CN103988049A - 具有摄像头的坐标测量机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于确定待测对象(15)的测量点的至少一个空间坐标的坐标测量机(1)，该坐标测量机(1)包括：基台(5)，以及驱动机构，该驱动机构适用于按照使探头(13)能够相对于基台(5)运动以接近测量点的方式驱动探头(13)，其特征在于，第一测距摄像头(3、33)，其具有带有传感器阵列的测距图像传感器，其中，测距摄像头(3、33)适用于指向对象(15)，以提供对象(15)的测距图像(23)，并且其中，测距图像的测距像素用于生成具有对象(15)的目标点的3D位置的点云，以及控制器，适用于基于目标点的3D位置控制该驱动机构。

Description

具有摄像头的坐标测量机
本发明总体上关于能够确定测量点的至少空间坐标的坐标测量机，并且更具体地说，关于具有测距摄像头的坐标测量机，所述测距摄像头包括测距图像传感器。
在工件的生产之后进行检查以确定生产工艺的精度(也就是说，工件尺寸、角度的正确性等)是常规做法。例如，可通过坐标测量机执行这种测量。
为了检查，将工件放置在这种坐标测量机的基台上，并且可相对于基台运动的探头被领导到工件的预定测量点，以获得这些点的确切坐标数据。因此，可确定工件的生产精度。
在常规3D测量机中，支承探头以使其沿着三条互相垂直的轴线(沿着方向X、Y和Z)运动。因此，可将探头引导至坐标测量机的工作空间中的任何任意点。
为了确定坐标，采用了已知测量装置，其能够确定探头与已知原点相距的距离。例如，针对该目的，使用刻度尺或其它合适的测量装置。随后，获得的坐标数据可被存储在诸如RAM的存储器中，并且用于进一步处理。
然而，由于工件的相当复杂的结构，出现了将探头引导至选择的目标点麻烦的问题。也就是说，需要适时地减小探头的运动速度，以防止当探头紧靠工件时由于过于强的撞击而损坏探头或工件。特别地，全自动坐标测量机可出现这种问题。
因此，需要能够实现快速确定选择的目标点的坐标数据并且能够减小损坏探头或待测量的工件的风险的坐标测量机。本发明的一个目的是提供这样的坐标测量机。
本发明的另一目的是提供这样一种坐标测量机，其使得用户能够在不接触的情况下控制坐标测量机的测量处理。
通过根据权利要求1、20和24和/或本发明的从属权利要求所述的坐标测量机实现这些目标的至少一个。
根据本发明的第一方面，一种用于确定待测对象的测量点的至少一个空间坐标的坐标测量机，包括：基台；探头，适用于接近测量点；驱动机构，其适用于按照使探头能够相对于基台运动以接近测量点的方式驱动探头。所述CMM还包括框架结构，探头附着于该框架结构，该框架结构沿着水平和竖直方向可动。此外，根据本发明的坐标测量机具有第一摄像头。所述摄像头适用于指向测量空间，以提供测量空间的至少第一部分的至少第一图像，其中，所述测量空间表示其中根据所述坐标测量机的设计，特别地根据探头的提供的可移动性，可确定测量点的至少一个空间坐标的特定空间。而且，坐标测量机的控制器适用于基于从至少第一图像得到的图像数据来控制所述驱动机构。
根据本发明的特定实施方式，第一摄像头被构建成第一测距摄像头，其具有带有传感器阵列的测距图像传感器。测距摄像头适用于指向待测对象，并且能够提供至少第一图像作为待测对象的测距图像。测距图像的测距像素对应于待测对象的目标点的3D位置，并用作图像数据，以生成待测对象的点云。此外，坐标测量机的控制器用于基于目标点的3D位置来控制驱动机构。
通常，已知测距成像是一种用于产生示出从特定点与场景中的点相距的距离的2D图像的技术。得到的图像通常被称作测距图像，具有对应于对象处的各目标点的距离的像素值。
例如，较亮的值意指较短的距离，或反之亦然。甚至能够准确地校准传感器，以产生这种测距图像，其使得可按照诸如米的物理单位直接提供这种像素值。针对测距图像的像素(测距像素)的每个，指派能够测量距离的一个单独的传感器。由于指派给各传感器(像素)的目标点的距离已知，因此可确切地确定目标点的3D位置。
因此，通过利用测距成像技术，可识别待测对象的每个测量点，以及甚至确定每个测量点的3D数据。然而，虽然因为测距图像的像素数量可能有限所以通过这种方式确定的3D位置可能不够精确，但是，信息足以确定测距图像中的待测对象的形状。
因此，通过使用目标点的3D位置，控制器可按照避免可能损坏探头的严重撞击的方式来调整用于驱动探头的驱动机构。此外，通过利用目标点的3D位置，探头可以相对低的速度接近待测对象，而在没有撞击风险的区域，也就是说，在距待测对象较大距离处，探头可以相对高的速度移动。为了克服可用的图像点数量有限带来的精度问题，有利的是，测距图像可被待测对象的真实图像覆盖。
因此，可在较短时间内执行对待测对象的测量点的测量，这是因为构成待测对象的测量点的3D位置是已知的。因此，当靠近这些测量点之一时，驱动探头的驱动机构的速度可被最小化，可改变探头的运动方向，或可进行其它合适的测量。
有利的是，坐标测量机可包括探头位置确定装置。该探头位置确定装置能够确定探头的3D位置以及运动方向。通过学习探头的位置，控制器通过控制与探头的3D位置和运动方向关联的驱动机构甚至更加能够控制探头的运动速度。
例如，探头位置确定装置可使用一系列的测距图像，其中使用与探头的位置相对应的改变像素值来确定从探头至待测对象的距离。因此，可精确地控制驱动机构处于最佳速度范围而不必存储目标点的3D位置。因此，可有利地避免用于计算探头与待测对象之间的位置关系的存储器和时间。
根据本发明的第一方面，进一步地，控制器可适用于基于目标点的3D位置通过驱动机构控制探头的运动路径。也就是说，基于测距图像提供的信息，控制器可确定探头从当前测量点至下一测量点的最佳运动路径。因此，由于从测距图像中知道待测对象的形状，因此可控制探头以最高可能速度在最短可能运动路径上运动。
为了使探头相对于基台运动，基台可沿着水平和竖直方向运动，或者探头可附着于沿着水平和竖直方向可动的框架结构。此外，基台可以是可旋转的。这种特征使得在基台旋转之后，对象的不面对测距摄像头的那一侧的测距图像可被获得。因此，可避免撞击待测对象上的可存在于不面对测距摄像头的那一侧上的障碍物。
有利的是，可将测距摄像头设置在靠近探头的区域，并可能够与探头一起运动。测距摄像头例如可与探头设置在例如竖直杆这样的同一框架元件上，或者设置在该元件的侧壁上。
结果，如果待测对象与同探头一起运动的摄像头之间的距离减小为小于确定阈值，则可进行措施，例如以防止探头的撞击和/或调整测量路径。该阈值例如可通过与待测对象相对应的像素的特定亮度值来表达。
这意味着，例如，如果像素的亮度达到对应于阈值的预定级别，则控制器使驱动机构减小探头的运动速度。具体地说，可按照可旋转的方式设置摄像头，因此，指向探头的运动方向。
根据本发明，有利的是，坐标测量机可包括适用于显示测距图像的显示器。具体地说，该显示器可形成为触摸屏显示器。在这种情况下，控制器可适用于基于用户给出的触摸命令控制驱动机构。因此，操作坐标测量机的人类用户可干涉由控制器执行的处理流程。例如，可能有必要改变探头的运动路径，以测量未预先确定的测量点等。
另外，可以有利的是，用待测对象的真实图像覆盖测距图像，以有利于用户识别特定测量点。
此外，可以有利的是，如果测距摄像头提供流图像(测距图像流)，则控制器可适用于基于测距图像流来控制驱动机构。
可以更加有利的是，如果在测距图像中确定探头的3D位置，则控制器基于探头的确定的3D位置控制驱动机构。
例如，如果探头的3D位置靠近待测对象的测量点中的一个的3D位置，则控制器可使驱动机构减小速度。此外，可基于表示探头的像素的亮度值和表示待测对象的像素的亮度值来进行这种确定。也就是说，如果亮度值之间的差小于特定阈值，则控制器可使驱动机构减小探头的运动速度。
有利的是，可提供第二测距摄像头以拍摄对象的不朝向第一测距摄像头的侧部的测距图像。在这种情况下，为了执行坐标的测量，控制器可根据探头的位置和运动方向使用来自任意测距图像中的3D数据。
测距图像可用于识别待测对象的位置和取向，因此使得探头能够没有延迟的情况下向对象驱动。
测距摄像头也可用于没有可获得的待测对象的CAD模型的情况，或者粗略地将现有CAD模型与待测对象的外观进行比较。
在第一情况下，待测对象的测距照片能够粗略引导探头，因此加速测量处理。
在后一种情况下，测距摄像头拍摄的照片可用于识别待测对象是否匹配选择的CAD模型，或者甚至从给定的一组CAD模型中自动地选择一个CAD模型。另外，照片可用于在测量之前识别待测对象与CAD模型的主要偏差。
有利的是，坐标测量机可包括校准装置，其在测距图像上可见。通过利用这种校准装置，例如位于已知距离的多个几何基准对象，可实现3D位置的精度的提高。
例如，位于基台上的多个棱锥可用作用于校准装置的基准图像。由于它们的位置关系(例如它们的顶点的水平和竖直距离)明确已知，在测距图像中，该信息可用于验证和更精确地确定待测对象的测量点的3D位置。
仍参照本发明的第一方面，根据特定实施方式，坐标测量机包括控制器，其适用于执行测量模式，以精确地确定待测对象的至少一个空间坐标。在执行测量模式时，相对于对象在预定测量路径上引导探头，并且从对测量点的测量结果得到对象的测量点的至少一个空间坐标。而且，控制器适用于执行对象确定功能，通过执行对象确定功能，通过图像处理从至少第一图像得到与测量空间内的主体的表面有关的表面数据作为图像数据，并且依赖于表面数据得到控制信息，以控制探头的引导。对象确定功能先于测量模式执行，并且提供控制信息以执行测量模式。
根据这种功能，提供了在CMM上快速识别或辨识对象，此外，得到数据以执行对检测到的对象的空间坐标的测量。新的部件程序可自动地产生和执行，以在用户没有任何编程任务的情况下测量主要特征。有利的是，通过根据本发明的对象确定功能，通过避免碰撞，可向用户提供更多安全性、给出了更加可靠的测量(部件被正确固定的和/或正确对齐？)、能够进行非常快速的测量(例如很多个孔的视觉测量)、简化了CMM的使用(不需要选择正确的部件程序，不需要写部件程序)、可引导用户解决问题(例如如果部件遗失，或者如果部件不正确地安装或对准)，并且可简化平台测量。
根据本发明的特定实施方式，在执行对象确定功能时，基于表面数据确定位于测量空间中的对象的实际位置和/或实际取向，将实际位置和/或实际取向与针对测量空间中的对象的给定的要求位置和/或给定的要求取向比较，以及根据比较结果产生控制信息。
此外，根据本发明，对象确定功能包括误差检测步骤，其中，基于已知测量空间属性分析所得到的表面数据，并且检查待测对象或障碍物的存在并依赖于检查来产生输出信息，特别地其中，依赖于所述存在产生控制信息。
有利的是，考虑坐标测量机上的对象的存在或位置和取向，在不需要进一步用户输入的情况下可以确定测量对象的路径，因此，提高了用户友好程度。可以向用户提供足够的信息将所述部件对准，以避免通常的人工对准步骤。另外，测量模式的执行可基于对对象是否存在于CMM上的检查。因此，这些特征能够确保待测量的部件位于台子上，并且例如通过专用跨度工具正确地固定。
本发明的另一特定实施方式涉及限定的(和提供的)一组对象数据。限定的对象数据提供限定的待测对象的表面轮廓和/或用于限定的待测对象的每个的特定测量路径，特别地，两个或更多个测量路径，每个测量路径针对可测量该对象的测量传感器的类型和/或与待测对象相对应的在基台上的要求位置和/或要求取向。
具体地说，根据本发明，对象确定功能包括通过将表面数据与所述一组对象数据比较以识别位于测量空间中的对象的步骤，特别地其中，产生控制信息，该控制信息提供随与识别出的对象相对应的特定的一组对象数据变化的、针对识别出的对象的测量路径。
因此，给定对象数据与分别从测量空间或对象的捕获的图像得到的数据的以上比较提供了对象识别和控制信息的产生，以提供对象的精确和快速的测量。存储和提供的部件程序可被识别，其将用于对应部件的测量(自动检测待测量的部件)。
而且，对于本发明的另一实施方式，在执行对象确定功能时，依赖于控制信息重新对准摄像头，捕获第二或更多个图像，附加地使用通过对第二图像或更多个图像的图像处理得到的数据来更新表面数据，以及依赖于更新后的表面数据实现控制信息。通过重新对准摄像头，可从不同方向捕获附加图像，并且可从附加捕获的图像得到其它对象表面信息，以提供用于测量和/或引导探头的改进的基台。
此外，在对象确定功能的环境下，根据本发明的特定实施方式，摄像头被构建成非测距测量摄像头和/或摄像头被构建成用于捕获视觉上可觉察的2D图像的摄像头，特别地被构建成CCD或CMOS阵列或网络摄像头。关于对象确定功能，所使用的摄像头可实现为能够捕获图像的普通摄像头，其提供对应于人类视觉觉察力的捕获的环境的空间信息。特别地，所述摄像头包括用于照亮测量空间和/或对象的集成照明装置。
有利的是，根据本发明，基于图像数据，特别地基于目标点的表面数据或3D位置，产生对象的数字模型，特别地CAD模型。通过从所捕获的至少一个图像中产生这种模型，可得到对象表面的粗糙形状，并可基于所述形状相应地确定测量路径，可执行后续测量。而且，可基于数字模型执行上述有利特征，例如检查对象的存在，检查对象的对准，提供用于测量对象的部件程序和/或找到给定的部件程序。
具体地说，对于本发明的另一实施方式，框架结构包括至少第一框架构件和第二框架构件以及竖直杆，其中第一框架构件和第二框架构件以及竖直杆排列成沿着至少两个垂直的方向通过至少两个驱动机构可运动，特别地其中，坐标测量机实现为门式坐标测量机。另外，这种CMM的设计更加详细地在以下描述(特别地结合图1、图4、图5和图6)。
另选地，框架结构可提供所谓的德尔塔机器人或其它并联运动机构的结构。
德尔塔机器人(Delta Robot)是一类并联机器人。其包括：固定在静态框架处的静态平台，静态平台安装在工作空间(基台上方)上方；和从该平台延伸的三个中间组合臂。臂(通常被称作运动链)以它们的第一端通过万向接头连接至平台，它们的第二端连接至通常以三角形或圆形第二平台的形式建立的末端执行器。臂由重量轻的复合材料制成，并且由位于平台中的致动器(驱动机构)驱动。可通过线性或旋转致动器实现致动。由于所述臂由重量轻的复合材料制成，因此德尔塔机器人的运动部件具有小的惯性。这允许大大超过门式机器或活动连接的臂可实现的非常高的加速度和非常快速的移动。德尔塔机器人的关键设计特征是在臂中使用了平行四边形，这通过将末端执行器的运动限制为纯粹平移(仅具有3个自由度(3DOF：沿着x、y或z方向的平移)的运动)而保持了末端执行器的取向。末端执行器的运动由主控制器控制，该主控制器获得致动器和连接至臂的接头的角度编码器(通常称作位置编码器)的反馈信息。末端执行器从第一位置至第二位置的轨迹可存储在主控制器中。在操作中，主控制器按照使末端执行器遵循规定的轨迹的方式控制臂的致动器。
在进一步的发展中，德尔塔机器人的自由度(DOF)扩展至6个，从而允许末端执行器沿着笛卡尔方向x、y、z横向移动和绕这些轴线的旋转运动，从而导致横摆、滚动、俯仰。
现在，已针对测量应用设计了德尔塔机器人机器。关于这种系统，具有测量传感器(触碰式或光学)的探头位于末端执行器，并且监视末端执行器的确切位置，以确定测量点的确切位置信息(如在本申请的申请人于2012年9月11日提交的欧洲专利申请No.12183806.4中示例性地公开的那样)。
根据本发明，第一摄像头或附加摄像头可设置在框架结构上或在探头处，特别地在第一框架构件或第二框架构件上，和/或摄像头适用于朝着基台导向，特别地其中通过附加摄像头提供附加图像和附加图像数据。因此，提供了各摄像头的良好的可动性和调整。
具体地说，关于本发明的第一方面，可通过框架构件中的至少一个的位置变化和/或通过摄像头的捕获方向的变化，特别地通过相对于摄像头基台来旋转摄像头物镜，来调整第一摄像头或附加摄像头，特别地一个或更多个附加摄像头。
根据本发明的具体实施方式，框架结构和/或探头包括用于承载至少第一摄像头的至少一个容器，其中至少一个容器和第一摄像头被构建成使得第一摄像头以模块方式可链接至至少一个容器，并以模块方式可从至少一个容器拆卸。
具体地说，根据本发明，坐标测量机包括适用于承载第一摄像头和/或测量传感器的工具交换单元，其中至少第一摄像头和/或测量传感器以模块方式可安装在工具交换单元上和/或自动地从至少一个容器移至工具交换单元和相反，特别地依赖于构件图像数据得到的测量需求。
而且，根据本发明的特定实施方式，控制器适用于：基于图像数据设置探头的运动路径，和/或基于图像数据由驱动机构控制探头的运动路径，特别地其中，运动路径表示测量路径。
根据本发明的第二方面，还可拍摄坐标测量机的用户的三维测距图像。针对本发明的该方面，如上所述，坐标测量机的测距摄像头不必须拍摄待测对象的测距图像。但是两个方面的组合将是足够有利的。
如果存在拍摄待测对象的测距图像的测距摄像头，如上所述，已有的测距摄像头中的一个可用于拍摄用户的测距图像。例如，测距摄像头中的一个可适用于将待测对象的测距图像数据存储在存储器中，并且随后指向坐标测量机的用户，以拍摄一系列用户测距图像。基于当前用户测距图像相对于一个或更多个先前用户测距图像的变化，控制器可控制驱动机构。
根据本发明的第二方面，用户可通过将他的四肢中的一个或更多个按照特定方式运动来控制坐标测量机的运动和操作。由于所拍摄的用户的测距图像(用户测距图像)的改变，例如控制器确定用户指着的方向，使得坐标测量机的探头执行对应的运动。
可预先定义用户的特定运动，以对应于将要执行的特定行为，诸如重置坐标测量机，结束或再开始测量处理，添加附加测量点，跳过预选的测量点等。
有利的是，仅使用限定成控制区的与用户区域中的预定空间相对应的在测距图像中的预定区来控制坐标测量机。在这种情况下，用户必须在预定空间中执行他的活动。否则他的命令将被控制器忽略。
有利的是，与用户的预定运动对应的预定变化序列预先存储在映射图中。在这种情况下，控制器控制驱动机构和/或测距摄像头中的一个或更多个以执行指派到相应的变化序列的对应行为。因此，通过给出简单的命令，用户可使得坐标测量机甚至执行复杂的行为，诸如探头的运动，以拍摄新的测距图像、改变测量路径等。
有利的是，RIM摄像头与3D显示器组合，因此生成“3D触摸屏”。例如，3D显示器可为用户在头安装显示器(诸如VR眼镜或三维投影仪)上观看到的虚拟现实(VR)，例如其中显示景象的全息照片，其中的对象是待测量的。待测对象的点云和/或其它数据可在3D触摸屏上提供给用户。用户随后例如在3D触摸屏上，通过在所呈现的对象或对象表面上的特定点上轻敲他的手指，来选择将要由坐标测量机测量的对象或点。
针对本发明的该方面，不需要测量对象的测距图像。对象的表达也可由先前存储的CAD数据或除测距摄像头以外的其它装置拍摄的图像提供。
以下将通过参照具有附图的示例性实施方式详细描述本发明，其中：
图1是根据本发明的坐标测量机的示意图；
图2是通过根据本发明的坐标测量机的测距摄像头获取的待测对象的示意性测距图像，以解释测距成像的原理；
图3是通过根据本发明的坐标测量机的测距摄像头获取的待测对象的示意性测距图像，其中所选择的目标点的3D位置已确定，并且各个目标点由十字准线标记；
图4描绘了根据本发明的门式坐标测量机(CMM)的另一示例性实施方式；
图5示出了根据本发明的坐标测量机(CMM)的另一示例性实施方式；
图6示出了根据本发明的坐标测量机(CMM)的另一示例性实施方式；
图7是示出通过使用坐标测量机的根据本发明的用于识别对象和接着用于测量所述对象的方法的使用的流程图；
图8是根据本发明的第二优选实施方式的坐标测量机的设置的示意图；
图9a和图9b是对图4的坐标测量机进行控制的用户的示意性测距照片；
图10是根据本发明的第三优选实施方式的坐标测量机的设置的示意图；以及
图11是根据本发明的第二优选实施方式的坐标测量机的设置的示意图。
将基于图1至图7描述本发明的第一实施方式。图1示出了坐标测量机1的示意图。该坐标测量机1的主要组件是基台5、由能够沿着水平方向X运动的U形构件7构成的框架以及测距摄像头3。
框架构件7在驱动机构(未示出)的驱动下能够沿着基台5的纵向侧部运动。该方向对应于第一方向X。框架构件7的运动由与框架构件7上的小齿轮啮合的附着于基台的齿条执行。第二框架构件10以可动方式设置在框架构件7的桥接部分9上。第二框架构件10的运动也通过齿条和小齿轮实现。竖直杆11以可动方式并入第二框架构件10中。在竖直杆11的底部设置有探头13。竖直杆11也可通过齿条和小齿轮运动。因此，探头13可运动至坐标测量机1的工作区中的任意要求点。还应该注意，用于驱动齿条和小齿轮以及因此用于驱动探头13的驱动机构和控制器未示出。
此外，在靠近基台5的四个角落的位置，小棱锥形状的校准对象17a、17b、17c、17d附着于基台5。
待测对象15位于基台5的中间区域中。测距图像摄像头(RIM-摄像头)3设置为使得其能够获取基台5、待测对象15和探头13的测距图像。
容纳用作控制器的控制单元和诸如RAM和ROM的存储器的壳体23通过导线或无线地连接至RIM摄像头3和坐标测量机1。此外，在壳体上设置有触摸屏显示器25和键盘27。在触摸屏显示器25上，显示坐标测量机特别地待测对象15的测距图像。优选地，为了便于将测距图像指派给待测对象15和由用户19确定特定测量点，测距图像可由真实图像覆盖。
图2示出了作为为了理解测距成像技术的原理的示例的待测对象的测距图像。在测距图像中，与RIM-摄像头相距相同距离的所有对象点具有相同程度的亮度。在所述示例中，定义了七个亮度级别。亮度级别1意指对应的RIM像素被指派给最靠近RIM摄像头3的对象点，亮度级别7意指对应的对象点最远离RIM摄像头3。因此，由于每个像素的水平和竖直位置是已知的，因此，可与对应于特定距离的亮度值结合确定每个对应的对象点的精确3D位置。
还应该注意，在图2中，还以覆盖方式示出了待测对象。然而，这并非明确必要的，而是可为了有利于用户19分析测距图像而进行的。此外，在图2中，白色领域对应于无数据可获得的像素。也就是说，不存在可用的对象点来指派到相应的像素。
图3是坐标测量机1的重要组件的示意性测距图像，所述坐标测量机1具有位于其基台5上的对象15。在图3中，用带圆圈的十字准线来标记以通过RIM技术确定其3D位置的测量点。因此，在图3中，作为不同亮度级别的替代，以带圆圈的十字准线示出已确定其3D位置的对应于选择的测量点的像素。此外，为了有利于分析测距图像，将其用真实图像覆盖。
当执行测量时，RIM摄像头拍摄待测对象15的一系列测距图像。为了校准坐标测量机，在第一步骤中，探头13接着运动至四个棱锥17a至17d的顶部。由于它们的空间位置是明确已知的，因此可判断测量结果的质量。如果必要，随后可执行坐标测量机的校准。
除坐标测量机的校准之外，还可通过将棱锥17a至17d的顶部的一个或更多个的3D位置与根据测距图像估计的3D位置比较来校准测距图像中的3D位置。在执行了这样的校准处理之后，探头13接着运动至对象15的测量点。
虽然探头13通常以相对高速运动，但是当探头13接近对象15时，也就是说，当从当前测距图像中已知的探头13的3D位置与下一测量点的3D位置之间的距离变得小于预定阈值时，其速度减小。在这种情况下，驱动机构控制器使得驱动机构减小探头13的运动速度。通过计算探头的3D位置与所靠近的对象点之间的距离或者通过将对应于探头13的测距图像的像素的亮度级别与对应于所靠近的对象点的测距图像的图像比较来确定探头的距离。
在已完成对应测量点的测量之后，探头13运动至下一测量点。因此，按照使探头13与对象15的形状之间的距离不小于预定阈值的方式计算运动路径。具体地说，在探头13在任何时候都足够远离对象15的情况下计算运动路径。因此，探头13可在最大可能速度运动接近下一测量点。然后，控制器使用于探头13的驱动机构的速度减小，以缓慢地接近下一测量点。
在已测量所有测量点并且已将各数据存储在存储器中之后，对象15可被另一对象15替代，并且可开始对该新对象15的测量。一般来说，在这种情况下，不需要新的校准。然而，在必要的情况下可执行另一校准。
为了使得用户能够干预测量处理，在触摸屏显示器23上显示测距图像。因此，可由触摸触摸屏的用户19进行各种控制措施。例如，可指派附加测量点，或改变探头的运动路径。另外，在需要的情况下，用户19为了干预测量处理可通过键盘25或其它输入装置(未示出)给出控制命令。
图4描绘了根据本发明的门式坐标测量机1(CMM)的另一示例性实施方式，所述坐标测量机1包括基台5和用于将探头13连接至基台5的框架结构，框架结构包括相对于彼此可运动的多个框架组件7、9-11。第一框架组件7是具有两个门腿的门，所述两个门腿通过桥接部分9在它们的上端连接。框架组件7在驱动机构(未示出)的驱动下能够沿着基台5的纵向侧部运动。该方向对应于第一方向X。通过附着于基台5的齿条执行框架组件7的运动，所述齿条与框架组件7上的小齿轮啮合。
第二框架组件10(托架)以可动方式设置在框架的桥接部分9上。第二框架组件10的运动也通过齿条和小齿轮实现。建立第三框架组件的竖直杆11(套筒)以可动方式并入第二框架组件10中。在竖直杆11的底部设置有探头13。竖直杆11也可通过齿条和小齿轮运动。
因此，探头13可沿着方向X、Y和Z运动至坐标测量机1的测量空间(工作区)中的任意要求点。测量空间由基台5和框架组件7、9、11限定。三个空间方向X、Y和Z优选地彼此正交，但是本发明不一定如此。应该理解，用于驱动齿条和小齿轮以及因此用于驱动探头13的驱动机构和控制器未示出。
待测对象15位于基台5上的测量空间的范围内。
以示例性方式设置有触笔的探头13紧固在杆11的下自由端上。以基本上已知的方式使用触笔，以触及待测对象15。然而，本发明不限于触碰式坐标测量机，并且可相似地用于其中以非接触方式接近测量点的坐标测量机，即例如具有光学扫描头的坐标测量机。更一般地说，探头13可针对设置接触探测器来设计，例如扫描或触摸触发器探测器，或者非接触探测器，特别地光学、电容或电感探测器。
可动构件与导向件之间的最常见的两种类型的轴承是空气轴承或机械轴承(例如线性循环滑轨(linear circulating plus rails))。空气轴承带来在运动中无摩擦的优点(其可带来不同类型的误差，像角度误差或滞后)。空气轴承的缺点是刚度低于机械轴承的刚度，从而尤其可出现动态误差。在机械类轴承中，轴承系统的刚度通常更高，但是存在摩擦，并且摩擦力可导致误差。然而，本发明可应用于两种类型的轴承。
总而言之，构建坐标测量机1以确定待测对象15上的测量点的三个空间坐标，因此，包括三个线性驱动机构，以提供探头13相对于基台5沿着第一、第二和第三方向(X方向、Y方向和Z方向)的可动性。
每个线性驱动机构具有线性导向件，一个沿着第一方向、一个沿着第二方向并且一个沿着第三方向(X方向、Y方向和Z方向)。在一个简单的实施方式中，X方向驱动机构的线性导向件通过基台5的两个边缘建立表面形成，Y方向驱动机构的线性导向件由桥的两个或三个表面形成，并且Z方向驱动机构的线性导向件由Y托架构件10中的方形孔形成。
此外，每个线性驱动机构包括可动构件，所述可动构件被支撑以通过轴承沿着导向件运动。具体地说，X方向驱动机构的可动构件以具有关于基台5的上述两个导向表面的互相面对的表面的X托架实现。Y方向驱动机构的可动构件以具有关于上述桥的两个或三个导向表面互相面对的表面的Y托架实现。并且，Z方向驱动机构的可动构件由具有关于Y托架10中的方形孔的内表面的互相面对的表面的Z柱11(套筒)形成。
而且，每个线性驱动机构包括用于分别沿着第一、第二或第三方向(X方向、Y方向和Z方向)分别确定每个可动构件的第一、第二或第三驱动位置的线性测量仪器。
在图4的该示例性实施方式中，门腿7各自具有允许第一框架组件沿X方向运动的可动X托架。
作为X测量仪器的一部分的测量刻度尺10X示意性地呈现在基台5的长边上，其中，刻度尺10X与X方向平行地延伸。刻度尺可为玻璃测量刻度尺，例如具有增量编码或绝对编码，通过其可确定沿着X托架的X方向的驱动位置。应该理解的是，测量仪器还可包含用于读取测量刻度尺10X的合适的传感器，但是为了简单起见，这里不提供这些。然而，应该指出，本发明不限于使用玻璃测量刻度尺，并且因此还可使用其它测量仪器以记录驱动机构的可动构件的驱动/行进位置。
另一测量刻度尺10Y在框架的桥接部分9上设置为平行于Y方向。最终，另一测量刻度尺10Z在Z-滑枕(ram)11上也设置为平行于Z方向。通过将测量刻度尺10Y、10Z作为线性测量仪器的一部分，可以本身已知的计量学方式记录托架10沿着Y方向以及套筒11沿着Z方向的当前驱动位置。
控制和处理单元未示出，其被设计为致动坐标测量机1的马达驱动器，以使得探头13行进至测量点。控制和处理单元包括处理器和存储器。具体地说，控制和处理单元被设计为确定随三个驱动机构的至少第一、第二和第三驱动位置变化的对象15上的测量点的三个空间坐标。
针对人工操作，控制单元可连接至用户控制台。控制单元还可以完全自动地接近和测量待测对象15的测量点。
因为一般类型的坐标测量机的设计以及不同线性导向件和不同线性测量仪器的设计对于本领域技术人员是已知的，应该理解的是可对不同特征做出许多修改和组合。所有这些修改落入本发明的范围内。
而且，坐标测量机1包括摄像头50，特别地，被构建成非测距测量CCD摄像头，以捕获测量空间的图像。
摄像头50设置在框架组件12上，因此，通过将框架组件9沿着X轴移动而可调节位置。根据当前实施方式，摄像头包括摄像头基台和摄像头物镜，所述物镜相对于摄像头基台可旋转，并且因此，提供附加的对准轴线。然而，本发明不限于能够对准它们的捕获方向的摄像头，而是可以根据它们在CMM的设置而相似地使用捕获图像的其它摄像头类型。
根据本发明，为了例如检查待测对象15是否位于基台5上、检测到的对象15是否是要求的对象的类型、是否准确地定位和设置对象15以及例如为了确定用于用探头13的测量传感器测量对象15的测量路径，在使用摄像头50(精确地)测量对象15之前至少部分地捕获和分析测量空间。
为了提供这些特征，摄像头50被设置为使得测量空间的至少第一部分的至少第一图像可被摄像头50捕获，并且随后捕获至少第一图像。通过图像处理从至少第一图像得到表面数据，其中表面数据表示根据测量空间的至少第一部分的内容的表面轮廓。基于收集的表面数据产生控制信息。随后针对后续执行对象的精确测量提供这些控制信息。
由于摄像头50沿着X轴可运动并且根据其可枢转性可对准，可捕获测量空间的附加图像，例如测量空间的附加部分，并将其用于得到对象的表面数据。
以上描述的功能可提供坐标测量机的改进的用户友好程度，因为随着开始执行功能，可以进行对测量空间的自动扫描，并且可以确定基台5上的对象15(分别检查对象15的存在)。此外，可选择或产生测量对象15的测量程序，并且对象15被自动地测量。
图5示出了根据本发明的坐标测量机2(CMM)的另一示例性实施方式，坐标测量机2包括基台5和框架组件7、8、11，以提供探头13相对于基台5沿着三个方向(X、Y和Z-方向)的可动性。此外，框架组件7、8、11通过连接所述三个框架组件7、8、11和基台5的驱动机构(未示出)相对于彼此可运动。
待测对象15设置在基台5上。为了测量该对象15，探头13接近对象15的表面。根据探头13处的触碰式测量传感器被引导的预定测量路径，确定坐标，并且根据测量结果确定对象的表面轮廓。
根据本发明，在确定对象15的表面之前，利用设置在坐标测量机2的框架结构上的摄像头51、52执行对象确定功能。摄像头51、52可以被构建成通过移动摄像头51、52设置于其上的各框架组件7、8而可运动的简单的概要摄像头，例如网络摄像头。
在对象确定功能的上下文中，通过摄像头51、52的每个捕获至少一个图像，因此，提供了工作区和对象15的至少部分概览。在图像仅仅显示出对象不设置在之内的测量区的一部分的情况下，再定位摄像头，并且捕获更多图像，以可通过捕获的图像的图像处理来检测对象15。同样由图像的图像处理执行这种检查(如果通过图像捕获了对象)。
机器2还包括存储了对象数据的存储器单元。在从所捕获的图像检测到对象15并从图像得到用于对象15的表面数据之后，将该数据与存储在存储器单元中的对象数据进行比较，并且基于将所述数据进行比较来识别位于基台5上的对象的类型。
而且，考虑到识别出的对象类型而从对象数据中选择测量路径，并且根据所选择的测量路径产生控制信息，通过探头13的测量传感器提供用于测量对象15的表面的控制数据。随后将产生的控制数据用于相对于对象15的表面引导探头13(测量传感器)，以使得可通过限定的点对点分辨率检测对象15上的测量点。此外，根据测量传感器产生控制信息，以用于测量对象15。
根据特定实施方式，在第一阶段，为了简化图像处理，可用例如摄像头51、52拍摄基准图像，同时自动地产生对象15的部件程序。基于这些容易地识别所述部分的图像，提供了利用正确的部件程序并检查对准。
图6示出了根据本发明的坐标测量机1(CMM)的另一示例性实施方式，其中基本上根据图1的位于桌面上的坐标测量机1建立坐标测量机1。对象15位于CMM1的基台5上。
探头13承载摄像头50，其作为标准组件以可拆卸的方式设置在探头13上。通过使用这种摄像头50，捕获对象15的至少一个图像，通过图像处理从所述图像中得到对应于对象15的表面的粗表面数据。为了拍摄图像，通过将框架组件7、9-11相对于基台5移动并且尤其通过相对于摄像头基台56旋转摄像头光学器件55来对准摄像头50。
为了收集对象15的表面数据，可捕获表示测量空间(工作区)的一部分的第一图像，并且基于已知工作区属性分析第一图像。依赖于这种分析，产生包括指示在基台5上对象15的存在的信息的，即发现对象是否在捕获的工作区的空间中。在对象15在捕获的测量区内的情况下，确定对象的类型和/或用于精确地测量对象15的测量路径。
如果在工作区的捕获部分中未发现对象，则重新对准和/或重新设置摄像头，并且随后捕获另一图像。这种重新对准和/或重新设置可重复进行，直至发现对象15或直至通过捕获的图像的总和呈现整个测量室为止。
而且，可以从不同位置和方向拍摄对象15的多个图像以提供待测对象15的形状和/或尺寸。通过图像处理来分析所拍摄的图像。依赖于用于对对象15进行测量的方法，使用从图像得到的表面数据来直接确定测量路径，或将表面数据与存储的对象数据比较以基于识别结果识别对象15(以及对象的位置和/或取向)和确定对应的测量路径。
在确定了用于对象15的合适测量路径之后，利用测量传感器60精确地测量对象15，所述测量传感器60示例性地以能够通过接触确定对象15的表面的坐标的触碰式传感器实现，其中沿着测量路径引导测量传感器60。
为了提供这种测量功能，所述坐标测量机包括工具交换单元65，其具有适用于至少承载像测量传感器60和/或摄像头50的探测器的容器66、67。如在工具交换单元65的箭头的指示，为了在探头13交换工作工具(例如传感器和摄像头)，设计该单元65以提供容器66、67的可动性。因此，通过将探头13接近容器67并执行交换模式，可取下位于探头13的摄像头50并将其转移至工具交换单元65的自由容器67中。随后，将测量传感器60的位置按照反过来的方式从容器66改变位置至探头13。
通过交换在探头13的工具，可随后利用所提供的测量传感器60测量先前识别的对象15(通过由摄像头50拍摄的图像的图像处理)。对应于对象15的确定的表面数据并且对应于对象15在CMM1的位置和/或取向，引导传感器60。
分别针对工作工具或测量传感器提供交换功能不限于根据图6的本发明的示例性实施方式。可通过未在坐标测量机1设置的独立单元等同地提供所述功能。另外，可提供机器臂以自动地安装和拆卸在探头13和/或在设置在CMM1上的容器和/或在工具交换单元65的容器的例如传感器和摄像头。
此外，本发明不限于图1、图4、图5或图6所示的坐标测量机。其可在台架设计中等同地用于坐标测量机，其中仅具有用作非常短的腿的两个支承件的桥可沿着两条设置得较高的固定轨道行进。而且，本发明可通常用于所有类型的坐标测量机，即用于设计为并联运动机器的CMM以及用于具有线性或连续运动的CMM。示例性地，CMM可设计为桥式、L-桥式、水平臂式、悬臂式或台架式。
图7示出了利用坐标测量机，根据本发明，用于识别对象和随后用于测量所述对象的方法的用法的流程图。用户例如通过按下CMM的起动按钮通过执行第一人工命令71开始测量处理。可全自动或半自动地(即用户是否向CMM输入进一步的命令)执行连续测量处理。人工命令被输入装置检测，并开始对对象72的确定，其中产生了传输至CMM的驱动机构的驱动命令。驱动机构随后根据驱动命令驱动CMM的框架组件，从而到达摄像头的捕获位置。
在确定对象72的上下文中，捕获测量空间的第一图像73，并且通过图像处理从图像中得到了表面数据74。基于表面数据，产生控制信息75，根据是否发现对象76(基于表面数据)或控制信息是否提供了测量路径，所述控制信息包括表示进一步的处理步骤的数据和/或命令。
如果发现了对象并且如果通过所收集的表面数据或从针对已知的(所发现的)对象类型提供测量路径的存储器单元中得到测量路径76，则基于控制信息开始对象的坐标测量77并且确定空间坐标78。为了执行这种测量，可根据控制信息选择测量传感器(并且安装在探头)，并且可根据选择的传感器调整测量路径。可通过系统自动地(例如通过保持要求的测量分辨率)或通过用户人工执行对传感器的选择。用户能够选择传感器类型或将要达到的分辨，并且基于需要的分辨率选择合适的传感器。
如果未发现对象，或者例如如果通过捕获第一图像含糊地得到测量路径73并处理第一图像信息74，则重新对准用于捕获测量空间的摄像头79，并且从第二位置和方向(作为另外一种选择或除此之外，一个或多个摄像头的分辨率改变)捕获第二(或更多的)图像73。考虑到附加捕获的图像或所述更多的图像，分别更新表面数据74和控制信息75。在发现对象(分别识别)之前和/或在捕获和分析整个测量空间之前，执行这种附加的图像捕获和处理信息的更新。
作为这种图像捕获的结果，可确定对象78，或者可产生输出信息，从而提供对象的未发现的信息。如果未发现对象，则例如可切换或交换摄像头的分辨率或摄像头本身，以通过较高分辨率或不同的捕获规格(例如利用其它波长敏感度捕获)并尝试随后识别对象来重复对象识别处理。否则，如果确定了对象，则可产生其它输出信息，从而提供针对对象的后续测量考虑的例如对象的取向和/或位置、对象的类型、对象的粗糙结构和/或关于测量空间的空间中的可能的障碍物的信息。此外，可基于该信息得到测量路径，并且可根据所得到的路径扫描对象。
此外，根据图7的方法不限于例如图4-6所示的门式CMM，而是一般可通过所有已知类型的CMM执行。根据图7的方法可通常用于能够收集测量空间中的数据的任何机械结构的机器，即，使得机器部件能够按照至少两个自由度运动的机器。这种CMM可设计为活动连接的臂、并联运动机构或CMM或具有线性或连续运动的机器人。示例性地，CMM可设计为桥式、L桥式、水平臂式、悬臂式、台架式或德尔塔机器人。
根据本发明的特定实施方式，可通过连续地收集图像，特别地通过记录视频流来捕获测量空间的图像。
将基于图8至图11描述具有另外三个实施方式的本发明的另一方面。在这些图8至图11中，与第一实施方式的组件相对应的组件被用相同的附图标记指代。将省略对这些元件的重复描述。
图8是根据本发明的第二实施方式的坐标测量机1的设置的示意图。虽然坐标测量机1的示出的组件对应于第一实施方式的坐标测量机1的那些，但是RIM摄像头33是可旋转式的。也就是说，在拍摄待测对象15的测距图像之后，并且在执行了校准之后，RIM摄像头33旋转并拍摄位于控制区21中的用户19的一系列测距图像(用户测距图像)。在壳体23中设有坐标测量机1的控制器(未示出)适用于确定用户测距图像的改变。
因此，用户19通过运动他的四肢，或执行其它运动，可给出命令，以控制坐标测量机。图9a示出了用户19的初始位置。
图9b示出了用户19朝着水平位置降低他的左臂并且将其运动收回的变化。此外，用户19将其右臂完全向下向前运动。因此，用户19的左手最远离RIM摄像头33，并且对应于左手的测距图像的像素非常暗(亮度级别6)。相反，用户19的右手非常靠近RIM摄像头33，因此，对应于其左手的像素非常亮(亮度级别1)。
因此，通过基于测距图像的变化确定用户的运动，控制器发出特定命令以使坐标测量机1执行多种运动。例如，用户可干涉所述运动路径，可限定附加的测量点，可执行另一校准或可退出测量。
为了通过用户19执行精确控制，并且防止错误地给出命令，在测距图像中，定义了与虚线标记的控制区21相对应的特定部分。为了确定用户19执行的运动，用户19必须在该控制区中，并且必须面对RIM摄像头33。因此，如果用户19步出控制区21，则尽管用户19的姿势的变化可在测距图像中可见，但是控制器将忽略所述变化，因此，坐标测量机1将不对用户19的命令做出反应。
优选地，控制区可采取小平台或凹陷的形式。
在图9a和图9b中，如在图2中那样，白色区域对应于在RIM摄像头的测量范围之外的点。
图10是根据本发明的第三实施方式的坐标测量机1的设置的示意图。在三维显示器37上，显示了待测对象15的三维投影35。RIM摄像头3与坐标测量机1和三维显示器37连接，并拍摄用户19的测距图像。所述连接可为有线的，如图10所示，或可为无线的。
在投影35中，可向用户19显示用于坐标测量机1的关于对象15的信息和/或用于特定命令的虚拟输入装置。
随后，用户使用投影35作为3D触摸屏，并通过将他的手指在对象15的投影35或对象表面上的特定点上轻敲选择将要通过坐标测量机1测量的对象或点。RIM摄像头3基于测距图像的改变确定用户的运动。控制器发出特定命令，以使坐标测量机1执行各种运动。例如，用户19可干涉运动路径，可定义附加的测量点，可执行另一校准或可退出测量。
为了通过用户19执行精确控制，并且为了防止错误地给出命令，在测距图像中，特定部分被定义为控制区。控制区优选地包括至少三维投影35的区域。
为了确定用户19执行的运动，用户19的至少一部分，特别地手必须在该控制区中。因此，如果用户的手离开控制区，则尽管手的运动在测距图像中可见，控制器也将忽略该变化，因此，坐标测量机1将不对用户19的命令做出反应。
图11是根据本发明的第四实施方式的坐标测量机1的设置的示意图。用户19佩戴一副VR眼镜(google)47，其显示待测对象15的虚拟模型45。RIM摄像头3与坐标测量机1和VR-眼镜47连接，并拍摄用户19的测距图像。所述连接可为有线的，如图11所示，或可为无线的。
可选地，为了通过用户19执行精确控制和为了防止错误地给出命令，在测距图像中，限定了对应于由虚线标记的控制区21的特定部分。为了确定用户19执行的运动，用户19必须在该控制区中，并且必须面对RIM摄像头33。因此，如果用户19步出控制区21，则尽管用户19的姿态变化可在测距图像中可见，控制器也将忽略所述变化，并且因此，坐标测量机1将不对用户19的命令做出反应。优选地，控制区21可采取小平台或凹陷的形式。
虽然已经基于当前优选实施方式描述了本发明，但是在权利要求的范围内可执行多种修改和调整。
例如，可设置附加的RIM摄像头以拍摄背对RIM摄像头3或33的那一侧的待测对象15的测距图像。在这种情况下，由于可得到两个测距图像，可选择所述两个测距图像之一作为用于控制和驱动装置的基础。在这种情况下，探头的位置和运动方向将确定使用哪个图像。
另选地，可提供可旋转基台，以拍摄所述不面对RIM摄像头侧的测距图像。通过将在两个测距图像中可见的对象点的3D位置进行比较，可以足够的精度计算不再可见的对象点的3D位置。
因此，在这种情况下，待测对象的确切位置必然非明确。这里，还可从非面对RIM摄像头的那一侧移动探头，而不会在探头与待测对象之间突然发生碰撞。
虽然在描述的实施方式中，RIM摄像头设置在固定位置，除此之外或作为另外一种选择，RIM摄像头可以可按照与探头一起运动的方式设置为靠近探头。此外，这种摄像头可为可旋转的，以在任何时候朝着探头的运动方向导向。从而，可从非常近的距离拍摄对象的测距图像，并且具体地说，以控制驱动机构基于相对于后来拍摄的测距图像的亮度值变化和差异驱动探头和摄像头。
根据使用的RIM传感器的分辨率，将测距图像与坐标测量机的工作区或至少待测对象的真实图像重叠可以是有用的。此外，可附加使用诸如边缘提取的其它方法来改进坐标数据确定，并且因此改进测量结果。
虽然在实施方式中，将驱动器描述为齿条和小齿轮组合，但是也可合适地采用诸如气压或液压驱动或涡轮传输的其它驱动装置作为驱动装置。
虽然在实施方式中示出了固定的(机械)探头，但是作为另外一种选择，举几个例子说，探头可为机械、光学、激光或白光式。此外，探头可为动力驱动的旋转装置，其探头能够竖直旋转90度和进行完整的360度旋转。
在描述的实施方式中，小棱锥形对象用于校准。然而，可省略这些棱锥形的对象。另外，为了提高测量结果的精度，可使用其它合适的校准装置或能够补偿坐标测量机的测量误差补偿装置。
虽然在实施方式中，通过的线(导线)连接建立了容纳控制器的壳体与第一RIM摄像头和坐标测量机之间的对应连接，但是这些元件之间的通信也可通过无线方式(诸如WLAN、蓝牙、无线电、红外或其它)建立。
在实施方式中，将一个或更多个RIM摄像头的使用描述为从待测对象的所有侧面产生测距图像。在已拍摄测距图像并且已存储3D位置数据之后，在显示器上，图像景象可根据用户的需要调整。例如，在测距图像中，对象可旋转以示出对象的背离用户的一侧。此外，除了这种旋转运动或测距图像的另一调整可在触摸屏显示器上执行之外，也可基于用户的命令执行这些行为，如在第二实施方式中的描述。

Claims (24)

1.一种用于确定待测对象(15)的测量点的至少一个空间坐标的坐标测量机(1、2)，该坐标测量机(1、2)包括：
●基台(5)，
●驱动机构，该驱动机构适用于按照使探头(13)能够相对于所述基台(5)运动以接近测量点的方式驱动所述探头(13)，以及
●框架结构(7-11)，所述探头(13)附着于所述框架结构(7-11)，所述框架结构(7-11)能够沿着水平(x、y)和竖直(z)方向移动，
其特征在于，
●第一摄像头(3、33、50-52)，其中，所述摄像头(3、33、50-52)适用于指向测量空间，以提供所述测量空间的至少第一部分的至少第一图像，所述测量空间表示其中根据所述坐标测量机(1、2)的设计，特别地根据所述探头(13)的提供的移动性的特定空间，在该测量空间中能够确定测量点的至少一个空间坐标，
●控制器，该控制器适用于基于从所述至少第一图像得到的图像数据来控制所述驱动机构。
2.根据权利要求1所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
●所述第一摄像头被构建成第一测距摄像头(3、33)，该第一测距摄像头(3、33)具有带有传感器阵列的测距图像传感器，其中所述测距摄像头(3、33)适用于指向所述对象(15)，以提供至少第一图像作为所述对象(15)的测距图像(23)，以及其中，所述测距图像的测距像素用作图像数据，以生成具有所述对象(15)的目标点的3D位置的点云，以及
●所述控制器适用于基于所述目标点的所述3D位置来控制所述驱动机构。
3.根据权利要求2所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
●提供至少第二测距摄像头，该第二测距摄像头适用于从与所述第一测距摄像头(3、33)的方向不同的方向指向所述对象(15)，以提供对于所述第一测距摄像头(3、33)不可见的所述对象(15)的区域的第二测距图像，以及
●所述控制器适用于依赖于位置和所述探头(13)的移动方向，使用来自所述测距图像中任一的3D数据。
4.根据权利要求2或3所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
所述第一测距摄像头(3、33)或附加的测距摄像头提供测距图像流，并且
所述控制器适用于基于测距图像流控制驱动机构。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
所述坐标测量机(1、2)还包括定位在所述基台(5)上的基准对象(17a-d)，在这种情况下，它们能够通过至少一个测距摄像头(3、33)观看到，以在测距图像上能够观看到，并且被探头(13)接近。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
所述控制器适用于执行：
●测量模式，以精确地确定所述待测对象的所述至少一个空间坐标，在执行测量模式时，
□在预定测量路径上相对于所述对象(15)引导探头(13)，并且
□从对所述测量点的测量结果得到所述对象的所述测量点的所述至少一个空间坐标，以及
●对象确定功能，在执行对象确定功能时，
□通过图像处理从至少所述第一图像得到与所述测量空间内的主体的表面有关的表面数据作为图像数据，并且
□依赖于所述表面数据得到控制信息，以控制所述探头(13)的引导，
其中，所述对象确定功能先于所述测量模式执行，并且提供所述控制信息以执行测量模式。
7.根据权利要求6所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
在执行对象确定功能时，
●基于所述表面数据确定位于所述测量空间中的所述对象(15)的实际位置和/或实际取向，
●将所述实际位置和/或所述实际取向与针对所述测量空间中的所述对象的给定的要求位置和/或给定的要求取向比较，以及
●依赖于所述比较产生所述控制信息。
8.根据权利要求6或7所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
所述对象确定功能包括误差检测步骤，其中，基于已知测量空间属性分析所得到的所述表面数据，并且检查所述待测对象(15)或障碍物的存在并依赖于所述检查来产生输出信息，特别地其中，依赖于所述存在产生所述控制信息。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
一组限定的对象数据提供
●限定的待测对象(15)的表面轮廓和/或
●用于所述限定的待测对象(15)的每个的特定测量路径，特别地两个或更多个测量路径，每个测量路径针对能够测量所述对象的测量传感器的类型，和/或
●与所述待测对象(15)相对应的在所述基台上的所述要求位置和/或所述要求取向。
10.根据权利要求9所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
所述对象确定功能包括，通过将所述表面数据与所述一组对象数据比较以识别位于所述测量空间中的所述对象(15)的步骤，特别地其中，产生所述控制信息，所述控制信息提供随与识别出的对象相对应的特定的一组对象数据变化的、针对识别出的对象的测量路径。
11.根据权利要求6至10中的任一项所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
在执行对象确定功能时，
●依赖于所述控制信息重新对准所述摄像头(50-52)，
●捕获第二或更多个图像，
●附加地使用通过对第二图像或更多个图像的图像处理得到的数据来更新所述表面数据，以及
●依赖于更新后的所述表面数据实现所述控制信息。
12.根据权利要求6至11中的任一项所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
所述摄像头(50-52)被构建成非测距测量摄像头和/或所述摄像头(50-52)被构建成用于捕获视觉上能够觉察的2D图像的摄像头，特别地被构建成CCD或CMOS阵列或网络摄像头，和/或所述摄像头(50-52)包括用于照亮所述测量空间和/或所述对象的集成照明装置。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
基于所述图像数据，特别地基于所述目标点的所述表面数据或所述3D位置，产生所述对象(15)的数字模型，特别地CAD模型。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
所述框架结构(7-11)包括至少第一框架构件(7、9)和第二框架构件(8、10)以及竖直杆(11)，其中，所述第一框架构件和所述第二框架构件(7-10)以及所述竖直杆(11)被排列成能够沿着至少两个垂直的方向(x、y、z)通过至少两个驱动机构移动，特别地其中，所述坐标测量机(1、2)被构建成门式坐标测量机(1)。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
所述第一摄像头(3、50-52)或附加摄像头设置在所述框架结构(7-11)上或在探头(15)处，特别地在所述第一框架构件(7、9)或所述第二框架构件(8、10)上，和/或适用于指向所述基台(5)，特别地其中，由所述附加摄像头提供附加图像和附加图像数据。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
所述第一摄像头(3、50-52)或所述附加摄像头，特别地测距摄像头，被
●设置在靠近所述探头(13)的区域，以及
●适用于指向所述基台(5)，并且特别地
●按照能够旋转的方式来设置，并能指向所述探头(13)的运动方向，和/或
●适用于与所述探头(13)同步运动，和/或
所述第一摄像头或所述附加摄像头(3、50-52)，特别地一个或更多个附加摄像头能够通过所述框架构件(7-11)中的至少一个的位置变化和/或通过所述摄像头的捕获方向的变化，特别地通过相对于摄像头基台(56)旋转摄像头物镜(55)来调整。
17.根据权利要求6至16中的任一项所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
所述框架结构(7-11)和/或所述探头(13)包括用于承载至少所述第一摄像头(3、50-52)的至少一个容器，其中，所述至少一个容器和所述第一摄像头(3、50-52)被构建成使得所述第一摄像头(3、50-52)以模块方式能够链接至所述至少一个容器，并以模块方式能够从所述至少一个容器拆卸。
18.根据权利要求17所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
所述坐标测量机(1、2)包括适用于承载所述第一摄像头(3、50-52)和/或测量传感器(60)的工具交换(65)单元，其中，至少所述第一摄像头(3、50-52)和/或所述测量传感器(60)
●以模块方式能够安装在所述工具交换单元(65)上和/或
●自动地从所述至少一个容器能够移向所述工具交换单元和相反，特别地依赖于根据所述图像数据得到的测量需求。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的坐标测量机(1、2)，
其特征在于，
所述控制器适用于：
●基于所述图像数据设置所述探头(13)的运动路径，和/或
●基于所述图像数据由所述驱动机构控制所述探头(13)的所述运动路径，
特别地其中，所述运动路径表示所述测量路径。
20.一种用于确定待测对象(15)的测量点的至少一个空间坐标的坐标测量机(1)，该坐标测量机(1)包括：
●基台(5)，以及
●驱动机构，该驱动机构适用于按照使探头(13)能够相对于所述基台(5)运动以接近测量点的方式驱动所述探头(13)，
其特征在于，
●第一测距摄像头(3、33)，该第一测距摄像头(3、33)具有带有传感器阵列的测距图像传感器，其中，所述测距摄像头(3、33)适用于指向所述坐标测量机(1)的用户(19)以拍摄一系列用户测距图像，以及
●控制器，该控制器适用于基于当前用户测距图像相对于一个或更多个先前用户测距图像的变化来控制所述驱动机构。
21.根据权利要求20所述的坐标测量机(1)，
其特征在于，
通过以下方式向用户(19)提供所述对象(15)的点云和/或所述对象(15)的CAD数据：
●三维投影(35)，特别地由三维显示器(37)提供的全息图，或者
●虚拟现实(45)，特别地由VR眼镜(47)提供。
22.根据权利要求20或21所述的坐标测量机(1)，
其特征在于，
所述测距图像中的、与所述用户区域中的预定空间(21)对应的预定区被限定成控制区，并且所述控制器适用于忽略在所述预定区以外的所述当前测距图像的变化。
23.根据权利要求20至22所述的坐标测量机(1)，
其特征在于，
与用户(19)的预定运动对应的预定变化序列被预先存储在映射图中，并且所述控制器控制所述驱动机构和/或所述测距摄像头(3、33)中的一个或更多个以执行指派到相应的变化序列的行为。
24.一种用于确定待测对象(15)的测量点的至少一个空间坐标的坐标测量机(1)，该坐标测量机(1)包括：
●基台(5)，以及
●驱动机构，该驱动机构适用于按照使探头(13)能够相对于所述基台(5)运动以接近测量点的方式驱动所述探头(13)，
其特征在于，
●至少一个测距摄像头(3、33)，所述至少一个测距摄像头(3、33)具有带有传感器阵列的测距图像传感器，其中
●第一测距摄像头(3、33)适用于指向所述对象(15)以提供所述对象(15)的测距图像(23)，以及其中，所述测距图像的测距像素用于生成具有所述对象(15)的目标点的3D位置的点云，以及
●所述第一测距摄像头(3、33)或第二测距摄像头适用于指向所述坐标测量机(1)的用户(19)以拍摄一系列用户测距图像，以及
●控制器，该控制器适用于基于所述目标点的所述3D位置和/或基于当前用户测距图像相对于一个或更多个先前用户测距图像的变化来控制所述驱动机构。
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