersten Messsignal eine Geometrie des zu vermessenden Objekts zu bestimmen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, dem üblichen Messsensor des Messsystems (vorliegend als „erster Sensor“ bezeichnet) einen zweiten, optischen Sensor hinzuzufügen, welcher mit Hilfe von optischen Markern, die an dem Objektträger und/oder dem zu vermessenden Objekt angeordnet sind, dauerhaft die Pose, also die Position und räumliche Lage des zu vermessenden Objekts relativ zu dem ersten Sensor misst. Als optische Marker kommen vorzugsweise identifizierbare Referenz- bzw. Bezugsobjekte im Objektraum zum Einsatz.
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Durch diesen Ansatz reduziert sich der Aufwand im Maschinenbau dramatisch, da die teuren Maßverkörperungen an oder innerhalb der Verfahrkinematik des Messsystems entfallen können. Die Verfahrkinematik, mittels derer Messsensor (erster Sensor) und Messobjekt relativ zueinander verfahren werden, müssen sich nicht mehr so exakt nachvollziehbar positionieren lassen, da die Positions- und Lagebestimmung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht mehr in die Verfahrkinematik integriert ist, sondern durch den zweiten Sensor erfolgt.
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Bei dem zweiten Sensor handelt es sich vorzugsweise um eine Kamera, beispielsweise um eine stereoskopische Kamera, mittels derer Bildaufnahmen von dem Objektträger und/oder dem zu vermessenden Objekt erzeugt werden. In diesen Bildaufnahmen enthalten sind Abbildungen der optischen Marker, anhand derer die Auswerteeinheit die Pose des zu vermessenden Objekts, beispielsweise anhand bekannter Triangulationsverfahren, bestimmt.
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Der erste Sensor fungiert als Messsensor, wohingegen der zweite Sensor als eine Art Navigationssystem zur Feststellung der Position und räumlichen Orientierung des zu vermessenden Objekts relativ zu dem ersten Sensor dient.
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Die beiden Sensoren sind über eine mechanisch starre Verbindung miteinander verbunden. Unter einer „mechanisch starren Verbindung“ wird insbesondere eine Verbindung über einen starren Körper, vorzugsweise ohne dazwischen befindliche Gelenke oder andere mechanische Lagerungen, verstanden. Diese Verbindung sollte betriebs- und betriebsparameterinvariant, vorwiegend zeit- und temperaturinvariant sein, um Verschiebungen zwischen den beiden Sensoren zu vermeiden, welche zu Messfehlern führen könnten, da die Relativposition zwischen den beiden Sensoren als fix angenommen wird und nicht separat gemessen wird.
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Der zweite Sensor zur Messung der Pose des zu vermessenden Objekts dient im Gegensatz zu einem „regulären“ Maßverkörperungssensor, wie er üblicherweise an den einzelnen Achsen eines Koordinatenmessgeräts zur Positionsbestimmung eingesetzt wird, nicht nur zur Positionsbestimmung des Messsensors relativ zum Objektträger entlang einer Achse, sondern zur gesamten Positionsbestimmung aller Raumkoordinaten sowie zur Bestimmung der räumlichen Orientierung bzw. Lage des zu vermessenden Objekts relativ zu dem ersten Sensor. Eine separate Positionsbestimmung einzelner Verfahrachsen des Koordinatenmessgeräts kann daher entfallen. Der erste Sensor und der zweite Sensor müssen lediglich einmal relativ zueinander kalibriert werden. Solange deren Relativposition dann als zueinander fix angenommen werden kann, würde ein Verrutschen des zu vermessenden Objekts auf dem Objektträger oder Ungenauigkeiten innerhalb der Verfahrachsen des Messsystems nicht mehr zu einem Messfehler führen, da die Positions- und Lageänderungen des Objekts relativ zu dem ersten Sensor dauerhaft durch den zweiten Sensor festgestellt werden können.
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Die gesamte Mechanik inklusive der Kinematik des Messsystems kann daher wesentlich einfacher und damit kostengünstiger ausgestaltet sein, ohne dass dies einen negativen Einfluss auf die Messgenauigkeit des Systems hat.
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Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, aus dem zweiten Messsignal lediglich die Position und räumliche Orientierung des zu vermessenden Objekts relativ zu dem ersten Sensor, nicht jedoch die Geometrie des zu vermessenden Objekts zu bestimmen, und dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, aus dem ersten Messsignal lediglich die Geometrie des zu vermessenden Objekts, nicht jedoch dessen Position und räumliche Orientierung relativ zu dem ersten Sensor zu bestimmen.
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Somit existiert eine klare Trennung zwischen Bestimmung der Position und Lage des zu vermessenden Objekts und Bestimmung von dessen Oberflächengeometrie. Es kann jede vom ersten Sensor generierte Information über das zu vermessenden Objekt in das Ortskoordinatensystem des zu vermessenden Objekts gemappt werden, indem die Objektinformation des ersten Sensors mit der Ortsinformation des zweiten Sensors verknüpft wird. Im Speziellen können statt Oberflächenort-Zuordnungen auch Volumenort-Zuordnungen erfolgen, wenn z.B. ein tomographischer Sensor als erster Sensor eingesetzt wird.
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Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, aus dem zweiten Messsignal eine Position und räumliche Orientierung eines Werkstückkoordinatensystems zu bestimmen, das mit dem zu vermessenden Objekt mitbewegt wird, und wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, aus dem ersten Messsignal Koordinaten einzelner Messpunkte, welche zur Ermittlung der Geometrie des zu vermessenden Objekts von dem ersten Sensor taktil, optisch und/oder tomographisch abgetastet werden, innerhalb des Werkstückkoordinatensystems zu bestimmen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die beiden Sensoren in einer baulich gemeinsamen Sensoreinheit benachbart zueinander angeordnet.
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Auf diese Weise sind beide Sensoren, der erste Sensor und der zweite Sensor, simultan von sämtlichen Verlagerungen des zu vermessenden Objekts gegenüber der Sensoreinheit betroffen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Messsystem eine Verfahreinrichtung zum manuellen oder motorischen Verfahren des Objektträgers entlang zumindest einer Achse auf.
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Anders als in „herkömmlichen“ Koordinatenmessgeräten muss diese Verfahreinrichtung des Objektträgers nicht zwangsläufig exakt positionsgetreu verfahrbar sein, da die Positions- und Lagebestimmung mit Hilfe des zweiten Sensors erfolgt, welcher unabhängig und separat von dem Objektträger ausgestaltet ist. Ein separater Positionssensor innerhalb der Verfahreinrichtung ist nicht erforderlich. Somit kann beispielsweise ein sehr einfach aufgebauter Objektträger, der manuell verfahrbar ist, eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine weitere Kostenreduktion.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die optischen Marken an dem Objektträger angeordnet und der Objektträger weist eine Fixiereinrichtung zur Fixierung des zu vermessenden Objekts am Objektträger auf.
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In diesem Fall erfolgt die Positions- und Lageermittlung des zu vermessenden Objekts also indirekt über eine Positions- und Lageermittlung des Objektträgers, die mittels des zweiten Sensors anhand der optischen Marker festgestellt wird. Aufgrund der Fixierung des zu vermessenden Objekts am Objektträger kann davon ausgegangen werden, dass Positions- und Lageänderungen des zu vermessenden Objekts mit den Positions- und Lageänderungen des Objektträgers einhergehen bzw. übereinstimmen.
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Der erste Sensor, welcher zur Vermessung der Oberflächengeometrie und/oder innenliegender Konturen (über z.B. tomographische Methoden) des zu vermessenden Objekts eingesetzt wird, kann, wie bereits erwähnt, je nach Messanforderung unterschiedlich ausgeführt sein.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der erste Sensor als taktiler Sensor ausgestaltet, welcher einen taktilen Tastkopf zur taktilen Antastung des zu vermessenden Objekts aufweist.
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In dieser Ausgestaltung ist es insbesondere bevorzugt, dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, bei einer Antastung des zu vermessenden Objekts durch den taktilen Tastkopf aus dem zweiten Messsignal die Position und Lage des taktilen Tastkopfs zu bestimmen. Der erste, in diesem Fall taktile Sensor, dient also auch hier zur eigentlichen Antastung des zu vermessenden Objekts. Der zweite, optische Sensor stellt die Position fest, an der die Antastung erfolgt.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist nicht nur der zweite Sensor, sondern auch der erste Sensor als optischer Sensor ausgestaltet. An der oben beschriebenen funktionalen Trennung der beiden Sensoren in Messsensor (erster Sensor) und Positions- und Lageerkennungssensor (zweiter Sensor) ändert dies jedoch nichts.
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Aufgrund ihres funktionalen Unterschieds haben die beiden Sensoren auch ein unterschiedliches Anforderungsprofil an deren Optiken. Gemäß einer Ausgestaltung weist der erste optische Sensor ein erstes Objektiv und der zweite optische Sensor ein zweites Objektiv auf, wobei das erste Objektiv eine geringere Schärfentiefe, eine größere Brennweite und/oder einen geringeren Feldwinkel als das zweite Objektiv hat.
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Die von dem ersten Sensor durchgeführte Geometrievermessung ist nämlich eine Detailvermessung, wohingegen es bei dem zweiten Sensor, der für die Positions- und Lagebestimmung eingesetzt wird, eher auf einen vergleichsweise größeren Blickwinkel und eine größere Schärfentiefe ankommt, um die optischen Marker möglichst gut erfassen zu können.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die optische Achse des ersten Objektivs relativ zu der optischen Achse des zweiten Objektivs geneigt.
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Die Fokusebene des zweiten Sensors kann aufgrund der größeren Schärfentiefe seines Objektives dennoch als hinreichend parallel zur Objektträgerebene betrachtet werden. Hierdurch wird ein großer Blickwinkel erreicht, der die einzelnen, am Objektträger angebrachten optischen Marker relativ gut für den zweiten Sensor identifizierbar macht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der erste optische Sensor ein telezentrisches Objektiv und der zweite optische Sensor ein nicht-telezentrisches Objektiv, insbesondere ein entozentrisches Objektiv, auf.
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Diese Auslegung unterdrückt den Einfluss von Fokusebenenablagen auf die dimensionelle Messung des Objektes und sie ermöglicht eine Ermittlung der Objektverlagerung relativ zu dem ersten Sensor in z-Richtung schon durch Auswertung der Größe bzw. des Abstandes der optischen Marker.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind der erste Sensor und der zweite Sensor in ein und derselben Kamera integriert, die zwei voneinander chromatisch, zeitlich und/oder polarisationsoptisch getrennte Strahlengänge aufweist, nämlich einen ersten Strahlengang, welcher von dem ersten Sensor genutzt wird, und einen zweiten Strahlengang, welcher von dem zweiten Sensor genutzt wird.
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Grundsätzlich kann die Kamera in dieser Ausgestaltung auch einen dritten Strahlengang aufweisen, welcher chromatisch, zeitlich und/oder polarisationsoptisch von dem ersten Strahlengang getrennt ist und ebenfalls von dem zweiten Sensor genutzt wird. In einem solchen Fall würde dann ein Strahlengang, welcher vorzugsweise durch ein telezentrisches Objektiv hindurch verläuft, für die Detailvermessung der Objektoberfläche verwendet und die beiden anderen Strahlengänge, welche vorzugsweise jeweils durch nichttelezentrische Objektive hindurch verlaufen, würden für die Positions- und Lagebestimmung des zu vermessenden Objekts verwendet.
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Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen wären beide Sensoren dann in ein und derselben Kamera integriert. Auch wenn dies in dieser Ausgestaltung „nur“ durch Trennung der Strahlengänge voneinander erfolgt, so ist auch dies im vorliegenden Sinne als zwei unterschiedliche Sensoren mit zwei unterschiedlichen Funktionen aufzufassen. Vorzugsweise sind die beiden Sensoren auch in dieser Ausgestaltung durch die Verwendung zweier, voneinander getrennter Optiken bzw. Objektive strukturell voneinander getrennt.
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Das oben erwähnte Messprinzip bleibt auch bei dieser Ausgestaltung grundsätzlich das Gleiche. Aufgrund der Zusammenfassung der beiden Sensoren in ein und dieselbe Kamera wird jedoch ein höheres Integrationsniveau erreicht. Zudem lässt sich die geforderte zeit- und temperaturinvariante Verbindung zwischen den beiden Sensoren in dieser Ausgestaltung naturgemäß noch besser realisieren.
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In der zuletzt genannten Ausgestaltung ist es ferner bevorzugt, dass der erste und der zweite Sensor ein und denselben Kamerachip der Kamera verwenden.
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Bei einer chromatischen Trennung beider Messsignale ist dies ohnehin kein Problem. Eine höhere Auflösung würde allerdings erreicht, wenn in diesem Fall alle Kamerapixel sowohl für die Bestimmung der Objektkontur (erster Sensor) als auch die Bestimmung der Objektpose (zweiter Sensor) verwendet werden können, was allerdings eine zeitliche Trennung der Signale bzw. Strahlengänge erforderlich machen würde. Die Verwendung nur eines Kamerachips hat jedoch in allen drei Fällen (chromatisch, zeitlich und/oder polarisationsoptische Trennung der Signale) einen Kostenreduktionsvorteil.
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Die optischen Marker können in einer Vielzahl unterschiedlicher Varianten ausgebildet sein. Je nach Anforderung wären passive Marker denkbar, welche statisch, also unveränderlich, sind und in den Objektträger eingearbeitet oder an diesem angebracht sind. Zur Gewährleistung der geforderten hohen Messgenauigkeit sollten diese in ihrem Erscheinungsbild, ihrer Position und Lage möglichst temperatur- und zeitinvariant sein.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen die optischen Marker ein farb-, zeit- und/oder polarisationsabhängiges Hologramm auf, bezüglich dessen der zweite Sensor die Verlagerung und/oder Verlagerungsgeschwindigkeit und/oder Verlagerungsbeschleunigung misst. Es versteht sich, dass der zweite Sensor in dieser Ausgestaltung dann entsprechend der Dimensionalität des optischen Markers zum Beispiel orts-, tiefen-, farb-, zeit- und polarisationsauflösend auszulegen ist.
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Grundsätzlich haben passive Marker den Vorteil, dass sie im Gegensatz zu den meisten aktiven Markern nicht zu einer Temperaturentwicklung beitragen, welche zu unerwünschten Messgenauigkeiten führen kann.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Messsystems; und
- 2 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Messsystems.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messsystems. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Messsystem als Koordinatenmessgerät in Stativbauweise ausgeführt. Das Messsystem ist darin in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
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Das Messsystem 10 weist einen Objektträger 12 auf, auf dem ein zu vermessendes Objekt 14 platziert werden kann. Dieser Objektträger 12 ist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel entlang zweier, orthogonal zueinander ausgerichteter Achsen 16, 18 horizontal verfahrbar. Die beiden Achsen 16, 18 werden üblicherweise als x-Achse und y-Achse bezeichnet.
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Der Antrieb des Objektträgers 12 ist entweder als motorischer, z.B. elektromotorischer, hydraulischer oder pneumatischer Antrieb oder als manueller Antrieb, beispielsweise mit Hilfe einer oder mehrerer Kurbeln, ausgestaltet.
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Als Trägerstruktur für den Objektträger 12 dient eine Basis 20. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine stabile Platte, welche beispielsweise aus Granit gefertigt ist. Unterhalb des Objektträgers 12 ist ferner eine Beleuchtungseinrichtung 22 vorgesehen, mittels derer das zu vermessende Objekt 14 von seiner Unterseite aus beleuchtet werden kann. Die Beleuchtungseinrichtung 22 ist unterhalb des Objektträgers 12 angeordnet. Sie ist dazu vorzugsweise in die Basis 20 integriert. Der Objektträger 12 selbst ist daher vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielweise aus Glas, ausgestaltet.
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Es versteht sich jedoch, dass anstelle oder zusätzlich zu einer sog. Durchlichtbeleuchtung, bei der das zu vermessende Objekt 14 von seiner Unterseite aus beleuchtet wird, bei der das zu vermessende Objekt 14 also zwischen der Beleuchtungseinrichtung 22 und dem zu vermessenden Sensor angeordnet ist, auch eine sog. Auflichtbeleuchtungs-Einrichtung vorgesehen sein kann, welche das zu vermessende Objekt 14 von seiner Oberseite aus beleuchtet.
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Das Messsystem 10 weist ferner einen Messkopf 24 auf, mit Hilfe dessen das Objekt 14 vermessen werden kann. Dieser Messkopf 24 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Unterseite einer Pinole 26 angeordnet, welche über ein Stativ 28 mit der Basisplatte 20 des Messsystems 10 verbunden ist. Der Messkopf 24 weist einen ersten Sensor 30 auf, welcher in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als taktiler Sensor ausgestaltet ist, der einen oder mehrere Taststifte aufweist. Des Weiteren weist der Messkopf 24 einen zweiten Sensor 32 auf, welcher als optischer Sensor ausgestaltet ist.
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Beide Sensoren 30, 32 sind innerhalb der Pinole 26 über eine mechanisch starre Verbindung miteinander verbunden. Die beiden Sensoren 30, 32 bewegen sich relativ zueinander daher nicht. Dies gilt jedoch im Wesentlichen für die Basis der beiden Sensoren 30, 32. Es versteht sich, dass der taktile Taststift des ersten Sensors 30 mit seiner Basis innerhalb des ersten Sensors gelenkig verbunden sein kann, um eine Auslenkung des Taststifts bei einer Antastung des zu vermessenden Objekts 14 zu ermöglichen.
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Die beiden Sensoren 30, 32 können mit Hilfe oder innerhalb der Pinole 26 entlang einer dritten Achse 34 verfahren werden, welche orthogonal zu den beiden anderen Achsen 16, 18 ist. Diese dritte Achse 34 wird üblicherweise als z-Achse bezeichnet. Gleich wie die Antriebe der beiden übrigen Achsen 16, 18 kann auch die z-Achse entweder motorisch oder manuell angetrieben sein.
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Das Messsystem 10 weist des Weiteren eine Auswerteeinheit 36 auf, welche vorliegend schematisch als Computer dargestellt ist. Diese Auswerteeinheit 36 dient der Auswertung der von dem Messkopf 24 gewonnenen Daten und zur Bestimmung der Raumkoordinaten des zu vermessenden Objekts 14 anhand der ausgewerteten Messdaten. Die Auswerteeinheit 36 kann entweder in das Messsystem 10 baulich integriert sein oder, wie in 1 dargestellt, separat zu diesem angeordnet sein und über eine kabellose oder kabelgebundene Verbindung 38 mit den übrigen Komponenten, insbesondere mit dem Messkopf 24 und dem Objektträger 12, verbunden sein. Es bietet sich an, die Auswerteeinheit 36 mit der Steuereinheit des Messsystems 10 zu kombinieren, mit Hilfe derer die Funktionen des Messsystems, also beispielsweise der Messkopf 24, der Objektträger 12 sowie die Beleuchtungseinrichtung 22, gesteuert werden.
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Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist die Art und Weise, wie die Raumkoordinaten des zu vermessenden Objekts 14 im vorliegenden Fall ermittelt werden. Hierzu ist erfindungsgemäß eine Art funktionale Aufteilung zwischen den beiden Sensoren 30 und 32 vorgesehen. Die Grundorientierung, also die Bestimmung der Lage und räumlichen Orientierung des zu vermessenden Objekts 14, erfolgt anhand des zweiten optischen Sensors 32. Dieser zweite optische Sensor 32 nutzt mehrere optische Marker 40, welche in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in den Ecken des Objektträgers 12 angeordnet sind. Ist der zweite Sensor 32 beispielsweise als Stereokamera ausgestaltet, so lässt sich anhand gängiger Triangulationsverfahren mit Hilfe der optischen Marker 40 somit die Pose des Objektträgers 12 eindeutig feststellen. Diese Positions- und Lagebestimmung erfolgt anhand des vom zweiten Sensor 32 generierten zweiten Messsignals (vorliegend als „zweites Messsignal“ bezeichnet) erfolgt innerhalb der Auswerteeinheit 36.
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Um für eine Synchronität der Bewegung des Objektträgers 12 mit der Bewegung des zu vermessenden Objekts 14 zu sorgen, weist der Objektträger 12 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Fixiereinrichtung 42 auf, mittels derer das zu vermessende Objekt 14 an dem Objektträger 12 fixierbar ist. Mit Hilfe der von dem zweiten Sensor 32 durchgeführten Positions- und Lagebestimmung des Objektträgers 12 lässt sich also auch indirekt, aber sehr exakt die jeweilige Position des zu vermessenden Objekts 14 bestimmen. Wichtig für die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Messsystems 10 ist insbesondere die Positionsbestimmung des zu vermessenden Objekts 14 relativ zu dem ersten Sensor 30.
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Der erste Sensor 30 übernimmt die Funktion der Detailvermessung des Objekts 14. Er vermisst die Oberflächengeometrie des zu vermessenden Objekts 14, indem mit dem Taststift des ersten Sensors 30 eine Vielzahl von Messpunkten auf der Oberfläche des Objekts 14 nacheinander angetastet werden. Hierbei erzeugt der erste Sensor ein Messsignal (vorliegend als „erstes Messsignal“ bezeichnet), welches in der Auswerteeinheit 36 ausgewertet wird. Während dieser Antastungen wird die Position des Objekts 14 relativ zu dem ersten Sensor 30 mit Hilfe des zweiten Sensors 32 ermittelt. Die exakten Koordinaten des Messobjekts 14 im Raum werden in der Auswerteeinheit 36 also durch eine Kombination der Auswertung des ersten Messsignals und der Auswertung des zweiten Messsignals berechnet. Aus dem zweiten Messsignal kann die generelle Position und Lage des Messobjekts relativ zu dem ersten Sensor 30 berechnet werden und aus dem ersten Messsignal folgt dann dessen Oberflächengeometrie, also die relativen Positionskoordinaten, welche die einzelnen angetasteten Punkte auf der Oberfläche des Messobjekts 14 zueinander haben.
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Zur Ausführung eines Messvorgangs wird der Prüfplan, innerhalb dessen die einzelnen geplanten zu messenden Messpunkte im Voraus festgelegt werden, vorzugsweise in ein Werkstückkoordinatensystem transformiert, dessen Ursprung während der Messung mit dem zu vermessenden Objekt 14 mitbewegt wird. Position und Lage dieses Werkstückkoordinatensystems werden mit Hilfe des zweiten optischen Sensors 32 ermittelt. Die Koordinaten der einzelnen Messpunkte auf der Oberfläche des zu vermessenden Objekts 14 sind dagegen von dem ersten Sensor 30 in diesem Werkstückkoordinatensystem gemessen. Ohne den zweiten Sensor 32 wäre die Position und Lage des Werkstückkoordinatensystems nicht bekannt. Durch die Kombination beider Sensoren 30, 32 ist nun jedoch beides, sowohl die Koordinaten der einzelnen Messpunkte auf der Oberfläche des zu vermessenden Objekts 14 im Werkstückkoordinatensystem als auch die Position und räumliche Lage des Werkstückkoordinatensystems selbst, bekannt bzw. innerhalb der Auswerteeinheit 36 ermittelbar. Damit lassen sich auch die absoluten Koordinaten jedes einzelnen Messpunkts auf der Oberfläche des zu vermessenden Objekts 14 bestimmen.
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Voraussetzung für diese Art von Messung ist, wie bereits erwähnt, dass die beiden Sensoren 30, 32 in dem Messsystem 10 derart starr miteinander verbunden sind, dass sie von sämtlichen Verlagerungen des zu vermessenden Objekts 14 gegenüber der Sensoreinheit simultan betroffen sind. Außerdem sollte die Zusammenfassung konstruktiv so ausgeführt sein, dass sie zeit- und temperaturstabil ist. Dies kann durch Wahl von geeigneten Materialien erfolgen, welche zur Realisierung der starren Verbindung beider Sensoren 30, 32 eingesetzt werden. Diese Materialien sollten vorzugsweise niedrige Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten haben, welche vorzugsweise kleiner als 10-5 K-1 oder kleiner als 10-6 K-1, besonders bevorzugt sogar kleiner als 10-8 K-1 sind. Diese Werte können im oberen Bereich von gewissen Metalllegierungen (z.B. Dispal® und Invar®) erreicht werden. Die mittleren und niedrigen Werte werden bei Verwendung von z.B. technischen Keramiken wie Zerodur® und Cordierit erreicht.
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Alternativ oder ergänzend kann insbesondere zur Verwendung kostengünstigerer Materialien eine konstruktive Berücksichtigung der Thermaldriften erfolgen. Dabei sind Längen und Fixpunkte in der Konstruktion so ausgelegt, dass sich die thermischen Ausdehnungen der verwendeten Konstruktionsmaterialien nicht mehr in eine thermische Drift des Tool-Center-Points von erstem und zweitem Sensor 30, 32 übersetzen (athermisches Systemdesign). Aus Kostengründen wird im Allgemeinen eine Kombination der genannten Möglichkeiten Anwendung finden, um die beiden Sensoren 30, 32 miteinander starr zu verbinden.
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Dem wie vorstehend beschrieben ausgeführten und gegen das zu vermessende Objekt 14 verlagerbaren Messkopf 24 steht im Objektraum ein Bezug gegenüber. Dieser Bezug, welcher mit Hilfe einer Vielzahl von optischen Markern 40 realisiert ist, muss während der Verlagerung des Messobjekts 14 fest mit diesem verbunden sein. Dies wird entweder durch eine wie oben beschriebene Fixiereinrichtung 42 realisiert oder dadurch erreicht, dass einer oder mehrere optische Marker 40 direkt auf dem zu vermessenden Objekt 14 angeordnet werden.
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Für die Realisierung der optischen Marker 40 kommt eine Vielzahl unterschiedlicher Varianten in Betracht, die für bildverarbeitende Methoden ausgelegt sind. Idealerweise sollten die optischen Marker und die in der Auswerteeinheit 36 implementierte Bildverarbeitung so ausgelegt sein, dass für einen stabilen Messbetrieb keine ständige Erfassung aller optischen Marker 40 notwendig ist. Dies kann durch eine spezielle Ausgestaltung der optischen Marker 40 selbst oder durch deren verteilte Anordnung am Objektträger 12 und/oder Objekt 14 sichergestellt werden. Eine derartige Auslegung erlaubt einerseits eine Maximierung des Messvolumens des Messsystems 10, da nicht permanent darauf geachtet werden muss, dass das zu vermessende Objekt 14 in gewissen Verlagerungspositionen zu einer Abschattung der optischen Marker führen könnte. Außerdem kann der Bediener des Messsystems 10, wie im Allgemeinen häufig notwendig, „ohne Sorge“ in das Messvolumen greifen, ohne den stabilen Betrieb des Messsystems 10 zu beeinträchtigen.
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Abhängig von der verwendeten bildverarbeitenden Methode zur Ermittlung der Position und räumlichen Orientierung des Messobjekts 14 relativ zum ersten Sensor 30 kann der Bezug im Objektraum ein-, zwei-, drei- oder n-dimensional ausgeführt sein. Die optischen Marker 40 beinhalten in einer bevorzugten Ausführungsvariante ein farb- und/oder zeit- und/oder polarisationsabhängige Eigenschaften aufweisendes Hologramm, bezüglich dessen der zweite Sensor 32 die räumliche Verlagerung und/oder Verlagerungsgeschwindigkeit und/oder Verlagerungsbeschleunigung misst. Der zweite Sensor 32 ist dazu entsprechend der Dimensionalität des optischen Markers 40 z.B. orts-, tiefen-, farb-, zeit- und/oder polarisationsauflösend ausgelegt.
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Für das mit der vorliegenden Erfindung eigentlich verfolgte Ziel einer kostengünstigen Ausführung eines solchen Messsystems 10 ist es jedoch bevorzugt, möglichst kostengünstig ausgestaltete optische Marker 40 zu verwenden. Beispiele hierfür sind Marker, welche mittels oberflächenmodifizierender Verfahren in den Objektträger 12 fest eingebracht sind, z.B. durch Laserbeschriftung, Fräsen oder strukturiertes Ätzen. Eine kostenintensivere Ausgestaltung, welche jedoch den höchsten Genauigkeitsanforderungen genügen würde, wären optische Marker 40, welche lithographisch strukturierte Quarzplatten bzw. -streifen aufweisen. Ebenso geeignet für die genannte Zielsetzung wären auch Drucke auf niedrig dehnenden Materialien.
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Nachfolgend sei noch kurz auf die Kalibrierung der beiden Sensoren 30, 32 eingegangen, welche üblicherweise werkseitig erfolgt, um die beiden Sensoren 30, 32 entsprechend des vorgenannten Messverfahrens aufeinander abzustimmen. Hierzu kann beispielsweise eine Referenzplatte verwendet werden, die hochgenau geschrieben ist. Allgemeiner formuliert: Zur Kalibrierung wird im Objektraum ein kalibriertes, ggf. multisensorik-fähiges Referenzobjekt angeordnet. Dieses kalibrierte Referenzobjekt wird in einem ggf. mehrere Wiederholungsschleifen enthaltenden, automatisierten Durchlauf von dem Messsystem 10 vermessen. Dabei werden ständig die mit dem zweiten Sensor 32 anhand der optischen Marker 40 im Objektraum festgestellten Positions- und Lageänderungen des Referenzobjekts mit den Werten verglichen, welche der erste Sensor 30 auf dem kalibrierten Referenzobjekt feststellt. Auf diese Weise werden simultan erster Sensor 30 und zweiter Sensor 32 hinsichtlich ihres Bezuges zueinander sowie hinsichtlich ihrer Teilungsfehler kalibriert. Für den Fall, dass die optischen Marker 40 im Objektraum hinreichend zeit- und temperaturinvariant ausgeführt sind, kann später jederzeit im laufenden Messbetrieb eine Rekalibrierung der Sensoren 30, 32 erfolgen.
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Es versteht sich, dass das oben genannte Messprinzip nicht auf die zuvor erwähnte konkrete Ausgestaltung des ersten Sensors 30 als taktiler Sensor beschränkt ist. Dem gleichen Prinzip folgend kann der erste Sensor 30 auch als optischer Sensor oder als kombinierter optischer und taktiler Sensor ausgeführt sein. An der zuvor erwähnten Funktionsaufteilung in Messsensor 30 einerseits und Verlagerungssensor 32 ändert dies nichts.
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Eine maximale Integration des erfindungsgemäßen Prinzips würde durch eine Ausführung erreicht, welche beispielhaft in 2 gezeigt ist. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind die beiden zuvor erwähnten Sensoren 30, 32 in ein und dieselbe Kamera 44 integriert. Zur vereinfachten Veranschaulichung des dabei verwendeten Messprinzips sind Teile des Messsystems 10, beispielsweise die Basisplatte 20 sowie die Beleuchtungseinrichtung 22, in 2 weggelassen. Diese wie auch die übrigen Bauteile des Messsystems 10 können jedoch gleich wie zuvor beschrieben ausgeführt sein.
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Beide Sensoren 30, 32 sind in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel also als optische Sensoren ausgestaltet. Die Kamera 44 ist in dem gezeigten Beispiel als RGB-Kamera zur spektralen Trennung dreier Sensorstrahlengänge 46, 48, 50 ausgestaltet. Die beiden Sensorstrahlengänge 46, 48, durch welche beispielsweise blaues und rotes Licht verläuft, werden von dem zweiten Sensor 32 verwendet und der dritte Sensorstrahlengang 50, durch welchen beispielsweise grünes Licht verläuft, wird von dem ersten Sensor 30 verwendet. Die Kamera 44 weist hierzu einen Spektralteiler 52 sowie zwei Umlenkspiegel 54, 56 auf. Auf diese Weise lassen sich die beiden Sensoren 30, 32 in ein und derselben Kamera 44 realisieren.
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Der erste Sensor 30 verwendet ein erstes Objektiv 58. Der zweite Sensor 32 verwendet zwei zweite Objektive 60a, 60b. Der Strahlengang 50 verläuft durch das erste Objektiv 58. Die Strahlengänge 46, 48 verlaufen durch die jeweiligen zweiten Objektive 60a bzw. 60b. Es versteht sich, dass anstelle zweier Strahlengänge 46, 48 für den zweiten Sensor 32, ebenso wie für den ersten Sensor 30, auch nur ein Strahlengang mit nur einem Objektiv vorgesehen sein kann. Grundsätzlich ist es ebenso möglich, anstelle einer chromatischen Trennung der Strahlengänge auch eine zeitliche oder polarisationsoptische Trennung innerhalb der Kamera 44 vorzusehen. Auch hierdurch ließen sich zwei Messsignale, also die Funktion beider Sensoren 30, 32, realisieren.
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Die Wahl des innerhalb der Kamera 44 verwendeten technologischen Prinzips (chromatische, zeitliche oder polarisationsoptische Trennung der beiden Signale) hängt üblicherweise von dem Optimierungsziel ab. Höchste Auflösungen werden erreicht, wenn alle Kamerapixel sowohl zur Messung der Objektkontur (erstes Messsignal) als auch zur Messung der Objektverlagerung (zweites Messsignal) verwendet werden können, was eine zeitliche Trennung der beiden Signale erfordern würde. Geringere Auflösungen bei Verwendung des gleichen Kamerachips, aber höhere Geschwindigkeiten würden beispielsweise durch eine chromatische Trennung erreicht, wie sie in 2 beispielhaft gezeigt ist, da dann die Objektgeometrie und die Objektpose simultan gemessen werden können. Diese simultane Messstrategie ist für die Erreichung höchster Genauigkeiten vorzuziehen, da die Zeitversätze und deren Instabilitäten dann auch bei der stets unvermeidlichen Restbewegung des Messsystems 10 beim Messen keinen Einfluss auf die Feststellung der örtlichen Bezüge der Bildinhalte haben können.
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Die Fokusebenen der beiden für den zweiten Sensor 32 verwendeten Strahlengänge 46, 48 sind vorzugsweise geneigt, so dass so dass ihre Fokusebenen nicht mehr streng parallel zur Objektträgerebene verlaufen. Aufgrund ihrer großen Schärfentiefe werden dennoch alle Bereich der Objektträgerebene hinreichend scharf abgebildet. Die optischen Achsen der zweiten Objektive 60a, 60b sind daher vorzugsweise geneigt zur optischen Achse des ersten Objektivs 58. Die beiden für den zweiten Sensor 32 verwendeten Strahlengänge 46, 48 müssen auch nicht notwendigerweise ein gemeinsames Blickfeld haben. Vorteilhafterweise kann der Überlappungsbereich sogar klein oder null sein. Dies erlaubt unter Verwendung identifizierbarer optischer Marker 40 für die Verlagerungsermittlung innerhalb des zweiten Sensors nämlich die Einführung einer großen Stereobasis. Für den Fall, dass der Überlapp Null ist, sind algorithmische / bildverarbeitende Verfahren zur Ermittlung der Marker-Position einzusetzen, die streng genommen keine klassische Stereoskopie sind. Nichtdestotrotz wirkt sich auch in diesen Verfahren der größere Kameraabstand analog zur Vergrößerung der sog. Stereobasis in der Stereoskopie aus. Mit einer so ausgelegten Sensorik können sämtliche Verlagerungsfreiheitsgrade (Translation und Rotation) des zu vermessenden Objektes 14 relativ zur Sensorik sowie die Objektkonturen unter Verwendung einer einzigen Kamera gemessen werden. Gegebenenfalls kann die Stereo-Optik auch noch zur Unterstützung von 3D-Konturmessungen herangezogen werden.
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Die Optiken der beiden Sensoren 30, 32 sind innerhalb der Kamera 44 aufgrund des unterschiedlichen Anforderungsprofils der beiden Sensoren 30, 32 unterschiedlich ausgelegt. Das erste Objektiv 58 des ersten Sensors 30 weist vorzugsweise eine im Vergleich zu den zweiten Objektiven 60a, 60b des zweiten Sensors 32 eine geringere Schärfentiefe, dafür jedoch eine größere Brennweite und einen geringeren Feldwinkel auf. Das erste Objektiv 58 ist vorteilhafterweise telezentrisch, die beiden anderen Objektive 60a, 60b sind dies nicht. Diese Auslegung unterdrückt den Einfluss von Fokusebenenablagen auf die dimensionelle Messung des Objektes 14 und sie ermöglicht eine Ermittlung der Objektverlagerung relativ zur Sensorik in z-Richtung schon durch Auswertung der Größe bzw. des Abstandes der optischen Marker 40.
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Auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel sollten die optischen Marker 40 über eine zeit- und temperaturinvariante Verbindung untereinander verbunden sein und sie sollten in ihrer relativen Lage zueinander im Zuge der Werkskalibrierung des Messsystems 10 durch Vergleich mit einem Referenzobjekt hochgenau ermittelt und innerhalb der Auswerteeinheit 36 für späteren Zugriff durch die Bildverarbeitung gespeichert werden.
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Der zweite Sensor 32 kann auch als Überblicksoptik Anwendung finden, um dem Nutzer die Navigation innerhalb des zu vermessenden Objekts 14 zu erleichtern. Dies kann insbesondere für hochvergrößernde Messoptiken mit entsprechend kleinen Blickfeldern von Vorteil sein.
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Als Beleuchtung des Objektraums kommt bei beiden in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen sowohl eine Hellfeld- als auch eine Dunkelfeldbeleuchtung in Betracht. Diese können bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel von den vorhandenen Strahlengängen 46, 48, 50 Gebrauch machen, d.h. diesen geeignet überlagert werden.
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Zusammenfassend lässt sich also feststellen, dass das erfindungsgemäße Konzept die Notwendigkeit für Präzisionsmaschinenbau vollständig eliminiert, damit ein riesiges Potenzial für Kosteneinsparungen bietet und dennoch die gewünschten Anforderungen an die hohe Messgenauigkeit erfüllt. Mit Hilfe des zweiten Sensors 32 erfolgt eine direkte Lokalisierung des Tool-Center-Points im Werkstückkoordinatensystem. Die mechanischen Verbindungen zwischen Objektträger und Messsensorik müssen daher nicht hochpräzise ausgeführt sein, da, anders als in herkömmlichen Koordinatenmessgeräten, nicht über Umwege eine mechanische Anbindung von Tool-Center-Point und Werkstück an Maßverkörperungen erfolgt. Der Maßanschluss wird auf kostengünstige Weise in das zeitinvariante Pixelraster, d.h. den Abbildungsmaßstab der verwendeten Kameras, verlagert. Für den Fall, dass Temperaturschwankungen zu die Genauigkeiten begrenzenden Schwankungen dieses Maßanschlusses führen, können der zweite Sensor 32, d.h. seine Bezugspunkte im Objektraum alternativ oder ergänzend auf einfachste Weise so ausgelegt werden, dass der Einfluss dieser Temperaturschwankungen erfasst werden kann. Damit wäre der Maßanschluss dann für alle anwendungstechnisch relevanten Temperaturintervalle und -änderungen kompensiert.
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Das hier vorgestellte Messprinzip ist nicht auf eine spezielle Bauweise des Koordinatenmessgeräts eingeschränkt. Anstelle der in 1 gezeigten Stativbauweise können auch andere Bauweisen zum Einsatz kommen, beispielsweise eine Portalbauweise, eine Brückenbauweise, eine Auslegerbauweise oder eine Ständerbauweise. Das beschriebene Messprinzip bzw. die beschriebene Technologie kann selbstverständlich auch zum Bau von Messgeräten mit handgeführten Messsensoriken eingesetzt werden.
