DE112013002892T5 - Coordinate measuring machines with removable accessories - Google Patents

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Klaus Kretschmer
Clark H. Briggs
Robert E. Bridges
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Abstract

Es ist ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät zum Messen der Koordinaten eines Objekts im Raum vorgesehen. Das Gelenkarm-KMG umfasst einen Sockel und einen Armabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden. Der Armabschnitt umfasst eine Vielzahl von verbundenen Armsegmenten, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst. Es ist eine elektronische Schaltung vorgesehen, die das Positionssignal des mindestens einen Positionsmessgeräts empfängt. Ein Sondenelement ist an das erste Ende gekoppelt. Eine kontaktlose Messvorrichtung ist an das Sondenelement gekoppelt, wobei die Vorrichtung einen Sender elektromagnetischer Strahlung aufweist und dafür konfiguriert ist, einen Abstand zu einem Objekt basierend zumindest teilweise auf der Ausbreitungszeit der emittierten und reflektierten Lichtstrahlen zu ermitteln.A portable articulated arm coordinate measuring machine is provided for measuring the coordinates of an object in space. The articulated arm CMM includes a base and an arm portion having opposite first and second ends. The arm portion includes a plurality of connected arm segments, each arm segment comprising at least one position measuring device for generating a position signal. An electronic circuit is provided which receives the position signal of the at least one position measuring device. A probe element is coupled to the first end. A non-contact measuring device is coupled to the probe element, the device comprising a transmitter of electromagnetic radiation and configured to determine a distance to an object based at least in part on the propagation time of the emitted and reflected light beams.

Description

Hintergrundbackground

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Koordinatenmessgerät und insbesondere ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät mit einem Verbinder an einem Sondenelement des Koordinatenmessgeräts, der das Ankoppeln von Zusatzvorrichtungen ermöglicht, welche einen Abstand basierend zumindest teilweise auf der Ausbreitungszeit der emittierten und reflektierten Lichtstrahlen ermitteln.The present disclosure relates to a coordinate measuring machine, and more particularly, to a portable articulated arm coordinate measuring machine having a connector on a probe element of the CMM that allows coupling of auxiliary devices that determine a distance based at least in part on the propagation time of the emitted and reflected light beams.

Tragbare Gelenkarm-Koordinatenmessgeräte (Gelenkarm-KMGs) fanden weit verbreitete Verwendung bei der Fertigung bzw. Herstellung von Teilen, wo ein Bedarf daran besteht, die Abmessungen des Teils während verschiedener Schritte der Fertigung bzw. Herstellung (z. B. der mechanischen Bearbeitung) des Teils schnell und genau nachzuprüfen. Tragbare Gelenkarm-KMGs stellen eine weitgehende Verbesserung gegenüber bekannten unbeweglichen bzw. feststehenden, kostenintensiven und relativ schwer zu bedienenden Messeinrichtungen dar, und zwar insbesondere hinsichtlich des Zeitaufwands, der für die Durchführung von Dimensionsmessungen relativ komplexer Teile anfällt. Normalerweise führt ein Bediener eines tragbaren Gelenkarm-KMG einfach eine Sonde entlang der Oberfläche des zu messenden Teils oder Objekts. Die Messdaten werden dann aufgezeichnet und dem Bediener bereitgestellt. In einigen Fällen werden die Daten dem Bediener in optischer Form bereitgestellt, beispielsweise in dreidimensionaler (3-D) Form auf einem Computerbildschirm. In anderen Fällen werden die Daten dem Bediener in numerischer Form bereitgestellt, beispielsweise wenn bei der Messung des Durchmessers eines Lochs der Text „Durchmesser = 1,0034” auf einem Computerbildschirm angezeigt wird.Portable articulated arm CMMs have found widespread use in the manufacture of parts where there is a need to increase the dimensions of the part during various steps in the fabrication (eg, machining) of the part Partly fast and accurate Verify. Portable articulated arm CMM's represent a significant improvement over known fixed, costly, and relatively difficult to use gauges, especially in terms of the time required to perform dimensional measurements of relatively complex parts. Normally, an operator of a portable articulated arm CMM simply inserts a probe along the surface of the part or object to be measured. The measurement data is then recorded and provided to the operator. In some cases, the data is provided to the operator in an optical form, such as in three-dimensional (3-D) form on a computer screen. In other cases, the data is provided to the operator in numerical form, for example, when measuring the diameter of a hole, the text "diameter = 1.0034" is displayed on a computer screen.

Ein Beispiel eines tragbaren Gelenkarm-KMG des Stands der Technik wird in dem US-Patent Nr. 5,402,582 ('582) des gleichen Inhabers offenbart. Das Patent '582 offenbart ein 3-D-Messsystem, das ein manuell bedientes Gelenkarm-KMG mit einem Tragunterteil an einem Ende und einer Messsonde am anderen Ende umfasst. Das US-Patent Nr. 5,611,147 ('147) des gleichen Inhabers offenbart ein ähnliches Gelenkarm-KMG. In dem Patent '147 umfasst das Gelenkarm-KMG mehrere Merkmale einschließlich einer zusätzlichen Drehachse am Sondenelement, wodurch für einen Arm eine Konfiguration mit zwei-zwei-zwei oder zwei-zwei-drei Achsen bereitgestellt wird (wobei Letztere ein Arm mit sieben Achsen ist).An example of a prior art portable articulated arm CMM will be described in U.S. Patent No. 5,348,054 U.S. Patent No. 5,402,582 ('582) of the same assignee. The '582 patent discloses a 3-D measuring system comprising a manually operated articulated arm CMM with a support base at one end and a probe at the other end. The U.S. Patent No. 5,611,147 ('147) of the same assignee discloses a similar articulated arm CMM. In the '147 patent, the articulated arm CMM includes several features including an additional pivot on the probe element providing a two-two-two or two-two-three axis configuration for one arm (the latter being a seven-axis arm). ,

Dreidimensionale Oberflächen können auch mit kontaktlosen Verfahren gemessen werden. Ein Typ einer kontaktlosen Vorrichtung, der manchmal als „Laserliniensonde” bezeichnet wird, emittiert ein Laserlicht entweder auf einen Punkt oder entlang einer Linie. Eine Bildgebungsvorrichtung wie beispielsweise ein ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD; charge-coupled device) wird angrenzend an den Laser positioniert, um ein Bild des von der Oberfläche reflektierten Lichts aufzunehmen. Die Oberfläche des zu messenden Objekts ruft eine diffuse Reflexion hervor. Das Bild auf dem Sensor ändert sich, während sich der Abstand zwischen dem Sensor und der Oberfläche ändert. Wenn die Beziehung zwischen dem Bildgebungssensor und dem Laser und der Position des Laserbilds auf dem Sensor bekannt ist, kann man Triangulationsverfahren einsetzen, um Punkte auf der Oberfläche zu messen.Three-dimensional surfaces can also be measured by contactless methods. One type of non-contact device, sometimes referred to as a "laser line probe", emits laser light either at a point or along a line. An imaging device such as a charge-coupled device (CCD) is positioned adjacent to the laser to capture an image of the light reflected from the surface. The surface of the object to be measured causes a diffuse reflection. The image on the sensor changes as the distance between the sensor and the surface changes. If the relationship between the imaging sensor and the laser and the position of the laser image on the sensor is known, triangulation techniques can be used to measure points on the surface.

Obwohl bereits existierende KMGs für ihre beabsichtigten Zwecke geeignet sind, besteht Bedarf an einem tragbaren Gelenkarm-KMG, das bestimmte Merkmale von Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung aufweist.Although existing CMMs are suitable for their intended purposes, there is a need for a portable articulated arm CMM incorporating certain features of embodiments of the present invention.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) zum Messen dreidimensionaler Koordinaten eines Objekts im Raum vorgesehen. Das Gelenkarm-KMG umfasst einen Sockel. Es ist ein manuell positionierbarer Armabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden vorgesehen, der drehbar an den Sockel gekoppelt ist. Der Armabschnitt umfasst eine Vielzahl von verbundenen Armsegmenten, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst. Es ist eine elektronische Schaltung vorgesehen, die das Positionssignal des mindestens einen Positionsmessgeräts empfängt. Ein Sondenelement ist an das erste Ende gekoppelt. Eine kontaktlose dreidimensionale Messvorrichtung ist an das Sondenelement gekoppelt, wobei die kontaktlose dreidimensionale Messvorrichtung einen für das Aussenden mindestens eines Messstrahls konfigurierten Sender elektromagnetischer Strahlung und einen für den Empfang mindestens eines reflektierten Strahls konfigurierten Empfänger aufweist. Die kontaktlose Messvorrichtung weist einen Spiegel auf, der für das Reflektieren sowohl des mindestens einen Messstrahls als auch des mindestens einen reflektierten Strahls angeordnet ist. Die kontaktlose dreidimensionale Messvorrichtung weist ferner eine Steuervorrichtung auf, die dafür konfiguriert ist, einen Abstand zu dem Objekt basierend zumindest teilweise auf einer kombinierten Ausbreitungszeit des mindestens einen Messstrahls und des mindestens einen reflektierten Strahls und auf der Lichtgeschwindigkeit in Luft zu ermitteln. Ein Prozessor ist elektrisch an die elektronische Schaltung gekoppelt, wobei der Prozessor dafür konfiguriert ist, die dreidimensionalen Koordinaten eines Punkts auf dem Objekt als Reaktion auf den Empfang der Positionssignale der Positionsmessgeräte und als Reaktion auf den Empfang, von der Steuervorrichtung, des gemessenen Abstands zu ermitteln.According to one aspect of the invention, there is provided a portable articulated arm coordinate measuring machine (articulated arm CMM) for measuring three-dimensional coordinates of an object in space. The articulated arm CMM includes a pedestal. There is provided a manually positionable arm portion having opposite first and second ends rotatably coupled to the base. The arm portion includes a plurality of connected arm segments, each arm segment comprising at least one position measuring device for generating a position signal. An electronic circuit is provided which receives the position signal of the at least one position measuring device. A probe element is coupled to the first end. A contactless three-dimensional measuring device is coupled to the probe element, wherein the contactless three-dimensional measuring device has a transmitter configured for emitting at least one measuring beam of electromagnetic radiation and a receiver configured to receive at least one reflected beam. The non-contact measuring device has a mirror, which is arranged for reflecting both the at least one measuring beam and the at least one reflected beam. The contactless three-dimensional measuring device further comprises a control device configured to determine a distance to the object based at least in part on a combined propagation time of the at least one measurement beam and the at least one reflected beam and on the speed of light in air. A processor is electrically coupled to the electronic circuit, the processor configured to obtain the three-dimensional coordinates of a point on the object in response to receipt of position signals from the position encoders and in response to receipt, from the controller, of determining the measured distance.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts zum Messen von dreidimensionalen Koordinaten eines Objekts im Raum vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines manuell positionierbaren Armabschnitts mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt eine Vielzahl von verbundenen Armsegmenten umfasst, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst. Die Positionssignale werden an einer elektronischen Schaltung von den Positionsmessgeräten empfangen. Eine dreidimensionale Messvorrichtung wird elektrisch an die elektronische Schaltung gekoppelt, wobei die dreidimensionale Messvorrichtung einen Sender elektromagnetischer Strahlung, einen Sensor und einen beweglichen ersten Spiegel aufweist. Der erste Spiegel wird bewegt. Ein Messstrahl elektromagnetischer Strahlung wird mit dem ersten Spiegel auf das Objekt reflektieren gelassen. Ein reflektierter Strahl elektromagnetischer Strahlung wird mit dem ersten Spiegel aufgefangen und zu dem Sensor weitergeleitet. Es wird ein Abstand zu dem Objekt aus dem vom Sensor empfangenen reflektierten Strahl elektromagnetischer Strahlung und basierend zumindest teilweise auf einer kombinierten Ausbreitungszeit des Messstrahls und des reflektierten Strahls und auf der Lichtgeschwindigkeit in Luft ermittelt. Die dreidimensionalen Koordinaten eines Punkts auf dem Objekt werden basierend zumindest teilweise auf dem ermittelten Abstand und den Positionssignalen ermittelt.According to one aspect of the invention, there is provided a method of operating a portable articulated arm coordinate measuring machine for measuring three-dimensional coordinates of an object in space. The method includes providing a manually positionable arm portion having opposite first and second ends, the arm portion including a plurality of connected arm segments, each arm segment comprising at least one position gauge for generating a position signal. The position signals are received at an electronic circuit from the position measuring devices. A three-dimensional measuring device is electrically coupled to the electronic circuit, wherein the three-dimensional measuring device comprises a transmitter of electromagnetic radiation, a sensor and a movable first mirror. The first mirror is moved. A measuring beam of electromagnetic radiation is allowed to reflect on the object with the first mirror. A reflected beam of electromagnetic radiation is collected by the first mirror and relayed to the sensor. A distance to the object from the reflected beam of electromagnetic radiation received by the sensor and based at least in part on a combined propagation time of the measurement beam and the reflected beam and on the speed of light in air is determined. The three-dimensional coordinates of a point on the object are determined based at least in part on the determined distance and the position signals.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) zum Messen dreidimensionaler Koordinaten eines Objekts im Raum vorgesehen. Das Gelenkarm-KMG weist einen Sockel auf. Ein manuell positionierbarer Armabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden ist drehbar an den Sockel gekoppelt. Der Armabschnitt umfasst eine Vielzahl von verbundenen Armsegmenten, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst. Eine elektronische Schaltung empfängt das Positionssignal des mindestens einen Positionsmessgeräts. Eine kontaktlose dreidimensionale Messvorrichtung ist entfernbar an den Armabschnitt gekoppelt, wobei die kontaktlose dreidimensionale Messvorrichtung eine Lichtquelle und einen optischen Empfänger aufweist; ferner ist ein Spiegel derart angeordnet, dass er einen von der Lichtquelle emittierten ersten Lichtstrahl reflektiert und einen von dem Objekt reflektierten zweiten Lichtstrahl reflektiert. Die kontaktlose dreidimensionale Messvorrichtung ist dafür konfiguriert, einen Abstand zu dem Objekt basierend zumindest teilweise auf einer kombinierten Ausbreitungszeit des ersten Lichtstrahls und des zweiten Lichtstrahls und auf der Lichtgeschwindigkeit in Luft zu ermitteln. Ein Prozessor ist elektrisch an die elektronische Schaltung gekoppelt, wobei der Prozessor dafür konfiguriert ist, die dreidimensionalen Koordinaten eines Punkts auf dem Objekt als Reaktion auf den Empfang der Positionssignale der Positionsmessgeräte und als Reaktion auf den Empfang des gemessenen Abstands zu ermitteln.According to another aspect of the invention, there is provided a portable articulated arm coordinate measuring machine (articulated arm CMM) for measuring three-dimensional coordinates of an object in space. The articulated arm CMM has a pedestal. A manually positionable arm portion having opposite first and second ends is rotatably coupled to the base. The arm portion includes a plurality of connected arm segments, each arm segment comprising at least one position measuring device for generating a position signal. An electronic circuit receives the position signal of the at least one position measuring device. A contactless three-dimensional measuring device is removably coupled to the arm portion, wherein the non-contact three-dimensional measuring device comprises a light source and an optical receiver; Further, a mirror is disposed so as to reflect a first light beam emitted from the light source and to reflect a second light beam reflected from the object. The contactless three-dimensional measuring device is configured to determine a distance to the object based at least in part on a combined propagation time of the first light beam and the second light beam and on the speed of light in air. A processor is electrically coupled to the electronic circuit, the processor configured to determine the three-dimensional coordinates of a point on the object in response to receiving the position signals of the position encoders and in response to receiving the measured distance.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei beispielhafte Ausgestaltungen dargestellt sind, die nicht als den gesamten Schutzbereich der Offenbarung einschränkend aufzufassen sind und wobei die Elemente in mehreren Figuren gleich nummeriert sind. Es zeigen:Referring now to the drawings, exemplary embodiments are shown that are not to be construed as limiting the entire scope of the disclosure, and wherein the elements in several figures are numbered alike. Show it:

1: einschließlich 1A und 1B, perspektivische Darstellungen eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts (Gelenkarm-KMG), das Ausgestaltungen verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung darin aufweist; 1 : including 1A and 1B perspective views of a portable articulated arm coordinate measuring machine (articulated arm CMM) having embodiments of various aspects of the present invention therein;

2: einschließlich 2A2D zusammengenommen, ein Blockdiagramm der Elektronik, die als Teil des Gelenkarm-KMG von 1 gemäß einer Ausgestaltung verwendet wird; 2 : including 2A - 2D taken together, a block diagram of the electronics used as part of the articulated arm CMM of 1 is used according to an embodiment;

3: einschließlich 3A und 3B zusammengenommen, ein Blockdiagramm, das detaillierte Merkmale des elektronischen Datenverarbeitungssystems von 2 gemäß einer Ausgestaltung beschreibt; 3 : including 3A and 3B taken together, a block diagram showing the detailed features of the electronic data processing system of 2 according to one embodiment;

4: eine isometrische Ansicht des Sondenelements des Gelenkarm-KMG von 1; 4 : an isometric view of the probe element of the articulated arm CMM of 1 ;

5: eine Seitenansicht des Sondenelements von 4 mit dem daran gekoppelten Griff; 5 : a side view of the probe element of 4 with the handle coupled thereto;

6: eine Seitenansicht des Sondenelements von 4 mit dem daran befestigten Griff; 6 : a side view of the probe element of 4 with the handle attached thereto;

7: eine vergrößerte Teilseitenansicht des Anschlussstellenabschnitts des Sondenelements von 6; 7 FIG. 2: an enlarged partial side view of the connection point section of the probe element of FIG 6 ;

8: eine andere vergrößerte Teilseitenansicht des Anschlussstellenabschnitts des Sondenelements von 5; 8th FIG. 4: another enlarged partial side view of the terminal portion of the probe element of FIG 5 ;

9: eine isometrische Ansicht, teilweise im Querschnitt, des Griffs von 4; 9 an isometric view, partially in cross section, of the handle of 4 ;

10: eine schematische Darstellung einer kontaktlosen Abstandsmessvorrichtung, die an dem Sondenelement des Gelenkarm-KMG von 1 befestigt ist; 10 FIG. 2 is a schematic illustration of a contactless distance measuring device attached to the Probe element of the articulated arm CMM of 1 is attached;

11: eine Seitenansicht der kontaktlosen Abstandsmessvorrichtung von 10 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung; 11 FIG. 2: a side view of the contactless distance measuring device of FIG 10 according to an embodiment of the invention;

12: eine perspektivische Darstellung der kontaktlosen Abstandsmessvorrichtung von 11; 12 : A perspective view of the contactless distance measuring device of 11 ;

13: eine andere perspektivische Darstellung der kontaktlosen Abstandsmessvorrichtung von 11; 13 Another perspective view of the contactless distance measuring device of 11 ;

14: eine schematische Darstellung einer kontaktlosen Abstandsmessvorrichtung mit einer Galvospiegelanordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung; und 14 a schematic representation of a contactless distance measuring device with a Galvo mirror assembly according to an embodiment of the invention; and

15: eine schematische Darstellung einer kontaktlosen Abstandsmessvorrichtung mit einem Spiegel mit mikroelektromechanischem System (MEMS-Spiegel) gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. 15 : A schematic representation of a contactless distance measuring device with a mirror with microelectromechanical system (MEMS mirror) according to an embodiment of the invention.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Tragbare Gelenkarm-Koordinatenmessgeräte („Gelenkarm-KMGs”) werden bei einer Vielzahl von Anwendungen benutzt, um Messungen von Objekten zu erhalten. Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung bieten Vorteile, indem sie einem Bediener das leichte und schnelle Koppeln von Zusatzvorrichtungen an ein Sondenelement des Gelenkarm-KMG ermöglichen, die projiziertes Licht zur Bereitstellung der kontaktlosen Messung eines dreidimensionalen Objekts nutzen. Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung stellen weitere Vorteile zur Verfügung, indem sie die Kommunikation von Daten bereitstellen, die einen Abstand zu einem durch das Zusatzteil gemessenen Objekt repräsentieren. Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung stellen noch weitere Vorteile bereit, indem sie einem entfernbaren Zusatzteil Energie und Datenkommunikation ohne externe Verbindungen oder Verdrahtungen bereitstellen.Portable articulated arm CMMs are used in a variety of applications to obtain measurements of objects. Embodiments of the present invention provide advantages in allowing an operator to easily and quickly couple auxiliary devices to a probe element of the articulated arm CMM, which utilize projected light to provide contactless measurement of a three-dimensional object. Embodiments of the present invention provide further advantages by providing the communication of data representing a distance to an object measured by the attachment. Embodiments of the present invention provide still further benefits by providing power and data communication to a removable accessory without external connections or wiring.

1A und 1B veranschaulichen in der Perspektive ein Gelenkarm-KMG 100 gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, wobei ein Gelenkarm ein Typ des Koordinatenmessgeräts ist. 1A und 1B zeigen, dass das beispielhafte Gelenkarm-KMG 100 eine Gelenkmessvorrichtung mit sechs oder sieben Achsen mit einem Sondenelement 401 (4) umfassen kann, das ein Messsondengehäuse 102 umfasst, das an einem Ende an einen Armabschnitt 104 des Gelenkarm-KMG 100 gekoppelt ist. Der Armabschnitt 104 umfasst ein erstes Armsegment 106, das durch eine erste Gruppierung von Lagereinsätzen 110 (z. B. zwei Lagereinsätze) an ein zweites Armsegment 108 gekoppelt ist. Eine zweite Gruppierung von Lagereinsätzen 112 (z. B. zwei Lagereinsätze) koppelt das zweite Armsegment 108 an das Messsondengehäuse 102. Eine dritte Gruppierung von Lagereinsätzen 114 (z. B. drei Lagereinsätze) koppelt das erste Armsegment 106 an einen Sockel 116, der am anderen Ende des Armabschnitts 104 des Gelenkarm-KMG 100 angeordnet ist. Jede Gruppierung von Lagereinsätzen 110, 112, 114 stellt mehrere Achsen der Gelenkbewegung bereit. Das Sondenelement 401 kann auch ein Messsondengehäuse 102 umfassen, das die Welle einer Drehachse für das Gelenkarm-KMG 100 umfasst (z. B. einen Einsatz, der ein Kodierersystem enthält, das die Bewegung der Messvorrichtung, beispielsweise einer Sonde 118, in einer Drehachse für das Gelenkarm-KMG 100 ermittelt). Das Sondenelement 401 kann sich bei dieser Ausgestaltung um eine Achse drehen, die sich durch die Mitte des Messsondengehäuses 102 erstreckt. Der Sockel 116 ist bei der Verwendung des Gelenkarm-KMG 100 normalerweise an einer Arbeitsfläche befestigt. 1A and 1B illustrate in perspective an articulated arm CMM 100 according to various embodiments of the present invention, wherein an articulated arm is a type of coordinate measuring machine. 1A and 1B show that the exemplary articulated arm CMM 100 a joint measuring device with six or seven axes with a probe element 401 ( 4 ), which is a probe housing 102 comprising, at one end to an arm portion 104 the articulated arm CMM 100 is coupled. The arm section 104 includes a first arm segment 106 that through a first grouping of bearing inserts 110 (eg two bearing inserts) to a second arm segment 108 is coupled. A second grouping of bearing inserts 112 (eg two bearing inserts) couples the second arm segment 108 to the probe housing 102 , A third group of bearing inserts 114 (eg three bearing inserts) couples the first arm segment 106 to a pedestal 116 at the other end of the arm section 104 the articulated arm CMM 100 is arranged. Each grouping of bearing inserts 110 . 112 . 114 provides multiple axes of articulation. The probe element 401 can also be a probe housing 102 comprising the shaft of a pivot for the articulated arm CMM 100 includes (eg, an insert containing an encoder system that controls the movement of the measuring device, such as a probe 118 , in an axis of rotation for the articulated arm CMM 100 determined). The probe element 401 can rotate in this embodiment about an axis extending through the center of the probe housing 102 extends. The base 116 is when using the articulated arm CMM 100 usually attached to a work surface.

Jeder Lagereinsatz in jeder Lagereinsatzgruppierung 110, 112, 114 enthält normalerweise ein Kodierersystem (z. B. ein optisches Winkelkodierersystem). Das Kodierersystem (d. h. ein Positionsmessgerät) stellt eine Angabe der Position der jeweiligen Armsegmente 106, 108 und der entsprechenden Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 bereit, die alle zusammen eine Angabe der Position der Sonde 118 in Bezug auf den Sockel 116 (und somit die Position des durch das Gelenkarm-KMG 100 gemessenen Objekts in einem bestimmten Bezugssystem, beispielsweise einem lokalen oder globalen Bezugssystem) bereitstellen. Die Armsegmente 106, 108 können aus einem in geeigneter Weise starren Material bestehen, also beispielsweise, aber ohne darauf beschränkt zu sein, einem Kohlefaserverbundmaterial. Ein tragbares Gelenkarm-KMG 100 mit sechs oder sieben Achsen der Gelenkbewegung (d. h. Freiheitsgraden) stellt die Vorteile bereit, dass dem Bediener gestattet wird, die Sonde 118 an einer gewünschten Stelle in einem 360°-Bereich rings um den Sockel 116 zu positionieren, wobei ein Armabschnitt 104 bereitgestellt wird, der leicht von dem Bediener gehandhabt werden kann. Es versteht sich jedoch, dass die Darstellung eines Armabschnitts 104 mit zwei Armsegmenten 106, 108 als Beispiel dient und dass die beanspruchte Erfindung nicht dadurch eingeschränkt sein sollte. Ein Gelenkarm-KMG 100 kann eine beliebige Anzahl an Armsegmenten aufweisen, die durch Lagereinsätze (und somit mehr oder weniger als sechs oder sieben Achsen der Gelenkbewegung bzw. Freiheitsgrade) miteinander gekoppelt sind.Each bearing insert in each bearing insert grouping 110 . 112 . 114 typically includes an encoder system (eg, an optical angle encoder system). The encoder system (ie, a position gauge) provides an indication of the position of the respective arm segments 106 . 108 and the corresponding warehouse operations groupings 110 . 112 . 114 ready, all together giving an indication of the position of the probe 118 in terms of the socket 116 (and thus the position of the through the articulated arm CMM 100 measured object in a given frame of reference, for example, a local or global frame of reference). The arm segments 106 . 108 may be made of a suitably rigid material, such as, but not limited to, a carbon fiber composite material. A portable articulated arm CMM 100 having six or seven axes of articulation (ie degrees of freedom) provides the benefits of allowing the operator to probe 118 at a desired location in a 360 ° area around the pedestal 116 to position, with an arm section 104 is provided, which can be easily handled by the operator. It is understood, however, that the representation of an arm section 104 with two arm segments 106 . 108 as an example and that the claimed invention should not be limited thereby. An articulated arm CMM 100 may comprise any number of arm segments coupled together by bearing inserts (and thus more or fewer than six or seven axes of articulation or degrees of freedom).

Die Sonde 118 ist abnehmbar am Messsondengehäuse 102 angebracht, welches mit der Lagereinsatzgruppierung 112 verbunden ist. Ein Griff 126 ist in Bezug auf das Messsondengehäuse 102 beispielsweise mittels einer Schnellverbinder-Anschlussstelle entfernbar. Wie nachstehend ausführlicher erörtert wird, kann der Griff 126 durch eine andere Vorrichtung ersetzt werden, die dafür konfiguriert ist, eine kontaktlose Abstandsmessung eines Objekts bereitzustellen, wodurch Vorteile zur Verfügung gestellt werden, indem dem Bediener sowohl Kontaktmessungen als auch kontaktlose Messungen mit demselben Gelenkarm-KMG 100 ermöglicht werden. Die Sonde 118 ist bei beispielhaften Ausgestaltungen eine Kontaktmessvorrichtung und entfernbar. Die Sonde 118 kann verschiedene Spitzen 118 aufweisen, die das zu messende Objekt physisch berühren und folgende umfassen, aber ohne darauf beschränkt zu sein: Sonden vom Typ Kugel, berührungsempfindlich, gebogen und verlängert. Bei anderen Ausgestaltungen wird die Messung beispielsweise durch eine kontaktlose Vorrichtung wie beispielsweise ein Laserscannergerät durchgeführt. Der Griff 126 ist bei einer Ausgestaltung durch das Laserscannergerät ersetzt, wobei die Schnellverbinder-Anschlussstelle verwendet wird. Andere Typen von Messvorrichtungen können den entfernbaren Griff 126 ersetzen, um eine zusätzliche Funktionalität bereitzustellen. Die Beispiele für solche Messvorrichtungen umfassen, aber ohne darauf beschränkt zu sein, z. B. eine oder mehrere Beleuchtungslampen, einen Temperatursensor, einen Thermoscanner, einen Strichcodescanner, einen Projektor, eine Lackierpistole, eine Kamera oder dergleichen.The probe 118 is removable on the probe housing 102 attached, which with the bearing insert grouping 112 connected is. A handle 126 is in relation to the probe housing 102 for example, removable by means of a quick connector connection point. As will be discussed in more detail below, the handle 126 be replaced by another device configured to provide contactless distance measurement of an object, thereby providing benefits by providing the operator with both contact measurements and non-contact measurements with the same articulated arm CMM 100 be enabled. The probe 118 In exemplary embodiments, a contact measuring device is removable. The probe 118 can be different tips 118 which physically contact the object to be measured and include, but are not limited to: ball-type probes, touch-sensitive, bent and elongated. In other embodiments, the measurement is performed, for example, by a non-contact device such as a laser scanner device. The handle 126 is replaced in one embodiment by the laser scanner device, wherein the quick connector connection point is used. Other types of measuring devices may have the removable handle 126 replace to provide additional functionality. The examples of such measuring devices include, but are not limited to, e.g. B. one or more illumination lamps, a temperature sensor, a thermal scanner, a bar code scanner, a projector, a paint spray gun, a camera or the like.

In 1A und 1B ist ersichtlich, dass das Gelenkarm-KMG 100 den entfernbaren Griff 126 umfasst, der die Vorteile bereitstellt, dass Zusatzteile oder Funktionalitäten ausgetauscht werden können, ohne dass das Messsondengehäuse 102 von der Lagereinsatzgruppierung 112 entfernt wird. Wie anhand von 2 detaillierter erörtert wird, kann der entfernbare Griff 126 auch einen elektrischen Verbinder umfassen, der es gestattet, dass elektrische Energie und Daten mit dem Griff 126 und der im Sondenelement 401 angeordneten entsprechenden Elektronik ausgetauscht werden.In 1A and 1B it can be seen that the articulated arm CMM 100 the removable handle 126 which provides the advantages that additional parts or functionalities can be replaced without the probe housing 102 from the warehouse operations grouping 112 Will get removed. As based on 2 can be discussed in more detail, the removable handle 126 Also include an electrical connector that allows electrical energy and data to be handled 126 and in the probe element 401 arranged to be replaced corresponding electronics.

Bei verschiedenen Ausgestaltungen ermöglicht jede Gruppierung von Lagereinsätzen 110, 112, 114, dass der Armabschnitt 104 des Gelenkarm-KMG 100 um mehrere Drehachsen bewegt wird. Wie bereits erwähnt, umfasst jede Lagereinsatzgruppierung 110, 112, 114 entsprechende Kodierersysteme wie beispielsweise optische Winkelkodierer, die jeweils koaxial zu der entsprechenden Drehachse z. B. der Armsegmente 106, 108 angeordnet sind. Das optische Kodierersystem erfasst eine Drehbewegung (Schwenkbewegung) oder Querbewegung (Gelenkbewegung) beispielsweise von jedem der Armsegmente 106, 108 um die entsprechende Achse und überträgt ein Signal zu einem elektronischen Datenverarbeitungssystem in dem Gelenkarm-KMG 100, wie hierin im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Jede einzelne unverarbeitete Kodiererzählung wird separat als Signal zu dem elektronischen Datenverarbeitungssystem gesendet, wo sie zu Messdaten weiterverarbeitet wird. Es ist kein von dem Gelenkarm-KMG 100 selbst getrennter Positionsberechner (z. B. eine serielle Box) erforderlich, der in dem US-Patent Nr. 5,402,582 ('582) des gleichen Inhabers offenbart wird.In various embodiments, each grouping of bearing inserts 110 . 112 . 114 in that the arm section 104 the articulated arm CMM 100 is moved around several axes of rotation. As already mentioned, each storage unit grouping comprises 110 . 112 . 114 corresponding encoder systems such as optical angle encoders, each coaxial with the corresponding axis of rotation z. B. the arm segments 106 . 108 are arranged. The optical encoder system detects a rotational movement (pivotal movement) or transverse movement (joint movement) of, for example, each of the arm segments 106 . 108 about the corresponding axis and transmits a signal to an electronic data processing system in the articulated arm CMM 100 , as described in more detail below. Each single unprocessed encoder count is sent separately as a signal to the electronic data processing system where it is further processed into measurement data. It is not one of the articulated arm CMM 100 even separate position calculator (eg, a serial box) required in the U.S. Patent No. 5,402,582 ('582) of the same assignee.

Der Sockel 116 kann eine Befestigungs- bzw. Montagevorrichtung 120 umfassen. Die Montagevorrichtung 120 ermöglicht die entfernbare Montage des Gelenkarm-KMG 100 an einer gewünschten Stelle wie beispielsweise einem Inspektionstisch, einem Bearbeitungszentrum, einer Wand oder dem Boden. Der Sockel 116 umfasst bei einer Ausgestaltung einen Griffabschnitt 122, der eine zweckmäßige Stelle ist, an welcher der Bediener den Sockel 116 hält, während das Gelenkarm-KMG 100 bewegt wird. Bei einer Ausgestaltung umfasst der Sockel 116 ferner einen beweglichen Abdeckungsabschnitt 124, der herunterklappbar ist, um eine Benutzerschnittstelle wie beispielsweise einen Anzeigeschirm freizugeben.The base 116 may be a fastening or mounting device 120 include. The mounting device 120 allows removable mounting of the articulated arm CMM 100 at a desired location such as an inspection table, a machining center, a wall or the floor. The base 116 in one embodiment comprises a handle portion 122 , which is a convenient location where the operator can access the pedestal 116 stops while the articulated arm CMM 100 is moved. In one embodiment, the socket comprises 116 Further, a movable cover portion 124 which is foldable to release a user interface such as a display screen.

Gemäß einer Ausgestaltung enthält bzw. beherbergt der Sockel 116 des tragbaren Gelenkarm-KMG 100 eine elektronische Schaltung mit einem elektronischen Datenverarbeitungssystem, das zwei Hauptkomponenten umfasst: ein Basisverarbeitungssystem, das die Daten der verschiedenen Kodierersysteme im Gelenkarm-KMG 100 sowie Daten, die andere Armparameter zur Unterstützung der dreidimensionalen (3-D) Positionsberechnungen repräsentieren, verarbeitet; und ein Benutzerschnittstellen-Verarbeitungssystem, das ein integriertes Betriebssystem, einen berührungssensitiven Bildschirm und eine residente Anwendungssoftware umfasst, welche die Implementierung relativ vollständiger messtechnischer Funktionen innerhalb des Gelenkarm-KMG 100 gestattet, ohne dass dabei eine Verbindung zu einem externen Computer implementiert sein muss.According to one embodiment, the socket contains or accommodates 116 portable articulated arm CMM 100 an electronic circuit comprising an electronic data processing system comprising two main components: a basic processing system which stores the data of the various encoder systems in the articulated arm CMM 100 and processing data representing other arm parameters to support the three-dimensional (3-D) position calculations; and a user interface processing system that includes an integrated operating system, a touch-sensitive screen, and resident application software that facilitates the implementation of relatively complete metrology functions within the articulated arm CMM 100 without having to be connected to an external computer.

Das elektronische Datenverarbeitungssystem im Sockel 116 kann mit den Kodierersystemen, Sensoren und anderer peripherer Hardware, die entfernt vom Sockel 116 angeordnet ist (z. B. eine kontaktlose Abstandsmessvorrichtung, die am entfernbaren Griff 126 an dem Gelenkarm-KMG 100 montiert werden kann), kommunizieren. Die Elektronik, die diese peripheren Hardwarevorrichtungen oder -merkmale unterstützt, kann in jeder der in dem tragbaren Gelenkarm-KMG 100 angeordneten Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 angeordnet werden.The electronic data processing system in the socket 116 Can with the encoder systems, sensors and other peripheral hardware, which are removed from the socket 116 is arranged (for example, a contactless distance measuring device, which on the removable handle 126 on the articulated arm CMM 100 can be mounted), communicate. The electronics that support these peripheral hardware devices or features can be found in any of the portable articulated arm CMMs 100 arranged camp use groupings 110 . 112 . 114 to be ordered.

2 ist ein Blockdiagramm der Elektronik, die gemäß einer Ausgestaltung in einem Gelenkarm-KMG 100 verwendet wird. Die in 2A dargestellte Ausgestaltung umfasst ein elektronisches Datenverarbeitungssystem 210, das eine Basisprozessorkarte 204 zur Implementierung des Basisverarbeitungssystems, eine Benutzerschnittstellenkarte 202, eine Basisenergiekarte 206 zur Bereitstellung von Energie, ein Bluetooth-Modul 232 und eine Basisneigungskarte 208 umfasst. Die Benutzerschnittstellenkarte 202 umfasst einen Computerprozessor zum Ausführen der Anwendungssoftware, um die Benutzerschnittstelle, den Bildschirm und andere hierin beschriebene Funktionen durchzuführen. 2 FIG. 12 is a block diagram of the electronics that are configured in an articulated arm CMM according to one embodiment 100 is used. In the 2A illustrated Embodiment comprises an electronic data processing system 210 that is a base processor card 204 for implementing the base processing system, a user interface card 202 , a basic energy card 206 to provide energy, a Bluetooth module 232 and a base pitch card 208 includes. The user interface card 202 includes a computer processor for executing the application software to perform the user interface, the screen, and other functions described herein.

In 2A ist ersichtlich, dass das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 über einen oder mehrere Armbusse 218 mit der vorgenannten Vielzahl von Kodierersystemen kommuniziert. Jedes Kodierersystem erzeugt bei der in 2B und 2C dargestellten Ausgestaltung Kodiererdaten und umfasst: eine Kodierer-Armbus-Schnittstelle 214, einen digitalen Kodierer-Signalprozessor (DSP) 216, eine Kodierer-Lesekopf-Schnittstelle 234 und einen Temperatursensor 212. Andere Geräte wie beispielsweise Dehnungssensoren können an den Armbus 218 angeschlossen werden.In 2A it can be seen that the electronic data processing system 210 over one or more Armbusse 218 communicates with the aforementioned plurality of encoder systems. Each encoder system generates at the in 2 B and 2C 1 and 2 illustrates an encoder-armature interface 214 , a digital encoder signal processor (DSP) 216 , an encoder readhead interface 234 and a temperature sensor 212 , Other devices, such as strain sensors, can attach to the arm 218 be connected.

In 2D ist auch die Sondenelement-Elektronik 230 dargestellt, die mit dem Armbus 218 kommuniziert. Die Sondenelement-Elektronik 230 umfasst einen Sondenelement-DSP 228, einen Temperatursensor 212, einen Griff-/Vorrichtungs-Schnittstellenbus 240, der bei einer Ausgestaltung über die Schnellverbinder-Anschlussstelle mit dem Griff 126 oder mit der kontaktlosen Abstandsmessvorrichtung 242 verbindet, und eine Sondenschnittstelle 226. Die Schnellverbinder-Anschlussstelle ermöglicht den Zugriff des Griffs 126 auf den Datenbus, die Steuerleitungen, den von der kontaktlosen Abstandsmessvorrichtung 242 benutzten Energiebus und andere Zusatzteile. Die Sondenelement-Elektronik 230 ist bei einer Ausgestaltung in dem Messsondengehäuse 102 an dem Gelenkarm-KMG 100 angeordnet. Der Griff 126 kann bei einer Ausgestaltung von der Schnellverbinder-Anschlussstelle entfernt werden und die Messung kann mit der kontaktlosen Abstandsmessvorrichtung 242, die über den Schnittstellenbus 240 mit der Sondenelement-Elektronik 230 des Gelenkarm-KMG 100 kommuniziert, durchgeführt werden. Bei einer Ausgestaltung sind das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 im Sockel 116 des Gelenkarm-KMG 100, die Sondenelement-Elektronik 230 im Messsondengehäuse 102 des Gelenkarm-KMG 100 und die Kodierersysteme in den Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 angeordnet. Die Sondenschnittstelle 226 kann durch ein beliebiges geeignetes Kommunikationsprotokoll, das im Handel erhältliche Produkte von Maxim Integrated Products, Inc., die als 1-Wire®-Kommunikationsprotokoll 236 ausgebildet sind, umfasst, mit dem Sondenelement-DSP 228 verbunden werden.In 2D is also the probe element electronics 230 shown with the arm 218 communicated. The probe element electronics 230 includes a probe element DSP 228 , a temperature sensor 212 , a handle / device interface bus 240 in one embodiment, via the quick connector interface with the handle 126 or with the contactless distance measuring device 242 connects, and a probe interface 226 , The quick connector interface allows access to the handle 126 on the data bus, the control lines, that of the contactless distance measuring device 242 used power bus and other accessories. The probe element electronics 230 is in one embodiment in the probe housing 102 on the articulated arm CMM 100 arranged. The handle 126 In one embodiment, it may be removed from the quick connector interface and the measurement may be made with the contactless distance measuring device 242 via the interface bus 240 with the probe element electronics 230 the articulated arm CMM 100 be communicated. In one embodiment, the electronic data processing system 210 in the pedestal 116 the articulated arm CMM 100 , the probe element electronics 230 in the probe housing 102 the articulated arm CMM 100 and the encoder systems in the bearing insert groupings 110 . 112 . 114 arranged. The probe interface 226 can be identified by any suitable communication protocol, the commercially available products from Maxim Integrated Products, Inc., as a 1-Wire ® communication protocol 236 are formed, with the probe element DSP 228 get connected.

3A ist ein Blockdiagramm, das detaillierte Merkmale des elektronischen Datenverarbeitungssystems 210 des Gelenkarm-KMG 100 gemäß einer Ausgestaltung beschreibt. Das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 ist bei einer Ausgestaltung im Sockel 116 des Gelenkarm-KMG 100 angeordnet und umfasst die Basisprozessorkarte 204, die Benutzerschnittstellenkarte 202, eine Basisenergiekarte 206, ein Bluetooth-Modul 232 und ein Basisneigungsmodul 208. 3A is a block diagram showing the detailed features of the electronic data processing system 210 the articulated arm CMM 100 describes according to an embodiment. The electronic data processing system 210 is in one embodiment in the socket 116 the articulated arm CMM 100 arranged and includes the base processor card 204 , the user interface card 202 , a basic energy card 206 , a Bluetooth module 232 and a base tilt module 208 ,

Bei einer in 3A dargestellten Ausgestaltung umfasst die Basisprozessorkarte 204 die verschiedenen hierin dargestellten funktionellen Blöcke. Eine Basisprozessorfunktion 302 wird beispielsweise verwendet, um die Erfassung von Messdaten des Gelenkarm-KMG 100 zu unterstützen, und empfängt über den Armbus 218 und eine Bussteuermodulfunktion 308 die unverarbeiteten Armdaten (z. B. Daten des Kodierersystems). Die Speicherfunktion 304 speichert Programme und statische Armkonfigurationsdaten. Die Basisprozessorkarte 204 umfasst ferner eine für eine externe Hardwareoption vorgesehene Portfunktion 310, um mit etwaigen externen Hardwaregeräten oder Zusatzteilen wie beispielsweise einer kontaktlosen Abstandsmessvorrichtung 242 zu kommunizieren. Eine Echtzeituhr (RTC; real time clock) und ein Protokoll 306, eine Batteriesatzschnittstelle (IF; interface) 316 und ein Diagnoseport 318 sind ebenfalls in der Funktionalität bei einer Ausgestaltung der in 3 abgebildeten Basisprozessorkarte 204 enthalten.At an in 3A illustrated embodiment includes the base processor card 204 the various functional blocks presented herein. A basic processor function 302 For example, it is used to capture the measurement data of the articulated arm CMM 100 to support and receive over the arm 218 and a bus control module function 308 the unprocessed arm data (eg data of the encoder system). The memory function 304 stores programs and static arm configuration data. The base processor card 204 further includes a port function provided for an external hardware option 310 to interface with any external hardware devices or accessories such as a contactless distance measuring device 242 to communicate. A real-time clock (RTC) and a protocol 306 , a battery pack interface (IF; interface) 316 and a diagnostic port 318 are also in functionality in an embodiment of in 3 pictured base processor card 204 contain.

Die Basisprozessorkarte 204 leitet auch die gesamte drahtgebundene und drahtlose Datenkommunikation zu externen (Host-Computer) und internen (Anzeigeprozessor 202) Geräten. Die Basisprozessorkarte 204 ist in der Lage, über eine Ethernet-Funktion 320 mit einem Ethernet-Netzwerk [wobei z. B. eine Taktsynchronisations-Norm wie beispielsweise IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1588 verwendet wird], über eine LAN-Funktion 322 mit einem drahtlosen Local Area Network (WLAN; wireless local area network) und über eine Parallel-Seriell-Kommunikations-Funktion (PSK-Funktion) 314 mit dem Bluetooth-Modul 232 zu kommunizieren. Die Basisprozessorkarte 204 umfasst des Weiteren einen Anschluss an ein Universal-Serial-Bus-Gerät (USB-Gerät) 312.The base processor card 204 also conducts all the wired and wireless data communication to external (host computer) and internal (display processor 202 ) Devices. The base processor card 204 is able to have an ethernet function 320 with an Ethernet network [e.g. B. a clock synchronization standard such as IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1588 is used], via a LAN function 322 with a Wireless Local Area Network (WLAN) and a Parallel-to-Serial Communication (PSK) feature 314 with the Bluetooth module 232 to communicate. The base processor card 204 further includes a connection to a universal serial bus device (USB device) 312 ,

Die Basisprozessorkarte 204 überträgt und erfasst unverarbeitete Messdaten (z. B. Zählungen des Kodierersystems, Temperaturmesswerte) für die Verarbeitung zu Messdaten, ohne dass dabei irgendeine Vorverarbeitung erforderlich ist, wie sie beispielsweise bei der seriellen Box des vorgenannten Patents '582 offenbart wird. Der Basisprozessor 204 sendet die verarbeiteten Daten über eine RS485-Schnittstelle (IF) 326 zu dem Anzeigeprozessor 328 auf der Benutzerschnittstellenkarte 202. Bei einer Ausgestaltung sendet der Basisprozessor 204 auch die unverarbeiteten Messdaten an einen externen Computer.The base processor card 204 transmits and collects unprocessed measurement data (eg, encoder system counts, temperature measurements) for processing into measurement data, without the need for any pre-processing, such as disclosed in the serial box of the aforementioned '582 patent. The base processor 204 sends the processed data via an RS485 interface (IF) 326 to the display processor 328 on the user interface card 202 , at In one embodiment, the base processor sends 204 also the unprocessed measurement data to an external computer.

Nun Bezug nehmend auf die Benutzerschnittstellenkarte 202 in 3B, werden die vom Basisprozessor empfangenen Winkel- und Positionsdaten von auf dem Anzeigeprozessor 328 ausgeführten Anwendungen verwendet, um ein autonomes messtechnisches System in dem Gelenkarm-KMG 100 zur Verfügung zu stellen. Die Anwendungen können auf dem Anzeigeprozessor 328 ausgeführt werden, um beispielsweise folgende, aber nicht darauf beschränkte Funktionen zu unterstützen: Messung von Merkmalen, Anleitungs- und Schulungsgrafiken, Ferndiagnostik, Temperaturkorrekturen, Steuerung verschiedener Betriebseigenschaften, Verbindung zu verschiedenen Netzwerken und Anzeige gemessener Objekte. Die Benutzerschnittstellenkarte 202 umfasst zusammen mit dem Anzeigeprozessor 328 und einer Schnittstelle für einen Flüssigkristallbildschirm (LCD-Bildschirm; liquid crystal display) 338 (z. B. ein berührungssensitiver LCD-Bildschirm) mehrere Schnittstellenoptionen, zu denen eine Secure-Digital-Karten-Schnittstelle (SD-Karten-Schnittstelle) 330, ein Speicher 332, eine USB-Host-Schnittstelle 334, ein Diagnoseport 336, ein Kameraport 340, eine Audio-/Video-Schnittsteile 342, ein Wähl-/Funkmodem 344 und ein Port 346 für das globale Positionsbestimmungssystem (GPS; global positioning system) gehören.Referring now to the user interface card 202 in 3B , the angular and position data received from the base processor are displayed on the display processor 328 used applications to provide an autonomous metrological system in the articulated arm CMM 100 to provide. The applications can work on the display processor 328 to support, for example, the following, but not limited to functions: measurement of features, instructional and training graphics, remote diagnostics, temperature corrections, control of various operating characteristics, connection to various networks, and display of measured objects. The user interface card 202 includes along with the display processor 328 and an interface for a liquid crystal display (LCD screen) 338 (such as a touch-sensitive LCD screen) have multiple interface options, including a Secure Digital Card (SD Card) Interface 330 , a store 332 , a USB host interface 334 , a diagnostic port 336 , a camera port 340 , an audio / video editing section 342 , a dial-up / wireless modem 344 and a port 346 belong to the global positioning system (GPS).

Das in 3A abgebildete elektronische Datenverarbeitungssystem 210 umfasst ferner eine Basisenergiekarte 206 mit einem Umgebungsaufzeichnungsgerät 362 zur Aufzeichnung von Umgebungsdaten. Die Basisenergiekarte 206 stellt auch Energie für das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 bereit, wobei ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 358 und eine Batterielader-Steuerung 360 verwendet werden. Die Basisenergiekarte 206 kommuniziert über einen seriellen Single-Ended-Bus 354, der eine Inter-Integrated Circuit (I2C) aufweist, sowie über eine serielle Peripherieschnittstelle einschließlich DMA (DSPI) 357 mit der Basisprozessorkarte 204. Die Basisenergiekarte 206 ist über eine Ein-/Ausgabe-Erweiterungsfunktion (I/O-Erweiterungsfunktion) 364, die in der Basisenergiekarte 206 implementiert ist, mit einem Neigungssensor und einem Funkidentifikations-Modul (Funk-ID-Modul) 208 verbunden.This in 3A pictured electronic data processing system 210 also includes a basic energy card 206 with an environment recorder 362 for recording environmental data. The basic energy card 206 also provides energy for the electronic data processing system 210 ready, being an AC to DC converter 358 and a battery charger control 360 be used. The basic energy card 206 communicates via a serial single-ended bus 354 having an Inter-Integrated Circuit (I2C) and a serial peripheral interface including DMA (DSPI) 357 with the base processor card 204 , The basic energy card 206 is via an input / output extension function (I / O expansion function) 364 that are in the base energy card 206 is implemented, with a tilt sensor and a radio identification module (radio ID module) 208 connected.

Obwohl sie als getrennte Komponenten dargestellt sind, können alle oder eine Untergruppe der Komponenten bei anderen Ausgestaltungen physisch an verschiedenen Stellen angeordnet sein und/oder die Funktionen auf andere Art als bei der in 3 dargestellten kombiniert sein. Beispielsweise sind die Basisprozessorkarte 204 und die Benutzerschnittstellenkarte 202 bei einer Ausgestaltung in einer physischen Karte kombiniert.Although illustrated as separate components, all or a subset of the components in other embodiments may be physically located at different locations and / or functions other than those described in U.S. Patent Nos. 4,648,774 3 be shown combined. For example, the base processor card 204 and the user interface card 202 combined in one embodiment in a physical map.

Nun Bezug nehmend auf 49, ist dort eine beispielhafte Ausgestaltung eines Sondenelements 401 veranschaulicht, das ein Messsondengehäuse 102 mit einer mechanischen und elektrischen Schnellverbinder-Anschlussstelle aufweist, die das Koppeln einer entfernbaren und austauschbaren Vorrichtung 400 mit dem Gelenkarm-KMG 100 ermöglicht. Die Vorrichtung 400 umfasst bei der beispielhaften Ausgestaltung eine Umschließung 402, die einen Griffabschnitt 404 umfasst, der derart bemessen und geformt ist, dass er in einer Hand des Bedieners gehalten wird, also beispielsweise wie ein Pistolengriff. Die Umschließung 402 ist eine dünnwandige Struktur mit einem Hohlraum 406 (9). Der Hohlraum 406 ist derart bemessen und konfiguriert, dass er eine Steuervorrichtung 408 aufnimmt. Die Steuervorrichtung 408 kann eine digitale Schaltung, die beispielsweise einen Mikroprozessor aufweist, oder eine analoge Schaltung sein. Die Steuervorrichtung 408 steht bei einer Ausgestaltung in asynchroner bidirektionaler Kommunikation mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 (2 und 3). Die Kommunikationsverbindung zwischen der Steuervorrichtung 408 und dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 kann drahtgebunden (z. B. über eine Steuervorrichtung 420), eine direkte oder indirekte drahtlose Verbindung (z. B. Bluetooth oder IEEE 802.11) oder eine Kombination aus drahtgebundenen und drahtlosen Verbindungen sein. Bei der beispielhaften Ausgestaltung ist die Umschließung 402 in zwei Hälften 410, 412 ausgebildet, beispielsweise aus einem spritzgegossenen Kunststoffmaterial. Die Hälften 410, 412 können mit Befestigungsmitteln wie beispielsweise Schrauben 414 aneinander befestigt werden. Die Umschließungshälften 410, 412 können bei anderen Ausgestaltungen beispielsweise durch Klebstoffe oder Ultraschallschweißen aneinander befestigt werden.Now referring to 4 - 9 , Is there an exemplary embodiment of a probe element 401 This illustrates a probe housing 102 comprising a mechanical and electrical quick connector interface which facilitates coupling a removable and replaceable device 400 with the articulated arm CMM 100 allows. The device 400 includes an enclosure in the exemplary embodiment 402 holding a handle section 404 includes, which is sized and shaped so that it is held in one hand of the operator, so for example as a pistol grip. The enclosure 402 is a thin-walled structure with a cavity 406 ( 9 ). The cavity 406 is sized and configured to be a control device 408 receives. The control device 408 may be a digital circuit, for example, having a microprocessor, or an analog circuit. The control device 408 is in one embodiment in asynchronous bidirectional communication with the electronic data processing system 210 ( 2 and 3 ). The communication connection between the control device 408 and the electronic data processing system 210 can be wired (eg via a control device 420 ), a direct or indirect wireless connection (eg Bluetooth or IEEE 802.11) or a combination of wired and wireless connections. In the exemplary embodiment, the enclosure is 402 in two halves 410 . 412 formed, for example, from an injection-molded plastic material. The halves 410 . 412 can with fasteners such as screws 414 be attached to each other. The enclosing halves 410 . 412 For example, adhesives or ultrasonic welding may be secured together in other embodiments.

Der Griffabschnitt 404 umfasst ferner Knöpfe bzw. Aktoren 416, 418, die der Bediener manuell einschalten kann. Die Aktoren 416, 418 sind an die Steuervorrichtung 408 gekoppelt, die ein Signal zu einer Steuervorrichtung 420 in dem Sondengehäuse 102 überträgt. Die Aktoren 416, 418 führen bei den beispielhaften Ausgestaltungen die Funktionen von Aktoren 422, 424 durch, die auf dem Sondengehäuse 102 gegenüber der Vorrichtung 400 angeordnet sind. Es versteht sich, dass die Vorrichtung 400 zusätzliche Schalter, Knöpfe oder andere Aktoren aufweisen kann, die ebenfalls zur Steuerung der Vorrichtung 400, des Gelenkarm-KMG 100 oder umgekehrt verwendet werden können. Die Vorrichtung 400 kann auch Anzeigevorrichtungen wie beispielsweise Leuchtdioden (LEDs), Schallerzeuger, Messgeräte, Anzeigen oder Prüfvorrichtungen umfassen. Die Vorrichtung 400 kann bei einer Ausgestaltung ein digitales Sprachaufzeichnungsgerät umfassen, das die Synchronsation von Sprachkommentaren mit einem gemessenen Punkt gestattet. Bei noch einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung 400 ein Mikrofon, das dem Bediener die Übertragung von durch Sprache aktivierten Befehlen an das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 gestattet.The grip section 404 also includes buttons or actuators 416 . 418 which the operator can turn on manually. The actors 416 . 418 are to the control device 408 coupled, which is a signal to a control device 420 in the probe housing 102 transfers. The actors 416 . 418 lead in the exemplary embodiments, the functions of actuators 422 . 424 through, on the probe housing 102 opposite the device 400 are arranged. It is understood that the device 400 may have additional switches, buttons or other actuators, which also to control the device 400 , the articulated arm CMM 100 or vice versa can be used. The device 400 may also include display devices such as light emitting diodes (LEDs), sound generators, meters, displays or testers. The device 400 can in one embodiment digital voice recorder, which allows the synchronization of voice comments with a measured point. In yet another embodiment, the device comprises 400 a microphone that allows the operator to transmit voice activated commands to the electronic data processing system 210 allowed.

Der Griffabschnitt 404 kann bei einer Ausgestaltung für die Benutzung mit einer der beiden Hände des Bedieners oder für eine bestimmte Hand (z. B. die linke Hand oder die rechte Hand) konfiguriert sein. Der Griffabschnitt 404 kann auch dafür konfiguriert sein, Bedienern mit Behinderungen (z. B. Bedienern mit fehlenden Fingern oder Bedienern mit Armprothesen) die Benutzung zu erleichtern. Ferner kann der Griffabschnitt 404 entfernt werden und das Sondengehäuse 102 allein benutzt werden, wenn der freie Raum begrenzt ist. Wie oben erörtert wurde, kann das Sondenelement 401 auch die Welle einer Drehachse für das Gelenkarm-KMG 100 umfassen.The grip section 404 may be configured in one embodiment for use with one of the two hands of the operator or for a particular hand (eg, the left hand or the right hand). The grip section 404 may also be configured to facilitate the use of operators with disabilities (eg, operators with missing fingers or operators with arm prostheses). Furthermore, the handle portion 404 be removed and the probe housing 102 be used alone when the free space is limited. As discussed above, the probe element 401 also the shaft of an axis of rotation for the articulated arm CMM 100 include.

Das Sondenelement 401 umfasst eine mechanische und elektrische Anschlussstelle 426 mit einem ersten Verbinder 429 (8) auf der Vorrichtung 400, der mit einem zweiten Verbinder 428 auf dem Sondengehäuse 102 zusammenwirkt. Die Verbinder 428, 429 können elektrische und mechanische Merkmale umfassen, die das Koppeln der Vorrichtung 400 an das Sondengehäuse 102 gestatten. Die Anschlussstelle 426 umfasst bei einer Ausgestaltung eine erste Oberfläche 430 mit einem mechanischen Koppler 432 und einem elektrischen Verbinder 434 darauf. Die Umschließung 402 umfasst ferner eine zweite Oberfläche 436, die angrenzend an die erste Oberfläche 430 positioniert und versetzt davon angeordnet ist. Die zweite Oberfläche 436 ist bei der beispielhaften Ausgestaltung eine flächige Oberfläche, die um einen Abstand von ungefähr 12 mm gegenüber der ersten Oberfläche 430 versetzt ist. Diese Versetzung stellt einen freien Raum für die Finger des Bedieners bereit, wenn ein Befestigungsmittel wie beispielsweise ein Bund 438 festgedreht oder gelöst wird. Die Anschlussstelle 426 stellt eine relativ schnelle und sichere elektronische Verbindung zwischen der Vorrichtung 400 und dem Sondengehäuse 102 zur Verfügung, ohne dass Verbinderstifte ausgerichtet werden müssen und ohne dass separate Kabel oder Verbinder erforderlich sind.The probe element 401 includes a mechanical and electrical connection point 426 with a first connector 429 ( 8th ) on the device 400 that with a second connector 428 on the probe housing 102 interacts. The connectors 428 . 429 may include electrical and mechanical features that facilitate coupling of the device 400 to the probe housing 102 allow. The connection point 426 in one embodiment comprises a first surface 430 with a mechanical coupler 432 and an electrical connector 434 thereon. The enclosure 402 further comprises a second surface 436 that are adjacent to the first surface 430 positioned and offset therefrom. The second surface 436 In the exemplary embodiment, the surface area is approximately 12 mm from the first surface 430 is offset. This offset provides free space for the operator's fingers when a fastener such as a collar 438 tightened or loosened. The connection point 426 provides a relatively fast and secure electronic connection between the device 400 and the probe housing 102 available without the need to align connector pins and without the need for separate cables or connectors.

Der elektrische Verbinder 434 erstreckt sich von der ersten Oberfläche 430 aus und umfasst einen oder mehrere Verbinderstifte 440, die, beispielsweise über einen oder mehrere Armbusse 218, in asynchroner bidirektionaler Kommunikation elektrisch mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 (2 und 3) gekoppelt sind. Die bidirektionale Kommunikationsverbindung kann drahtgebunden (z. B. über den Armbus 218), drahtlos (z. B. Bluetooth oder IEEE 802.11) oder eine Kombination aus drahtgebundenen und drahtlosen Verbindungen sein. Bei einer Ausgestaltung ist der elektrische Verbinder 434 elektrisch an die Steuervorrichtung 420 gekoppelt. Die Steuervorrichtung 420 kann in asynchroner bidirektionaler Kommunikation mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 stehen, beispielsweise über einen oder mehrere Armbusse 218. Der elektrische Verbinder 434 ist derart positioniert, dass er eine relativ schnelle und sichere elektronische Verbindung mit einem elektrischen Verbinder 442 auf dem Sondengehäuse 102 zur Verfügung stellt. Die elektrischen Verbinder 434, 442 werden miteinander verbunden, wenn die Vorrichtung 400 am Sondengehäuse 102 befestigt wird. Die elektrischen Verbinder 434, 442 können jeweils ein in Metall eingekapseltes Verbindergehäuse umfassen, das eine Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen bereitstellt, die Verbinderstifte schützt und die Ausrichtung der Stifte während des Vorgangs der Befestigung der Vorrichtung 400 am Sondengehäuse 102 unterstützt.The electrical connector 434 extends from the first surface 430 and includes one or more connector pins 440 that, for example, via one or more Armbusse 218 , in asynchronous bidirectional communication electrically with the electronic data processing system 210 ( 2 and 3 ) are coupled. The bidirectional communication link may be wired (eg, via the arm 218 ), wireless (eg Bluetooth or IEEE 802.11) or a combination of wired and wireless connections. In one embodiment, the electrical connector 434 electrically to the control device 420 coupled. The control device 420 may be in asynchronous bidirectional communication with the electronic data processing system 210 stand, for example, over one or more Armbusse 218 , The electrical connector 434 is positioned to provide a relatively fast and secure electronic connection to an electrical connector 442 on the probe housing 102 provides. The electrical connectors 434 . 442 are connected together when the device 400 on the probe housing 102 is attached. The electrical connectors 434 . 442 For example, each may include a metal encapsulated connector housing that provides electromagnetic interference shielding that protects connector pins and alignment of the pins during the process of securing the device 400 on the probe housing 102 supported.

Der mechanische Koppler 432 stellt eine relativ starre mechanische Kopplung zwischen der Vorrichtung 400 und dem Sondengehäuse 102 bereit, um relativ genaue Anwendungen zu halten, bei denen sich die Position der Vorrichtung 400 am Ende des Armabschnitts 104 des Gelenkarm-KMG 100 vorzugsweise nicht verschiebt bzw. bewegt. Ein etwaige solche Bewegung kann typisch zu einer unerwünschten Verschlechterung bei der Genauigkeit des Messergebnisses führen. Diese erwünschten Ergebnisse werden mit verschiedenen Strukturmerkmalen des mechanischen Befestigungs-Konfigurationsabschnitts der mechanischen und elektronischen Schnellverbinder-Anschlussstelle einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erzielt.The mechanical coupler 432 provides a relatively rigid mechanical coupling between the device 400 and the probe housing 102 ready to hold relatively accurate applications where the position of the device 400 at the end of the arm section 104 the articulated arm CMM 100 preferably not moved or moved. Any such movement may typically result in undesirable degradation in the accuracy of the measurement result. These desired results are achieved with various structural features of the mechanical fastening configuration section of the mechanical and electronic quick connector interface of one embodiment of the present invention.

Der mechanische Koppler 432 umfasst bei einer Ausgestaltung einen ersten Vorsprung 444, der auf einem Ende 448 (der Vorderkante bzw. der „Front” der Vorrichtung 400) angeordnet ist. Der erste Vorsprung 444 kann eine gekehlte, gekerbte oder abgeschrägte Anschlussstelle umfassen, die eine Lippe 446 bildet, die sich von dem ersten Vorsprung 444 aus erstreckt. Die Lippe 446 ist derart bemessen, dass sie in einem Schlitz 450 aufgenommen wird, der durch einen Vorsprung 452 definiert ist, der sich von dem Sondengehäuse 102 aus erstreckt (8). Es versteht sich, dass der erste Vorsprung 444 und der Schlitz 450 zusammen mit dem Bund 438 eine Koppleranordnung derart bilden, dass, wenn die Lippe 446 in dem Schlitz 450 positioniert ist, der Schlitz 450 dazu benutzt werden kann, sowohl die Längs- als auch die Seitenbewegung der Vorrichtung 400 zu beschränken, wenn sie am Sondengehäuse 102 befestigt ist. Wie im Folgenden ausführlicher erörtert wird, kann man die Drehung des Bunds 438 zum Befestigen der Lippe 446 im Schlitz 450 verwenden.The mechanical coupler 432 in one embodiment comprises a first projection 444 that on one end 448 (The leading edge or the "front" of the device 400 ) is arranged. The first advantage 444 may include a grooved, notched, or bevelled junction that includes a lip 446 forms, extending from the first projection 444 extends out. The lip 446 is sized to fit in a slot 450 is absorbed by a projection 452 is defined, extending from the probe housing 102 out extends ( 8th ). It is understood that the first projection 444 and the slot 450 together with the federal government 438 form a coupler arrangement such that when the lip 446 in the slot 450 is positioned, the slot 450 can be used to both the longitudinal and the lateral movement of the device 400 restrict it when on the probe housing 102 is attached. As will be discussed in more detail below, one can see the rotation of the collar 438 for fixing the lip 446 in the slot 450 use.

Gegenüber dem ersten Vorsprung 444 kann der mechanische Koppler 432 einen zweiten Vorsprung 454 umfassen. Der zweite Vorsprung 454 kann eine gekehlte, eine eine gekerbte Lippe aufweisende oder eine abgeschrägte Anschlussstellenoberfläche 456 umfassen (5). Der zweite Vorsprung 454 ist derart angeordnet, dass er ein dem Sondengehäuse 102 zugeordnetes Befestigungsmittel, beispielsweise den Bund 438, in Eingriff nimmt. Wie unten ausführlicher erörtert wird, umfasst der mechanische Koppler 432 eine über der Oberfläche 430 hervorstehende erhöhte Oberfläche, die an den elektrischen Verbinder 434 angrenzt oder rings um den elektrischen Verbinder 434 angeordnet ist, der einen Schwenkpunkt für die Anschlussstelle 426 bildet (7 und 8). Dieser dient als dritter von drei Punkten des mechanischen Kontakts zwischen der Vorrichtung 400 und dem Sondengehäuse 102, wenn die Vorrichtung 400 daran befestigt ist. Opposite the first lead 444 can the mechanical coupler 432 a second projection 454 include. The second projection 454 can have a grooved, a notched lip, or a beveled pad surface 456 include ( 5 ). The second projection 454 is arranged such that it is a the probe housing 102 associated fastener, such as the federal government 438 , engages. As will be discussed in more detail below, the mechanical coupler includes 432 one above the surface 430 protruding raised surface that connects to the electrical connector 434 adjacent or around the electrical connector 434 is arranged, which is a pivot point for the connection point 426 forms ( 7 and 8th ). This serves as the third of three points of mechanical contact between the device 400 and the probe housing 102 when the device 400 attached to it.

Das Sondengehäuse 102 umfasst einen Bund 438, der koaxial auf einem Ende befestigt ist. Der Bund 438 umfasst einen Gewindeabschnitt, der zwischen einer ersten Position (5) und einer zweiten Position (7) bewegt werden kann. Der Bund 438 kann durch seine Drehung zum Befestigen oder Entfernen der Vorrichtung 400 benutzt werden, ohne dass externe Werkzeuge erforderlich sind. Die Drehung des Bunds 438 bewegt ihn entlang eines Zylinders 474 mit einem relativ groben Flachgewinde. Die Verwendung eines solchen relativ großen Flachgewindes und solcher konturierter Oberflächen ermöglicht eine signifikante Klemmkraft bei minimalem Drehmoment. Die grobe Steigung der Gewinde des Zylinders 474 ermöglicht ferner das Festdrehen oder Lösen des Bunds 438 bei minimaler Drehung.The probe housing 102 includes a fret 438 which is mounted coaxially on one end. The Bund 438 includes a threaded portion that is movable between a first position (FIG. 5 ) and a second position ( 7 ) can be moved. The Bund 438 can by its rotation for attaching or removing the device 400 can be used without the need for external tools. The rotation of the waistband 438 move it along a cylinder 474 with a relatively coarse flat thread. The use of such a relatively large flat thread and such contoured surfaces allows for significant clamping force with minimal torque. The rough pitch of the threads of the cylinder 474 also allows tightening or loosening of the collar 438 with minimal rotation.

Zum Koppeln der Vorrichtung 400 an das Sondengehäuse 102 wird die Lippe 446 in den Schlitz 450 eingebracht und die Vorrichtung geschwenkt, um den zweiten Vorsprung 454 zu einer Oberfläche 458 hin zu drehen, wie es durch den Pfeil 464 angezeigt ist (5). Der Bund 438 wird gedreht, was dazu führt, dass er in der durch den Pfeil 462 angezeigten Richtung in Eingriff mit der Oberfläche 456 bewegt bzw. verschoben wird. Die Bewegung des Bunds 438 gegen die gewinkelte Oberfläche 456 führt den mechanischen Koppler 432 gegen die erhöhte Oberfläche 460. Dies hilft dabei, potentielle Probleme beim Verziehen der Anschlussstelle oder im Falle von Fremdobjekten auf der Oberfläche der Anschlussstelle zu überwinden, die den starren Sitz der Vorrichtung 400 am Sondengehäuse 102 beeinträchtigen könnten. Die Ausübung von Kraft durch den Bund 438 auf den zweiten Vorsprung 454 bewirkt, dass der mechanische Koppler 432 nach vorne bewegt wird, wobei er die Lippe 446 in einen Sitz auf dem Sondengehäuse 102 drückt. Während der Bund 438 weiter festgedreht wird, wird der zweite Vorsprung 454 unter Aufbringung von Druck auf einen Schwenkpunkt nach oben zu dem Sondengehäuse 102 hin gedrückt. Dies stellt eine Wippanordnung bereit, die Druck auf den zweiten Vorsprung 454, die Lippe 446 und den mittleren Schwenkpunkt aufbringt, um ein Verschieben oder Schaukeln der Vorrichtung 400 zu verringern oder zu eliminieren. Der Schwenkpunkt drückt direkt gegen die Unterseite des Sondengehäuses 102, während die Lippe 446 eine nach unten gerichtete Kraft auf das Ende des Sondengehäuses 102 ausübt. 5 enthält Pfeile 462, 464, um die Richtung der Bewegung der Vorrichtung 400 und des Bunds 438 anzuzeigen. 7 enthält Pfeile 466, 468, 470, um die Richtung des aufgebrachten Drucks in der Anschlussstelle 426 anzuzeigen, wenn der Bund 438 festgedreht wird. Es versteht sich, dass der Versetzungsabstand der Oberfläche 436 der Vorrichtung 400 einen Zwischenraum 472 zwischen dem Bund 438 und der Oberfläche 436 bildet (6). Der Zwischenraum 472 gestattet dem Bediener, den Bund 438 fester zu greifen, wobei sich zugleich das Risiko verringert, dass seine Finger während der Drehung des Bunds 438 eingeklemmt werden. Das Sondengehäuse 102 besitzt bei einer Ausgestaltung eine ausreichende Steifigkeit, um das Verziehen beim Festdrehen des Bunds 438 zu reduzieren oder zu verhindern.For coupling the device 400 to the probe housing 102 becomes the lip 446 in the slot 450 introduced and the device pivoted to the second projection 454 to a surface 458 turn around as indicated by the arrow 464 is displayed ( 5 ). The Bund 438 is turned, which causes him in the direction indicated by the arrow 462 indicated direction in engagement with the surface 456 is moved or moved. The movement of the covenant 438 against the angled surface 456 leads the mechanical coupler 432 against the raised surface 460 , This helps to overcome potential problems in warping the interface or, in the case of foreign objects on the surface of the interface, the rigid seat of the device 400 on the probe housing 102 could affect. The exercise of power by the federal government 438 on the second lead 454 causes the mechanical coupler 432 is moved forward, taking the lip 446 into a seat on the probe housing 102 suppressed. While the federal government 438 is further tightened, the second projection 454 applying pressure to a pivot point up to the probe housing 102 pressed down. This provides a rocking arrangement that puts pressure on the second projection 454 , the lip 446 and applying the center pivot point to move or rock the device 400 to reduce or eliminate. The pivot point presses directly against the underside of the probe housing 102 while the lip 446 a downward force on the end of the probe housing 102 exercises. 5 contains arrows 462 . 464 to the direction of movement of the device 400 and the federal government 438 display. 7 contains arrows 466 . 468 . 470 to the direction of the applied pressure in the junction 426 display when the fret 438 is tightened. It is understood that the dislocation distance of the surface 436 the device 400 a gap 472 between the covenant 438 and the surface 436 forms ( 6 ). The gap 472 allows the operator to tie the waistband 438 tighter, while reducing the risk that his fingers during the rotation of the collar 438 be trapped. The probe housing 102 in one embodiment has sufficient rigidity to warp when tightening the collar 438 to reduce or prevent.

Ausgestaltungen der Anschlussstelle 426 ermöglichen die korrekte Ausrichtung des mechanischen Kopplers 432 und des elektrischen Verbinders 434 und schützen außerdem die elektronische Anschlussstelle vor aufgebrachten Belastungen, die sonst wegen der Klemmwirkung des Bunds 438, der Lippe 446 und der Oberfläche 456 entstehen können. Daraus ergeben sich Vorteile bei der Reduzierung oder Eliminierung einer durch Belastung verursachten Beschädigung einer Leiterplatte 476, auf der die elektrischen Verbinder 432, 442 angebracht sind, die eventuell gelötete Anschlüsse aufweisen. Ferner bieten die Ausgestaltungen dahingehend Vorteile gegenüber bekannten Vorgehensweisen, dass ein Benutzer keine Werkzeuge benötigt, um die Vorrichtung 400 mit dem Sondengehäuse 102 zu verbinden oder sie davon zu lösen. Dies gibt dem Bediener die Möglichkeit, relativ leicht die Vorrichtung 400 manuell mit dem Sondengehäuse 102 zu verbinden oder sie davon zu lösen.Embodiments of the connection point 426 allow the correct alignment of the mechanical coupler 432 and the electrical connector 434 and also protect the electronic interface from applied stresses that would otherwise be due to the clamping action of the collar 438 , the lip 446 and the surface 456 can arise. This provides advantages in reducing or eliminating damage to a printed circuit board caused by stress 476 on which the electrical connectors 432 . 442 are attached, which may have soldered connections. Further, the embodiments offer advantages over known approaches in that a user does not need tools to manipulate the device 400 with the probe housing 102 to connect or disconnect from it. This gives the operator the ability to relatively easily use the device 400 manually with the probe housing 102 to connect or disconnect from it.

Wegen der relativ großen Anzahl abgeschirmter elektrischer Anschlüsse, die mit der Anschlussstelle 426 möglich sind, kann man eine relativ große Anzahl von Funktionen zwischen dem Gelenkarm-KMG 100 und der Vorrichtung 400 aufteilen. Beispielsweise können Schalter, Knöpfe oder andere Aktoren, die auf dem Gelenkarm-KMG 100 angeordnet sind, zur Steuerung der Vorrichtung 400 verwendet werden oder umgekehrt. Ferner können Befehle und Daten von dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 zu der Vorrichtung 400 übertragen werden. Die Vorrichtung 400 ist bei einer Ausgestaltung eine Videokamera, die Daten eines aufgenommenen Bilds überträgt, das in einem Speicher auf dem Basisprozessor 204 zu speichern oder auf der Anzeigevorrichtung 328 anzuzeigen ist. Bei einer anderen Ausgestaltung ist die Vorrichtung 400 ein Bildprojektor, der Daten von dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 empfängt. Zusätzlich dazu können Temperatursensoren, die entweder im Gelenkarm-KMG 100 oder in der Vorrichtung 400 angeordnet sind, untereinander aufgeteilt werden. Es versteht sich, dass Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung Vorteile bei der Bereitstellung einer flexiblen Anschlussstelle bieten, die das schnelle, leichte und zuverlässige Koppeln einer großen Vielfalt von Zusatzvorrichtungen 400 an das Gelenkarm-KMG 100 erlaubt. Ferner kann die Fähigkeit zur Aufteilung von Funktionen zwischen dem Gelenkarm-KMG 100 und der Vorrichtung 400 eine Reduzierung der Größe, des Energieverbrauchs und der Komplexität des Gelenkarm-KMG 100 ermöglichen, indem eine doppelte Bereitstellung verhindert wird.Because of the relatively large number of shielded electrical connections connected to the junction 426 are possible, one can have a relatively large number of functions between the articulated arm CMM 100 and the device 400 split. For example, switches, knobs, or other actuators that work on the articulated arm CMM 100 are arranged to control the device 400 be used or vice versa. Furthermore, commands and data from the electronic data processing system 210 to the device 400 be transmitted. The device 400 is at one Embodiment of a video camera that transmits data of a captured image stored in a memory on the base processor 204 to save or on the display device 328 is to be displayed. In another embodiment, the device 400 an image projector that retrieves data from the electronic data processing system 210 receives. In addition, temperature sensors can be used in either the articulated arm CMM 100 or in the device 400 are arranged to be shared among themselves. It should be understood that embodiments of the present invention provide advantages in providing a flexible connection that facilitates the quick, easy and reliable coupling of a wide variety of accessories 400 to the articulated arm CMM 100 allowed. Furthermore, the ability to share functions between the articulated arm CMM 100 and the device 400 a reduction in the size, energy consumption and complexity of the articulated arm CMM 100 by preventing a duplicate deployment.

Die Steuervorrichtung 408 kann bei einer Ausgestaltung den Betrieb oder die Funktionalität des Sondenelements 401 des Gelenkarm-KMG 100 ändern. Die Steuervorrichtung 408 kann beispielsweise Anzeigeleuchten auf dem Sondengehäuse 102 dahingehend ändern, dass sie, wenn die Vorrichtung 400 befestigt ist, entweder ein andersfarbiges Licht oder eine andere Lichtintensität emittieren oder sich zu anderen Zeitpunkten an-/ausschalten als bei alleiniger Benutzung des Sondengehäuses 102. Bei einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung 400 einen Entfernungsmesssensor (nicht dargestellt), der den Abstand zu einem Objekt misst. Die Steuervorrichtung 408 kann bei dieser Ausgestaltung die Anzeigeleuchten auf dem Sondengehäuse 102 ändern, um dem Bediener anzuzeigen, wie weit das Objekt von der Sondenspitze 118 entfernt ist. Bei einer anderen Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung 408 die Farbe der Anzeigeleuchten auf Basis der Qualität des Bilds ändern, das von einem Laserscannergerät erfasst wurde. Dies bietet Vorteile bei der Vereinfachung der Anforderungen der Steuervorrichtung 420 und ermöglicht durch die Hinzufügung von Zusatzvorrichtungen eine verbesserte oder höhere Funktionalität.The control device 408 In one embodiment, the operation or the functionality of the probe element 401 the articulated arm CMM 100 to change. The control device 408 can, for example, indicator lights on the probe housing 102 to change that, when the device 400 is fixed, emit either a different colored light or a different light intensity or turn on / off at other times than when using the probe housing alone 102 , In one embodiment, the device comprises 400 a rangefinder sensor (not shown) that measures the distance to an object. The control device 408 In this embodiment, the indicator lights on the probe housing 102 to indicate to the operator how far the object is from the probe tip 118 is removed. In another embodiment, the control device 408 change the color of the indicator lights based on the quality of the image captured by a laser scanner device. This offers advantages in simplifying the requirements of the control device 420 and allows for improved or higher functionality through the addition of additional devices.

Die 1015 beziehen sich auf mit einem Gelenkarm-KMG wirkgekoppelte Abstandsmessvorrichtungen, wobei der Abstand zu einem Punkt auf einem Objekt basierend zumindest teilweise auf der Lichtgeschwindigkeit in Luft ermittelt wird, durch welche sich die elektromagnetische Strahlung von der Vorrichtung zu dem Objektpunkt ausbreitet. Die Lichtgeschwindigkeit in Luft hängt von den Eigenschaften der Luft wie beispielsweise der Lufttemperatur, dem atmosphärischen Druck, der relativen Luftfeuchtigkeit und der Kohlendioxidkonzentration ab. Solche Lufteigenschaften beeinflussen den Brechungsindex n der Luft. Die Lichtgeschwindigkeit in Luft ist gleich der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c dividiert durch den Brechungsindex. Dies bedeutet: cLuft = c/n. Eine Abstandsmessvorrichtung der hierin behandelten Art basiert auf der Laufzeit des Lichts in der Luft (der Hin- und Rücklaufzeit, die das Licht benötigt, sich von der Vorrichtung zu dem Objekt und zurück zur Vorrichtung zu bewegen). Ein Verfahren zum Messen des Abstands auf Basis der Laufzeit von Licht (oder irgendeiner Art elektromagnetischer Strahlung) hängt von der Lichtgeschwindigkeit in Luft ab und unterscheidet sich demnach ohne Weiteres von Verfahren zum Messen eines Abstands auf Basis der Triangulation. Verfahren, die auf der Triangulation beruhen, erfordern die Projektion des Lichts von einer Lichtquelle entlang einer bestimmten Richtung und das anschließende Auffangen des Lichts auf einem Kamerapixel entlang einer bestimmten Richtung. Wenn der Abstand zwischen der Kamera und dem Projektor bekannt ist und wenn ein projizierter Winkel an einen Auffangwinkel angepasst ist, ermöglicht das Triangulationsverfahren die Ermittlung des Abstands zum Objekt, wobei eine bekannte Seitenlänge und zwei bekannte Winkel eines Dreiecks verwendet werden. Das Triangulationsverfahren hängt demzufolge nicht direkt von der Lichtgeschwindigkeit in Luft ab.The 10 - 15 refer to distance measuring devices operatively coupled to an articulated arm CMM wherein the distance to a point on an object is determined based at least in part on the speed of light in air through which the electromagnetic radiation propagates from the device to the object point. The speed of light in air depends on the properties of the air such as the air temperature, the atmospheric pressure, the relative humidity and the carbon dioxide concentration. Such air properties affect the refractive index n of the air. The speed of light in air is equal to the speed of light in vacuum c divided by the refractive index. This means: c air = c / n. A distance measuring device of the type discussed herein is based on the transit time of the light in the air (the round trip time the light takes to travel from the device to the object and back to the device). A method of measuring the distance based on the transit time of light (or any type of electromagnetic radiation) depends on the speed of light in air, and thus readily differs from methods of measuring a distance based on triangulation. Triangulation-based methods require projecting the light from a light source along a particular direction and then capturing the light on a camera pixel along a particular direction. If the distance between the camera and the projector is known and if a projected angle matches a capture angle, the triangulation method allows the distance to the object to be determined using a known side length and two known angles of a triangle. The triangulation method therefore does not depend directly on the speed of light in air.

Bezug nehmend auf 1013, ist dort eine Vorrichtung 500 dargestellt, die eine kontaktlose dreidimensionale Messung eines Objekts mit einem Laserscanner gestattet. Bei einer Ausgestaltung ist die Vorrichtung 500 entfernbar über einen Kopplermechanismus und die Anschlussstelle 426 an das Sondenelement 401 gekoppelt. Die Vorrichtung 500 kann derart konfiguriert werden, dass sie unabhängig von dem Sondenelement 401 betrieben wird. Bei einer anderen Ausgestaltung ist die Vorrichtung 500 einstückig mit dem Sondenelement 401 verbunden.Referring to 10 - 13 , there is a device 500 shown, which allows a non-contact three-dimensional measurement of an object with a laser scanner. In one embodiment, the device 500 removable via a coupler mechanism and the connection point 426 to the probe element 401 coupled. The device 500 can be configured to be independent of the probe element 401 is operated. In another embodiment, the device 500 integral with the probe element 401 connected.

Die Vorrichtung 500 umfasst einen Körper 502 mit einem Griff 504, der dem Bediener die Möglichkeit bietet, die Orientierung der Vorrichtung 500 zu halten und zu betätigen. Die Anschlussstelle 426 ist angrenzend an den Griff 504 für das mechanische und elektrische Koppeln der Vorrichtung 500 an das Gelenkarm-KMG 100 angeordnet. An einer Seite erstreckt sich ein Abtastkopf 506. Der Abtastkopf 506 hat einen ersten Gehäuseabschnitt 508 für einen Lichtsender 510, einen optischen Empfänger 512 und eine Steuervorrichtung 514. Der Lichtsender 510 ist ein als Lichtquelle geeigneter Strahler elektromagnetischer Strahlung wie beispielsweise ein kohärentes Laserlicht. Das Laserlicht kann eine Wellenlänge im sichtbaren oder unsichtbaren Spektrum aufweisen. Die Vorrichtung 500 ist bei einer Ausgestaltung eine Vorrichtung für die Abstandsmessung mittels Laserstrahl (LIDAR; light detection and ranging). Die Steuervorrichtung 514 steht in asynchroner bidirektionaler Kommunikation mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210. Bei einer Ausgestaltung umfasst die Steuervorrichtung 514 eine Auswerte- und Steuereinheit 515 und eine feldprogrammierbare Anordnung von Logik-Gattern (FPGA; field-programmable gate array) 517. Die Auswerte- und Steuereinheit 515 ist eine auf einem Computerprozessor basierende Steuereinheit, die bidirektional mit der FPGA 517 kommuniziert. Die FPGA 517 steuert den Lichtsender 510 derart an, dass er einen modulierten Messstrahl Ls erzeugt. Der Strahl Ls wird von dem Spiegel 522 in Richtung des Objekts reflektiert. Die Auswerte- und Steuereinheit 515 empfängt ein Signal des Empfängers 512, um den Abstand „d” und die Lichtintensität des reflektierten Lichtstrahls Lr zu ermitteln. Bei der beispielhaften Ausgestaltung wird der Abstand mittels der Ausbreitungszeit des emittierten Lichts beim Vor- und Rücklauf zu dem Ziel und zurück ermittelt. Mit anderen Worten: der Abstand wird auf Basis der kombinierten Ausbreitungszeit eines Messstrahls Ls und eines reflektierten Strahls Lr ermittelt. In 10 ist das ausgehende Licht Ls als einfach punktierte Linie dargestellt. Das ausgehende Licht ist ein kollimierter Lichtstrahl, was bedeutet, dass die sich nach außen zu dem Prüfobjekt hin bewegenden Lichtstrahlen ungefähr parallel sind. Das Ziel kann ein zusammenwirkendes oder nicht zusammenwirkendes Ziel sein. Ein zusammenwirkendes Ziel ist ein Ziel, das dafür ausgelegt ist, einen großen Anteil des Lichts zurückzuwerfen, das auf es auftrifft. Ein übliches Beispiel für ein zusammenwirkendes Ziel ist ein Retroreflektorziel wie beispielsweise ein Würfelecken-Retroreflektor mit einem in einer metallischen Kugel zentrierten Scheitelpunkt. Ein nicht zusammenwirkendes Ziel ist eines, das nicht speziell dafür ausgelegt ist, einen großen Anteil der Strahlenergie zurückzuwerfen. Ein Beispiel für ein nicht zusammenwirkendes Ziel ist eine Oberfläche eines Prüfobjekts wie z. B. eine Oberfläche aus Metall oder Kunststoff. Im Falle eines nicht zusammenwirkenden Ziels, das beispielsweise Licht streut, kehrt das Licht in einer relativ breiten Winkelspreizung zurück und füllt es den Spiegel 522 aus. Dieser Aufweitungsaspekt des Strahls Lr ist in 10 nicht dargestellt, dafür aber in 14, wie nachstehend besprochen wird. Bei dem in 10 gezeigten Beispiel ist das Licht so dargestellt, dass es von einer mittigen Lichtquelle 510 emittiert wird und durch einen Außenabschnitt eines optischen Empfängers 512 zurückkehrt. Der Außenabschnitt des optischen Empfängers 512 könnte beispielsweise der Außenabschnitt einer Linse sein. Im Falle eines zusammenwirkenden Ziels wie beispielsweise einem Retroreflektor ist das zurückgeworfene Licht kollimiert.The device 500 includes a body 502 with a handle 504 which offers the operator the possibility of orientation of the device 500 to hold and operate. The connection point 426 is adjacent to the handle 504 for the mechanical and electrical coupling of the device 500 to the articulated arm CMM 100 arranged. On one side extends a scanning head 506 , The scanning head 506 has a first housing section 508 for a light transmitter 510 , an optical receiver 512 and a control device 514 , The light transmitter 510 is a suitable light source radiator electromagnetic radiation such as a coherent laser light. The laser light may have a wavelength in the visible or invisible spectrum. The device 500 In one embodiment, a device for distance measurement by means of a laser beam (LIDAR, light detection and ranging). The control device 514 is in asynchronous bidirectional communication with the electronic Data processing system 210 , In one embodiment, the control device comprises 514 an evaluation and control unit 515 and a field programmable array of field gateable gate array (FPGA) devices 517 , The evaluation and control unit 515 is a computer processor-based controller that is bidirectional with the FPGA 517 communicated. The FPGA 517 controls the light transmitter 510 such that it generates a modulated measuring beam Ls. The beam Ls is from the mirror 522 reflected in the direction of the object. The evaluation and control unit 515 receives a signal from the receiver 512 to determine the distance "d" and the light intensity of the reflected light beam Lr. In the exemplary embodiment, the distance is determined by means of the propagation time of the emitted light in the forward and reverse to the destination and back. In other words, the distance is determined on the basis of the combined propagation time of a measurement beam Ls and a reflected beam Lr. In 10 the outgoing light Ls is shown as a dotted line. The outgoing light is a collimated light beam, which means that the light rays moving out to the test object are approximately parallel. The goal can be a cooperative or non-cooperative goal. A cooperative target is a target designed to repulse a large portion of the light that strikes it. A common example of a cooperative goal is a retroreflector target such as a cube-corner retroreflector with a vertex centered in a metallic sphere. A non-cooperative target is one that is not specifically designed to reject a large portion of the beam energy. An example of a non-cooperating target is a surface of a test object, such as a test object. B. a surface of metal or plastic. For example, in the case of a non-cooperative target that scatters light, the light returns in a relatively wide angular spread and fills the mirror 522 out. This expansion aspect of the beam Lr is in 10 not shown, but in 14 as discussed below. At the in 10 As shown, the light is shown as being from a central light source 510 is emitted and through an outer portion of an optical receiver 512 returns. The outer portion of the optical receiver 512 For example, could be the outer portion of a lens. In the case of a cooperative target, such as a retroreflector, the reflected light is collimated.

Angrenzend an den ersten Gehäuseabschnitt 508 ist ein zweiter Gehäuseabschnitt 516 für einen Antrieb 518 und einen Rotor 520 angeordnet. Ein Spiegel 522 ist auf einem Ende des Rotos 520 gegenüber dem Lichtsender 510 in einem durch das erste Gehäuse 508 und das zweite Gehäuse 516 definierten Zwischenraum 527 angeordnet. Bei der beispielhaften Ausgestaltung ist der Spiegel 522 in einem 45-Grad-Winkel bezogen auf den Lichtsender 510 und den Empfänger 512 angeordnet. Der Antrieb 518 ist derart angeordnet, dass er, wie durch den Pfeil 526 angezeigt, den Rotor 520 um eine Achse 524 dreht. Die Achse 524 ist bei einer Ausgestaltung parallel bzw. kollinear zu dem vom Lichtsender 510 emittierten Messstrahl. Bei einer Ausgestaltung ist ein Paar gewinkelter Oberflächen 523, 525 auf einer Seite des Zwischenraums 527 angeordnet, um dem Scanner ein breiteres Sichtfeld zu ermöglichen.Adjacent to the first housing section 508 is a second housing section 516 for a drive 518 and a rotor 520 arranged. A mirror 522 is on one end of the rotos 520 opposite the light transmitter 510 in one through the first housing 508 and the second housing 516 defined gap 527 arranged. In the exemplary embodiment, the mirror is 522 at a 45-degree angle relative to the light emitter 510 and the receiver 512 arranged. The drive 518 is arranged such that it, as indicated by the arrow 526 displayed, the rotor 520 around an axis 524 rotates. The axis 524 in one embodiment is parallel or collinear with that of the light emitter 510 emitted measuring beam. In one embodiment, a pair of angled surfaces 523 . 525 on one side of the gap 527 arranged to allow the scanner a wider field of view.

Die Vorrichtung 500 schaltet im Betrieb den Lichtsender 510 als Reaktion auf eine Maßnahme des Bedieners wie beispielsweise das Drücken des Aktors 416 ein. Der Messtrahl Ls verlässt das erste Gehäuse 508 über eine Öffnung 509 und wird vom Spiegel 522 reflektiert. Da der Antrieb 518 den Spiegel 522 dreht, wird der Messstrahl Ls derart „fächerförmig” emittiert, dass er nahezu alle Objektpunkte in einem ungefähr flächigen Bereich in einer einzigen Drehung des Spiegels beleuchten kann. Durch die Drehung des Spiegels während der Bewegung der Vorrichtung 500 durch den Bediener kann ein weiter räumlicher Bereich mit der Vorrichtung gemessen werden. Um die Abstands- und Intensitätsinformation mit den einzelnen Messpunkten in Beziehung zu setzen, ist der Antrieb 518 mit einem Winkelmessgerät wie zum Beispiel einem Winkelkodierer 528 versehen. Die Steuervorrichtung 514 kann aus den Abstands- und Kodiererdaten die Koordinatendaten für jeden gemessenen Punkt ermitteln. Es versteht sich, dass, weil die Vorrichtung 500 an das Sondenelement 401 des Gelenkarm-KMG 100 gekoppelt ist, das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 die Position und Orientierung der Vorrichtung 500 aus den Daten des Kodierers 214 ermitteln kann. Bei einer Ausgestaltung überträgt die Steuervorrichtung 514 die Koordinaten- und Intensitätsdaten über den Bus 240 an das Sondenelement 401, das die Koordinaten- und Intensitätsdaten an das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 überträgt. Das elektronische Datenverarbeitungssystem kann bei einer Ausgestaltung die x-, y-, z-Koordinatendaten (relativ zu dem Gelenkarm-KMG 100) für jeden gemessenen Objektpunkt ermitteln, indem es die Armkodiererdaten mit den Abstandsdaten kombiniert.The device 500 switches the light transmitter during operation 510 in response to an operator action such as pressing the actuator 416 one. The measuring beam Ls leaves the first housing 508 over an opening 509 and is from the mirror 522 reflected. Because the drive 518 the mirror 522 the measuring beam Ls is emitted "fan-shaped" in such a way that it can illuminate almost all object points in an approximately flat area in a single rotation of the mirror. By the rotation of the mirror during the movement of the device 500 by the operator, a wide spatial area can be measured with the device. To correlate the distance and intensity information with the individual measurement points is the drive 518 with an angle measuring device such as an angle encoder 528 Mistake. The control device 514 can determine the coordinate data for each measured point from the distance and encoder data. It is understood that, because the device 500 to the probe element 401 the articulated arm CMM 100 coupled, the electronic data processing system 210 the position and orientation of the device 500 from the data of the encoder 214 can determine. In one embodiment, the control device transmits 514 the coordinate and intensity data over the bus 240 to the probe element 401 that sends the coordinate and intensity data to the electronic data processing system 210 transfers. In one embodiment, the electronic data processing system may include the x, y, z coordinate data (relative to the articulated arm CMM 100 ) for each measured object point by combining the arm encoder data with the distance data.

Bei einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung 500 unabhängig von dem Sondenelement 401 betrieben werden. Die Vorrichtung 500 kann bei dieser Ausgestaltung ferner eine oder mehrere Positionsvorrichtungen 530 umfassen. Die Positionsvorrichtung 530 kann einen oder mehrere Navigations-Inertialsensoren wie beispielsweise einen Kreiselsensor, einen Sensor für das globale Positionsbestimmungssystem (GPS; Global Positioning System), Kompasssensoren oder Beschleunigungsmesser umfassen. Derartige Sensoren können elektrisch an die Steuervorrichtung 514 gekoppelt werden. Kreisel- und Beschleunigungssensoren können einachsige oder mehrachsige Vorrichtungen sein. Die Positionsvorrichtung 530 ist dafür konfiguriert, der Steuervorrichtung 514 die Messung bzw. Beibehaltung der Orientierung der Vorrichtung zu ermöglichen, wenn letztere von dem Gelenkarm-KMG 100 abgenommen ist. Ein Kreisel in der Positionsvorrichtung 530 kann ein Kreiselgerät mit mikroelektromechanischem System (MEMS), ein Halbleiter-Ringlasergerät, ein faseroptisches Gerät oder ein anderer Typ einer Inertialvorrichtung sein.In one embodiment, the device 500 independent of the probe element 401 operate. The device 500 can in this embodiment, further one or more positioning devices 530 include. The positioning device 530 may include one or more navigation inertial sensors, such as a gyro sensor, Global Positioning System (GPS) sensor, compass sensors, or accelerometers. Such sensors can be electrically connected to the control device 514 be coupled. Gyro and acceleration sensors can be uniaxial or multi-axis devices. The positioning device 530 is configured to the control device 514 to allow the measurement or maintenance of the orientation of the device, if the latter of the articulated arm CMM 100 is removed. A spinning top in the position device 530 may be a microelectromechanical system (MEMS) gyroscope, a semiconductor ring laser device, a fiber optic device, or another type of inertial device.

Wenn die Vorrichtung 500 von dem Gelenkarm-KMG 100 abgenommen ist, wird ein Verfahren zum Kombinieren von Bildern benötigt, die durch Mehrfachabtastungen erhalten wurden. Eine Methode zum Kombinieren mehrerer von der Vorrichtung 704 erfasster Bilder besteht darin, zu gewährleisten, dass zumindest eine gewisse Überlappung zwischen benachbarten Bildern derart vorhanden ist, dass Punktwolkenmerkmale abgeglichen werden können. Diese Abgleichfunktion kann durch die oben beschriebenen Navigations-Inertialvorrichtungen unterstützt werden.When the device 500 from the articulated arm CMM 100 is decreased, a method of combining images obtained by multiple scans is needed. A method for combining several of the device 704 captured images is to ensure that there is at least some overlap between adjacent images such that point cloud features can be matched. This matching function can be supported by the navigation inertial devices described above.

Ein weiteres Verfahren, das zur Unterstützung der genauen Registrierung der von der Vorrichtung 500 erfassten Bilder eingesetzt werden kann, ist die Verwendung von Referenzmarkierungen. Bei einer Ausgestaltung sind die Referenzmarkierungen kleine klebende Markierungen mit einer haftenden bzw. klebenden Rückschicht, also beispielsweise kreisförmige Markierungen, die auf einem oder mehreren zu messenden Objekten angeordnet werden. Selbst eine kleine Anzahl solcher Markierungen kann bei der Registrierung mehrerer Bilder von Nutzen sein, und zwar insbesondere dann, wenn das gemessene Objekt eine relativ kleine Anzahl von für die Registrierung nutzbaren Merkmalen aufweist. Bei einer Ausgestaltung können die Referenzmarkierungen als Lichtpunkte auf das bzw. die Prüfobjekte projiziert werden. Beispielsweise kann man einen kleinen tragbaren Projektor, der eine Vielzahl kleiner Punkte emittieren kann, vor dem bzw. den zu messenden Objekten anordnen. Ein Vorteil der projizierten Punkte gegenüber angeklebten Punkten besteht darin, dass die Punkte nicht befestigt und später entfernt werden müssen.Another procedure that helps to ensure the accurate registration of the device 500 captured images is the use of reference marks. In one embodiment, the reference marks are small adhesive markings with an adhesive or adhesive backing layer, ie, for example, circular markings which are arranged on one or more objects to be measured. Even a small number of such tags may be useful in registering multiple images, especially if the measured object has a relatively small number of registry usable features. In one embodiment, the reference markers can be projected as points of light onto the test object (s). For example, you can arrange a small portable projector that can emit a variety of small dots in front of the or objects to be measured. An advantage of the projected points over glued points is that the dots do not have to be attached and later removed.

Bei einer Ausgestaltung umfasst die Steuervorrichtung 514, wenn die Vorrichtung 500 von dem Gelenkarm-KMG 100 entfernt ist, eine Speichervorrichtung (nicht dargestellt) zum Speichern von Daten während des Betriebs. Diese gespeicherten Daten werden dann an das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 übertragen, wenn die Vorrichtung 500 wieder an das Sondenelement 401 gekoppelt ist. Bei einer anderen Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine Kommunikationsvorrichtung, die der Vorrichtung 500 die drahtlose Übertragung der Abstands- und Intensitätsdaten an das Gelenkarm-KMG 100 oder ein anderes Rechengerät ermöglicht.In one embodiment, the control device comprises 514 when the device 500 from the articulated arm CMM 100 is removed, a storage device (not shown) for storing data during operation. These stored data are then sent to the electronic data processing system 210 transferred when the device 500 back to the probe element 401 is coupled. In another embodiment, the device comprises a communication device, that of the device 500 the wireless transmission of distance and intensity data to the articulated arm CMM 100 or another computing device.

In 14 ist eine andere Ausgestaltung der kontaktlosen Messvorrichtung 500 dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung ist der Spiegel 522 durch ein Galvanometerspiegelsystem 532 ersetzt. Ein Galvanometer, das im Allgemeinen als „Galvo” 534A, 534B bezeichnet wird, ist eine Vorrichtung, die sich als Reaktion auf einen elektrischen Strom bewegt. Dadurch, dass man ein erstes Galvo 534A orthogonal zu einem zweiten Galvo 534B anordnet, können die Galvos 534A, 534B Spiegel 536A, 536B um zwei Achsen 538 bzw. 540 bewegen. Die Achsen 538, 540 sind bei einer Ausgestaltung orthogonal zueinander und die Spiegel 536A, 536B sind orthogonal zueinander. Infolgedessen kann der Messstrahl Ls derart gerichtet werden, dass er Punkte über einen Bereich 541 auf dem Objekt statt in einer radial gefächerten Linie beleuchtet. Die Galvos 534A, 534B sind bei einer Ausgestaltung elektrisch an die Steuervorrichtung 514 gekoppelt. Damit die Abstands- und Intensitätsinformation mit den einzelnen Messpunkten in Beziehung gesetzt werden kann, umfasst jedes Galvo bei einer Ausgestaltung ein Winkelmessgerät wie zum Beispiel einen Winkelkodierer 542, um die Position des zugeordneten Galvos 534 zu messen. Bei einer anderen Ausgestaltung wird der Winkel auf Basis des an jedes Galvo angelegten Stroms ermittelt. Obwohl das Ziel 541 ein zusammenwirkender oder nicht zusammenwirkender Zieltyp sein kann, veranschaulicht 14 die Strahlspreizung, die bei dem Fall auftritt, in dem das Ziel ein nichtzusammenwirkendes Ziel mit einem Zielpunkt 541 ist, der das Licht streut. Eine derartige Streuung würde beispielsweise bei einer diffus streuenden Oberfläche auftreten. Das Licht wird in diesem Fall auf dem Rückweg gespreizt und tritt in einen Außenabschnitt des Empfängers 512 ein.In 14 is another embodiment of the contactless measuring device 500 shown. In this embodiment, the mirror 522 through a galvanometer mirror system 532 replaced. A galvanometer, commonly called a "galvo" 534A . 534B is a device that moves in response to an electric current. By having a first galvo 534A orthogonal to a second galvo 534B The Galvos 534A . 534B mirror 536A . 536B around two axes 538 respectively. 540 move. The axes 538 . 540 in one embodiment are orthogonal to each other and the mirrors 536A . 536B are orthogonal to each other. As a result, the measurement beam Ls can be directed to point over an area 541 illuminated on the object instead of in a radially fanned line. The Galvos 534A . 534B are electrically connected to the control device in one embodiment 514 coupled. In order for the distance and intensity information to be related to the individual measurement points, in one embodiment each galvo includes an angle measurement device such as an angle encoder 542 to the position of the assigned galvo 534 to eat. In another embodiment, the angle is determined based on the current applied to each galvo. Although the goal 541 may be a cooperative or non-cooperative target type 14 the beam spread that occurs in the case where the target is a non-cooperative target with a target point 541 is, who scatters the light. Such a scattering would occur, for example, in a diffusely scattering surface. The light in this case is spread on the return path and enters an outer portion of the receiver 512 one.

Die Steuervorrichtung 514 ermittelt bei einer Ausgestaltung den Abstand zu einem Objektpunkt und setzt diesen mit den Daten des Kodierers 542 in Beziehung, um die dreidimensionalen Koordinatendaten (zum Beispiel x, y, z) der Vorrichtung 500 zu ermitteln. Diese Koordinatendaten werden zusammen mit den Intensitätsdaten über den Bus 240 an das Sondenelement 401 übertragen. Das elektronische Datenverarbeitungssystem kann bei einer Ausgestaltung die x-, y-, z-Koordinatendaten (relativ zu dem Gelenkarm-KMG 100) jedes gemessenen Objektpunkts durch Kombinieren der Armkodiererdaten mit den Abstandsdaten und den Winkeldaten der Galvos ermitteln.The control device 514 determined in one embodiment, the distance to an object point and sets this with the data of the encoder 542 in relation to the three-dimensional coordinate data (for example, x, y, z) of the device 500 to investigate. This coordinate data is combined with the intensity data over the bus 240 to the probe element 401 transfer. In one embodiment, the electronic data processing system may include the x, y, z coordinate data (relative to the articulated arm CMM 100 ) of each measured object point by combining the arm encoder data with the distance data and the angle data of the galvo's.

Bei einer Ausgestaltung wird ein einziges Galvo 534A ohne das Galvo 534B derart verwendet, dass der Lichtstrahl entlang einer einzigen Dimension statt entlang zwei Dimensionen bewegt wird. In diesem Fall erfolgt die Bewegung der kontaktlosen Messvorrichtung 500 durch den Bediener, um dreidimensionale Kordinaten entlang beiden Dimensionen zu erhalten.In one embodiment, a single galvo 534A without the galvo 534B used so that the light beam is moved along a single dimension instead of along two dimensions. In this case, the movement of the contactless measuring device takes place 500 by the operator to obtain three-dimensional coordinates along both dimensions.

Wie oben besprochen wurde, kann die Vorrichtung 500 eine Positionsvorrichtung 530 wie beispielsweise eine Navigations-Inertialvorrichtung sein, um die Erfassung von Koordinatendaten mit der Vorrichtung 500 zu ermöglichen, die abgenommen wurde und unabhängig von dem Sondenelement 401 betrieben wird.As discussed above, the device may 500 a positioning device 530 such as a navigation inertial device to facilitate the acquisition of coordinate data with the device 500 which was removed and independent of the probe element 401 is operated.

In 15 ist ein weitere Ausgestaltung der kontaktlosen Messvorrichtung 500 dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung ist der Spiegel ein Gerät 544 mit mikroelektromechanischem System (MEMS). Das MEMS-Gerät 544 umfasst bei einer Ausgestaltung einen an einer Halbleitervorrichtung 548 angebrachten Spiegel 546. Bei einer Ausgestaltung ist das MEMS-System 544 ein an einem 24-stiftigen Chip angebrachter doppelachsiger Abtastspiegel von Mirrorcle Technologies, Inc. Ein MEMS-System 544 nutzt ein großes Spannungspotential über kapazitiven Platten, um den Spiegel 546 um zwei orthogonale Achsen 550, 552 zu bewegen. Bei der beispielhaften Ausgestaltung kann das MEMS-System den Spiegel 546 bei jeder Achse in Abtastwinkeln von –10° bis +10° drehen. Ähnlich wie das oben besprochene Galvospiegelsystem ermöglicht das MEMS-System 544 die Beleuchtungen gemessener Punkte über einen Bereich 541 statt über eine Linie.In 15 is a further embodiment of the contactless measuring device 500 shown. In this embodiment, the mirror is a device 544 with microelectromechanical system (MEMS). The MEMS device 544 in one embodiment comprises one on a semiconductor device 548 attached mirror 546 , In one embodiment, the MEMS system 544 a dual-axis scanning mirror mounted on a 24-pin chip from Mirrorcle Technologies, Inc. A MEMS system 544 uses a large voltage potential across capacitive plates to the mirror 546 around two orthogonal axes 550 . 552 to move. In the exemplary embodiment, the MEMS system may be the mirror 546 turn each axis at scanning angles of -10 ° to + 10 °. Similar to the galvo mirror system discussed above, the MEMS system allows 544 the illuminations of measured points over an area 541 instead of a line.

Die Orientierung des Spiegels 546 ist bei der beispielhaften Ausgestaltung direkt proportional zu der angelegten Spannung. Dies bietet dahingehend Vorteile, dass der Kodierer entfallen kann, weil die Steuervorrichtung 514 auf Basis der angelegten Spannung die Abstands- und Intensitätsdaten mit dem Winkel des Spiegels 546 in Beziehung setzen kann, um die Koordinatendaten (x, y, z) der gemessenen Objektpunkte zu ermitteln. Diese Koordinatendaten werden zusammen mit den Intensitätsdaten über den Bus 240 an das Sondenelement 401 übertragen. Das elektronische Datenverarbeitungssystem kann bei einer Ausgestaltung die x-, y-, z-Koordinatendaten (relativ zu dem Gelenkarm-KMG 100) für jeden gemessenen Objektpunkt ermitteln, indem es die Armkodiererdaten mit den Abstands- und Intensitätsdaten kombiniert.The orientation of the mirror 546 is directly proportional to the applied voltage in the exemplary embodiment. This offers advantages in that the encoder can be eliminated because the control device 514 based on the applied voltage, the distance and intensity data with the angle of the mirror 546 in order to determine the coordinate data (x, y, z) of the measured object points. This coordinate data is combined with the intensity data over the bus 240 to the probe element 401 transfer. In one embodiment, the electronic data processing system may include the x, y, z coordinate data (relative to the articulated arm CMM 100 ) for each measured object point by combining the arm encoder data with the distance and intensity data.

Bei einer anderen Ausgestaltung umfasst das MEMS-Gerät 546 eine Anordnung kleiner Spiegelelemente, die in eine gewünschte Richtung gedreht werden können.In another embodiment, the MEMS device includes 546 an array of small mirror elements that can be rotated in a desired direction.

Wie oben besprochen wurde, kann die Vorrichtung 500 eine Positionsvorrichtung 530 wie beispielsweise eine Navigations-Inertialvorrichtung umfassen, um die Erfassung von Koordinatendaten mit der Vorrichtung 500 zu ermöglichen, die abgenommen wurde und unabhängig von dem Sondenelement 401 betrieben wird.As discussed above, the device may 500 a positioning device 530 such as a navigation inertial device to facilitate the acquisition of coordinate data with the device 500 which was removed and independent of the probe element 401 is operated.

Es versteht sich, dass, obwohl Ausgestaltungen hierin die Vorrichtung 500 veranschaulichen, wie sie den Messstrahl senkrecht zu ihrer Längsachse emittiert, dies nur beispielhaften Zwecken dient und dass die beanspruchte Erfindung nicht dadurch eingeschränkt sein sollte. Bei anderen Ausgestaltungen wird der Messstrahl von einem Ende der Vorrichtung 500 aus emittiert (z. B. parallel zu ihrer Länge). Bei noch weiteren Ausgestaltungen wird der Messstrahl in einem Winkel relativ zur Längsachse der Vorrichtung 500 emittiert.It is understood that although embodiments herein are the device 500 illustrate how it emits the measuring beam perpendicular to its longitudinal axis, for illustrative purposes only, and that the claimed invention should not be so limited. In other embodiments, the measuring beam is from one end of the device 500 emitted (eg parallel to their length). In still further embodiments, the measuring beam is at an angle relative to the longitudinal axis of the device 500 emitted.

Obwohl die Erfindung anhand von Beispielausgestaltungen beschrieben wurde, versteht sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente an Stelle von Merkmalen davon eingesetzt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Ferner können zahlreiche Modifikationen erfolgen, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Schutzbereich abzuweichen. Es ist demzufolge beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmte Ausgestaltung beschränkt ist, die als die zur Durchführung dieser Erfindung beste Ausführungsform erachtete offenbart wurde, sondern dass die Erfindung alle Ausgestaltungen umfasst, die im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche liegen. Ferner bedeutet die Verwendung der Begriffe „erster”, „zweiter” usw. nicht irgendeine Reihenfolge oder Bedeutsamkeit, sondern werden die Begriffe „erster”, „zweiter” usw. vielmehr zur Unterscheidung eines Merkmals von einem anderen verwendet. Darüber hinaus bedeutet die Verwendung der Begriffe „ein”, „eine” usw. nicht eine Beschränkung der Menge, sondern vielmehr das Vorhandensein von mindestens einem des Gegenstands, auf den Bezug genommen wird.Although the invention has been described by way of example embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be substituted for features thereof without departing from the scope of the invention. Furthermore, numerous modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from the essential scope thereof. Accordingly, it is intended that the invention not be limited to the particular embodiment disclosed as the best mode of practicing this invention, but that the invention will include all aspects within the scope of the appended claims. Further, the use of the terms "first," "second," etc. does not mean any order or significance, but the terms "first," "second," and so forth are used to distinguish one feature from another. In addition, the use of the terms "a," "an," etc. does not mean a limitation on the amount, but rather the presence of at least one of the object referred to.

Claims (26)

Tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) zum Messen dreidimensionaler Koordinaten eines Objekts im Raum, umfassend: einen Sockel; einen manuell positionierbaren Armabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt drehbar an den Sockel gekoppelt ist, wobei der Armabschnitt eine Vielzahl von verbundenen Armsegmenten umfasst, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst; eine elektronische Schaltung, welche das Positionssignal des mindestens einen Positionsmessgeräts empfängt; ein an das erste Ende gekoppeltes Sondenelement; eine an das Sondenelement gekoppelte kontaktlose Messvorrichtung, wobei die kontaktlose Messvorrichtung einen für das Aussenden mindestens eines Messstrahls konfigurierten Sender elektromagnetischer Strahlung und einen für den Empfang mindestens eines reflektierten Strahls konfigurierten Empfänger aufweist, wobei die kontaktlose Messvorrichtung einen Spiegel aufweist, der für das Reflektieren sowohl des mindestens einen Messstrahls als auch des mindestens einen reflektierten Strahls angeordnet ist, wobei die kontaktlose dreidimensionale Messvorrichtung ferner eine Steuervorrichtung aufweist, die dafür konfiguriert ist, einen Abstand zu dem Objekt basierend zumindest teilweise auf einer kombinierten Ausbreitungszeit des mindestens einen Messstrahls und des mindestens einen reflektierten Strahls und auf einer Lichtgeschwindigkeit in Luft zu ermitteln; und einen elektrisch an die elektronische Schaltung gekoppelten Prozessor, wobei der Prozessor dafür konfiguriert ist, einen Satz dreidimensionaler Koordinaten eines Punkts auf dem Objekt als Reaktion auf den Empfang der Positionssignale der Positionsmessgeräte und als Reaktion auf den Empfang, von der Steuervorrichtung, des gemessenen Abstands zu ermitteln.A portable articulated arm coordinate measuring machine (articulated arm CMM) for measuring three-dimensional coordinates of an object in space, comprising: a pedestal; a manually positionable arm portion having opposite first and second ends, the arm portion being rotatably coupled to the base, the arm portion including a plurality of connected arm segments, each arm segment including at least one position gauge for generating a position signal; an electronic circuit which receives the position signal of the at least one position measuring device; a probe element coupled to the first end; a contactless measuring device coupled to the probe element, wherein the non-contact measuring device comprises a transmitter configured for emitting at least one measuring beam of electromagnetic radiation and a receiver configured to receive at least one reflected beam, wherein the non-contact measuring device comprises a mirror which is suitable for reflecting both the at least one measuring beam as well as the at least one reflected beam, wherein the contactless three-dimensional measuring device further comprises a control device configured to distance the object based at least in part on a combined propagation time of the at least one measuring beam and the at least one reflected beam and to determine at a speed of light in air; and a processor electrically coupled to the electronic circuit, wherein the processor is configured to receive a set of three-dimensional coordinates of a point on the object in response to receiving the position signals of the position encoders and in response to receiving, from the controller, the measured distance determine. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 1, wobei die kontaktlose dreidimensionale Messvorrichtung dafür konfiguriert ist: eine Vielzahl von Messstrahlen über einen Zeitraum auszusenden; eine Vielzahl von reflektierten Strahlen über den Zeitraum zu empfangen; und eine Vielzahl von Sätzen dreidimensionaler Koordinaten als Reaktion auf das Senden der Vielzahl von Messstrahlen und den Empfang der Vielzahl von reflektierten Strahlen zu ermitteln.Articulated arm CMM according to claim 1, wherein the contactless three-dimensional measuring device is configured for: to transmit a plurality of measurement beams over a period of time; receive a plurality of reflected rays over the time period; and determine a plurality of sets of three-dimensional coordinates in response to the transmission of the plurality of measurement beams and the reception of the plurality of reflected beams. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 1, wobei der Spiegel um eine Achse beweglich ist.Articulated arm CMM according to claim 1, wherein the mirror is movable about an axis. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 3, wobei die kontaktlose Messvorrichtung ferner einen an den Spiegel gekoppelten Rotor und einen Antrieb umfasst, wobei der Antrieb dafür konfiguriert ist, den Rotor um die Achse zu drehen.Articulated arm CMM according to claim 3, wherein the non-contact measuring device further comprises a rotor coupled to the mirror and a drive, wherein the drive is configured to rotate the rotor about the axis. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 3, wobei der Spiegel ein Galvanometerspiegel ist.Articulated arm CMM according to claim 3, wherein the mirror is a galvanometer mirror. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 5, wobei der Galvanometerspiegel eine erste Galvovorrichtung und eine zweite Galvovorrichtung umfasst, wobei die erste Galvovorrichtung und die zweite Galvovorrichtung in einer orthogonalen Anordnung sind, um den Spiegel um zwei Achsen zu bewegen.Articulated arm CMM according to claim 5, wherein the galvanometer mirror comprises a first galvo device and a second galvo device, wherein the first galvo device and the second galvo device are in an orthogonal arrangement to move the mirror about two axes. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 3, wobei der Spiegel ein Spiegel mit mikroelektromechanischem System (MEMS-Spiegel) ist.Articulated arm CMM according to claim 3, wherein the mirror is a microelectromechanical system (MEMS) mirror. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 1, wobei der MEMS-Spiegel dafür konfiguriert ist, sich um zwei orthogonale Achsen zu bewegen.The articulated arm CMM of claim 1, wherein the MEMS mirror is configured to move about two orthogonal axes. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 1, wobei der Sender elektromagnetischer Strahlung ein Laser ist.Articulated arm CMM according to claim 1, wherein the transmitter of electromagnetic radiation is a laser. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 1, ferner umfassend eine an das Sondenelement gekoppelte Kontaktmessvorrichtung.Articulated arm CMM according to claim 1, further comprising a contact measuring device coupled to the probe element. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 10, wobei der Prozessor in der kontaktlosen Messvorrichtung angeordnet ist.Articulated arm CMM according to claim 10, wherein the processor is arranged in the contactless measuring device. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 1, wobei die kontaktlose Messvorrichtung entfernbar an das Sondenelement gekoppelt ist.Articulated arm CMM according to claim 1, wherein the non-contact measuring device is removably coupled to the probe element. Verfahren zum Betrieb eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts zum Messen dreidimensionaler Koordinaten eines Objekts im Raum, umfassend: Bereitstellen eines manuell positionierbaren Armabschnitts mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt eine Vielzahl von verbundenen Armsegmenten umfasst, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst; Empfangen der Positionssignale der Positionsmessgeräte an einer elektronischen Schaltung; Bereitstellen einer elektrisch an die elektronische Schaltung gekoppelten kontaktlosen Vorrichtung, wobei die kontaktlose Messvorrichtung einen Sender elektromagnetischer Strahlung, einen Sensor und einen beweglichen ersten Spiegel aufweist; Bewegen des ersten Spiegels; Reflektierenlassen eines Messstrahls elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spiegel auf das Objekt; Auffangen eines reflektierten Strahls elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spiegel und Weiterleiten des reflektierten Strahls elektromagnetischer Strahlung zu dem Sensor; Ermitteln eines Abstands zu dem Objekt aus dem vom Sensor empfangenen reflektierten Strahl elektromagnetischer Strahlung und basierend zumindest teilweise auf einer kombinierten Ausbreitungszeit des Messstrahls und des reflektierten Strahls und auf einer Lichtgeschwindigkeit in Luft; und Ermitteln dreidimensionaler Koordinaten eines Punkts auf dem Objekt basierend zumindest teilweise auf dem ermittelten Abstand und den Positionssignalen.A method of operating a portable articulated arm coordinate measuring machine for measuring three-dimensional coordinates of an object in space, comprising: Providing a manually positionable arm portion having opposite first and second ends, the arm portion including a plurality of connected arm segments, each arm segment including at least one position gauge for generating a position signal; Receiving the position signals of the position measuring devices on an electronic circuit; Providing a contactless device electrically coupled to the electronic circuit, the non-contact measuring device comprising a transmitter of electromagnetic radiation, a sensor and a movable first mirror; Moving the first mirror; Reflecting a measurement beam of electromagnetic radiation with the first mirror onto the object; Collecting a reflected beam of electromagnetic radiation with the first mirror and passing the reflected beam of electromagnetic radiation to the sensor; Determining a distance to the object from the reflected beam of electromagnetic radiation received from the sensor and based at least in part on a combined propagation time of the measurement beam and the reflected beam and on a speed of light in air; and Determining three-dimensional coordinates of a point on the object based at least in part on the determined distance and the position signals. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt zum Bewegen des ersten Spiegels das Drehen des ersten Spiegels um eine erste Achse umfasst. The method of claim 13, wherein the step of moving the first mirror comprises rotating the first mirror about a first axis. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend den Schritt zum Bewegen des ersten Spiegels um eine zweite Achse.The method of claim 14, further comprising the step of moving the first mirror about a second axis. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines beweglichen zweiten Spiegels; Drehen des zweiten Spiegels um eine zweite Achse; Reflektierenlassen des Messstrahls elektromagnetischer Strahlung mit dem zweiten Spiegel auf den ersten Spiegel; und Auffangen des reflektierten Strahls mit dem ersten Spiegel und Senden desselbigen zu dem zweiten Spiegel.The method of claim 14, further comprising the steps of: Providing a movable second mirror; Rotating the second mirror about a second axis; Reflecting the measuring beam of electromagnetic radiation with the second mirror onto the first mirror; and Intercepting the reflected beam with the first mirror and transmitting the same to the second mirror. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend das Drehen des ersten Spiegels mit einer Galvovorrichtung.The method of claim 14, further comprising rotating the first mirror with a galvo device. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Spiegel ein MEMS-Spiegel ist.The method of claim 13, wherein the mirror is a MEMS mirror. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend folgende Schritte: Bereitstellen einer an das erste Ende gekoppelten Kontaktmessvorrichtung; und Messen dreidimensionaler Koordinaten eines zweiten Punkts auf dem Objekt mit der Kontaktmessvorrichtung.The method of claim 13, further comprising the steps of: Providing a contact measuring device coupled to the first end; and Measuring three-dimensional coordinates of a second point on the object with the contact measuring device. Verfahren nach Anspruch 13, wobei in dem Schritt zum Bereitstellen eines Senders elektromagnetischer Strahlung der Sender elektromagnetischer Strahlung eine Laservorrichtung ist.The method of claim 13, wherein in the step of providing a transmitter of electromagnetic radiation, the transmitter of electromagnetic radiation is a laser device. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend das Entkoppeln der kontaktlosen Messvorrichtung von dem manuell positionierbaren Armabschnitt vor dem Reflektieren lassen eines Messstrahls.The method of claim 13, further comprising decoupling the non-contact measuring device from the manually positionable arm section prior to reflecting a measurement beam. Tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) zum Messen dreidimensionaler Koordinaten eines Objekts im Raum, umfassend: einen Sockel; einen manuell positionierbaren Armabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt drehbar an den Sockel gekoppelt ist, wobei der Armabschnitt eine Vielzahl von verbundenen Armsegmenten umfasst, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst; eine elektronische Schaltung, welche das Positionssignal des mindestens einen Positionsmessgeräts empfängt; eine entfernbar an den Armabschnitt gekoppelte kontaktlose Messvorrichtung, wobei die kontaktlose Messvorrichtung eine Lichtquelle und einen optischen Empfänger aufweist und ein Spiegel derart angeordnet ist, dass er einen von der Lichtquelle emittierten ersten Lichtstrahl reflektiert und einen von dem Objekt reflektierten zweiten Lichtstrahl reflektiert, wobei die kontaktlose Messvorrichtung dafür konfiguriert ist, einen Abstand zu dem Objekt basierend zumindest teilweise auf einer kombinierten Ausbreitungszeit des ersten Lichtstrahls und des zweiten Lichtstrahls und auf einer Lichtgeschwindigkeit in Luft zu ermitteln; und einen elektrisch an die elektronische Schaltung gekoppelten Prozessor, wobei der Prozessor dafür konfiguriert ist, die dreidimensionalen Koordinaten eines Punkts auf dem Objekt als Reaktion auf den Empfang der Positionssignale der Positionsmessgeräte und als Reaktion auf den Empfang des gemessenen Abstands zu ermitteln.Portable articulated arm coordinate measuring machine (articulated arm CMM) for measuring three-dimensional coordinates of an object in space, comprising: a pedestal; a manually positionable arm portion having opposite first and second ends, the arm portion being rotatably coupled to the base, the arm portion including a plurality of connected arm segments, each arm segment including at least one position gauge for generating a position signal; an electronic circuit which receives the position signal of the at least one position measuring device; a contactless measuring device removably coupled to the arm portion, the non-contact measuring device having a light source and an optical receiver, and a mirror arranged to reflect a first light beam emitted from the light source and to reflect a second light beam reflected from the object, the non-contact one Measuring device configured to determine a distance to the object based at least partially on a combined propagation time of the first light beam and the second light beam and on a speed of light in air; and a processor electrically coupled to the electronic circuit, the processor configured to determine the three-dimensional coordinates of a spot on the object in response to receiving the position signals of the position gauges and in response to receiving the measured distance. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 22, wobei der Spiegel in einem 45-Grad-Winkel relativ zu der Lichtquelle angeordnet ist und sich um eine Achse, die im Wesentlichen kollinear mit dem ersten Lichtstrahl ist, dreht.The articulated arm CMM of claim 22, wherein the mirror is disposed at a 45 degree angle relative to the light source and rotates about an axis that is substantially collinear with the first light beam. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 22, wobei der Spiegel sich um zwei orthogonale Achsen dreht.The articulated arm CMM of claim 22, wherein the mirror rotates about two orthogonal axes. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 22, wobei der Spiegel ein Galvanometerspiegel ist.The articulated arm CMM of claim 22, wherein the mirror is a galvanometer mirror. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 22, wobei der Spiegel ein MEMS-Spiegel ist.The articulated arm CMM of claim 22, wherein the mirror is a MEMS mirror.
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