DE102019204606A1 - Method for operating a sensor for generating surface measurement data of a workpiece and arrangement with such a sensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors (1), der ausgestaltet ist, Oberflächenmessdaten eines Werkstücks (5), insbesondere zum Zweck der Koordinatenbestimmung einer Oberfläche des Werkstücks (5), zu erzeugen, mit folgenden Verfahrens-Schritten:a) Empfangen eines Positions-Signals durch die Steuerung (3), wobei durch das Positions-Signal der Steuerung (3) des Sensors (1) signalisiert wird, dass sich der Sensor (1) an einer beabsichtigten Position für die Erzeugung eines Satzes von Oberflächenmessdaten befindet,b) drahtloses Übertragen eines Datenerzeugungs-Auslösesignals von der Steuerung (3) zu dem Sensor (1),c) Erzeugen des Satzes von Oberflächenmessdaten durch den Sensor (1) ausgelöst durch das Datenerzeugungs-Auslösesignal,d) Speichern des Satzes von Oberflächenmessdaten durch den Sensor (1) in einem Datenspeicher des Sensors (1) und drahtloses Übertragen eines Bestätigungs-Signals von dem Sensor (1) zu der Steuerung (3), wobei durch das Bestätigungs-Signal signalisiert wird, dass der Sensor (1) den Satz von Oberflächenmessdaten erzeugt hat, wobei der Satz von Oberflächenmessdaten oder ein Teil des Satzes von Oberflächenmessdaten aus dem Datenspeicher des Sensors (1) ausgelesen und von dem Sensor (1) zu einer von dem Sensor (1) entfernten Einrichtung gesendet wird.The invention relates to a method for operating a sensor (1) which is designed to generate surface measurement data of a workpiece (5), in particular for the purpose of determining the coordinates of a surface of the workpiece (5), with the following method steps: a) receiving a Position signal from the controller (3), the position signal from the controller (3) of the sensor (1) signaling that the sensor (1) is at an intended position for the generation of a set of surface measurement data, b ) wireless transmission of a data generation trigger signal from the controller (3) to the sensor (1), c) generation of the set of surface measurement data by the sensor (1) triggered by the data generation trigger signal, d) storage of the set of surface measurement data by the sensor (1) in a data memory of the sensor (1) and wireless transmission of a confirmation signal from the sensor (1) to the controller (3), with the confirmation signal it is signaled that the sensor (1) has generated the set of surface measurement data, the set of surface measurement data or a part of the set of surface measurement data being read from the data memory of the sensor (1) and being transferred from the sensor (1) to one of the sensor ( 1) remote facility is sent.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors, der ausgestaltet ist, Oberflächenmessdaten eines Werkstücks, insbesondere zum Zweck der Koordinatenbestimmung einer Oberfläche des Werkstücks, zu erzeugen. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zur Erzeugung von Oberflächenmessdaten eines Werkstücks, insbesondere zum Zweck der Koordinatenbestimmung einer Oberfläche des Werkstücks, wobei die Anordnung einen Sensor zur Erzeugung der Oberflächenmessdaten und eine Steuerung des Sensors aufweist.The invention relates to a method for operating a sensor which is designed to generate surface measurement data of a workpiece, in particular for the purpose of determining the coordinates of a surface of the workpiece. The invention also relates to an arrangement for generating surface measurement data of a workpiece, in particular for the purpose of determining the coordinates of a surface of the workpiece, the arrangement having a sensor for generating the surface measurement data and a control of the sensor.
Insbesondere aus der Koordinatenmesstechnik sind verschiedene Arten von Sensoren zur Erfassung von Werkstückoberflächen und Erzeugung von entsprechenden Oberflächenmessdaten bekannt. Aus den primären Oberflächenmessdaten können durch eine spätere Auswertung der Daten Koordinaten der Oberfläche des Werkstücks erhalten werden. Während bei der klassischen Koordinatenmesstechnik mit taktilen Sensoren Oberflächenpunkte des Werkstücks angetastet werden, sodass Kontakt zwischen Sensor und Oberfläche entsteht, werden auch diverse Arten von berührungslosen Sensoren verwendet, die ohne Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks Messdaten erzeugen. Beispiele für berührungslose Sensoren sind kapazitive Sensoren, induktive Sensoren, magnetische Sensoren und optische Sensoren. Während bei taktilen Sensoren z.B. durch ein Positionsmesssystem des Koordinatenmessgeräts unmittelbar die Koordinaten des Kontaktpunktes zwischen Sensor und Oberfläche des Werkstücks ermittelt werden können, erzeugen berührungslos messende Sensoren Messdaten eines primären Messsignals wie einer elektrischen Kapazität, einer elektrischen Induktivität, einer Magnetfeldstärke, eines Abstandes zur Oberfläche und/oder Bilddaten, aus denen indirekt durch Auswertung der Oberflächenmessdaten Koordinaten der Werkstückoberfläche ermittelbar sind. Dabei ist es ebenfalls üblich, die Position des Sensors während der Erzeugung der Oberflächenmessdaten mit zu berücksichtigen. Unter dem Begriff der Position des Sensors wird in dieser Anmeldung auch die Ausrichtung verstanden. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass allgemein die Relativposition von Sensor und Werkstückoberfläche und die Ausrichtung zu berücksichtigen ist, wenn aus den Oberflächenmessdaten die Koordinaten ermittelt werden sollen. In Sonderfällen kann die Position Randbedingungen unterliegen (wie z.B. eine unveränderliche Ausrichtung des Sensors), sodass nicht alle sechs Freiheitsgrade der Bewegung des Sensors relativ zum Werkstück explizit berücksichtigt werden müssen.Various types of sensors for detecting workpiece surfaces and generating corresponding surface measurement data are known in particular from coordinate metrology. Coordinates of the surface of the workpiece can be obtained from the primary surface measurement data through a later evaluation of the data. While in classic coordinate metrology, surface points of the workpiece are touched with tactile sensors so that contact is made between the sensor and the surface, various types of non-contact sensors are also used that generate measurement data without contact with the surface of the workpiece. Examples of non-contact sensors are capacitive sensors, inductive sensors, magnetic sensors and optical sensors. While with tactile sensors e.g. the coordinates of the contact point between the sensor and the surface of the workpiece can be determined directly by a position measuring system of the coordinate measuring machine, non-contact sensors generate measurement data of a primary measurement signal such as an electrical capacitance, an electrical inductance, a magnetic field strength, a distance to the surface and / or image data which coordinates of the workpiece surface can be determined indirectly by evaluating the surface measurement data. It is also common to take the position of the sensor into account while generating the surface measurement data. In this application, the term “position of the sensor” is also understood to mean the orientation. This is based on the idea that, in general, the relative position of sensor and workpiece surface and the alignment must be taken into account if the coordinates are to be determined from the surface measurement data. In special cases, the position can be subject to boundary conditions (such as an unchangeable alignment of the sensor) so that not all six degrees of freedom of the movement of the sensor relative to the workpiece have to be explicitly taken into account.
Von einer Koordinatenbestimmung einer Oberfläche des Werkstücks kann auch gesprochen werden, wenn relative Formmerkmale wie eine Spaltbreite oder eine Bündigkeit aus den Oberflächenmessdaten bestimmt werden. Zum Beispiel ist die Spaltbreite eine Aussage über die Koordinaten an gegenüberliegenden Rändern eines Spalts und kann insbesondere in einem Koordinatensystem, dessen Ursprung an einem Rand des Spalts liegt, unmittelbar als Koordinate aufgefasst werden.A determination of the coordinates of a surface of the workpiece can also be used when relative shape features such as a gap width or a flush are determined from the surface measurement data. For example, the gap width is a statement about the coordinates at opposite edges of a gap and can be understood directly as a coordinate in a coordinate system whose origin is at an edge of the gap.
Allgemeiner formuliert betrifft die Erfindung aber alternativ oder zusätzlich zur Koordinatenbestimmung aus den Oberflächenmessdaten die Bestimmung von Merkmalen der Oberfläche aus den Oberflächenmessdaten. Merkmale (z. B. in der Karosserie-Inlinemesstechnik auch als „Features“ bezeichnet) und insbesondere Formmerkmale sind zum Beispiel charakteristische Oberflächenbereiche wie Löcher, Bolzen, Aussparungen und Hinterschneidungen. Insbesondere kann ihre Position aus den Oberflächenmessdaten bestimmt werden. Bei der Auswertung der Oberflächenmessdaten in Bezug auf Merkmale kann unterschieden werden zwischen diskreten Merkmalen, wobei zum Beispiel deren Position in einem Koordinatensystem (wie zum Beispiel den Koordinatensystem des Werkstücks) bestimmt wird, und relativen Merkmalen wie der Beziehung verschiedener Merkmale oder Teile von Merkmalen zueinander. Beispiele für entsprechende Bestimmungen aus den Oberflächenmessdaten sind die erwähnte Spaltbreite, aber auch die Parallelität von Oberflächenbereichen oder die Rundheit.In more general terms, however, the invention relates as an alternative or in addition to the determination of coordinates from the surface measurement data to the determination of features of the surface from the surface measurement data. Features (e.g. also referred to as “features” in body inline measurement technology) and in particular shape features are, for example, characteristic surface areas such as holes, bolts, recesses and undercuts. In particular, their position can be determined from the surface measurement data. When evaluating the surface measurement data with regard to features, a distinction can be made between discrete features, for example their position in a coordinate system (such as the coordinate system of the workpiece), and relative features such as the relationship between different features or parts of features. Examples of corresponding determinations from the surface measurement data are the mentioned gap width, but also the parallelism of surface areas or the roundness.
Ferner alternativ oder zusätzlich kann aus den Oberflächenmessdaten aber auch bestimmt werden, ob die Oberfläche Vorgaben erfüllt, insbesondere Qualitätsvorgaben. Zum Beispiel können Kratzer festgestellt werden und es kann festgestellt werden, ob die Oberfläche oder ein Oberflächenbereich eine vorgegebene Farbe hat.Furthermore, as an alternative or in addition, it can also be determined from the surface measurement data whether the surface meets specifications, in particular quality specifications. For example, scratches can be determined and it can be determined whether the surface or a surface area has a predetermined color.
Ein spezielles Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Karosserie-Inlinemesstechnik, bei der Karosserien insbesondere von Fahrzeugen inline, also während des Ablaufs der Fertigung der Karosserie oder Karosserieteile, vermessen werden bzw. zumindest die Messdaten aufgezeichnet werden.A special field of application of the invention is in-line body measurement technology, in which bodies, in particular of vehicles, are measured in-line, that is, during the process of manufacturing the body or body parts, or at least the measurement data are recorded.
Die Erfindung betrifft insbesondere berührungslos messende Sensoren und speziell optische Sensoren.The invention relates in particular to sensors measuring in a contactless manner and especially to optical sensors.
Zu den optischen Sensoren gehören z.B. handgeführte und maschinengeführte Sensoren, d.h. die Position des optischen Sensors relativ zum Werkstück kann per Hand und/oder mittels einer Maschine verändert und eingestellt werden. Auch kommen bei optischen Sensoren unterschiedliche Prinzipien der Erfassung der Oberflächenmessdaten vor. Z.B. wird bei Linienscannern elektromagnetische Strahlung im Bereich zumindest einer Linie auf die Werkstückoberfläche projiziert und ein Bild der reflektierten Strahlung aufgenommen. Alternativ können insbesondere vordefinierte Muster elektromagnetischer Strahlung anderer Art als lediglich aus Linien bestehend auf die Werkstückoberfläche projiziert werden. Die Projektion kann in allen Fällen optional im Laufe der Zeit verändert werden. Ferner alternativ oder zusätzlich kann auf eine Bestrahlung der Werkstückoberfläche durch den Sensor verzichtet werden oder der Sensor oder zumindest eine zugeordnete Bestrahlungseinrichtung bestrahlen die Werkstückoberfläche in anderer Weise als in Form eines Musters, d.h. zu einem gegebenen Zeitpunkt werden in gleicher Richtung orientierte Oberflächenbereiche der Werkstückoberfläche z.B. homogen bestrahlt. In allen Fällen kann die zur Bestrahlung der Werkstückoberfläche genutzte elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs liegen. Die Art der Bestrahlung und der Erfassungseinrichtung des optischen Sensors sind aufeinander abgestimmt.The optical sensors include, for example, hand-operated and machine-operated sensors, ie the position of the optical sensor relative to the workpiece can be changed and set manually and / or by means of a machine. With optical sensors there are also different principles for recording surface measurement data. For example, in line scanners, electromagnetic radiation is projected onto the workpiece surface in the area of at least one line and an image of the reflected Radiation recorded. Alternatively, in particular, predefined patterns of electromagnetic radiation of a different type than merely consisting of lines can be projected onto the workpiece surface. In all cases, the projection can optionally be changed over time. Furthermore, alternatively or additionally, irradiation of the workpiece surface by the sensor can be dispensed with or the sensor or at least one associated irradiation device irradiate the workpiece surface in a different way than in the form of a pattern, i.e. at a given point in time surface areas of the workpiece surface oriented in the same direction become homogeneous, for example irradiated. In all cases, the electromagnetic radiation used to irradiate the workpiece surface can be in the visible wavelength range and / or outside the visible wavelength range. The type of irradiation and the detection device of the optical sensor are matched to one another.
Sofern der optische Sensor zumindest ein Bild der Oberfläche des Werkstücks aufnimmt, kann es sich insbesondere um ein eindimensionales Bild, ein zweidimensionales Bild oder (z.B. bei Verwendung des Verfahrens der Laufzeitmessung elektromagnetischer Strahlung) um ein dreidimensionales Bild handeln. Es ist auch möglich, gleichzeitig und/oder nacheinander mehrere Bilder durch den Sensor aufzunehmen und aus dieser Mehrzahl von Bildern Koordinaten der Werkstückoberfläche zu ermitteln. Fachüblich ist z.B. die Nutzung des Stereo-Prinzips, das es aus zwei unter verschiedenen Blickwinkeln aufgenommenen Bildern ermöglicht, dreidimensionale Koordinaten der Werkstückoberfläche zu ermitteln. Ähnlich ist das Prinzip der Triangulation bei gerichteter Anordnung von Bestrahlung und Bildaufnahmeeinrichtung.If the optical sensor records at least one image of the surface of the workpiece, it can in particular be a one-dimensional image, a two-dimensional image or (e.g. when using the method of measuring the transit time of electromagnetic radiation) a three-dimensional image. It is also possible to record a plurality of images simultaneously and / or successively by the sensor and to determine coordinates of the workpiece surface from this plurality of images. Technical practice is e.g. the use of the stereo principle, which makes it possible to determine three-dimensional coordinates of the workpiece surface from two images recorded from different angles. The principle of triangulation is similar with a directed arrangement of irradiation and image recording device.
Die obige Beschreibung der Messprinzipien berührungsloser und insbesondere optischer Sensoren ist nicht abschließend zu verstehen, d.h. in Zusammenhang mit der Erfindung können z. B. auch andere berührungslose Sensoren verwendet werden. Die Erfindung betrifft aber insbesondere die Verwendung optischer Sensoren, die Oberflächenmessdaten einer Werkstückoberfläche erzeugen, wobei eine Auswertung der Oberflächenmessdaten teilweise oder vollständig nicht von dem Sensor selbst durchgeführt wird. Die Oberflächenmessdaten sind daher von dem Sensor zu einem anderen Ort und insbesondere einer anderen Einrichtung (wie z.B. einem Datenspeicher) zu übertragen. Der Sensor kann zum Beispiel ein Gehäuse aufweisen, in dem alle Einrichtungen des Sensors angeordnet sind.The above description of the measuring principles of non-contact and, in particular, optical sensors is not to be understood as conclusive, i.e. in connection with the invention can, for. B. other non-contact sensors can be used. However, the invention relates in particular to the use of optical sensors that generate surface measurement data of a workpiece surface, with the surface measurement data not being partially or completely evaluated by the sensor itself. The surface measurement data are therefore to be transmitted from the sensor to another location and in particular to another device (such as a data memory). The sensor can for example have a housing in which all devices of the sensor are arranged.
Ferner ist aus
Während
Es wird vorgeschlagen, eine Steuerung des Sensors zu verwenden bzw. vorzusehen, die entfernt von dem Sensor angeordnet ist. Dies bedeutet insbesondere, dass die Steuerung nicht oder jedenfalls nicht in der gleichen Weise wie der Sensor bewegt wird, wenn der Sensor in eine beabsichtigte Position für die Erzeugung eines Satzes von Oberflächenmessdaten eines Werkstücks gebracht wird.It is proposed to use or provide a control of the sensor which is arranged remotely from the sensor. This means in particular that the control is not moved, or at least not moved in the same way as the sensor, when the sensor is brought into an intended position for the generation of a set of surface measurement data of a workpiece.
Ferner besteht eine Signalverbindung zwischen der Steuerung und dem Sensor, die zumindest teilweise und/oder zumindest zeitweise für eine drahtlose Übertragung eines Signals von der Steuerung zu dem Sensor und für die drahtlose Übertragung eines Signals von dem Sensor zu der Steuerung ausgestaltet ist. Zeitweise bedeutet dabei, dass es vorübergehend auch möglich sein kann, dass zumindest ein Signal zwischen der Steuerung und dem Sensor nicht drahtlos übertragen wird. Z.B. kann der Sensor vorübergehend an eine Andockstation angedockt sein und kann in diesem Zustand eine nicht drahtlose Signalübertragung zwischen Steuerung und Sensor stattfinden. Wenn dagegen der Sensor in einer Messposition ist, in der er ein Werkstück erfasst und entsprechende Oberflächenmessdaten erzeugt, dann findet eine Signalübertragung zwischen der Steuerung und dem Sensor drahtlos statt. Drahtlos bedeutet, dass keine durchgehende Signalleitungsverbindung zwischen dem Sensor und der Steuerung vorhanden ist. Unter einer Signalleitung wird nicht nur eine elektrische Leitung verstanden, sondern auch jede andere Art von Signalleitung, wie z.B. ein Glasfaserkabel zur Übertragung optischer Signale. Statt „drahtlos“ kann daher auch der Begriff „leitungslos“ verwendet werden. Drahtlos bzw. leitungslos bedeutet jedoch nicht, dass vor allem auch innerhalb des Sensors, innerhalb einer Anordnung mit dem Sensor und mit zumindest einer fest mit dem Sensor verbundenen Einrichtung, innerhalb der Steuerung und innerhalb einer Anordnung mit der Steuerung und zumindest einer relativ zu der Steuerung unbeweglichen Einrichtung keine Leitungsabschnitte zur lokalen Übertragung der Signale genutzt werden. Die drahtlose Signalübertragung ist insbesondere in einer industriellen Fertigungsumgebung von Vorteil. Sie schränkt die Bewegung des Sensors nicht durch eine durchgehende Signalleitungsverbindung ein und Beschädigungen einer Signalleitungsverbindung in besonders gefährdeten Bereichen können aufgrund eines Verzichts auf Signalleitungsverbindungen in den gefährdeten Bereichen vermieden werden. Auch sind Signalleitungsverbindungen insbesondere an einem Roboterarm, an dessen Ende der Sensor befestigt ist, Belastungen ausgesetzt und können beschädigt werden. Es findet daher insbesondere eine drahtlose Übertragung von Signalen zwischen einer Anordnung mit dem Sensor und mit zumindest einer fest mit dem Sensor verbundenen Einrichtung einerseits und andererseits einer Anordnung mit der Steuerung und zumindest einer relativ zu der Steuerung unbeweglichen Einrichtung oder der Steuerung selbst statt.Furthermore, there is a signal connection between the controller and the sensor, which is configured at least partially and / or at least temporarily for wireless transmission of a signal from the controller to the sensor and for the wireless transmission of a signal from the sensor to the controller. Temporary means that it may temporarily also be possible that at least one signal is not transmitted wirelessly between the controller and the sensor. For example, the sensor can be temporarily docked to a docking station and, in this state, a non-wireless signal transmission between the controller and the sensor can take place. If, on the other hand, the sensor is in a measuring position in which it detects a workpiece and generates corresponding surface measurement data, then a wireless signal transmission takes place between the control and the sensor. Wireless means that there is no continuous signal line connection between the sensor and the controller. A signal line is not only understood to mean an electrical line, but also any other type of signal line, such as a fiber optic cable for the transmission of optical signals. The term “wireless” can therefore also be used instead of “wireless”. Wireless or wireless does not mean, however, that above all also within the sensor, within an arrangement with the sensor and with at least one device permanently connected to the sensor, within the controller and within an arrangement with the controller and at least one relative to the controller immovable device no line sections are used for local transmission of signals. The wireless signal transmission is particularly advantageous in an industrial manufacturing environment. It does not restrict the movement of the sensor by a continuous signal line connection and damage to a signal line connection in particularly endangered areas can be avoided by dispensing with signal line connections in the endangered areas. Signal line connections, in particular on a robot arm to the end of which the sensor is attached, are also exposed to loads and can be damaged. There is therefore in particular a wireless transmission of signals between an arrangement with the sensor and at least one device permanently connected to the sensor on the one hand and an arrangement with the controller and at least one device immovable relative to the controller or the controller itself on the other.
Die örtliche Verteilung von Sensor und Steuerung hat den Vorteil, dass insbesondere in der Karosserie-Inlinemesstechnik der Sensor ohne die Steuerung in geeignete Messpositionen angebracht werden kann. Der Sensor bildet insbesondere eine kleinere und kompaktere Baueinheit als in Kombination mit seiner Steuerung. Außerdem kann der Sensor allein so gestaltet werden, dass er weniger Energie verbraucht als die Kombination aus Steuerung und Sensor. Die Energieversorgung des Sensors kann daher so gestaltet werden, dass sie weniger Energie bereitstellen muss.The local distribution of the sensor and control has the advantage that, particularly in body inline measuring technology, the sensor can be attached in suitable measuring positions without the control. In particular, the sensor forms a smaller and more compact structural unit than in combination with its controller. In addition, the sensor alone can be designed in such a way that it consumes less energy than the combination of controller and sensor. The energy supply of the sensor can therefore be designed so that it has to provide less energy.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Steuerung dem Sensor signalisiert, dass der Sensor Oberflächenmessdaten eines Werkstücks erzeugt. Ein solches Datenerzeugungs-Auslösesignal, das von der Steuerung zu dem Sensor übertragen wird, kann die Erzeugung der Oberflächenmessdaten unmittelbar oder indirekt auslösen. Bei der unmittelbaren Auslösung beginnt die Erzeugung der Oberflächenmessdaten unmittelbar bei Empfang und aufgrund des Empfangs des Datenerzeugungs-Auslösesignals durch den Sensor. Bei der mittelbaren Auslösung kann das Signal von dem Sensor verarbeitet werden und besteht insbesondere aufgrund einer in dem Sensor implementierten Logik auch die Möglichkeit, dass der Sensor nicht oder nicht sofort mit der Erzeugung der Oberflächenmessdaten beginnt. Z.B. kann der Sensor zunächst prüfen, ob zumindest eine weitere Voraussetzung für den Beginn der Erzeugung der Oberflächenmessdaten erfüllt ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor prüfen oder berücksichtigen, ob bzw. dass ein Fehler vorliegt, wie z.B. ein Funktionsfehler einer Bestrahlungseinrichtung des Sensors, mit der die Oberfläche eines zu erfassenden Werkstücks bestrahlt werden soll. It is also proposed that the control signal to the sensor that the sensor is generating surface measurement data of a workpiece. Such a data generation trigger signal, which is transmitted from the controller to the sensor, can trigger the generation of the surface measurement data directly or indirectly. In the case of immediate triggering, the generation of the surface measurement data begins immediately upon receipt and due to the reception of the data generation trigger signal by the sensor. In the case of indirect triggering, the signal can be processed by the sensor and, in particular due to a logic implemented in the sensor, there is also the possibility that the sensor does not start generating the surface measurement data or does not start immediately. E.g. the sensor can first check whether at least one further prerequisite for starting the generation of the surface measurement data is met. Alternatively or additionally, the sensor can check or take into account whether or that an error is present, e.g. a functional error of an irradiation device of the sensor with which the surface of a workpiece to be detected is to be irradiated.
Eine andere Möglichkeit eines Fehlers betrifft den Betriebszustand eines Datenspeichers des Sensors, auf den noch näher eingegangen wird. Würde die Speicherung der zu erzeugenden Oberflächenmessdaten in einem Datenspeicher des Sensors nicht möglich sein, ohne andere bereits gespeicherte Daten löschen zu müssen oder zu überschreiben, kann der Sensor dies optional feststellen und z.B. ein entsprechendes Zustandssignal senden.Another possibility of an error relates to the operating state of a data memory of the sensor, which will be discussed in more detail below. If the storage of the surface measurement data to be generated in a data memory of the sensor would not be possible without having to delete or overwrite other already stored data, the sensor can optionally determine this and e.g. send a corresponding status signal.
Im Regelfall führt der Empfang des drahtlos von der Steuerung zu dem Sensor übertragenen Datenerzeugungs-Auslösesignal jedoch dazu, dass der Sensor mit der Erzeugung der Oberflächenmessdaten beginnt. Indem der Sensor das Auslösesignal empfängt, muss er nicht selbst prüfen, ob er in der richtigen Position zur Erzeugung der Oberflächenmessdaten ist. Dies kann sensor-externen Einrichtungen wie insbesondere der Steuerung überlassen werden. Der Sensor weist daher eine entsprechend reduzierte Funktionalität auf, die wiederum seinen Energiebedarf reduziert. Insbesondere wenn wie bevorzugt in der Messposition des Sensors auf jegliche Leitungsverbindung zwischen dem beweglichen Sensor und einer stationären Basis verzichtet wird, ist es von Vorteil, wenn der Energiebedarf des Sensors gering ist.As a rule, however, the reception of the data generation trigger signal transmitted wirelessly from the controller to the sensor results in the sensor starting to generate the surface measurement data. As the sensor receives the trigger signal, it does not have to check whether it is in the correct position to generate the surface measurement data. This can be left to sensor-external devices, such as the control in particular. The sensor therefore has a correspondingly reduced functionality, which in turn reduces its energy requirement. In particular, if, as is preferred, in the measuring position of the sensor, any line connection between the movable sensor and a stationary base is dispensed with, it is advantageous if the energy requirement of the sensor is low.
Der Sensor kann daher mit einem lokalen, gemeinsam mit dem Sensor beweglichen Energiespeicher kombiniert sein, der nicht über eine elektrische Leitung mit der stationären Basis verbunden ist. Der Energiespeicher versorgt den Sensor mit elektrischer Energie für die Erfassung der Oberflächenmessdaten, für die Ausführung der optional in dem Sensor implementierten Logik und für die Signalverarbeitung durch den Sensor, insbesondere der Verarbeitung empfangener Signal und dem Senden von Signalen. Mit dem Sensor ist vorzugsweise ein sensor-externes Sende- und Empfangsmodul kombiniert, das mit dem Sensor mitbewegt wird. Dieses Modul dient dem Empfangen und dem Senden von Signalen, die von dem Sensor ausgegeben werden bzw. für den Empfang durch den Sensor bestimmt sind. Dabei kann es sich insbesondere um ein Funkmodul handeln, beispielsweise nach dem Bluetooth-Standard, ein WLAN-Modul oder ein Modul nach einem anderen Funkstandard wie 4G oder 5G. Das Sende-/ Empfangsmodul kann Energie für seinen Betrieb aus demselben Energiespeicher wie der Sensor beziehen. Alternativ kann das Modul eine andere Energieversorgung als der Sensor aufweisen. Ferner alternativ können statt eines einzigen Moduls zum Empfangen und Senden von Signalen separate Einrichtungen für die genannten Zwecke vorgesehen sein.The sensor can therefore be combined with a local energy store which is movable together with the sensor and which is not connected to the stationary base via an electrical line. The energy store supplies the sensor with electrical energy for the acquisition of the surface measurement data, for the execution of the logic optionally implemented in the sensor and for the signal processing by the sensor, in particular the processing of received signals and the sending of signals. A sensor-external transmitting and receiving module is preferably combined with the sensor, which is moved along with the sensor. This module is used to receive and send signals that are output by the sensor or are intended for reception by the sensor. This can in particular be a radio module, for example according to the Bluetooth standard, a WLAN module or a module according to another radio standard such as 4G or 5G. The transmitter / receiver module can draw energy for its operation from the same energy store as the sensor. Alternatively, the module can have a different energy supply than the sensor. Furthermore, instead of a single module for receiving and transmitting signals, separate devices can alternatively be provided for the purposes mentioned.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Sensor die aufgrund einer Erfassung eines Werkstücks erzeugten Oberflächenmessdaten in einem Datenspeicher des Sensors speichert und drahtlos ein Bestätigungssignal zu der Steuerung überträgt, wenn ein Satz von Oberflächenmessdaten erzeugt worden ist. Dadurch signalisiert der Sensor der Steuerung, dass zumindest ein Teil der Erfassung des Werkstücks abgeschlossen ist. Insbesondere kann die Steuerung daraus ermitteln, dass die Erfassung des Werkstücks in der momentanen Position des Sensors abgeschlossen ist, und eine Bewegung des Sensors an einem anderen Ort veranlassen und/oder auslösen. Z.B. kann der Sensor dann in eine andere beabsichtigte Position für eine Erfassung desselben Werkstücks oder eines anderen Werkstücks gebracht werden oder der Sensor kann in eine ServicePosition gebracht werden, in der andere Funktionen ausgeführt werden, wie z.B. die Aufladung des erwähnten Energiespeichers, der mit dem Sensor mitbewegt wird, und/oder eine Datenübertragung der von dem Sensor erzeugten Oberflächenmessdaten. Dies bedeutet, dass die Oberflächenmessdaten nicht zwangsläufig drahtlos von dem Sensor zu einer von dem Sensor entfernten Einrichtung gesendet werden müssen, auch wenn eine drahtlose Übertragung der von dem Sensor erzeugten Oberflächenmessdaten bevorzugt wird.It is further proposed that the sensor store the surface measurement data generated on the basis of a detection of a workpiece in a data memory of the sensor and wirelessly transmit a confirmation signal to the controller when a set of surface measurement data has been generated. As a result, the sensor signals to the controller that at least part of the detection of the workpiece has been completed. In particular, the control can determine from this that the detection of the workpiece in the current position of the sensor has been completed and can initiate and / or trigger a movement of the sensor at another location. E.g. the sensor can then be brought into a different intended position for detection of the same workpiece or a different workpiece, or the sensor can be brought into a service position in which other functions are carried out, e.g. the charging of the mentioned energy store, which is moved along with the sensor, and / or a data transmission of the surface measurement data generated by the sensor. This means that the surface measurement data do not necessarily have to be sent wirelessly from the sensor to a device remote from the sensor, even if wireless transmission of the surface measurement data generated by the sensor is preferred.
Die Position des Sensors zu Beginn eines Zeitintervalls der Erzeugung von Oberflächenmessdaten muss nicht mit der Position am Ende des Zeitintervalls übereinstimmen, auch wenn es zahlreiche Situationen gibt, in denen eine unveränderliche Position des Sensors während des Zeitintervalls der Erzeugung von Oberflächenmessdaten von Vorteil ist und die Erfindung entsprechend ausgeführt wird. In diesem Zeitintervall wird ein Satz von Oberflächenmessdaten erzeugt. Der Begriff des Satzes von Oberflächenmessdaten wird im Folgenden wiederholt verwendet. Wenn die Position am Ende des Zeitintervalls nicht mit der am Anfang übereinstimmt, findet zum Beispiel eine scannende Erfassung eines Werkstücks statt. Dies schließt mit ein, dass ein Teil des Sensors während des Zeitintervalls an einer unveränderlichen Position ist und sich lediglich ein anderer Teil des Sensors bewegt. Zum Beispiel kann sich eine Optik des Sensors zur Erfassung von Bilddaten bewegen, während eine Bestrahlungseinrichtung des Sensors zur Bestrahlung der Oberfläche des zu erfassenden Werkstücks ruht. Umgekehrt kann eine Bestrahlungseinrichtung des Sensors fortlaufend verschiedene Bereiche der Oberfläche des zu erfassenden Werkstücks bestrahlen und kann eine Bilderfassungseinrichtung des Sensors während dessen ruhen und somit immer denselben Bereich des Werkstücks erfassen.The position of the sensor at the beginning of a time interval of the generation of surface measurement data does not have to coincide with the position at the end of the time interval, even if there are numerous situations in which a fixed position of the sensor during the time interval of generation of surface measurement data is advantageous and the invention is carried out accordingly. A set of surface measurement data is generated in this time interval. The term “set of surface measurement data” is used repeatedly in the following. If the position at the end of the time interval does not match that at the beginning, a workpiece is scanned, for example. This includes that part of the sensor is in a fixed position during the time interval and only another part of the sensor is moving. For example, optics of the sensor for capturing image data can move while an irradiation device of the sensor for irradiating the surface of the workpiece to be captured is at rest. Conversely, an irradiation device of the sensor can continuously irradiate different areas of the surface of the workpiece to be detected and an image detection device of the sensor can rest during this and thus always detect the same area of the workpiece.
Insbesondere wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors, der ausgestaltet ist, Oberflächenmessdaten eines Werkstücks, insbesondere zum Zweck der Koordinatenbestimmung einer Oberfläche des Werkstücks, zu erzeugen, mit folgenden Verfahrens-Schritten:
- a) Empfangen eines Positions-Signals durch eine Steuerung des Sensors, wobei durch das Positions-Signal der Steuerung des Sensors signalisiert wird, dass sich der Sensor an der beabsichtigten Position für die Erzeugung eines Satzes von Oberflächenmessdaten befindet,
- b) drahtloses Übertragen eines Datenerzeugungs-Auslösesignals von der Steuerung zu dem Sensor,
- c) Erzeugen des Satzes von Oberflächenmessdaten durch den Sensor ausgelöst durch das Datenerzeugungs-Auslösesignal,
- d) Speichern des Satzes von Oberflächenmessdaten durch den Sensor in einem Datenspeicher des Sensors und drahtloses Übertragen eines Bestätigungs-Signals von dem Sensor zu der Steuerung, wobei durch das Bestätigungs-Signal signalisiert wird, dass der Sensor den Satz von Oberflächenmessdaten erzeugt hat,
- a) receiving a position signal by a controller of the sensor, the position signal signaling the controller of the sensor that the sensor is at the intended position for the generation of a set of surface measurement data,
- b) wireless transmission of a data generation trigger signal from the controller to the sensor,
- c) generating the set of surface measurement data by the sensor triggered by the data generation trigger signal,
- d) the sensor stores the set of surface measurement data in a data memory of the sensor and wireless transmission of a confirmation signal from the sensor to the controller, the confirmation signal signaling that the sensor has generated the set of surface measurement data,
Ferner wird vorgeschlagen: Eine Anordnung zur Erzeugung von Oberflächenmessdaten eines Werkstücks, insbesondere zum Zweck der Koordinatenbestimmung einer Oberfläche des Werkstücks, wobei die Anordnung einen Sensor zur Erzeugung der Oberflächenmessdaten und eine von dem Sensor entfernt angeordnete Steuerung des Sensors aufweist und wobei die Anordnung ausgestaltet ist:
- a) durch die Steuerung ein Positions-Signal zu empfangen, wobei durch das Positions-Signal der Steuerung des Sensors signalisiert wird, dass sich der Sensor an einer beabsichtigten Position für die Erzeugung eines Satzes von Oberflächenmessdaten befindet,
- b) ein Datenerzeugungs-Auslösesignals drahtlos von der Steuerung zu dem Sensor zu übertragen,
- c) ausgelöst durch das Datenerzeugungs-Auslösesignal durch den Sensor den Satz von Oberflächenmessdaten zu erzeugen,
- d) den Satz von Oberflächenmessdaten durch den Sensor in einem Datenspeicher des Sensors zu speichern und ein Bestätigungs-Signals von dem Sensor drahtlos zu der Steuerung zu übertragen, wobei durch das Bestätigungs-Signal signalisiert wird, dass der Sensor den Satz von Oberflächenmessdaten erzeugt hat,
- a) to receive a position signal by the controller, the position signal signaling the controller of the sensor that the sensor is at an intended position for the generation of a set of surface measurement data,
- b) wirelessly transmit a data generation trigger signal from the controller to the sensor,
- c) to generate the set of surface measurement data triggered by the data generation trigger signal by the sensor,
- d) to store the set of surface measurement data by the sensor in a data memory of the sensor and to transmit a confirmation signal wirelessly from the sensor to the controller, the confirmation signal being used to signal that the sensor has generated the set of surface measurement data,
Insbesondere kann die Anordnung ausgestaltet sein, die Schritte a) bis d) des oben genannten Verfahrens auszuführen. Ferner kann die Anordnung ausgestaltet sein, dass Verfahren in einer der konkreten Ausgestaltungen durchzuführen, die in dieser Beschreibung beschrieben sind.In particular, the arrangement can be designed to carry out steps a) to d) of the above-mentioned method. Furthermore, the arrangement can be configured to carry out the method in one of the specific configurations that are described in this description.
Zum Beispiel kann der Sensor von einer Person bewegt werden. Wenn dagegen die Bewegung des Sensors gesteuert von einer Maschine ausgeführt wird, wird bevorzugt, dass vor Schritt a) folgender Schritt ausgeführt wird:
- Ausgeben eines Positionierungs-Signals von der Steuerung des Sensors zu einer Positionierungseinrichtung, um den Sensor in die beabsichtigte Position für die Erzeugung eines Satzes von Oberflächenmessdaten zu bringen.
- Outputting a positioning signal from the controller of the sensor to a positioning device in order to bring the sensor into the intended position for the generation of a set of surface measurement data.
Dem entspricht es, dass die Anordnung ausgestaltet ist, von der Steuerung des Sensors ein Positionierungs-Signal zu einer Positionierungseinrichtung auszugeben, um den Sensor in die beabsichtigte Position für die Erzeugung des Satzes von Oberflächenmessdaten zu bringen. Während das Positionierungs-Signal die Positionierung also im Allgemeinen die Bewegung des Sensors bewirkt, signalisiert das Positions-Signal, dass sich der Sensor an einer beabsichtigten Position für die Erzeugung eines Satzes von Oberflächenmessdaten befindet.It corresponds to this that the arrangement is designed to output a positioning signal from the control of the sensor to a positioning device in order to bring the sensor into the intended position for the generation of the set of surface measurement data. While the positioning signal generally causes the positioning to move the sensor, the position signal signals that the sensor is at an intended position for the generation of a set of surface measurement data.
Mit dem Positions-Signal kann optional auch signalisiert werden, an welcher Position sich der Sensor befindet. Dies schließt die Möglichkeit mit ein zu signalisieren, in welche Richtung der Sensor ausgerichtet ist.The position signal can optionally be used to indicate the position at which the sensor is located. This includes the possibility of signaling in which direction the sensor is oriented.
Der Sensor kann z.B. an einem Arm eines Roboters befestigt sein und das Positionierungs-Signal kann dann an eine Bewegungssteuerung des Roboters ausgegeben werden. Optional kann der Roboter Teil der Anordnung sein.The sensor can e.g. be attached to an arm of a robot and the positioning signal can then be output to a motion controller of the robot. The robot can optionally be part of the arrangement.
Der Vorteil der Ausgabe des Positionierungs-Signals von der Steuerung des Sensors liegt darin, dass die Steuerung der Positionierung durchführen kann und nach dem Erhalt des Bestätigungs-Signals von dem Sensor optional die Bewegung des Sensors fortgesetzt steuern kann.The advantage of the output of the positioning signal from the control of the sensor is that the control can carry out the positioning and, after receiving the confirmation signal from the sensor, can optionally continue to control the movement of the sensor.
Im Allgemeinen muss die Positionierungseinrichtung nicht Teil der Anordnung sein. In konkreten Ausgestaltungen der Anordnung ist die Positionierungseinrichtung jedoch Teil der Anordnung. Z.B. kann die Positionierungseinrichtung Teil eines Roboters sein (z.B. eines Gelenkarmroboters), an dem der Sensor befestigt ist. Es kommen jedoch auch andere Positionierungseinrichtungen mit anderen Bewegungsmechaniken infrage. Ein Beispiel ist ein Koordinatenmessgerät in Portalbauweise oder Gantry-Bauweise. Im Fall eines Roboters kann es sich auch um einen freibeweglichen Roboter handeln, der keine stationäre Basis hat. Ein Beispiel für einen freibeweglichen Roboter ist ein selbstfahrendes Fahrzeug.In general, the positioning device does not have to be part of the arrangement. In specific refinements of the arrangement, however, the positioning device is part of the arrangement. E.g. the positioning device may be part of a robot (e.g. an articulated arm robot) to which the sensor is attached. However, other positioning devices with other movement mechanisms are also possible. One example is a coordinate measuring machine in portal design or gantry design. In the case of a robot, it can also be a freely moving robot that does not have a stationary base. An example of a free-moving robot is a self-driving vehicle.
Das Positions-Signal kann z. B. lediglich die Information aufweisen, dass sich der Sensor an einer beabsichtigten Position für die Erzeugung eines Satzes von Oberflächenmessdaten befindet. Wenn daher der Sensor z.B. handgeführt wird, kann die Bedienperson, welche den Sensor bewegt, eine Betätigungseinrichtung des Sensors betätigen und somit das Übertragen des Positions-Signals zu der Steuerung auslösen. Im Fall des maschinengeführten Sensors kann die Übertragung des Positions-Signals zu der Steuerung ebenfalls von einer Bedienperson ausgelöst werden. In all diesen Fällen kann das das Positions-Signal von dem Sensor oder einer anderen Einrichtung zu der Steuerung übertragen werden. Zum Beispiel kann für die Bedienperson ein Bedienpult vorgesehen sein mit einem Betätigungselement, durch dessen Betätigung die Übertragung des Positions-Signals ausgelöst wird. Im Fall des maschinengeführten Sensors wird es aber bevorzugt, dass das Positions-Signal automatisch erzeugt wird, wenn eine Einrichtung der Maschine feststellt, dass sich der Sensor in der beabsichtigten Position befindet oder kurz davor befindet.The position signal can e.g. B. merely have the information that the sensor is at an intended position for the generation of a set of surface measurement data. Therefore, if the sensor is operated by hand, for example, the operator who moves the sensor can actuate an actuating device of the sensor and thus initiate the transmission of the position signal to the controller. In the case of the machine-guided sensor, the transmission of the position signal to the controller can also be triggered by an operator. In all these cases the position signal can be transmitted from the sensor or another device to the controller. For example, a control panel with an actuating element can be provided for the operator, the actuation of which triggers the transmission of the position signal. In the case of the machine-guided sensor, however, it is preferred that the position signal is generated automatically when a device of the machine determines that the sensor is in the intended position or is about to be.
Insbesondere wenn der Sensor maschinengeführt ist, kann das Positions-Signal bereits dann zu der Steuerung übertragen werden, wenn sich der Sensor noch kurz vor der beabsichtigten Messposition befindet. Dies berücksichtigt insbesondere, dass die Steuerung für den Empfang und die Verarbeitung des Positions-Signals noch Zeit benötigt und auch für die Übertragung und Verarbeitung des Datenerzeugungs-Auslösesignals noch Zeit von der Steuerung benötigt wird.In particular, if the sensor is machine-operated, the position signal can already be transmitted to the controller when the sensor is still shortly before the intended measurement position. This takes into account, in particular, that the controller still needs time to receive and process the position signal and that the controller also needs time for the transmission and processing of the data generation trigger signal.
Insbesondere können die Schritte a) bis d) wiederholt für verschiedene beabsichtigte Positionen ausgeführt werden. Dabei kann die Steuerung insbesondere jeweils nach dem Empfang des Bestätigungs-Signals von dem Sensor die Bewegung des Sensors an die nächste beabsichtigte Position freigeben, steuern und/oder auslösen. Z.B. wird bei der Freigabe einem Benutzer oder einer Bewegungseinrichtung zur Bewegung des Sensors signalisiert, dass die Bewegung nun durchgeführt werden kann. Bei der Steuerung der Bewegung kann die Steuerung des Sensors auch die Bewegung des Sensors z.B. durch Ansteuerung einer Bewegungseinrichtung oder Übermittlung von Informationen an eine Bewegungssteuerung steuern. Bei der Auslösung wird anders als bei der Freigabe nicht lediglich signalisiert, dass die Bewegung nun stattfinden kann, sondern die Bewegung wird unmittelbar ausgelöst.In particular, steps a) to d) can be carried out repeatedly for different intended positions. In this case, the controller can release, control and / or trigger the movement of the sensor to the next intended position, in particular after receiving the confirmation signal from the sensor. E.g. when released, a user or a movement device is signaled to move the sensor that the movement can now be carried out. When controlling the movement, the control of the sensor can also control the movement of the sensor e.g. control by activating a movement device or transmitting information to a movement controller. When it is triggered, unlike when it is released, it not only signals that the movement can now take place, but that the movement is triggered immediately.
Die Wiederholung der Schritte a) bis d) schließt nicht aus, dass zwischen einer Ausführung der Schritte und der nächsten Ausführung der Schritte andere Aktionen durchgeführt werden und/oder Funktionen ausgeführt werden, wie beispielsweise die oben erwähnte Aufladung eines Energiespeichers des Sensors und/oder die Übertragung von Oberflächenmessdaten von dem Sensor zu der von dem Sensor entfernten Einrichtung. Bei dieser Einrichtung kann es sich um eine von der Steuerung separate und optional auch von der Steuerung unabhängige Einrichtung handeln. Alternativ kann es sich um eine Einrichtung handeln, die mit der Steuerung verbunden ist. Z.B. kann die Einrichtung einen Datenspeicher der Steuerung aufweisen und kann die Steuerung auch die Auswertung der Oberflächenmessdaten steuern, sodass die Koordinaten der Oberfläche des Werkstücks aus den Oberflächenmessdaten bestimmt werden.The repetition of steps a) to d) does not exclude that between one execution of the steps and the next execution of the steps other actions are carried out and / or functions are carried out, such as the above-mentioned charging of an energy storage device of the sensor and / or the Transmission of surface measurement data from the sensor to the device remote from the sensor. This device can be a device that is separate from the controller and optionally also independent of the controller. Alternatively, it can be a device that is connected to the controller. E.g. The device can have a data memory of the controller and the controller can also control the evaluation of the surface measurement data, so that the coordinates of the surface of the workpiece are determined from the surface measurement data.
Insbesondere kann der Satz von Oberflächenmessdaten oder der Teil des Satzes von Oberflächenmessdaten während einer Bewegung des Sensors in eine folgende beabsichtigte Position für die Erzeugung eines weiteren Satzes von Oberflächenmessdaten über eine drahtlose Übertragungsverbindung von dem Sensor zu der von dem Sensor entfernten Einrichtung gesendet werden. Die Anordnung kann entsprechend ausgestaltet sein. Dies hat den Vorteil, dass Zeit gespart wird. Gleichzeitig sind die bei der vorangegangenen Ausführung der Schritte a) bis d) erzeugten Oberflächenmessdaten in dem Datenspeicher des Sensors gespeichert und somit gesichert. Ferner wird die Bewegung des Sensors in die folgende beabsichtigte Position vorzugsweise erst dann von der Steuerung freigegeben, ausgelöst und/oder gesteuert, wenn das Bestätigungs-Signal von dem Sensor zu der Steuerung übertragen worden ist. Dagegen kann das drahtlose Übertragen der Daten von dem Sensor auf die entfernte Einrichtung bereits begonnen werden und optional auch abgeschlossen werden, während der Sensor noch in der Position ist, in der der Satz von Oberflächenmessdaten erzeugt wird oder worden ist oder in der die Erzeugung der Oberflächenmessdaten andauert oder beendet wurde.In particular, the set of surface measurement data or the part of the set of surface measurement data can be transmitted via a wireless transmission link from the sensor to the device remote from the sensor during a movement of the sensor to a subsequent intended position for the generation of a further set of surface measurement data. The arrangement can be designed accordingly. This has the advantage that it saves time. At the same time, the surface measurement data generated in the previous execution of steps a) to d) are stored in the data memory of the sensor and thus saved. Furthermore, the movement of the sensor into the following intended position is preferably only released, triggered and / or controlled by the controller when the confirmation signal has been transmitted from the sensor to the controller. In contrast, the wireless transmission of the data from the sensor to the remote device can already be started and optionally also completed while the sensor is still in the position in which the set of surface measurement data is or has been generated or in which the surface measurement data is generated continues or has ended.
Alternativ kann das drahtlose Übertragen der Oberflächenmessdaten beginnen, sobald ein Teil des Satzes von Oberflächenmessdaten erzeugt worden ist. Es gibt jedoch Situationen insbesondere in einer industriellen Fertigungsumgebung, in der die Oberflächenmessdaten nicht oder nicht mit derselben Datenrate übertragen werden können, wie sie erzeugt werden. Z.B. können Funkdatenübertragungen in einer industriellen Fertigungsumgebung gestört werden, etwa durch Vorgänge wie Schweißen. Auch ist es möglich, dass sich der Sensor in einer Position befindet, von der aus eine Übertragung der Daten behindert oder verhindert ist. Z.B. kann der Sensor in Bereiche zwischen Oberflächen des Werkstücks oder hinter dem Werkstück eingebracht sein, von denen eine drahtlose Übertragung zu der entfernten Einrichtung nicht möglich ist.Alternatively, the wireless transmission of the surface measurement data can begin as soon as part of the set of surface measurement data has been generated. However, there are situations, particularly in an industrial production environment, in which the surface measurement data cannot be transmitted or cannot be transmitted at the same data rate as they are generated. E.g. Radio data transmissions in an industrial manufacturing environment can be disrupted, for example by processes such as welding. It is also possible for the sensor to be in a position from which transmission of the data is hindered or prevented. E.g. For example, the sensor can be placed in areas between surfaces of the workpiece or behind the workpiece from which wireless transmission to the remote device is not possible.
Wie erwähnt kann der Sensor ein optischer Sensor sein. Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens und der Anordnung erzeugt ein optischer Sensor in Schritt c) zumindest ein Bild des Werkstücks, dessen Bilddaten der Satz von Oberflächenmessdaten oder ein Teil des Satzes von Oberflächenmessdaten sind. Bei dem Bild handelt es sich insbesondere um ein digitales Bild. Pixel des Bildes können insbesondere Elemente eines eindimensionalen Zeilenbildes sein oder ausgerichtet in Zeilen und Spalten eine 2-dimensionale Bildmatrix bilden. Erwähnt wurde bereits die Möglichkeit, dass außerdem Laufzeit-Information der Messstrahlung und somit Tiefeninformation genutzt werden kann. In diesem Fall kann zum Beispiel einem Bild-Pixel solche Laufzeit-Information zugeordnet sein. Optional kann der Sensor nicht nur ein Bild sondern zum Beispiel gleichzeitig eine Mehrzahl von Bildern erzeugen, etwa im Fall einer Stereo-Bildaufnahme. In allen Fällen kann auch der Zeitpunkt der Aufnahme eines Bildes oder eines Bild-Pixels aufgezeichnet werden.As mentioned, the sensor can be an optical sensor. In one embodiment of the method and the arrangement, an optical sensor generates at least one image of the workpiece in step c), the image data of which is the set of surface measurement data or a part of the set of surface measurement data. The image is in particular a digital image. Pixels of the image can in particular be elements of a one-dimensional line image or, aligned in lines and columns, form a two-dimensional image matrix. The possibility has already been mentioned that transit time information of the measurement radiation and thus depth information can also be used. In this case, such runtime information can be assigned to an image pixel, for example. Optionally, the sensor can generate not only one image but, for example, a plurality of images simultaneously, for example in the case of a stereo image recording. In all cases, the time when an image or an image pixel was taken can also be recorded.
Bei einer Ausgestaltung kann die Steuerung vor der Erzeugung des Satzes von Oberflächenmessdaten durch den Sensor, die durch das Datenerzeugungs-Auslösesignal ausgelöst wird, einen Wert eines Bilderzeugungsparameters zu dem Sensor übertragen, insbesondere drahtlos übertragen. Der Sensor erzeugt den Satz von Oberflächenmessdaten dann entsprechend dem Wert des Bilderzeugungsparameters. Bei dem Bilderzeugungsparameter kann es sich insbesondere um den Parameter einer Kamera handeln. Der Bilderzeugungsparameter kann daher z. B. die Länge des Zeitintervalls festlegen, über das hinweg ein Sensorelement, wie z.B. ein Matrixelement einer Matrix von Fotodioden, mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird, die von dem zu erfassenden Werkstück ausgeht. Diese Zeitdauer wird auch als Integrationszeit bei Kameras bezeichnet. Ein anderes Beispiel für einen Bilderzeugungsparameter ist ein Verstärkungsfaktor, englisch auch als „gain“ bezeichnet, mit dem elektrische Signale der Sensorelemente der Kamera verstärkt werden. Noch ein weiteres Beispiel ist die Blende einer Blendenoptik der Kamera. Indem zumindest für einen Bilderzeugungsparameter ein Parameterwert von der Steuerung zu dem Sensor übertragen wird, kann die Kamera die Bilderzeugung steuern. Der Sensor muss daher nicht selbst (z.B. durch Auswertung eines aufgenommenen Bildes oder anhand von Informationen über das zu erfassende Werkstück) Bilderzeugungsparameter ermitteln und es können außerdem auf die konkrete Situation der Erfassung und/oder die Messaufgabe angepasste Bilderzeugungsparameter eingestellt werden.In one embodiment, the controller can transmit, in particular wirelessly, a value of an image generation parameter to the sensor before the sensor generates the set of surface measurement data that is triggered by the data generation trigger signal. The sensor then generates the set of surface measurement data according to the value of the imaging parameter. The image generation parameter can in particular be the parameter of a camera. The imaging parameter can therefore e.g. B. specify the length of the time interval over which a sensor element, such as a matrix element of a matrix of photodiodes, is irradiated with electromagnetic radiation emanating from the workpiece to be detected. This period is also known as the integration time for cameras. Another example of an image generation parameter is an amplification factor, also referred to as “gain”, with which electrical signals from the sensor elements of the camera are amplified. Yet another example is the shutter of a shutter optics of the camera. By transmitting a parameter value from the controller to the sensor for at least one image generation parameter, the camera can control the image generation. The sensor therefore does not have to determine image generation parameters itself (for example by evaluating a recorded image or based on information about the workpiece to be recorded) and image generation parameters adapted to the specific situation of the acquisition and / or the measurement task can also be set.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung vor der Erzeugung des Satzes von Oberflächenmessdaten durch den Sensor, die durch das Datenerzeugungs-Auslösesignal ausgelöst wird, ein Steuersignal zur Einstellung einer Bestrahlungseinrichtung des Sensors an den Sensor übertragen. Der Sensor bestrahlt dann das Werkstück während der Erzeugung des zumindest einen Bildes entsprechend der durch das Steuersignal vorgegebenen Einstellung der Bestrahlungseinrichtung. Bei der Bestrahlungseinrichtung kann es sich auch um eine Mehrzahl von Bestrahlungseinheiten handeln, wobei jede der Bestrahlungseinheiten unabhängig oder in Zusammenhang mit der anderen oder den anderen der Bestrahlungseinheiten einstellbar ist. Das Steuersignal enthält vorzugsweise die für die Einstellung sämtlicher vorhandener Bestrahlungseinheiten erforderlichen Informationen. Eingangs wurden Beispiele für die Bestrahlung des zu erfassenden Werkstücks beschrieben. Die Einstellung der Bestrahlungseinrichtung führt daher z.B. zu einer Einstellung von zumindest einem projizierten Muster, der Intensität der Bestrahlung, der Wellenlänge der Bestrahlung und/oder der Abmessungen und/oder Position des bestrahlten Bereichs. Auch die Bestrahlungsdauer kann auf diese Weise eingestellt werden. Die Einstellung der Bestrahlungseinrichtung durch ein von der Steuerung übertragenes Steuersignal hat wiederum den Vorteil, dass der Sensor selbst die Funktionalität der Auswahl einer auf die konkrete Erfassungssituation angepassten Einstellung nicht aufweisen muss.As an alternative or in addition, the controller can transmit a control signal for setting an irradiation device of the sensor to the sensor before the sensor generates the set of surface measurement data, which is triggered by the data generation trigger signal. The sensor then irradiates the workpiece while generating the at least one image in accordance with the setting of the irradiation device predetermined by the control signal. The irradiation device can also be a plurality of irradiation units, each of the irradiation units being adjustable independently or in connection with the other or the other of the irradiation units. The control signal preferably contains the information required for setting all existing irradiation units. At the beginning, examples for the irradiation of the workpiece to be detected were described. The setting of the irradiation device therefore leads to e.g. for setting at least one projected pattern, the intensity of the irradiation, the wavelength of the irradiation and / or the dimensions and / or position of the irradiated area. The irradiation duration can also be adjusted in this way. The setting of the irradiation device by means of a control signal transmitted by the controller has the advantage that the sensor itself does not have to have the functionality of selecting a setting adapted to the specific detection situation.
Insbesondere kann der Sensor ausgestaltet sein festzustellen, dass bereits in dem Datenspeicher des Sensors gespeicherte Daten einen so großen Anteil an der Speicherkapazität des Datenspeichers haben, d.h. einen entsprechend großen Anteil des Speichers belegen, dass die verbleibende Speicherkapazität des Datenspeichers nicht mehr für eine Speicherung einer folgenden und/oder bereits durchgeführten Erfassung erzeugter Oberflächenmessdaten ausreicht. Bei diesen bereits gespeicherten Daten im Datenspeicher des Sensors handelt es sich um solche Daten, die noch nicht von dem Sensor zu der von dem Sensor entfernten Einrichtung gesendet worden sind oder zu denen der Sensor nicht über die Information verfügt, dass die Daten von der entfernten Einrichtung empfangen wurden. In dem ersten Fall, d.h. wenn die Daten noch nicht gesendet worden sind, kann dies der Sensor z.B. an einer zusätzlichen Kennzeichnung dieser Daten feststellen. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel können die Daten, sobald sie zu der von dem Sensor entfernten Einrichtung gesendet worden sind, aus dem Datenspeicher gelöscht werden. Auch ohne Kennzeichnung der Daten in dem Datenspeicher als nicht gesendet kann daher anhand des zur Speicherung von Daten in dem Datenspeicher freien Datenvolumens ermittelt werden, ob neu zu speichernde Daten vollständig gespeichert werden können.In particular, the sensor can be designed to determine that data already stored in the data memory of the sensor make up such a large proportion of the storage capacity of the data memory, i.e. a correspondingly large portion of the memory shows that the remaining storage capacity of the data memory is no longer sufficient for storing a subsequent and / or already performed acquisition of generated surface measurement data. These already stored data in the data memory of the sensor are data that have not yet been sent from the sensor to the device remote from the sensor or for which the sensor does not have the information that the data is from the remote device were received. In the first case, i.e. if the data have not yet been sent, the sensor can e.g. by an additional identification of this data. In a first embodiment the data can be deleted from the data memory as soon as they have been sent to the device remote from the sensor. Even without marking the data in the data memory as not sent, the data volume free for storing data in the data memory can therefore be used to determine whether new data to be stored can be completely stored.
Die Löschung der gespeicherten Daten unmittelbar nach ihrer Sendung hat aber den Nachteil, dass die Daten im Fall einer gestörten oder fehlerhaften Übertragung nicht nochmals gesendet werden können. Es wird daher bevorzugt, dass in dem Datenspeicher gespeicherte Daten so gekennzeichnet werden, dass der Sensor feststellen kann, ob die Daten von der entfernten Einrichtung empfangen wurden. Z.B. kann jeweils für ein gesendetes Datenvolumen oder Daten-Teilvolumen von der entfernten Einrichtung ein Empfangsbestätigungssignal zu dem Sensor gesendet werden. Wenn aus dem Empfangsbestätigungssignal oder bei Empfang des Empfangsbestätigungssignals von dem Sensor festgestellt wird, dass das Datenvolumen oder Teil-Datenvolumen empfangen wurde, können die Daten in dem Datenspeicher des Sensors gelöscht werden oder der entsprechende Speicherbereich kann so gekennzeichnet werden, dass er mit anderen Daten überschrieben werden kann.However, deleting the stored data immediately after it has been sent has the disadvantage that the data cannot be sent again in the event of a disrupted or faulty transmission. It is therefore preferred that data stored in the data memory be marked so that the sensor can determine whether the data has been received from the remote device. E.g. A receipt confirmation signal can be sent to the sensor from the remote device for a transmitted data volume or data sub-volume. If it is determined from the receipt confirmation signal or upon receipt of the receipt confirmation signal from the sensor that the data volume or partial data volume has been received, the data in the data memory of the sensor can be deleted or the corresponding memory area can be marked so that it is overwritten with other data can be.
Insbesondere kann jedem von einer Mehrzahl von Bildern eine eindeutige Kennung zugeordnet sein. Dies ermöglicht es, jedes Bild anhand seiner Kennung eindeutig zu identifizieren. Die Bild-Kennungen können dann dazu genutzt werden festzustellen, welche Bilder bereits von dem Sensor zu der entfernten Einrichtung übertragen wurden und/oder empfangen wurden. Insbesondere erzeugt der Sensor die Kennung oder ordnet zumindest die Kennung dem jeweiligen Bild zu. In einer Ausgestaltung kann die Kennung an die entfernte Einrichtung übertragen werden und bestätigt die entfernte Einrichtung anhand der Kennung dem Sensor, dass das Bild (d.h. die vollständigen Bilddaten) empfangen wurde.In particular, each of a plurality of images can be assigned a unique identifier. This makes it possible to uniquely identify each image using its identifier. The picture- Identifiers can then be used to determine which images have already been transmitted and / or received from the sensor to the remote device. In particular, the sensor generates the identifier or at least assigns the identifier to the respective image. In one embodiment, the identifier can be transmitted to the remote device and the remote device confirms to the sensor on the basis of the identifier that the image (ie the complete image data) has been received.
Im Allgemeinen kann der Sensor daher bezüglich noch im Datenspeicher des Sensors gespeicherten Daten feststellen, ob die Daten gelöscht oder überschrieben werden dürfen, weil sie bereits erfolgreich zu der entfernten Einrichtung übertragen wurden. Die Tatsache, dass in dem Datenspeicher gespeicherte Daten noch nicht gesendet worden sind, kann daher anhand einer Kennzeichnung der Daten oder des Speicherbereichs dieser Daten durchgeführt werden oder - bei einer anderen Ausgestaltung - indirekt aus der Tatsache geschlossen werden, dass die Daten noch in dem Datenspeicher gespeichert sind. Die Tatsache, dass in dem Datenspeicher noch gespeicherte Daten gelöscht oder überschrieben werden können, kann - bei noch einer anderen Ausgestaltung - daraus geschlossen werden, dass zumindest ein EmpfangsbestätigungsSignal von der entfernten Einrichtung zurückerhalten wurde.In general, the sensor can therefore determine, with regard to data still stored in the data memory of the sensor, whether the data may be deleted or overwritten because they have already been successfully transferred to the remote device. The fact that the data stored in the data memory has not yet been sent can therefore be carried out on the basis of an identification of the data or the storage area of this data or - in another embodiment - it can be concluded indirectly from the fact that the data is still in the data memory are stored. The fact that data still stored in the data memory can be deleted or overwritten can - in yet another embodiment - be concluded from the fact that at least one acknowledgment signal was received back from the remote device.
Wenn der Sensor feststellt, dass neu in dem Datenspeicher zu speichernde Daten nicht oder nicht vollständig gespeichert werden können, weil kein entsprechend großer freier Speicherbereich zur Verfügung steht, kann der Sensor ein entsprechendes Zustands-Signal senden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Zustands-Signal von dem Sensor gesendet werden, wenn ausreichend Speichervolumen für die Speicherung neu zu speichernder Daten in dem Daten in dem Datenspeicher zur Verfügung steht. Z.B. kann die Steuerung aus einem Ausbleiben des Zustands-Signals daher schließen, dass kein ausreichendes Datenvolumen mehr zur Verfügung steht.If the sensor determines that new data to be stored in the data memory cannot be saved or not completely saved because no correspondingly large free memory area is available, the sensor can send a corresponding status signal. As an alternative or in addition, a status signal can be sent by the sensor when sufficient storage volume is available for storing new data to be stored in the data in the data memory. E.g. the controller can therefore conclude from the absence of the status signal that there is no longer a sufficient data volume available.
Das Zustands-Signal kann insbesondere drahtlos gesendet werden. Empfänger des Zustands-Signals ist insbesondere die Steuerung. Alternativ kann das Zustands-Signal zu der entfernten Einrichtung gesendet werden. Die Einrichtung kann dann die Steuerung informieren.The status signal can in particular be sent wirelessly. The receiver of the status signal is in particular the controller. Alternatively, the status signal can be sent to the remote device. The facility can then inform the controller.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens und der Anordnung reagiert die Steuerung auf den Empfang oder das Ausbleiben des Zustands-Signals, d.h. sie reagiert auf die Information, dass kein ausreichend großer Bereich des Datenspeichers des Sensors für eine Speicherung bei einer folgenden und/oder durchgeführten Erfassung erzeugter Oberflächenmessdaten zur Verfügung steht. Die Reaktion besteht insbesondere darin, dass ein geplanter Betriebsablauf des Betriebes des Sensors abgeändert und/oder unterbrochen wird und/oder dass die Steuerung ein Warnsignal ausgibt. Das Warnsignal kann insbesondere zu der entfernten Einrichtung ausgegeben werden. Es bestehen somit verschiedene Möglichkeiten, wie auf die erhaltene Information reagiert werden kann. Vorzugsweise ist zumindest eine dieser Möglichkeiten realisiert. Der Betriebsablauf kann insbesondere so abgeändert werden, dass eine Vermessung des Werkstücks auch unter Erzeugung einer geringeren Datenmenge durchgeführt wird, wobei insbesondere ein geänderter Messplan der Vermessung des Werkstücks eingehalten werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung den Betrieb des Sensors unterbrechen und z.B. abwarten, ob weitere Daten erfolgreich von dem Sensor zu der entfernten Einrichtung gesendet werden, sodass ein größerer Anteil des zur Verfügung stehenden Datenvolumens dieses Datenspeichers zur Speicherung wieder zur Verfügung steht. Aus dem Warnsignal kann insbesondere in Bezug auf die Auswertung der insgesamt zu der entfernten Einrichtung übertragenen Oberflächenmessdaten die Information entnommen werden, dass und optional welche gewünschten Messdaten nicht oder noch nicht übertragen worden sind. Dies erlaubt es insbesondere, die Auswertung der insgesamt übertragenen Messdaten abzuändern.In one embodiment of the method and the arrangement, the controller reacts to the receipt or the absence of the status signal, i. it reacts to the information that there is not a sufficiently large area of the data memory of the sensor available for storage during a subsequent and / or performed acquisition of generated surface measurement data. The reaction consists in particular in the fact that a planned operating sequence of the operation of the sensor is modified and / or interrupted and / or that the controller outputs a warning signal. The warning signal can in particular be output to the remote device. There are therefore various options for reacting to the information received. At least one of these possibilities is preferably implemented. The operating sequence can in particular be modified in such a way that a measurement of the workpiece is also carried out with the generation of a smaller amount of data, it being possible in particular to adhere to a modified measurement plan for the measurement of the workpiece. Alternatively or additionally, the controller can interrupt the operation of the sensor and e.g. wait to see whether further data are successfully sent from the sensor to the remote device so that a larger proportion of the available data volume of this data memory is available again for storage. From the warning signal, in particular with regard to the evaluation of the total surface measurement data transmitted to the remote device, the information can be taken that and optionally which desired measurement data have not or not yet been transmitted. This makes it possible, in particular, to change the evaluation of the measurement data transmitted as a whole.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
-
1 schematisch einen Gelenkarmroboter, an dessen freiem Ende ein optischer Sensor befestigt ist, wobei sich der Sensor in einer Position zur Erfassung eines Werkstücks befindet, -
2 ein Blockdiagramm, das schematisch Einrichtungen des Sensors, mit dem Sensor kombinierte Einrichtungen und Einrichtungen der Steuerung des Sensors zeigt, und -
3 ein Flussdiagramm zur Darstellung von Verfahrensschritten bei der Erzeugung, Übertragung und Auswertung von Oberflächenmessdaten eines Werkstücks.
-
1 schematically an articulated arm robot, at the free end of which an optical sensor is attached, the sensor being in a position for detecting a workpiece, -
2 a block diagram schematically showing devices of the sensor, devices combined with the sensor and devices for controlling the sensor, and -
3 a flowchart showing method steps in the generation, transmission and evaluation of surface measurement data of a workpiece.
Der in
Der Gelenkarmroboter
Anders als schematisch in
Bei der in
Das in
Bei der Kamera
Als Teil des Sensors
Bei den Einrichtungen handelt es sich um einen Energiespeicher
Anhand von
In Schritt
In dem darauffolgenden Schritt
In dem folgenden Schritt
In einem auf den Schritt
In einem auf Schritt
Nach einem der Schritte
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Sensorsensor
- 33
- Steuerungcontrol
- 55
- Werkstückworkpiece
- 77th
- GelenkarmroboterArticulated arm robots
- 88th
- BasisBase
- 99
- ArmabschnittArm section
- 1010
- Gelenkjoint
- 1111
- BewegungssteuerungMotion control
- 2121st
- Sensorsensor
- 2222nd
- BestrahlungseinrichtungIrradiation facility
- 2323
- Muster-ProjektionseinrichtungPattern projection device
- 2424
- Einrichtung des SensorsSetting up the sensor
- 2525th
- EnergieversorgungseinrichtungEnergy supply device
- 2626th
- Kameracamera
- 2727
- EnergiespeicherEnergy storage
- 2828
- LadeeinrichtungCharging device
- 2929
- FunkmodulRadio module
- 3030th
- BilddatenspeicherImage data storage
- 3131
- Serviceeinrichtung zur Aufladung des EnergiespeichersService facility for charging the energy storage
- 3333
- FunkmodulRadio module
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102010018979 A1 [0011, 0013]DE 102010018979 A1 [0011, 0013]
- DE 102015204473 A1 [0012]DE 102015204473 A1 [0012]
Claims (12)
Priority Applications (1)
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DE102019204606.1A DE102019204606B4 (en) | 2019-04-01 | 2019-04-01 | Method for operating a sensor for generating surface measurement data of a workpiece and arrangement with such a sensor |
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-
2019
- 2019-04-01 DE DE102019204606.1A patent/DE102019204606B4/en active Active
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---|---|
DE102019204606B4 (en) | 2020-10-29 |
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---|---|---|---|
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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