CN109789551B - 用于控制机床端部元件的方法以及机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于计算机辅助地控制机床端部元件的方法。该方法包括一种方法步骤，该方法步骤用于借助于光学的测量系统（410）来探测（210）在机床的工作环境中的多个光学的标记（114）。所述方法包括一种方法步骤，该方法步骤用于借助于多个所探测到的光学的标记（114）来获取（220）在端部元件和工件（111，111a，111b）之间的第一相对姿态。所述方法包括一种方法步骤，该方法步骤用于借助于将第一相对姿态与参考姿态所进行的比较来获取（230）第一修正值。所述方法包括一种方法步骤，该方法步骤用于在考虑到第一修正值的情况下控制（240）所述端部元件，用来加工所述工件（111，111a，111b）。

Description

用于控制机床端部元件的方法以及机床

技术领域

本发明涉及一种机床以及一种用于控制机床端部元件的方法。

背景技术

为了精确地利用CNC（计算机数字控制）-机器来制造工件，在加工过程期间必须特别地测量在工件和工具之间的相对的位置和方向。在加工所述工件时出现了例如静态的、动态的以及过程决定的力，所述力作用在机器结构上。所述力特别地导致了机器结构的变形和振动激励，并且因此例如导致了在工具和工件之间的位置偏移。此外，例如机器结构的温度变化同样会导致在工具和工件之间的相对姿态的偏移。例如已知的是，在工具和工件之间的姿态例如间接地通过在机器的运动轴中的行程传感器来确定。特别地，单个的机器部件的几何形状偏差导致了误差，在确定在工具和工件之间的相对姿态时，该误差可能没有被传统的方案所考虑到。

发明内容

本发明的任务是：提供一种方法和机床，所述方法和机床使得以尽可能高的精度来控制端部元件成为可能。

该任务通过在主要方案中说明的特征得到解决。在优选方案中示出了本发明的有利的改进方案。

根据第一方面，本发明涉及一种用于计算机辅助地控制机床端部元件的方法，具有以下方法步骤：

-借助于光学的测量系统来探测在机床的工作环境中的多个光学的标记；

-借助于多个探测到的光学的标记来获取在端部元件和工件之间的第一相对姿态；

-根据将第一相对姿态与参考姿态所进行的比较来获取第一修正值；

-在考虑到第一修正值的情况下控制所述端部元件，用来加工所述工件。

在以下的说明中，只要没有另外地说明，概念“执行”、“计算”、“计算机辅助地”、“演算”、“确定”、“生成”、“配置”、“重建”等等就优选地涉及以下的操作和/或过程和/或处理步骤：它们改变和/或产生数据和/或将数据转变成另外的数据，其中所述数据特别地可以表现为物理量、例如电脉冲或者作为物理量、例如作为电脉冲存在。特别地，术语“计算机”应该被尽可能宽地解释，以便特别地覆盖所有的具有数据处理特性的电子设备。计算机因此可以例如是个人计算机、服务器、手提计算机系统、袖珍式个人计算机设备、移动无线设备以及另外的能够计算机辅助地处理数据的通信设备、处理器以及另外的用于数据处理的电子设备。

所述方法的执行结合本发明可以例如理解成“计算机辅助地”，其中处理器特别地实施所述方法的至少一个方法步骤。

机器或者电子电路结合本发明可以例如理解成“处理器”。处理器可以特别地涉及中央处理器（英文是“Central Processing Unit，CPU”）、微处理器或者微控制器、例如可能结合用于存储程序指令的存储单元的、特定应用的集成电路或者数码的信号处理器等等。处理器也可能例如涉及IC（集成电路，英文是“integrated circuit”）、特别是FPGA（英文是“Field Programmable Gata Array”（现场可编程门阵列））或者ASIC（特定用途集成电路，英文是“Application Specific Integrated Circuit”）或者DSP（数字信号处理器，英文是Digital Signal Processor）。虚拟处理器或者软-CPU也可以被理解成“处理器”。处理器例如也可以涉及可编程处理器，所述可编程处理器配备有用来实施所提到的根据本发明的方法的配置步骤或者这样地配置了配置步骤：使得所述可编程处理器实现了所述方法的、部件的、保险模块的或者本发明的另外的方面和部分方面的根据本发明的特征。

以工作存储器（英文是Random-Access Memory，RAM（随机访问内存））或者硬盘的形式的存储器结合本发明可以例如被理解成“存储单元”。

用来存储程序指令的处理器和/或存储单元结合本发明可以例如理解成“模块”。处理器例如被特定地设立用于：这样地实施所述程序指令，为了使所述处理器实施功能，以便执行根据本发明的方法或者根据本发明的方法的步骤。

机器人的运动空间和/或机器人的工作空间结合本发明例如可以被理解成特别是机器人的“工作环境”。所述运动空间特别地描述了一种空间，该空间例如能够由机器人的特别是包括端部元件的运动的元件、以所有的轴运动的总体来达到。所述运动空间特别地考虑到例如端部执行器的和/或操纵对象的特殊的形状，它们特别地能够以其在工作环境中达到。

下述空间结合本发明例如可以被理解成特别是机器人的“工作空间”：该空间特别地由接口和/或运动轴和/或端部执行器通过以下方式来形成：例如使所有的主轴行驶到它们的各自的最大-和最小位置上。特别地，不依赖于端部执行器的和/或操纵对象的特殊的形状地定义所述工作空间（或者在工作空间中不考虑该方面）。优选地，所述运动空间至少和所述工作空间一样大，其中所述运动空间也可以比所述工作空间大。

例如一种空间的姿势（Lage）结合本发明可以被理解成“姿态（Pose）”，其中该姿态特别地表示出一种对象在空间中的位置和方向的组合。特别地，该姿态是在三维空间中的位置和方向的组合。点状的质量的位置关于笛卡尔坐标系因此例如通过沿着坐标方向x，y，z的距离来限定。如果在该质量点上例如撑开第二笛卡尔坐标系，那么例如通过将其坐标轴特别地关于基础坐标系的相应的轴进行角度偏移，特别地就限定了坐标十字的方向。因此三个角度特别地附加地是必要的，所述三个角度例如描述了新的坐标系关于所述基础坐标系的姿势。

例如机床的或者机床的部件的运动轴结合本发明可以理解成“能够运动的轴”。机床特别地可以例如是机器人，其中机床例如由能够运动的环节（臂部件）所设立。所述环节特别地形成敞开的运动链或者并联运动。在该运动链中，机床的每个臂部件例如利用能够运动的关节装配在机床的前述的臂部件上。一种关节特别地可以理解成能够运动的轴，利用该关节例如将所述环节相互连接。特别地可以通过能够运动的轴、特别是一种关节例如将端部元件与机床相连接起来。例如通过工具的驱动所产生的轴（例如钻头的旋转运动）优选地不被理解成能够运动的轴。

例如机床的端部执行器、工具主轴或者工具架结合本发明可以理解成“端部元件”，所述端部执行器、工具主轴或者工具架优选地是机床的运动链的最后的或者倒数第二的元件。特别地，端部元件例如也可以是外科器械和/或放射学的器械和/或医学器械，例如注射器、探测器、植入物、软管等等。

例如用于利用工具来制造工件的机器、例如机器人、工业机器人或者医疗机器人结合本发明可以理解成“机床”。特别地，机床也可以涉及辅助医疗机器人，所述辅助医疗机器人例如可以用于支持医生。特别地借助于端部元件由此能够例如固持和/或引导和/或输送例如外科的和/或放射学的器械和/或医疗器械、例如注射器、探测器、植入物、软管等等。这使得其特别地能够可靠地碰到例如以在病人的身体中或者在病人的身体上的确定的区域的形式的工件，并且减轻医生的例如例行活动的负担。

例如待加工的金属件、电子部件或者在更宽泛的意义上还有病人结合本发明可以理解成“工件”，所述病人例如由医疗机器人来照顾。

根据本发明的方法特别地在以下目的时是有利的：借助于第一修正值这样地操控所述机床，以至于特别地使得在第一相对姿态和参考姿态之间的偏差最小化或者尽可能地最小。因此特别地这样修正所述第一相对姿态，使得在加工所述工件时的不希望的偏差特别地例如保持在预先给定的公差范围之内或者尽可能被完全阻止。

特别地可以通过使用基于图像的方法（特别地也可以被称为光学的方法）特别地使测量系统费用显著地降低，所述方法用来直接地确定在端部元件、例如工具主轴和工件之间的第一相对姿态。

特别地相比于传统的方法，例如除了单个轴的运动学的偏转之外，也可以特别地探测所述结构部件的几何形状偏差。基于图像的或者光学的测量系统可以例如不仅例如在机床运行期间结合到调节回路（Regelschleife）中，而且也特别地用于例如在机床保养时由技术员来校准离线-补偿机制。

所述方法特别地在以下目的时是有利的：满足持续上升的对于速度的以及机床的能量效率的要求。

特别地，根据本发明的方法允许提供机床，在所述机床中特别是移动的质量明显地比传统的机床更小，其中尽管如此，所述机床在加工工件时仍然达到很高的精确度。特别地可以补偿在具有小的运动质量的机床的构造方式时出现的缺点。一个已知的缺点特别是所述部件的更高的柔性。这种柔性特别地导致了不能被弥补的定位误差，并且因此导致在加工所述工件时的几何形状偏差。通过根据本发明的方法，例如允许所述机器结构的更大的偏移，因为该偏移可以被检测并且在调节技术上被补偿。利用根据本发明的方法可以特别地实现高动态（hochdynamisch）的轻质量构造机床。

在本方法的第一实施方式中，多个光学的标记通过具有相机系统的光学的测量系统来探测。

所述方法特别地在以下目的时是有利的：例如对于光学的标记的空间位置或者在端部元件中的工具的位置进行探测。为此，所述相机系统特别地可以包括至少一个第一相机模块和/或第二相机模块。所述光学的测量系统、例如相机系统、特别是第一相机系统和/或第二相机系统可以例如借助于固持元件紧固地与端部元件相连接，或者借助于固持元件紧固地连接在工作环境中的三脚架上。所述相机系统特别地可以借助于固持元件不能活动地并且稳固地固定在端部元件上。所述相机系统优选地这样地定位：使得该相机系统可以光学地探测多个光学的标记和/或端部元件和/或工具。

因此特别地可以考虑将光学的测量系统安装在端部元件或者端部元件的壳体上，其中特别地将光学的标记固定在机床的工作环境中和/或固定在机床的部件上。例如也可以考虑的是，将机床的部件中的一些部件、例如端部元件用于例如确定的处理步骤地进行替换。在这种情况下，光学的测量系统例如可以固定在机床的非待替换的/剩下的部件、例如机床的夹紧面上。所述光学的标记在这种情况下可以例如固定在端部元件（或所述多个端部元件）或者端部元件的壳体上。

在本方法的另外的实施方式中，光学的标记布置在机床的部件和/或工件上。

所述方法特别地在以下目的时是有利的：探测所述工件的和/或部件的相对于端部元件的位置。所述机床的部件可以特别地包括用于工件的夹紧装置和/或机床的工作台和/或机床的夹紧面和/或机床的机器结构。

在本方法的另外的实施方式中，所述多个光学的标记中的至少三个光学的标记安装在机床的部件中的一个部件上或者安装在工件上。

本方法特别地在以下目的时是有利的：以尽可能更高的精确度来探测所述工件的和/或部件的位置。为此特别地，在探测所述多个光学的标记时，通过所述光学的测量系统来探测一部件的或者工件的至少三个光学的标记。

在所述方法的另外的实施方式中，第一空间位置借助于在工作环境中的光学的标记来获取。此外获取对于端部元件的第二空间位置，其中在获取所述第一空间姿态时考虑所述第二空间位置和/或第一空间位置。

所述方法特别地在以下目的时是有利的：以尽可能高的精度来探测所述工件的和/或部件的位置。第二空间位置可以例如是光学的测量系统的已知的位置。特别地，所述第二空间位置也可以通过所述光学的测量系统通过以下方式来获取：所述光学的测量系统例如包括用于位置确定的姿势模块并且第二空间位置在需要时被读取。特别地，所述第二空间位置也可以通过所述光学的测量系统通过以下方式来获取：所述光学的测量系统例如特别是通过光学的探测来确定一工具位置。为此，特别地将所述工具进行固持，从而可以例如在工具架上安装另外的光学的标记。

在本方法的另外的实施方式中，第一能够运动的轴位于所述工件和所获取的光学的标记之间，其中所述位置信息通过第一轴内部的传感器模块来获取，在获取第一相对姿态时考虑到所述位置信息。

所述方法特别地在以下目的时是有利的：以尽可能高的精度特别是在以下情况中探测所述工件的和/或部件的位置：在所述情况中例如对于工件的直接的可视的探测、特别是对于工件所进行的空间位置确定是不可能的。这可以例如是以下情况：所述工件在加工步骤中部分地被端部元件的工具这样地遮盖，以至于所述工件的光学的标记特别地不能通过光学的测量系统来探测。同样可能的是，例如在工件上不能安装光学的标记，因为所述工件例如特别地是热的。

在本方法的另一实施方式中，在控制所述端部元件时控制第二能够运动的轴，利用所述第二能够运动的轴将端部元件布置在所述机床上。

所述方法特别地在以下目的时是有利的：特别地尽可能简单地实现对于第一相对姿态的修正，也就是说，第一相对姿态特别地尽可能地相应于所述参考姿态。特别地在工业机器人中可能的是，例如在每个关节处考虑所述第一修正值。这特别地是相对花费高的，因为例如必须经常重新计算所述工业机器人的相对复杂的运动模型。利用该实施方式的根据本发明的方法特别地可能的是：特别地仅仅在（第二）运动的轴处考虑所述第一修正值，并且特别地因此放弃了复杂的模型计算。

在本方法的另外的实施方式中，所述光学的测量系统与端部元件紧固地相连接。

所述方法特别地在以下目的时是有利的：对于所述光学的测量系统的不希望的位置变化进行阻止。为此，所述测量系统优选地不能活动地和/或稳固地与所述端部元件相连接。

在本方法的另外的实施方式中，所述端部元件紧固地与工具相连接，或者该工具通过第三能够运动的轴与端部元件相连接，其中所述第三能够运动的轴特别地沿着一个方向能够运动。

所述方法特别在以下目的时是有利的：例如补偿例如在所述端部元件和工件之间所产生的不准确性。为此可以例如计算所述端部元件的和工件的简化的模型，所述模型考虑了一参考位置或者另一参考姿态的不准确性或者偏差，以便特别地弥补该不准确性。所述偏差或者不准确性可以例如同样通过光学的测量系统、特别是利用附加的光学的标记或者通过在端部元件中的、例如在用于工具的工具架中的另一传感器模块来获取。简化的模型、例如工业机器人的运动模型例如如下地进行简化：例如所述第三能够运动的轴优选地仅仅沿着一个方向能够运动，并且因此例如对于相对简单的运动进行建模。

在本方法的另外的实施方式中，利用光学的测量系统在通过机床对于所述工件进行的加工结束之后探测该工件的第一几何形状值（Geometriewerte），其中第二修正值借助于第一几何形状值以及预先给定的几何形状值来计算，并且在获取用于接下来的工件的第一修正值时考虑第二修正值。

所述方法特别地在以下目的时是有利的：在加工所述工件时提高精确度。特别地在测量时，在一个测量循环中探测更高阶的几何形状特征，由此例如相比于对于单个的点的扫描来说可以获得明显更高的测量速度。该测量特别地可以对于每个工件按照被制造了的工件的预先给定的数量或者在预先给定的时刻来执行。

在本方法的另外的实施方式中，借助于第一修正值这样地控制所述机床和/或端部元件，使得能够驶近作为工件的、在病人的身体中或者在病人的身体上的确定的区域。

所述方法特别地在以下目的时是有利的：特别是将工件、例如作为在病人的身体中或者在病人的身体上的确定的区域的工件安全地与端部装置相碰或者驶近，并且使医生例如减轻例行工作的负担。在这样的场景中，例如以预先确定的时间间隔尽可能持续地获取所述第一修正值和/或第二修正值，所述时间间隔优选地尽可能地短，以便考虑到例如病人的运动，并且特别地例如在显示设备上向医生指明：例如病人的位置已经发生了改变。这可以例如在手术时具有重要的意义，在所述手术中，微小的偏差特别地导致不希望的结果、例如神经的损伤，所述损伤特别地导致瘫痪。

根据另一方面，本发明涉及一种用于计算机辅助地控制机床端部元件的控制设备，具有：

- 用于对于在机床的工作环境中的多个光学的标记进行探测的光学的测量系统；

-第一计算模块，用于

-借助于多个所探测到的光学的标记来获取在端部元件和工件之间的第一相对姿态；

-借助于第一相对姿态和参考姿态的比较来获取第一修正值；

-用于控制所述端部元件的第一控制模块，所述端部元件用于在考虑到第一修正值的情况下加工所述工件。

在所述控制设备的另外的实施方式中，所述控制设备包括至少一个另外的模块或者多个模块，它们被设立用于执行根据本发明的方法的实施方式中的一种实施方式。

根据另一方面，本发明涉及一种机床，具有：

-端部元件，该端部元件能够计算机辅助地被控制；

-多个光学的标记；

-用于对于在机床的工作环境中的多个光学的标记进行探测的光学的测量系统；

-根据本发明的、用于计算机辅助地控制一机床的所述端部元件的控制设备。

在机床的第一实施方式中，光学的测量系统包括一种用于探测多个光学的标记的相机系统。

所述机床特别地在以下目的时是有利的：例如探测所述光学的标记的空间位置或者在端部元件中的工具的位置。为此，相机系统可以特别地包括至少一个第一相机模块和/或第二相机模块。所述光学的测量系统、例如相机系统、特别是第一相机系统和/或第二相机系统可以例如借助于固持元件紧固地与端部元件相连接，或者借助于固持元件紧固地连接在工作环境中的三脚架上。所述相机系统特别地可以借助于固持元件不能活动地并且稳固地固定在端部元件上。所述相机系统优选地这样地定位，使得该相机系统可以光学地探测多个光学的标记和/或端部元件和/或工具。

在机床的另外的实施方式中，所述光学的测量系统紧固地与端部元件相连接。

在机床的另外的实施方式中，所述端部元件紧固地与工具相连接，或者该工具通过第三能够运动的轴与端部元件相连接，其中所述第三能够运动的轴特别地沿着一个方向能够运动。

在机床的另外的实施方式中，该机床包括至少一个另外的模块或者多个模块，它们被设立用于执行根据本发明的方法的实施方式中的一种实施方式。

此外，要求保护一种具有程序指令的计算机程序产品，该程序指令用于执行所提到的根据本发明的方法，其中借助于所述计算机程序产品分别能够执行根据本发明的方法。

附加地被要求保护的是，具有程序指令的计算机程序产品的变型方案，所述程序指令用于配置一种建造装置，例如3D-打印机或者一种用于建造处理器和/或装置的设备，其中所述建造装置这样地以程序指令来配置，使得所说的根据本发明的机床和/或控制设备被建造。

此外，用于存储和/或提供所述计算机程序产品的提供设备被要求保护。所述提供设备例如是一种数据载体，所述数据载体存储和/或提供所述计算机程序产品。备选地和/或附加地，所述提供设备例如是一种网络服务、一种计算机系统、一种服务器系统、特别是一种分布式计算机系统、基于云的电脑系统和/或虚拟的电脑系统，所述虚拟的电脑系统优选地以数据流的形式存储和/或提供所述计算机程序产品。

这种提供过程例如作为以程序数据块和/或指令数据块的形式的下载、优选地作为数据、特别地作为下载数据来实行，或者作为完整的计算机程序产品的数据流、特别是作为其下载数据流来实行。但是所述提供过程例如也可以作为部分的下载来实行，所述部分的下载由多个部分组成，并且特别地通过对等的（Peer-to-Peer）网络来下载，或者作为数据流来提供。这样的计算机程序产品例如在使用以数据载体的形式的提供设备的情况下被读入到系统中，并且实施所述程序指令，以使得根据本发明的方法在计算机上实施，或者这样地配置所述建造装置，使得所述建造装置建造根据本发明的机床和/或控制设备。

附图说明

本发明的上面所说明的特性、特征以及优点以及怎样实现这些特性、特征以及优点的方法和方式结合实施例的以下的说明更加清楚和明确地能够理解，所述实施例结合附图更详细地进行解释。在此在示意性的示图中示出了：

图1 根据本发明的方法的第一实施例的流程图；

图2 根据本发明的机床的另一实施例；

图3 根据本发明的机床的另一实施例；

图4 根据本发明的控制设备的另一实施例；

如果没有另外的说明，那么在附图中，功能相同的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

只要没有另外说明或者已经被说明，以下的实施例都具有至少一个处理器和/或存储装置，用来执行或者实施所述方法。

图1示出了根据本发明的第一实施例的流程图。

具体地，图1示出了用于计算机辅助地控制机床端部元件的方法，具有用于在机床的工作环境中借助于光学的测量系统探测多个光学的标记的第一方法步骤210。

所述方法包括第二方法步骤220，该第二方法步骤用于借助于多个探测到的光学的标记来获取在端部元件和工件之间的第一相对姿态。

该方法包括第三方法步骤230，该第三方法步骤用于借助于将第一相对姿态和参考姿态所进行的比较来获取第一修正值。

所述方法包括第四方法步骤240，该第四方法步骤用于控制端部元件，用来在考虑第一修正值的情况下加工所述工件。

在另一优选的变型方案中特别地为此设立了一种处理器，该变型方案这样地实施程序指令，从而所述处理器实施功能，以便执行根据本发明的方法或者根据本发明的方法的步骤中的至少一个步骤。

图2示出了根据本发明的机床的另一种实施例。

具体地，图2示出了具有至少三个能够控制的自由度的机床。

所述机床包括多个部件、例如（基于相机的）光学的测量系统、结构件101、（能够移动的）工作台102、夹紧面103、端部元件、第一相机支架106、第二相机支架107、用于对于工件111进行固定的夹紧装置110、工具架112以及工具113。附加地在机床的部件上或者在工件111上安装了多个光学的标记114。所述端部元件包括工具主轴箱104和/或工具主轴105。

所述机床还可以例如附加地包括另一部件或者多个另外的部件，例如处理器、存储单元、输入装置、特别是计算机键盘或者计算机鼠标或者监视器。

所述机床的运动学使得沿着X-、Y-和Z-轴的相对的平动以及可选地使得围绕着A-、B-和C-轴的转动成为可能。间接的、优选地轴集成的、对于在工具113和工件111之间的第一相对姿态所进行的测量优选地代替或者补充所述光学的测量系统，其中所述光学的测量系统直接地获取第一相对姿态。光学的测量系统包括至少两个数字的相机模块、例如第一相机模块108和第二相机模块109。

第一相机模块108例如通过第一固持装置、例如第一相机支架106与机床的端部元件、例如工具主轴105或者工具主轴箱104相连接。

第二相机模块109例如通过第二固持装置、例如第二相机支架107与机床的端部元件、例如工具主轴105或者工具主轴箱104相连接。

工具主轴105包括工具架112，用来容纳一工具113。在相机模块108、109和工具113之间除了工具主轴105之外优选地没有另外的能够移动的轴。

工件111例如通过夹紧装置110、例如虎钳被定位或者固定在夹紧面103上。所述工作台102可以通过另外的能够移动的轴与机器结构101相连接。

光学的标记114分布在机床的工作环境以及邻接的区域中。所述光学的标记在此可以直接地安装在工件111上、安装在夹紧装置110上、安装在夹紧面103、工作台102以及机器结构101上。

为了确定在工件111或者端部元件和工具113之间的相对姿态，优选地存在至少三个光学的标记，所述至少三个光学的标记被安装在机床的同一部件或者所述工件111上、在所述至少两个相机模块108，109的视野中。如果第一能够移动的轴例如位于所测得的光学的标记114和所述工件111之间，那么也同样考虑所述轴的、轴集成（achsintegriert）的传感器模块，该传感器模块用于获取在工件111和工具113或者端部元件之间的第一相对姿态。

在一种变型方案中，可以通过另外的传感器、例如以振动传感器来补充所说明的方案，所述传感器例如布置在工具主轴箱104上。通过不同的传感器数据的联合、例如将振动传感器的振动传感器数据与通过光学的测量系统所探测到的光学的标记的光学传感器数据联合起来，可以特别地也很好地检测高频率的振动，并且相应地用于使得工作精度得以提升。

图3示出了根据本发明的机床的另一种实施例。

具体地，图3示出了一种工业机器人系统。该工业机器人系统包括多个部件。所述部件例如是机器人120、端部元件、光学的测量系统、工作台102、夹紧面103、夹紧装置110、工具架112、铣削工具113、机器人120的底座121、在端部元件上的机器人法兰122以及工作台102的固定的附件130。附加地在机床的部件上安装多个光学的标记114a，114c，和/或在固定的工件111a上安装多个光学的标记114d，和/或在能够运动的工件111b上安装多个光学的标记114b。所述端部元件包括工具主轴箱和/或工具主轴105。所述机器人120包括多个能够运动的轴，例如第二能够运动的轴A2、第四能够运动的轴A4、第五能够运动的轴A5、第六能够运动的轴A6、第七能够运动的轴A7以及第八能够运动的轴A8。所述端部元件借助于机器人法兰122以及第二能够运动的轴A2固定在机器人上。

工业机器人系统可以例如还附加地包括另一部件或者多个另外的部件、例如处理器、存储单元、输入设备、特别是计算机键盘或者计算机鼠标、或者监视器。

所述光学的测量系统在该实施例中由具有第一视野108a的第一相机模块108和具有第二视野108b的第二相机模块109组成，它们紧固地并且不能运动地定位在端部元件上，例如定位在工具主轴箱上。

所述工具主轴105包括工具架112，用来容纳一工具113。在相机模块108、109和工具113之间除了工具主轴105之外优选地不存在另外的能够运动的轴。

所述固定的工件111a例如通过夹紧装置110、例如台钳被定位或者固定在夹紧面103上。

光学的标记114a、114b、114c、114d分布在机床的工作环境以及邻接的区域中。所述光学的标记114a、114b、114c、114d在此可以直接地安装在固定的工件111a上，和/或安装在能够运动的工件111b上，和/或安装在夹紧装置110上，和/或安装在夹紧面130上，和/或安装在工作台102上，和/或安装在固定的零件130上。

为了确定在工件、例如固定的工件111a或者能够运动的工件111b和端部元件或者工具113之间的第一相对姿态，优选地至少三个光学的标记位于所述至少两个相机模块108、109的视野中，所述至少三个光学的标记安装在机床的同一部件上或者安装在工件111a、111b上。如果第一能够运动的轴例如位于测量到的光学的标记114和工件111a、111b之间，那么也同样考虑所述轴的轴集成的传感器模块，该传感器模块用于获取在工件111和工具113或者端部元件之间的第一相对姿态。

在一种变型方案中，所说明的方案可以通过另外的传感器、例如以振动传感器得到补充，所述传感器例如布置在工具主轴箱104上。通过不同的传感器数据的联合、例如将振动传感器的振动传感器数据与通过光学的测量系统所探测到的光学的标记的光学传感器数据联合起来，也可以特别地很好地检测高频率的振动，并且相应地用于使得工作精度得以提升。

图4示出了根据本发明的控制设备的另一种实施例。

具体地，图4示出了一种控制设备，该控制设备用来计算机辅助地控制机床的一个端部元件或者所述端部元件。

所述控制设备具有光学的测量系统410、第一计算模块420、第一控制模块430以及可选的第一通信接口404，它们通过第一总线405相互通信地连接。所述第一通信接口例如与机床通过通信总线相连接。

所述控制设备还可以例如附加地包括另一部件或者多个另外的部件、例如处理器、存储单元、输入设备、特别是计算机键盘或者计算机鼠标、或者监视器。相应的部件可以例如通过第一总线405与控制设备的另外的模块通信地连接。

光学的测量系统410被设立用于：探测在机床的工作环境中的多个光学的标记。

所述光学的测量系统410可以例如借助于处理器、存储单元、一个或者多个相机模块以及第一程序组件来执行，它们例如通过实施程序指令这样地操控所述一个或者多个相机模块，以使得探测了所述光学的标记。

第一计算模块420被设立用于：借助于所述多个被探测了的光学的标记来获取在端部元件和工件之间的第一相对姿态。

附加地，第一计算模块420被设立用于：借助于将第一相对姿态与参考姿态所进行的比较来获取第一修正值。

所述第一计算模块420可以例如借助于处理器、存储单元以及第二程序组件来执行，它们例如通过实施程序指令来获取所述相对姿态和/或第一修正值。

所述第一控制模块430被设立用于：在考虑第一修正值的情况下，控制所述端部元件，用来加工所述工件。

所述第一控制模块430可以例如借助于处理器、存储单元以及第三程序组件来执行，它们例如通过实施程序指令，在考虑第一修正值的情况下，操控所述端部元件。

尽管本发明在细节上通过实施例详细地进行了说明和描述，但是本发明不限于所公开的例子，并且另外的变型方案可以由技术人员在不脱离本发明的保护范围的情况下由此推导出来。

Claims (16)

1.一种用于计算机辅助地对于机床的端部元件进行控制的方法，具有以下方法步骤：

-借助于光学的测量系统（410）来探测在机床的工作环境中的多个光学的标记（114）；

-获取多个所探测到的光学的标记（114）的第一空间位置；

-获取端部元件的第二空间位置；

-基于所述多个光学的标记并且考虑所述第一空间位置和所述第二空间位置来获取所述端部元件与工件之间的第一相对姿态，其中所述第一相对姿态表示端部元件在空间中的位置和方向的组合；

-根据将第一相对姿态与参考姿态所进行的比较来获取第一修正值；

-在考虑所述第一修正值的情况下控制所述端部元件，用来加工所述工件（111，111a，111b）；

其中，利用光学的测量系统在通过机床对于所述工件（111，111a，111b）所进行的加工结束之后探测所述工件（111，111a，111b）的第一几何形状值，

借助于第一几何形状值以及预先给定的几何形状值计算第二修正值，

在获取用于接下来的工件的第一修正值时考虑第二修正值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个光学的标记（114）通过具有相机系统的光学的测量系统（410）来探测。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述光学的标记布置在机床的部件和/或工件上。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在机床的部件中的一个部件上或者在工件（111，111a，111b）上安装所述多个光学的标记（114）中的至少三个光学的标记。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中

-第一能够运动的轴位于所述工件（111，111a，111b）和所探测到的光学的标记（114）之间，

-通过第一轴内部的传感器模块获取位置信息，在获取所述第一相对姿态时考虑到所述位置信息。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中

在控制所述端部元件时控制第二能够运动的轴（A2），端部元件利用所述轴（A2）布置在机床上。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述光学的测量系统紧固地与端部元件相连接。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述端部元件紧固地与工具相连接，或者所述工具通过第三能够运动的轴与端部元件相连接，其中所述第三能够运动的轴沿着一个方向能够运动。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中借助于第一修正值这样地控制所述机床和/或端部元件，使得作为工件驶近在病人的身体中或者身体上的固定的区域。

10.一种用于计算机辅助地对于机床的端部元件进行控制的控制设备，具有：

- 用于探测在机床的工作环境中的多个光学的标记（114）的光学的测量系统（410）；

-第一计算模块（420），用于

-获取多个探测到的光学的标记（114）的第一空间位置；

-获取端部元件的第二空间位置；

-基于所述多个光学的标记并且考虑所述第一空间位置和所述第二空间位置来获取所述端部元件与工件之间的第一相对姿态，其中所述第一相对姿态表示端部元件在空间中的位置和方向的组合；

-根据将第一相对姿态与参考姿态所进行的比较来获取第一修正值；

-用于控制所述端部元件的第一控制模块（430），用于在考虑到所述第一修正值的情况下加工所述工件（111，111a，111b）；

其中，利用光学的测量系统在通过机床对于所述工件（111，111a，111b）所进行的加工结束之后探测所述工件（111，111a，111b）的第一几何形状值，

借助于第一几何形状值以及预先给定的几何形状值计算第二修正值，

在获取用于接下来的工件的第一修正值时考虑第二修正值。

11.一种机床，具有：

-能够计算机辅助地控制的端部元件；

-多个光学的标记（114）；

-根据权利要求10所述的控制设备。

12.根据权利要求11所述的机床，其中所述光学的测量系统（410）包括用于探测所述多个光学的标记（114）的相机系统。

13.根据权利要求11或12所述的机床，其中所述光学的测量系统（410）紧固地与端部元件相连接。

14.根据权利要求11或12所述的机床，其中所述端部元件紧固地与工具相连接，或者所述工具通过第三能够运动的轴与端部元件相连接，其中所述第三能够运动的轴沿着一个方向能够运动。

15.一种计算机可读存储介质，具有存储在其上的计算机程序产品，所述计算机程序产品具有程序指令，所述程序指令在由处理器执行时执行根据权利要求1-9中任一项所述的方法。

16.一种计算机可读存储介质，具有存储在其上的具有用于一种建造装置的程序指令的计算机程序产品，所述程序指令在由处理器执行时配置所述建造装置，用来建造根据权利要求10所述的控制设备和/或根据权利要求11-14中的任一项所述的机床。

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