CZ304495B6 - Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru - Google Patents
Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru Download PDFInfo
- Publication number
- CZ304495B6 CZ304495B6 CZ2012-897A CZ2012897A CZ304495B6 CZ 304495 B6 CZ304495 B6 CZ 304495B6 CZ 2012897 A CZ2012897 A CZ 2012897A CZ 304495 B6 CZ304495 B6 CZ 304495B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- optical
- platform
- frame
- calibration
- laser
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/245—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
- G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
- G01B21/042—Calibration or calibration artifacts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/87—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/875—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves for determining attitude
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/16—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S5/163—Determination of attitude
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Zařízení sestává z platformy (2) pro připojení na měřené nebo kalibrované těleso (3) a z alespoň jednoho vysílače (4) optického paprsku umístěného na platformě (2) a/nebo na rámu (1) a z alespoň jednoho přijímače (5) optického paprsku umístěného na rámu (1) a/nebo na platformě (2). Alespoň tři vysílače (4) optických paprsků jsou představovány odražeči (7) nebo referenčními prvky (9) nebo zdroji (10) laserového paprsku nebo kombinací odražečů (7) a/nebo referenčních prvků (9) a/nebo zdrojů (10) laserového paprsku uspořádaných na rámu (1) a/nebo platformě (2). Alespoň tři přijímače (5) optických paprsků jsou představovány laserovými sledovači (6) nebo optickými kamerami (8) nebo fotocitlivými prvky (11) nebo kombinací laserových sledovačů (6) a/nebo optických kamer (8) a/nebo fotocitlivých prvků (11) uspořádaných na platformě (2) a/nebo rámu (1).
Description
Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru
Oblast techniky
Vynález se týká zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru sestávající z platformy pro připojení na měřené nebo kalibrované těleso a z alespoň jednoho vysílače optického paprsku umístěného na platformě a/nebo na rámu a z alespoň jednoho přijímače optického paprsku umístěného na rámu a/nebo na platformě.
Dosavadní stav techniky
Zařízení pro měření a/nebo kalibraci polohy tělesa v prostoru včetně způsobu měření a/nebo kalibrace jsou známa např. ze spisů EP 1968773B1 a patentové přihlášky PV 2010-178. Popsán je nový způsob měření a kalibrace objektu v prostoru pomocí redundantních měření, to znamená, že počet čidel je větší než počet stupňů volnosti měřeného a/nebo kalibrovaného tělesa v prostoru. V těchto přihláškách jsou uvedena mechanická zařízení pro provádění redundantních měření.
Jejich nevýhodou je omezený dosah a tedy použitelnost v menších pracovních prostorech. Pro větší pracovní prostory a větší stroje jsou obtížně použitelné a poměrně nákladné.
Další nevýhodou je, že mechanická zařízení, zvláště jsou-li větší, mohou být ovlivněna vnějšími působícími silami, zvláště tíhami, které mechanická zařízení deformují, a tak způsobí chybu měření.
Cílem tohoto vynálezu je uvedené nedostatky odstranit, zejména zvětšit dosah měření a odstranit vliv vnějších působících sil, zvláště tíhy.
Podstata vynálezu
Podstata zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru sestávající z platformy pro připojení na měřené nebo kalibrované těleso a z alespoň jednoho vysílače optického paprsku umístěného na platformě a/nebo na rámu a z alespoň jednoho přijímače optického paprsku umístěného na rámu a/nebo na platformě, spočívá v tom, že počet vysílačů optických paprsků je alespoň tři a počet přijímačů optických paprsků je alespoň tři.
Alespoň tři vysílače optických paprsků jsou představovány odražeči nebo referenčními prvky nebo zdroji laserového paprsku nebo kombinací odražečů a/nebo referenčních prvků a/nebo zdrojů laserového paprsku uspořádaných na rámu a/nebo platformě a alespoň tři přijímače optických paprsků jsou představovány laserovými sledovači nebo optickými kamerami nebo fotocitlivými prvky nebo kombinací laserových sledovačů a/nebo optických kamer a/nebo fotocitlivých prvků uspořádaných na platformě a/nebo na rámu.
Alternativně jsou vysílače optických paprsků představovány alespoň třemi odražeči laserového paprsku uspořádanými na rámu a/nebo platformě a přijímače optických paprsků jsou představovány alespoň třemi laserovými sledovači uspořádanými na platformě a/nebo na rámu, nebo jsou vysílače optických paprsků představovány alespoň třemi referenčními prvky uspořádanými na rámu a/nebo platformě a přijímače optických paprsků jsou představovány alespoň třemi optickými kamerami uspořádanými na platformě a/nebo na rámu, nebo jsou vysílače optických paprsků představovány alespoň třemi zdroji laserového paprsku uspořádanými na platformě a/nebo na rámu a přijímače optických paprsků jsou představovány alespoň třemi fotocitlivými prvky uspořádanými na rámu a/nebo platformě.
- 1 CZ 304495 B6
Vysílače optických paprsků a/nebo přijímače optických paprsků jsou případně spojena šrámem odnímatelně, přičemž počet vysílačů optických paprsků je alespoň čtyři a počet přijímačů optických paprsků je alespoň čtyři.
Výhodou zařízení podle vynálezu je možnost podstatného zvětšení dosahu měření a tím možnost měření a/nebo kalibrace ve velkých pracovních prostorech, přičemž se dosáhne snížení, případně odstranění nepříznivého vlivu vnějších působících sil, zvláště tíhy, na přesnost měření.
Přehled obrázků na výkresech
Na přiložených obrázcích je schematicky znázorněno zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy měřeného a/nebo kalibrovaného tělesa v prostoru, kde obr. 1 až obr. 5 znázorňují jednotlivá alternativní provedení jeho rovinného průmětu a obr. 6 znázorňuje prostorový pohled na zařízení podle obr. 1.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je znázorněno základní uspořádání zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru. Jde o rovinný průmět prostorového zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy měřeného a/nebo kalibrovaného tělesa 3 v prostoru se 3 přijímači 5 optického nebo laserového paprsku, v tomto případě představovanými 3 laserovými sledovači 6 umístěnými na platformě 2 a 3 vysílači 4 optického nebo laserového paprsku, v tomto případě představovanými 3 odražeěi 7 laserového paprsku umístěnými na rámu I přes připevňovací členy 12 optického prvku. Zařízení má 9 čidel, a to vždy dva úhlové snímače natočení laserového interferometru u každého přijímače 5 a rovněž vždy jeden snímač délky laserového paprsku mezi vysílačem 4 a přijímačem 5 laserového paprsku pro 6 stupňů volnosti. Toto zařízení umožňuje opticky realizovat postup měření popsaný ve spisu EP 1968773 81 s redundantním měřením.
Na obr. 2 je znázorněna varianta uspořádání zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru z obr. 1. Jde o rovinný průmět prostorového zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy měřeného a/nebo kalibrovaného tělesa 3 v prostoru se 3 přijímači 5 optického nebo laserového paprsku, v tomto případě představovanými 3 laserovými sledovači 6 umístěnými na rámu i přes připevňovací členy 12 a 3 vysílači 4 optického nebo laserového paprsku, v tomto případě představovanými 3 odražeěi 7 laserového paprsku umístěnými na platformě 2.
Na obr. 3 je znázorněna další varianta uspořádání zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru z obr. 1. Jde o rovinný průmět prostorového zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy měřeného a/nebo kalibrovaného tělesa 3 v prostoru se 3 vysílači 4 optického paprsku tvořenými odražečem 7 laserového paprsku, referenčním prvkem 9 a zdrojem 10 laserového paprsku pro fotocitlivý prvek 11, umístěnými na platformě 2, a 3 přijímači 5 optického paprsku tvořenými laserovým sledovačem 6, optickou kamerou 8 pro referenční prvek 9 a fotocitlivým prvkem 11, umístěnými na rámu 1 přes připevňovací členy 12 optického prvku k rámu I. Zařízení má 8 čidel (jeden přijímač 5 má dva úhlové snímače natočení laserového interferometru a jeden snímač délky laserového paprsku mezi vysílačem 4 a přijímačem 5 laserového paprsku, jedna optická kamera 8 má dva úhlové snímače natočení kamery a ze sejmutého obrazu referenčního prvku 9 se určí vzdálenost mezi kamerou 8 a referenčním prvkem 9, jeden fotocitlivý prvek 11 měří dvě souřadnice dopadu laserového paprsku ze zdroje 10 laserového paprsku, pro 6 stupňů volnosti. Toto zařízení umožňuje opticky realizovat postup měření popsaný v patentu EP 1968773 Bis redundantním měřením.
-2CZ 304495 B6
Je možná řada dalších variant uspořádání měřicího zařízení, například je užito jen 3 optických kamer 8 na rámu i oproti referenčním prvkům 9 na platformě 2 nebo jen 3 zdrojů 10 laserového paprsku na platformě 2 oproti fotocitlivým prvkům 11 na rámu I nebo jiné kombinace 3 vysílačů optického paprsku 4 a 3 přijímačů 5 optického paprsku. Vysílače 4 a přijímače 5 optického paprsku mohou být umístěny na platformě 2 nebo na rámu i v řadě různých kombinací.
Na obr. 4 je znázorněna varianta uspořádání zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru z obr. 3. Jde o opět rovinný průmět prostorového zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa 3 v prostoru se 3 vysílači 4 optického paprsku tvořenými odražečem 7 laserového paprsku, referenčním prvkem 9, zdrojem 10 laserového paprsku pro fotocitlivý prvek 11, umístěnými ale na rámu i přes připevňovací členy 12 optického prvku a 3 přijímači 5 optického paprsku tvořenými sledovačem 6 laserového paprsku, optickou kamerou 8 pro referenční prvek 9 a fotocitlivým prvkem 11, umístěnými na platformě 2.
Na obr. 5 je znázorněna další varianta uspořádání zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru z obr. 1. Jde o rovinný průmět prostorového zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa 3 v prostoru se 4 přijímači 5 optického paprsku představovaných laserovými sledovací 6 umístěnými na platformě 2 a 4 vysílači 4 optického paprsku představovaných odrážecí 7 laserového paprsku umístěnými na rámu 1 přes připevňovací členy 12 optického prvku. Odražeče 7 laserového paprsku umístěné na rámu 1 přes připevňovací členy 12 optického prvku jsou od rámu 1 odnímatelné a znovu k rámu J_ připevnitelné. To například umožňují připevňovací členy 12 optického prvku představované magnetickými rychloupínači. Toto zařízení má 12 čidel, čtyři laserové sledovače se třemi čidly, obdobně, jak bylo uvedeno na obr. 1 pro 6 stupňů volnosti. Toto zařízení pak umožňuje opticky realizovat postup měření popsaný v patentové přihlášce PV 2010-178 a popsaný také dále s procházením rozsáhlým pracovním prostorem.
Optická měření jsou prováděna pomocí dvojic vysílač 4 a přijímač 5 optického paprsku, které měří vzájemnou kartézskou polohu ve třech souřadnicích vysílače a přijímače optického paprsku. Jako vysílače optického paprsku lze užít odražeč 7 laserového paprsku, referenční prvek 9, zdroj 10 laserového paprsku. Jako přijímače optického paprsku lze užít laserový sledovač 6, optickou kameru 8, fotocitlivý prvek 14.
Optický sledovač 6 je laserový interferometr s přiřazeným odražečem 7 laserového paprsku, kde laserový interferometr je připevněn na sférickém kloubu (se dvěma stupni volnosti) se zpětnovazebně řízenými pohony. Každý optický sledovač 6 uspořádaný na platformě 2 a/nebo na rámu 1 vysílá laserový paprsek, který se odráží od odražeče 7 laserového paprsku uspořádaného na rámu 1 a/nebo platformě 2 a dopadá zpět do optického sledovače 6, kde je zpracován laserovým interferometrem a známým, ale sofistikovaným zpětnovazebním řízením pro pohyb optického sledovače 6 ve sférickém kloubu je laserový interferometr natáčen tak, aby laserový sledovač 6 prostřednictvím laserového interferometru mohl stále sledovat laserový paprsek vyslaný odražečem laserového paprsku 7. Ze znalosti dvou úhlů natočení laserového paprsku měřených ve sférickém kloubu a ze znalosti délky laserového paprsku mezi laserovým interferometrem a odražečem laserového paprsku měřeným laserovým interferometrem, které představují sférické souřadnice, je určena pomocí přepočtu sférických souřadnic na kartézské souřadnice vzájemná kartézská poloha daná kartézskými souřadnicemi x, y, z laserového sledovače 6 a odražeče 7 laserového paprsku.
Optická kamera 8 s referenčním prvkem 9 je optická kamera 8, která snímá obraz referenčního prvku 9 a z těchto obrazů je metodami fotogrammetrie určena vzájemná poloha referenčního prvku 9 a optické kamery 8. Současně je tato vzájemná poloha referenčního prvku 9 a optické kamery 8 užita pro zpětnovazební řízení pohybu optických kamer 8 ve sférických kloubech tak, aby optické kamery 8 mohly stále sledovat referenční prvek 9. Referenční prvek 9 je tvořen nejméně třemi různými body, které může optická kamera 8 sejmout na obraz a zobrazit. Příkladem referenčního prvku 9 může být destička se 4 svíticími led diodami uspořádanými ve čtyřúhelníku
-3 CZ 304495 B6 o známých rozměrech. Znalost rozměrů čtyřúhelníku urychlí proces měření, neboť není nutné nejdříve provádět jejich kalibraci. Jiným příkladem referenčního prvku 9 může být destička se známým geometrickým obrazcem s alespoň třemi rozlišitelnými vrcholy.
Zdroj 10 laserového paprsku pro fotocitlivý prvek 11 je malý laser například v podobě laserového ukazovátka. Laserové paprsky vyslané zdrojem 10 laserového paprsku dopadají na fotocitlivý prvek 11. Fotocitlivý prvek 11 určuje kartézské souřadnice dopadu laserového paprsku v rovině dopadu laserových paprsků na fotocitlivý prvek 11 a z těchto souřadnic dopadu laserového paprsku se určí podmínka pro určení vzájemné kartézské polohy zdroje JO laserového paprsku a fotocitlivého prvku 11. Počet dopadajících laserových paprsků na fotocitlivé prvky 11 pro úplné určení vzájemné kartézské polohy zdrojů 10 laserových paprsků a fotocitlivých prvků 11 je nejméně tři, ale pro vyšší přesnost a samokalibraci lépe čtyři a více. Je-li počet dopadajících laserových paprsků na fotocitlivé prvky 11 menší než tři, musí být pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru užity ještě další dvojice vysílač 4 a přijímač 5 optického paprsku. Zdroj 10 laserového paprsku může být upevněný ve sférickém kloubu a jeho natočení může být zpětnovazebně řízeno tak, aby laserový paprsek dopadal na fotocitlivý prvek 11.
Obr. 6 představuje prostorový pohled na zařízení podle obr. 1.
Při použití výše popsaného zařízení pro měření nebo kalibraci tělesa v prostoru, dále pro přehlednost nazývaného jako zkoumané (manipulované) těleso, je možné použít i tohoto zařízení, které samo o sobě není kalibrováno. Vlastní kalibrace zařízení je provedena buďto již před jeho použitím pro měření a/nebo kalibraci zkoumaného tělesa, a nebo je provedena jeho samokalibrace ve spojení s měřením a/nebo kalibrováním zkoumaného tělesa.
Při postupu měření a/nebo kalibrace tělesa v prostoru včetně výše zmíněné samokalibrace zařízení je možno postupovat v následujících krocích.
- Platforma zařízení se pevně spojí se zkoumaným tělesem, kteiým je např. vřeteno nebo chapadlo výrobního stroje
- Poté provede výrobní stroj pomocí svých pohonů různorodý pohyb s vřetenem nebo chapadlem přes většinu pracovního prostoru. Různorodým pohybem je přitom míněn takový pohyb, při kterém se platforma s připevněným tělesem pohybuje v podstatné části pracovního prostoru, což umožní získání široce podložené soustavy rovnic pro stanovení polohy a/nebo kalibrace zkoumaného tělesa a současně jsou aktivována měření všech snímačů zařízení. Při tomto pohybu jsou sejmuty měřené veličiny v počtu alespoň o jeden větší, než je počet stupňů volnosti
- Na základě všech změřených veličin je z přeurčené soustavy rovnic popisujících vazbové podmínky měřicího zařízení stanovena poloha měřicího zařízení vůči výrobnímu stroji a současně vzájemná poloha vysílačů 4 a přijímačů 5 optických paprsků měřicího zařízení na rámu 1 a/nebo na platformě 2 měřicího zařízení, docílí se samokalibrace měřicího zařízení, tj. určení jeho polohy vůči měřenému tělesu v prostoru a určení rozměrů měřicí zařízení. Vazbové podmínky pro soustavu rovnic jsou formulovány jako vzájemná poloha přijímačů 5 optického nebo laserového paprsku a příslušných vysílačů 4 optického nebo laserového paprsku, která je určena shora popisovanými měřeními v přijímačích 5.
- Po této samokalibraci zařízení provádí zkoumané těleso, např. výrobní stroj, propojený s platformou zařízení, pomocí svých pohonů opětně různorodý pohyb s vřetenem nebo chapadlem přes většinu pracovního prostoru. Při tomto pohybu jsou opět sejmuty měřeny veličiny v počtu alespoň o jeden větším, než je počet stupňů volnosti.
- Na základě takto změřených redundantních veličin je z přeurčené soustavy rovnic popisujících vazbové podmínky měřicího zařízení stanovena poloha zkoumaného tělesa nebo jeho kalibrace.
-4CZ 304495 B6
V případě, že zařízení pro měření a/nebo kalibraci polohy tělesa v prostoru je samo o sobě již před jeho použitím pro měření nebo kalibraci zkoumaného tělesa kalibrováno, provádí se samotné měření a/nebo kalibrace zkoumaného tělesa od výše popsaného bodu 4, tedy, že zkoumané těleso, např. výrobní stroj, např. jeho vřeteno nebo chapadlo, propojené s platformou zařízení, vykonává pomocí svých pohonů opětně různorodý pohyb s platformou zařízení přes většinu jeho pracovního prostoru. Při tomto pohybu jsou opět sejmuty měřené veličiny v počtu alespoň o jeden větším, než je počet stupňů volnosti. Na základě takto změřených redundantních veličin je z přeurčené soustavy rovnic popisujících vazbové podmínky měřicího zařízení stanovena poloha zkoumaného tělesa nebo jeho kalibrace.
Postup měření a/nebo kalibrace tělesa v prostoru, včetně výše zmíněné samokalibrace je možné provádět např. i následujícím způsobem, v následujících krocích:
- Vysílače 4 optických paprsků a/nebo přijímače 5 optických paprsků se připevní k rámu 1, kteiým je např. pracovní stůl výrobního stroje a platforma 2 zařízení se pevně spojí se zkoumaným tělesem 3, kterým je např. vřeteno nebo chapadlo výrobního stroje
- Poté provede výrobní stroj pomocí svých pohonů různorodý pohyb se zkoumaným tělesem 3, např. s vřetenem nebo chapadlem přes většinu pracovního prostoru. Různorodým pohybem je přitom míněn takový pohyb, při kterém se platforma s připevněným tělesem 3 pohybuje v podstatné části provozního prostoru, což umožní získání široce podložené soustavy rovnic pro stanovení polohy a/nebo kalibrace zkoumaného tělesa 3 a současně jsou aktivována měření všech snímačů přijímačů 5 optických paprsků zařízení. Při tomto pohybu jsou sejmuty měřené veličiny v počtu alespoň o jeden větším, než je počet stupňů volnosti volné platformy 2 před připevněním na měřené nebo kalibrované těleso 3
- Na základě všech změřených veličin z přeurčené soustavy rovnic popisujících vazbové podmínky měřicího zařízení, je stanovena poloha měřicího zařízení vůči výrobnímu stroji a současně vzájemná poloha vysílačů 4 a přijímačů 5 optických paprsků měřicího zařízení na rámu I a/nebo na platformě 2, docílí se samokalibrace měřicího zařízení, tj. určení jeho polohy a konstrukčních parametrů, jako vzájemné vzdálenosti vysílačů 4 a/nebo přijímačů 5 optických paprsků, délky ramen, vzdálenosti os rotačních kloubů, úhly rotačních kloubů apod. Vazbové podmínky se formulují shodnějako v popisu výše
- Po této samokalibraci zařízení provádí zkoumané těleso 3, např. výrobní stroj, propojený s platformou 2 zařízení, pomocí svých pohonů opětně různorodý pohyb s vřetenem nebo chapadlem přes většinu pracovního prostoru. Při tomto pohybu jsou opět sejmuty měřené veličiny v počtu alespoň o jeden větší, než je počet stupňů volnosti volné platformy 2 před připevněním na měřené nebo kalibrované těleso 3
- Na základě takto změřených redundantních veličin je z přeurčené soustavy rovnic popisujících vazbové podmínky měřicího zařízení stanovena poloha zkoumaného tělesa 3 nebo jeho kalibrace.
- Je-li třeba provést měření v další části pracovního prostoru výrobního stroje, který je mimo rozsah pracovního prostoru měřicího zařízení s ohledem na momentální polohu vysílačů 4 a/nebo přijímačů 5 optických paprsků připevněných k rámu 1, provede se postupně přesun všech vysílačů 4 a/nebo přijímačů 5 optických paprsků uspořádaných na rámu i do nové polohy, kde má dojít k měření. To se provede tak, že se odpojí jeden vysílač 4 a/nebo přijímač 5 optických paprsků od rámu 1, přesune se do nové polohy a připevní se k rámu i. Při tomto přemístění je počet měřených veličin při pohybu platformy 2 s měřeným nebo kalibrovaným tělesem 3 po odpojení jednoho libovolného vysílače 4 a/nebo přijímače 5 optických paprsků od rámu i alespoň roven počtu stupňů volnosti volné platformy 2 před připevněním na měřené nebo kalibrované těleso 3. Po připevnění přesunutého vysílače 4 a/nebo přijímače 5 optických paprsků k rámu I se provede
-5CZ 304495 B6 jeho samokalibrace postupem podle bodu 2 a 3 shora. Pak se podle potřeby pokračuje přemístěním dalšího vysílače 4 a/nebo přijímače 5 optických paprsků a jeho samokalibraci. Vysílače 4 a/nebo přijímače 5 optických paprsků se takto mohou přemísťovat opakovaně.
- Po postupném přemístění potřebného počtu (např. všech) vysílačů 4 a/nebo přijímačů 5 optických paprsků do takové polohy, že je již možné provést měření v další části pracovního prostoru výrobního stroje, který je nyní již zahrnut v rozsahu pracovního prostoru měřicího zařízení v dané nové poloze dané připevněnými přemístěnými vysílači 4 a/nebo přijímači 5 optických paprsků k rámu i, provede se požadované měření polohy výrobního stroje postupem podle bodu 4 a 5.
V případě, že zařízení pro měření a/nebo kalibraci polohy tělesa v prostoru je samo o sobě již před jeho použitím pro měření nebo kalibraci měřeného tělesa 3 kalibrováno, provádí se samotné měření a/nebo kalibrace zkoumaného tělesa 3 od výše popsaného bodu 4, tedy, že měřené těleso 3, např. výrobní stroj, nebo jeho vřeteno nebo chapadlo, propojené s platformou 2 zařízení, vykonává pomocí svých pohonů opětně různorodý pohyb s platformou 2 zařízení přes většinu jeho pracovního prostoru. Při tomto pohybu jsou opět sejmuty měřené veličiny v počtu alespoň o jeden větším, než je počet stupňů volnosti volné platformy 2 před připevněním na měřené nebo kalibrované těleso 3. Na základě takto změřených redundantních veličin je z přeurčené soustavy rovnic popisujících vazbové podmínky měřicího zařízení stanovena poloha zkoumaného tělesa 3 nebo jeho kalibrace.
Redundantní měření s redundancí aspoň 2 a s vyšší redundancí jsou výhodné, například počet čidel je nejméně o tři větší než počet stupňů volnosti tělesa 3.
Měření a jeho vyhodnocení je prováděno počítačem.
Claims (6)
1. Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru sestávající z platformy pro připojení na měřené nebo kalibrované těleso a z jednoho vysílače optického paprsku umístěného na platformě a/nebo na rámu a z jednoho přijímače optického paprsku umístěného na rámu a/nebo na platformě, vyznačené tím, že počet vysílačů (4) optických paprsků je alespoň tři a počet přijímačů (5) optických paprsků je alespoň tři.
2. Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru podle nároku
1, vyznačené tím, že alespoň tři vysílače (4) optických paprsků jsou představovány odražeči (7) nebo referenčními prvky (9) nebo zdroji (10) laserového paprsku nebo kombinací odražečů (7) a/nebo referenčních prvků (9) a/nebo zdrojů (10) laserového paprsku uspořádaných na rámu (1) a/nebo platformě (2) a alespoň tři přijímače (5) optických paprsků jsou představovány laserovými sledovací (6) nebo optickými kamerami (8) nebo fotocitlivými prvky (11) nebo kombinací laserových sledovačů (6) a/nebo optických kamer (8) a/nebo fotocitlivých prvků (11) uspořádaných na platformě (2) a/nebo rámu (1).
3. Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru podle nároku
2, vyznačené tím, že vysílače (4) optických paprsků jsou představovány alespoň třemi odražeči (7) laserového paprsku uspořádanými na rámu (1) a/nebo platformě (2) a přijímače (5) optických paprsků jsou představovány alespoň třemi laserovými sledovací (6) uspořádanými na platformě (2) a/nebo na rámu (1).
-6CZ 304495 B6
4. Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru podle nároku 2, vyznačené tím, že vysílače (4) optických paprsků jsou představovány alespoň třemi referenčními prvky (9) uspořádanými na rámu (1) a/nebo platformě (2) a přijímače (5) optických paprsků jsou představovány alespoň třemi optickými kamerami (8) uspořádanými na platformě
5 (2) a/nebo na rámu (1).
5. Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru podle nároku 2, vyznačené tím, že vysílače (4) optických paprsků jsou představovány alespoň třemi zdroji (10) laserového paprsku uspořádanými na platformě (2) a/nebo na rámu (1) a přijímače (5) ío optických paprsků jsou představovány alespoň třemi fotocitlivými prvky (11) uspořádanými na rámu (1) a/nebo platformě (2).
6. Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru podle některého z předchozích nároků, vyznačené tím, že vysílače (4) optických paprsků a/nebo
15 přijímače (5) optických paprsků jsou spojena šrámem (1) odnímatelně, přičemž počet vysílačů (4) optických paprsků je alespoň čtyři a počet přijímačů (5) optických paprsků je alespoň čtyři.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-897A CZ304495B6 (cs) | 2012-12-12 | 2012-12-12 | Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru |
| EP13466031.5A EP2743638A1 (en) | 2012-12-12 | 2013-12-04 | An apparatus for optical measurement and/or optical calibration of a position of an object in space |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-897A CZ304495B6 (cs) | 2012-12-12 | 2012-12-12 | Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2012897A3 CZ2012897A3 (cs) | 2014-05-28 |
| CZ304495B6 true CZ304495B6 (cs) | 2014-05-28 |
Family
ID=50028719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2012-897A CZ304495B6 (cs) | 2012-12-12 | 2012-12-12 | Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2743638A1 (cs) |
| CZ (1) | CZ304495B6 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309938B6 (cs) * | 2023-03-23 | 2024-02-14 | České vysoké učení technické v Praze | Způsob a zařízení pro měření a/nebo kalibraci polohy tělesa v prostoru |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107817003B (zh) * | 2016-09-14 | 2021-07-06 | 西安航通测控技术有限责任公司 | 一种分布式大尺寸空间定位系统的外参数标定方法 |
| CN113552534B (zh) * | 2021-08-05 | 2022-02-01 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 基于脉冲信号的旋转基线干涉仪相位标校方法 |
| CN115704877A (zh) * | 2021-08-11 | 2023-02-17 | 上海光视融合智能科技有限公司 | 使用光束对设备进行定位的方法和系统 |
| CN113664857A (zh) * | 2021-10-15 | 2021-11-19 | 辽宁工程技术大学 | 一种三转动一平移四自由度并联机器人 |
| CN114184614A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-15 | 霸州市云谷电子科技有限公司 | 光学检测装置及光学检测系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CS281187A1 (en) * | 1987-04-22 | 1990-05-14 | Pavel I Ing Kulev | Optoelectronic device for measuring position and orientation of solid body in space |
| DE10011804A1 (de) * | 2000-03-14 | 2001-09-20 | Inst Innovative Technologien T | Meßeinrichtung zur Bestimmung der Lage und Orientierung einer Bewegungsplattform einer Parallelkinematik |
| CZ2010178A3 (cs) * | 2010-03-12 | 2011-09-21 | CVUT v Praze, Fakulta strojní | Zpusob a zarízení pro merení a/nebo kalibraci polohy telesa v prostoru |
| EP1968773B1 (en) * | 2006-01-04 | 2012-06-13 | Ceské vysoké uceni technické v Praze, Fakulta strojni | Method and apparatus for measurement and/or calibration of position of an object in space |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5793483A (en) * | 1996-02-07 | 1998-08-11 | Visidyne, Inc. | Optical measurement system |
| DE102008003282B4 (de) * | 2008-01-05 | 2010-07-01 | µ-GPS OPTICS GMBH | Anordnung und Verfahren zu einer Bestimmung einer Position zweier Objekte relativ zueinander |
-
2012
- 2012-12-12 CZ CZ2012-897A patent/CZ304495B6/cs not_active IP Right Cessation
-
2013
- 2013-12-04 EP EP13466031.5A patent/EP2743638A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CS281187A1 (en) * | 1987-04-22 | 1990-05-14 | Pavel I Ing Kulev | Optoelectronic device for measuring position and orientation of solid body in space |
| DE10011804A1 (de) * | 2000-03-14 | 2001-09-20 | Inst Innovative Technologien T | Meßeinrichtung zur Bestimmung der Lage und Orientierung einer Bewegungsplattform einer Parallelkinematik |
| EP1968773B1 (en) * | 2006-01-04 | 2012-06-13 | Ceské vysoké uceni technické v Praze, Fakulta strojni | Method and apparatus for measurement and/or calibration of position of an object in space |
| CZ2010178A3 (cs) * | 2010-03-12 | 2011-09-21 | CVUT v Praze, Fakulta strojní | Zpusob a zarízení pro merení a/nebo kalibraci polohy telesa v prostoru |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309938B6 (cs) * | 2023-03-23 | 2024-02-14 | České vysoké učení technické v Praze | Způsob a zařízení pro měření a/nebo kalibraci polohy tělesa v prostoru |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2012897A3 (cs) | 2014-05-28 |
| EP2743638A1 (en) | 2014-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5281898B2 (ja) | 空間内の対象物の位置を測定かつ／または較正するための方法 | |
| CZ304495B6 (cs) | Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru | |
| US10962361B2 (en) | Machine geometry monitoring | |
| KR101477481B1 (ko) | 위치 결정 장치 및 방법 | |
| KR102469816B1 (ko) | 3차원 재구성 시스템 및 3차원 재구성 방법 | |
| JP7420506B2 (ja) | ロボットと共に使用される補足計測位置座標決定システム | |
| CN106153074B (zh) | 一种惯性测量组合动态导航性能的光学标定系统和方法 | |
| JP2013068625A (ja) | 有関節座標計測機再配置方法 | |
| US10913156B2 (en) | Robot system with end tool metrology position coordinates determination system | |
| JP5784150B2 (ja) | 表面を高精度で測定する方法及び装置 | |
| KR20130108121A (ko) | 위치 측정 장치 및 이러한 위치 측정 장치를 포함하는 시스템 | |
| JP2010169633A (ja) | 形状測定装置 | |
| Muelaner et al. | Large volume metrology technologies for the light controlled factory | |
| CA2582062A1 (en) | Method and system for synchronizing angles | |
| KR20160074229A (ko) | 디스플레이 계측 방법 및 장치 | |
| JP7414643B2 (ja) | 形状測定装置および形状測定方法 | |
| JP3579396B2 (ja) | センシング手段の第２の座標系内にある割り出し手段の第１の座標系を校正する方法と装置 | |
| CZ308920B6 (cs) | Způsob a zařízení pro redundantní optické měření a/nebo kalibraci polohy tělesa v prostoru | |
| TW201509617A (zh) | 機械手臂精度量測系統及其量測方法 | |
| CZ2010178A3 (cs) | Zpusob a zarízení pro merení a/nebo kalibraci polohy telesa v prostoru | |
| JP2015129667A (ja) | 計測装置、および計測装置の校正方法 | |
| CZ25347U1 (cs) | Zařízení pro optické měření a/nebo optickou kalibraci polohy tělesa v prostoru | |
| CN109443211A (zh) | 一种空间三维位置测量装置 | |
| JP7475163B2 (ja) | 測定装置 | |
| JP7431216B2 (ja) | ロボットと共に使用される位置合わせセンサを含む補足計測位置座標決定システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20181212 |