CN108474640B - 用于三维光学测量车辆和车辆部件的移动式测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于三维光学测量车辆(2)和车辆部件的移动式测量系统(1)，其包括：测量辅助装置(200)，该测量辅助装置能精确重复地安装在车辆(2)或车辆部件(3)上或者车辆(2)或车辆部件(3)能精确重复地设置在测量辅助装置上；移动式测量车(100)，在该移动式测量车上设有包括至少一个测量传感器(130)的机器人(120)，并且该移动式测量车还具有用于与测量辅助装置(200)机械耦合的耦合装置(190)，由此能实现所述测量车(100)相对于测量辅助装置(200)并且由此相对于车辆(2)或车辆部件的精确重复的定位。

Description

用于三维光学测量车辆和车辆部件的移动式测量系统
技术领域
本发明涉及一种用于光学测量车辆和车辆部件的测量系统。
背景技术
数年来，在汽车制造领域中也使用非接触式测量系统并且尤其是光学测量系统对车辆或车辆部件进行三维测量。这种系统例如由DE102004046752B4和DE102014106641A1公开。在已知的系统中，测量传感器通过多轴机器人或类似物相对于测量对象(车辆或车辆部件)运动。所述系统是固定式系统。此外已知，为简单的测量任务可以将测量传感器设置在移动式或者说便携式三角架上，如在DE102008001617A1中示出的那种的三角架。但在此存在相对于测量对象的精确重复定位的问题。另外，因此不能自动或部分自动地对测量对象进行测量。
发明内容
本发明所基于的任务在于，提供一种用于三维光学测量车辆和车辆部件的测量系统，其不具有或至少仅在降低程度上具有至少一个与现有技术相关的缺点。
所述任务通过如下的本发明测量系统解决，即，用于三维光学测量车辆和车辆部件的移动式测量系统包括：测量辅助装置，该测量辅助装置能精确重复地安装在车辆或车辆部件上或者车辆或车辆部件能精确重复地设置在测量辅助装置上；和移动式的测量车，在该移动式的测量车上设有包括至少一个测量传感器的机器人，并且该移动式的测量车还具有用于与测量辅助装置机械耦合的耦合装置，由此能实现所述测量车相对于测量辅助装置并且由此相对于车辆或车辆部件的精确重复的定位。本发明测量系统的优选扩展方案和构型由从下述说明和附图给出。
根据本发明的用于三维光学测量车辆和车辆部件的移动式测量系统包括：
至少一个测量辅助装置，该测量辅助装置可精确重复地(即具有限定的位置和定向)安装在车辆或车辆部件上或者车辆或车辆部件可精确重复地设置在该测量辅助装置上；和
移动式测量车，在该移动式测量车上设有包括至少一个测量传感器或类似物的机器人，并且该移动式测量车还具有尤其是可调节的、用于与测量辅助装置机械耦合的耦合装置，由此能实现该测量车相对于测量辅助装置并且由此相对于车辆或车辆部件的精确重复的定位。
优选测量辅助装置仅需要将测量车相对于测量对象、即车辆或车辆部件定位和定向并且随后可再次被移除或拆卸，从而实际测量过程可不受此妨碍。
根据本发明的测量系统具有受驱动的机器人，其通常能实现自动或至少部分自动地对测量对象进行测量。此外，根据本发明的测量系统构造成移动式或者说便携式的并且因此可在不同地点(测量地点)使用。机器人与测量对象(车辆或车辆部件)之间的精确重复定位间接通过测量车与测量辅助装置之间的机械耦合实现。根据本发明的测量系统能实现测量车或固定于其上的机器人相对于待测量车辆(衍生车型的类似车辆)的尤其是对于自动测量运行所需的精确重复定位。根据本发明的测量系统还能实现测量系统部件的简单、省时且符合人体工程学的构建和定向。另外，在多个测量任务时能实现测量系统部件的简单、快速且符合人体工程学的定位。此外，在不同测量任务或应用方面具有高度的灵活性。
优选测量车包括多个地轮(如四个或五个)和三个可借助升降系统(其尤其是具有电驱动装置)移出的撑脚，测量车可借助所述地轮移动并且撑脚能实现测量车的牢固、稳定且防倾斜的支撑。可选地，所述地轮中的至少一个也可设有驻停制动器。
优选测量辅助装置也包括多个地轮，测量辅助装置可借助所述地轮移动，优选所述地轮中的至少一个设有驻停制动器。
测量车的耦合装置优选可在所有三个空间方向上调节，以便能实现与测量辅助装置的根据测量任务的最佳耦合。
优选测量车的耦合装置具有多个、优选两个耦合销，测量辅助装置具有相对应的耦合孔，耦合销可形锁合地嵌入耦合孔中。
测量车上的耦合销可由马达(如借助电动机)驱动，使得耦合销可自动嵌入测量辅助装置的耦合孔中。由此便利于耦合和解耦并且改善了人体工程学。
测量辅助装置上的耦合孔可以网目形式设置，由此能实现测量车和测量辅助装置之间不同的但仍限定的相对位置。
测量车和/或测量辅助装置可具有用于手动推移的移动辅助装置。在此例如是手柄或扶手杆或类似物。
根据本发明的测量系统优选用于测量车辆、尤其是轿车(PKW)。为此，测量辅助装置优选构造为L型框架，其一个框架腿可定位在车辆的一个纵向侧上并且其另一个框架腿可定位在车辆的前侧或后侧上。该L形框架能实现：可以将移动式测量车定位在车辆周围的任何部位上。由此实现了高度灵活性和独立于产品系列性。优选本发明测量系统还包括单独的定位辅助元件或间隔元件，它们例如可无损伤地固定或支撑在车辆车轮上并且调节或预规定L型框架和车辆之间的限定且可重建的距离。优选框架的框架腿彼此铰接连接并且由此可折叠起来。
根据本发明的测量系统也可用于其它非光学的、但类似、尤其等效的非接触式测量方法。
附图说明
下面参考附图示例性而非限制性地详细阐述本发明。附图中示出的和/或下面解释的特征即使与具体特征组合分离也可以是本发明的一般特征并且扩展本发明。
图1以透视图示出本发明测量系统所包括的测量车；
图2以透视图示出在测量车辆时本发明的测量系统；
图3以透视图示出本发明测量系统所包括的测量辅助装置，其上设有车门。
具体实施方式
图1示出的测量车100包括由型材组成的托架110，在该托架上固定有轻型多轴机器人120。机器人120的机器人手臂具有用于三维光学测量测量对象的测量传感器或者说测量头130。测量传感器130可借助机器人120运动。测量过程(包括机器人手臂运动)由设置在托架110内部的控制装置140、通常为计算机来控制。通过输入装置(键盘和鼠标)150和监视器160与控制控制140进行通信。测量车或机器人车100构造为可移动的，为此该车包括多个地轮(脚轮)170和用作移动辅助装置的手柄181和182。
测量车100还包括耦合装置190，该耦合装置具有两个耦合销194。耦合销194可水平移动地固定在导轨192上。导轨192通过可移入和移出的支架191固定在托架110上。借助由马达驱动的调节机构193可使耦合销194竖直运动。因此，耦合装置190可在所有三个空间方向上调节，如以双箭头所示。下面更详细地解释耦合装置190的功能。
图2示出在测量车辆2时具有根据图1的测量车100的测量系统1。车辆2和移动式测量车100位于地面、如车间地面上。为了能实现将测量车100相对于车辆2确切且精确重复地定位，设置测量辅助装置200，其属于测量系统1并且是L形车或框架。同样设有地轮(脚轮)230并且由此可移动的框架200具有两个框架腿210和220以及多个用作移动辅助装置的扶手杆240。框架腿210和220具有例如2米至4米的长度。两个相互垂直的框架腿210和220通过活节250连接，使得框架200可在不使用时折叠起来以节省空间。活节250具有锁止装置，其可用卡锁销251释放。
在所示示例中，框架腿之一210定位于车辆2的右纵向侧上，并且另一个框架腿220定位于车辆2的前侧上。正确的定位借助第一定位辅助元件310和第二定位辅助元件320来实现，第一定位辅助元件是磁性固定在车辆2右前轮的车轮螺栓上的圆盘并且第二定位辅助元件车轮楔状地支撑在车辆2左前轮上并且向前突出超过车辆轮廓。两个定位辅助元件310和320构成止挡，框架200的框架腿210和220可贴靠在止挡上并且在此与车辆2具有限定距离。就此而言，定位辅助元件310和320也可称为间隔元件。
测量车100与框架200机械耦合，为此，耦合装置190的耦合销194嵌入框架腿210中的相对应的耦合孔260中。通过该形锁合连接，测量车100相对于框架200并且由此相对于车辆2定向。测量辅助装置200的两个框架腿210和220构造有多个耦合孔260，这些耦合孔以网目形式设置(例如100mm网目)。测量车100因此也可根据测量任务而占据相对于框架200的另一相对位置或者说在另一部位上与框架200耦合。
测量系统1可移动并且可在任何地点使用。测量系统1的部件在测量地点例如构建成图2所示的布置结构(如下面更详细解释那样)并在测量完成后再次被拆卸。在此能实现简单且符合人体工程学的操作。如果以后应重新测量同一车辆2或同一车辆类型，那么系统部件也可在其它地点再次被构建成相同的布置结构，在此可在要求的公差范围内(这通常在厘米范围内)实现测量车100相对于车辆2的精确重复定位。此外，供电可通过设置在测量车100内的蓄电池进行，从而测量系统1也可独立于外部电源运行。
为了构建测量系统1，首先将定位辅助元件310和320设置在车辆2上。随后将框架或L型车200在定位辅助元件310和320上定向并且通过锁定地轮230将其固定。现在测量车100可在希望的或通过先前的测量而预规定的位置中与框架200耦合，为此将测量车相对于框架200定位、对耦合单元190进行调节并且借助调节机构193使耦合销194下降，从而耦合销形锁合地嵌入框架200的相应耦合孔260中。
耦合单元190的可移出的支架191和支承导轨192设有刻度，刻度能实现重建特定的设定。此外，框架200上的孔260被编号，以便能实现重建特定的嵌接对。在正确定位测量车100之后，通过移出三个撑脚175来固定测量车，这三个撑脚能实现防倾斜的三点支撑。可选地，现在可再次移除框架200和定位辅助元件310和320，由此使测量不受影响。必要时也在待测量车辆2上施加参考标记或类似物。现在可开始测量，为此例如通过输入装置150手动控制其上固定有测量头130的机器人120或其机器人手臂或启动之前生成的测量程序。根据本发明的测量系统1能实现无危险地通过自动技术启动为相关车辆类型或类似车辆类型存储的测量程序，因为L型车200相对于车辆2始终相同的定位确保了测量车100相对于车辆2的精确重复定位和定向。优选控制装置140也负责评估测量。在车辆2上还可进行其它测量，为此必要时也可重新定位测量车100和/或框架200。
图3示出另一种测量辅助装置400，其包括基板410和托架420，在托架上固定有待测量的车辆部件3(如车门)。测量辅助装置400还包括可锁定的地轮430。基板410构造有以网目形式设置的多个耦合孔460。类似于前面的解释，测量车100可通过将耦合销194嵌入耦合孔460中而相对于测量辅助装置400并且由此相对于车辆部件3定向。在这种测量辅助装置400上也可设置构件组或整车2。
附图标记列表
1 测量系统
2 车辆
3 车辆部件
100 测量车
110 托架
120 机器人
130 测量传感器
140 控制装置
150 输入装置
160 监视器
170 地轮
175 撑脚
181 手柄
182 手柄
190 耦合单元
191 支架
192 导轨
193 调节机构
194 耦合销
200 测量辅助装置
210 框架腿
220 框架腿
230 地轮
240 扶手杆
250 活节
251 卡锁销
260 耦合孔
310 定位辅助元件
320 定位辅助元件
400 测量辅助装置
410 基板
420 托架
430 地轮
460 耦合孔

Claims (10)

1.用于三维光学测量车辆(2)和车辆部件(3)的移动式测量系统(1)，该移动式测量系统包括：
测量辅助装置(200、400)，该测量辅助装置能精确重复地安装在车辆(2)或车辆部件(3)上或者车辆(2)或车辆部件(3)能精确重复地设置在测量辅助装置上；和
移动式的测量车(100)，在该移动式的测量车上设有包括至少一个测量传感器(130)的机器人(120)，并且该移动式的测量车还具有用于与测量辅助装置(200、400)机械耦合的耦合装置(190)，由此能实现所述测量车(100)相对于测量辅助装置(200、400)并且由此相对于车辆(2)或车辆部件(3)的精确重复的定位。
2.根据权利要求1所述的移动式测量系统(1)，其特征在于，所述测量车(100)包括多个地轮(170)和三个可借助升降系统移出的撑脚(175)，测量车(100)能借助所述地轮移动并且撑脚能实现测量车(100)的稳定支撑。
3.根据权利要求1或2所述的移动式测量系统(1)，其特征在于，所述测量辅助装置(200、400)包括多个地轮(230、430)，测量辅助装置(200、400)能借助其地轮移动，测量辅助装置的地轮(230、430)中的至少一个设有驻停制动器。
4.根据权利要求1或2所述的移动式测量系统(1)，其特征在于，所述测量车(100)的耦合装置(190)能在所有三个空间方向上调节。
5.根据权利要求1或2所述的移动式测量系统(1)，其特征在于，所述测量车(100)的耦合装置(190)具有多个耦合销(194)并且测量辅助装置(200、400)构成有相对应的耦合孔(260、460)，耦合销(194)能嵌入耦合孔中。
6.根据权利要求5所述的移动式测量系统(1)，其特征在于，所述耦合销(194)由马达驱动，使得耦合销能自动嵌入耦合孔(260、460)中。
7.根据权利要求5所述的移动式测量系统(1)，其特征在于，所述测量辅助装置(200、400)上的耦合孔(260、460)以网目形式设置，由此能实现测量车(100)和测量辅助装置(200、400)之间不同的相对位置。
8.根据权利要求1或2所述的移动式测量系统(1)，其特征在于，所述测量车(100)和/或测量辅助装置(200、400)具有用于手动推移的至少一个移动辅助装置(181、182、240)。
9.根据权利要求1或2所述的移动式测量系统(1)，其特征在于，所述移动式测量系统用于测量车辆(2)，所述测量辅助装置(200)构造为L型框架，该L型框架的一个框架腿(210)定位在车辆(2)的一个纵向侧上并且该L型框架的另一个框架腿(220)定位在车辆(2)的前侧或后侧上，并且为此设置单独的定位辅助元件(310、320)，所述定位辅助元件固定或支撑在车辆(2)的车轮上。
10.根据权利要求9所述的移动式测量系统(1)，其特征在于，所述L型框架(200)的各框架腿(210、220)借助活节(250)连接并且由此是可折叠的。
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