DE102007033485A1

DE102007033485A1 - Object realizing method, involves generating position data of sensor and tracking systems with respect to object and measuring probe, respectively, and finding position/geometric dimension of object part based on data

Info

Publication number: DE102007033485A1
Application number: DE200710033485
Authority: DE
Inventors: Peter Meier
Original assignee: Metaio GmbH
Current assignee: Metaio GmbH
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-01-22

Abstract

The method involves setting up a tracking system (16) on a movable part (22) of a sensor system (20), which is coupled with a measuring probe (23). A part of an object (12) comes in contact with the probe. Another probe (18), which comes in contact with a part of another object (13), is provided. The movable part is positioned, so that the probe (18) is detectable by the system (16). Position data (31, 81) of the systems (20, 16) are generated with respect to the object (12) and probe (18), respectively. Position/geometric dimension of a part of object (13), is found based on the data. Independent claims are also included for the following: (1) a system for realizing an object (2) an adapter device with a tracking system for application in a system for realizing an object (3) a computer program product with software code sections, which are suitable for executing a method for realizing an object.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Vermessung eines Objekts unter Verwendung eines Sensorsystems. Ein solches Sensorsystem weist insbesondere einen beweglichen Teil auf, der mit wenigstens einem Messtaster koppelbar ist, welcher geeignet ist, mit wenigstens einem Teil eines ersten Objekts in Berührung zu kommen.The The invention relates to a method and a system for measuring a Object using a sensor system. Such a sensor system has in particular a movable part, which with at least a probe can be coupled, which is suitable with at least to come into contact with a part of a first object.

Es sind bereits Messsysteme bekannt, bei denen mobile Sensoren oder Sensorkombinationen mit Messtastern eingesetzt werden, um ein oder mehrere Objekte zu vermessen, insbesondere um eine Position und/oder eine Abmessung eines Teils eines Objekts zu bestimmen. Vorteilhafterweise können hochgenaue mechanische Messarme mit Messtastern eingesetzt werden, die dazu dienen, die Position und/oder eine geometrische Abmessung eines Objekts oder eines Teils des Objekts relativ zum Sensorsystem zu vermessen.It are already known measuring systems in which mobile sensors or Sensor combinations with probes can be used to one or more Objects to measure, in particular a position and / or a To determine the dimension of a part of an object. advantageously, can use high-precision mechanical measuring arms with touch probes are used, which serve the position and / or a geometric Dimension of an object or part of the object relative to Sensor system to measure.

Eine Ausführungsform eines solchen Sensorsystems umfasst im allgemeinen einen beweglichen Teil, der an einem festen Teil z. B. über ein bewegliches Gelenk befestigt ist. Das Sensorsystem kann auch weitere bewegliche Teile aufweisen, die jeweils untereinander mechanisch über Gelenke verbunden sind. Über eine Bewegung eines der beweglichen Teile wird das Sensorsystem in derartige Position gebracht, dass der Messtaster mit dem zu vermessenden Objekt in Berührung kommt. Mit Hilfe der Positionsdaten, welche das Sensorsystem infolge der jeweiligen Position der beweglichen Teile liefert, kann das Objekt relativ zu einem Sensorkoordinatensystem vermessen werden. Allerdings ist der Sensorkopf eines solchen mechanischen Messsystems im allgemeinen vergleichsweise schwer und dadurch unter Umständen nur eingeschränkt zu handhaben.A Embodiment of such a sensor system comprises in In general, a movable part which is connected to a fixed part z. B. is attached via a movable joint. The sensor system can Also have other moving parts, each with each other mechanically connected by joints. Over a Movement of one of the moving parts will turn the sensor system into such Position brought that the probe with the object to be measured comes into contact. With the help of the position data, which the sensor system due to the respective position of the movable Parts supplies, the object can relative to a sensor coordinate system be measured. However, the sensor head of such a mechanical Measuring system in general comparatively heavy and thereby under Circumstances only limited to handle.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein System und Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche jeweils die Handhabbarkeit eines Sensorsystems zur Vermessung eines Objekts verbessern.task The invention is a system and method of the aforementioned To provide type, each of which the handling of a sensor system to measure an object.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein System gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und durch ein System gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 16. Außerdem betrifft die Erfindung eine Adaptereinrichtung mit einem Trackingsystem zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System nach den Merkmalen des Patentanspruchs 17 und ein Computerprogrammprodukt nach Patentanspruch 18.These Task is solved by a method according to Features of claim 1 and by a method according to the Characteristics of claim 8. Furthermore, the problem is solved by a system according to the features of the claim 9 and by a system according to the features of Claim 16. Furthermore, the invention relates to a Adapter device with a tracking system for use in a System according to the invention according to the features of the claim 17 and a computer program product according to claim 18.

Anwendungsbeispiele der Erfindung umfassen insbesondere die Fabrikplanung, den Prototypenbau oder Versuchsbau in der Produktentwicklung und die Abnahme im Anlagenbau. Hierbei ist insbesondere ein Abgleich der Qualität eines Objekts gegenüber einem Sollzustand ermöglicht.applications of the invention include in particular factory planning, prototype construction or experimental construction in product development and acceptance in plant construction. In particular, a comparison of the quality of a Object against a desired state allows.

Insbesondere betrifft die Erfindung in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Vermessung eines Objekts unter Verwendung eines Sensorsystems mit folgenden Schritten: Anordnen eines Trackingsystems auf einem beweglichen Teil des Sensorsystems, der mit wenigstens einem ersten Messtaster koppelbar ist, welcher geeignet ist, mit wenigstens einem Teil eines ersten Objekts in Berührung zu kommen, Vorsehen eines zweiten Messtasters, der geeignet ist, mit wenigstens einem Teil eines zweiten Objekts in Berührung zu kommen, Positionieren des beweglichen Teils des Sensorsystems derart, dass der zweite Messtaster vom Trackingsystem erfassbar ist, Positionieren des zweiten Messtasters in der Weise, dass der zweite Messtaster mit dem zweiten Objekt in Berührung gebracht wird, und Generieren von ersten Positionsdaten des Sensorsystems, insbesondere des beweglichen Teils des Sensorsystems, in Bezug auf das erste Objekt und von zweiten Positionsdaten des Trackingsystems in Bezug auf den zweiten Messtaster, und Bestimmung der Position oder einer geometrischen Abmessung wenigstens eines Teils des zweiten Objekts auf Basis der ersten und zweiten Positionsdaten.Especially In a first aspect, the invention relates to a method for Measuring an object using a sensor system with the following Steps: Arrange a tracking system on a moving Part of the sensor system, which can be coupled with at least one first probe which is suitable, with at least a part of a first Object to come into contact, providing a second Probe, which is suitable with at least a part of a second object to come into contact, positioning the moving part the sensor system such that the second probe from the tracking system can be detected, positioning the second probe in the way that the second probe is in contact with the second object and generating first position data of the sensor system, in particular of the movable part of the sensor system, with respect to the first object and second position data of the tracking system with respect to the second probe, and determining the position or a geometric dimension of at least a portion of the second Object based on the first and second position data.

In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vermessung eines Objekts unter Verwendung eines Sensorsystems mit folgenden Schritten: Anordnen eines Trackingsystems auf einem beweglichen Teil des Sensorsystems, Vorsehen eines Messtasters, der geeignet ist, mit wenigstens einem Teil eines realen Objekts in Berührung zu kommen, Positionieren des beweglichen Teils des Sensorsystems derart, dass der Messtaster vom Trackingsystem erfassbar ist, Positionieren des Messtasters in der Weise, dass dieser mit dem Objekt in Berührung gebracht wird, und Generieren von ersten Positionsdaten des beweglichen Teils des Sensorsystems und von zweiten Positionsdaten des Trackingsystems in Bezug auf den Messtaster, mit Bestimmung der Position oder einer geometrischen Abmessung wenigstens eines Teils des Objekts auf Basis der ersten und zweiten Positionsdaten.In In a second aspect, the invention relates to a method for measuring an object using a sensor system with the following steps: Arranging a tracking system on a moving part of the sensor system, Providing a probe that is suitable with at least one Part of a real object to come into contact, positioning the movable part of the sensor system such that the probe can be detected by the tracking system, positioning the probe in such a way that this is brought into contact with the object and generating first position data of the movable part the sensor system and second position data of the tracking system with respect to the probe, with determination of position or a geometric dimension of at least a portion of the object based on the first and second position data.

Aus der Kombination von insbesondere einem mechanischen Sensorsystem mit einem optischen Trackingsystem, welches am beweglichen Teil, etwa am Sensorkopf bzw. Messtaster, des mechanischen Sensorsystems befestigt ist, ergibt sich ein Gesamtsystem, welches eine höhere Reichweite und einen leichteren Sensorkopf in Form des Messtasters bzw. zweiten Messtasters besitzt.Out the combination of in particular a mechanical sensor system with an optical tracking system, which on the moving part, at the sensor head or measuring probe, for example, of the mechanical sensor system is attached, results in a total system, which is a higher Range and a lighter sensor head in the form of the probe or second probe has.

Um das gewünschte Objekt zu vermessen, können unterschiedliche Sensoren oder Sensorkombinationen eingesetzt werden. Vorteilhafterweise können hochgenaue mechanische Messarme mit Messtastern eingesetzt werden, die dazu dienen, die relative Sensorposition zu einem ersten festen Objekt einzumessen. Somit kann ein hochgenaues Sensorsystem eingesetzt werden, um eine weitgehend genaue Transformation zwischen Objektkoordinatensystem dieses Objekts und Sensorkoordinatensystem zu ermitteln.To measure the desired object, Different sensors or sensor combinations can be used. Advantageously, highly accurate mechanical measuring arms can be used with probes, which serve to measure the relative sensor position to a first solid object. Thus, a highly accurate sensor system can be used to determine a largely accurate transformation between object coordinate system of this object and sensor coordinate system.

Insbesondere wird ein fester Teil des Sensorsystems in einem festen Bezug zum ersten Objekt angeordnet und ein Sensorkoordinatensystem als Bezugssystem des Sensorsystems eingerichtet. Weiterhin erfolgt eine Bestimmung der Position des Sensorkoordinatensystems in Bezug auf das erste Objekt. Vorteilhaft erfolgt die Bestimmung der Position des Sensorkoordinatensystems in Bezug auf das erste Objekt dadurch, dass der erste Messtaster in wenigstens einem Einmessvorgang mit wenigstens einem Teil des ersten Objekts in Berührung gebracht wird.Especially becomes a fixed part of the sensor system in a fixed relation to the first object arranged and a sensor coordinate system as a reference system set up the sensor system. Furthermore, a determination is made the position of the sensor coordinate system with respect to the first object. Advantageously, the determination of the position of the sensor coordinate system with respect to the first object by having the first probe in at least one calibration procedure with at least one part of the first object is brought into contact.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird der wenigstens eine Einmessvorgang gemäß einem von mehreren hinterlegten Einmessalgorithmen vorgenommen. Beispielsweise wird vom Benutzer, etwa an einem Bildschirm, wenigstens ein Teil eines CAD-Modells des ersten Objekts ausgewählt, wobei auf Grundlage der Auswahl ein Einmess-Algorithmus für den wenigstens einen Einmessvorgang und wenigstens ein Messprogramm ausgewählt wird.In an embodiment of the invention, the at least a calibration procedure according to one of several stored Calibration algorithms made. For example, the user for example on a screen, at least part of a CAD model the first object selected, based on the Select a calibration algorithm for the at least one Calibration and at least one measurement program selected becomes.

Insbesondere ist der Messtaster bzw. der zweite Messtaster relativ zum beweglichen Teil des Sensorsystems unabhängig bewegbar und wird vom Trackingsystem des beweglichen Teils erfasst. Damit kann eine Kopplung zwischen einem relativ unabhängigen, leichten Sensorkopf in Form des Messtasters bzw. zweiten Messtasters und dem Sensorsystem bewerkstelligt werden, so dass sich das gewünschte Objekt auch unter Benutzung der genauen Einmessparameter des Sensorsystems vermessen läßt, ohne jedoch an das Sensorsystem mechanisch gebunden zu sein. Aus der Kombination von mechanischem Sensor-Messsystem mit einem Trackingsystem, beispielsweise einem optischen Trackingsystem, welches am beweglichen Teil des mechanischen Sensorsystems befestigt ist und den (zweiten) Messtaster "trackt" (nachverfolgt), ergibt sich ein Gesamtsystem, welches eine höhere Reichweite und einen leichteren Sensorkopf besitzt kombiniert mit einer weitgehend genauen Vermessung des Objekts. Damit wird die Handhabung des Systems insgesamt verbessert.Especially is the probe or the second probe relative to the movable Part of the sensor system is independently movable and is controlled by the tracking system of the moving part detected. This can be a coupling between a relatively independent, lightweight sensor head in shape of the probe or second probe and the sensor system accomplished so that the desired object is also under use the exact calibration parameter of the sensor system can be measured, however, without being mechanically bound to the sensor system. Out the combination of a mechanical sensor measuring system with a tracking system, For example, an optical tracking system, which on the mobile Part of the mechanical sensor system is attached and the (second) probe "trackt" (tracked), results in a total system, which is a has a longer range and a lighter sensor head combined with a largely accurate measurement of the object. In order to the overall handling of the system is improved.

In einer Ausführungsform ist das Trackingsystem als ein optisches Trackingsystem ausgeführt. Optische Mess- oder Trackingsysteme haben in diesem Zusammenhang den Vorteil, dass sie einen leichten, ergonomisch einfach verwendbaren und unabhängig bewegbaren Sensorkopf ermöglichen, der beispielsweise auf dem Kopf getragen werden kann. Allerdings liefert der Sensorkopf nur dort gültige Werte, wo er von den optischen Sensoren des Trackingsystems gesehen wird. Der Sensorkopf mechanischer Messsysteme ist schwerer und hat eine geringere Reichweite. Allerdings kann er auch an schwieriger zugängigen Stellen geführt werden (zum Beispiel im Fahrzeuginnenraum).In In one embodiment, the tracking system is considered an optical one Tracking system running. Optical measuring or tracking systems have the advantage in this context that they have a light, ergonomically easy to use and independently movable Sensor head allow, for example, on the head can be worn. However, the sensor head only delivers there valid values, where he is from the optical sensors of the tracking system is seen. The sensor head of mechanical measuring systems is heavier and has a shorter range. However, he may also be harder accessible places (for example in the vehicle interior).

Somit ergibt sich ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems dahingehend, dass mit der Kombination von mechanischem Messsystem und optischem Messystem die Option eröffnet wird, die spezifischen Vorteile der jeweiligen Messsysteme weiterhin nutzen zu können. Beispielsweise kann das mechanische Messsystem nur mit dem ersten Messtaster benutzt werden, etwa um schwieriger zugängige Stellen zu vermessen, oder in Kombination mit dem zweiten Messtaster, oder mit nur einem Messtaster, ohne dass der erste Messtaster benötigt wird, um den Vermessungsraum des Gesamtsystems zu erweitern.Consequently results in a further advantage of the invention Systems in that with the combination of mechanical measuring system and optical Measuring system opens the option, the specific advantages continue to use the respective measuring systems. For example, the mechanical measuring system can only with the first Are used, for example, difficult to access Positions to be measured, or in combination with the second probe, or with just one probe, without the need of the first probe will be used to expand the surveying space of the entire system.

Eine vorteilhafte Ausprägung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass das Trackingsystem an einer Adaptereinrichtung angebracht ist, die eine mechanische Verbindung zwischen Trackingsystem und dem beweglichen Teil des Sensorsystems (mit ggf. dem ersten Messtaster) herstellt. Durch den Einsatz eines Adapters, der Sensorsystem und Trackingsystem miteinander verbindet, kann nun sehr einfach eine Vermessung durchgeführt werden. Insbesondere ist die Adaptereinrichtung so gestaltet, dass unterschiedliche Messtaster wiederholbar bzw. austauschbar einsetzbar und wieder entfernbar sind. Vorteilhaft ist die Adaptereinrichtung so gestaltet, dass bei Verbindung mit einem Messtaster dieser automatisch von dem Sensorsystem erkennbar ist.A advantageous expression of the invention Systems provides that the tracking system on an adapter device attached, which is a mechanical connection between tracking system and the movable part of the sensor system (with possibly the first Measuring probe). Through the use of an adapter, the sensor system and tracking system interconnected, can now be very simple a survey will be performed. In particular, the Adapter device designed so that different probes Repeatable or exchangeable used and removable again are. Advantageously, the adapter device is designed so that when connected to a probe this automatically from the sensor system is recognizable.

Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass eine Anzeigeeinrichtung, insbesondere ein Bildschirm, zur Darstellung eines Abbilds des Objekts an der Adaptereinrichtung angebracht ist. Ebenso kann die Verarbeitungseinrichtung zur Berechnung der gewünschten Objektparameter an der Adaptereinrichtung angebracht sein. Hierbei ist es z. B. vorgesehen, dass das Trackingsystem, die Verarbeitungseinrichtung und die Anzeigeeinrichtung als integrierte Einrichtung ausgeführt sind, die an der Adaptereinrichtung angebracht ist, welche wiederum eine mechanische Verbindung zwischen dem Messtaster und integrierter Einrichtung herstellt.A another embodiment provides that a display device, in particular a screen for displaying an image of the object attached to the adapter device. Likewise, the processing device for calculating the desired object parameters at the adapter device to be appropriate. This is z. B. provided that the tracking system, the processing device and the display device as integrated Device are executed, which at the adapter device attached, which in turn has a mechanical connection between the probe and integrated device manufactures.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments and further developments of Invention can be found in the dependent claims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren, die vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, näher erläutert.The Invention will be described below with reference to the drawing Figures, the advantageous embodiments of the invention represent, explained in more detail.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur Vermessung eines Objekts unter Verwendung eines Sensorsystems, 1 1 shows a schematic representation of an embodiment of a system according to the invention for measuring an object using a sensor system,

2 zeigt ein Flussdiagramm über einen Ablauf eines Verfahrens zur Benutzung des erfindungsgemäßen Systems, 2 shows a flowchart of a sequence of a method for using the system according to the invention,

3 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur Vermessung eines Objekts unter Verwendung eines Sensorsystems. 3 shows a schematic representation of another embodiment of a system according to the invention for measuring an object using a sensor system.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur Vermessung eines Objekts unter Verwendung eines Sensorsystems. Das System 10 umfasst ein Sensorsystem 20 mit wenigstens einem beweglichen Teil 22, der mechanisch an einem festen Teil 21 über ein bewegliches Gelenk befestigt ist. Das Sensorsystem kann auch weitere bewegliche Teile aufweisen, die jeweils untereinander über Gelenke o. ä. verbunden sind. Der so gebildete bewegliche Teil 22 in Form eines Messarms ist im vorliegenden Beispiel über eine Adaptereinrichtung 24 mit wenigstens einem ersten Messtaster 23 verbunden, welcher geeignet ist, mit wenigstens einem Teil eines ersten Objekts 12 in Berührung gebracht zu werden. Das Sensorsystem 20 kann auf vielfältige Art ausgebildet sein, und kann insbesondere auch teilweise als optisches Sensorsystem realisiert sein. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a system according to the invention for measuring an object using a sensor system. The system 10 includes a sensor system 20 with at least one moving part 22 which mechanically attaches to a solid part 21 is attached via a movable joint. The sensor system can also have other moving parts, which are each connected to each other via joints or the like. The thus formed moving part 22 in the form of a measuring arm is in the present example via an adapter device 24 with at least a first probe 23 which is suitable, with at least a part of a first object 12 to be contacted. The sensor system 20 can be designed in many ways, and in particular can also be partially realized as an optical sensor system.

Weiterhin ist eine Schnittstelleneinrichtung 26 vorgesehen, um Positionsdaten des Sensorsystems 20 in Bezug auf das erste Objekt 12 auszugeben zur Verwendung bei der Vermessung des weiteren Objekts 13, wie im folgenden noch erläutert. Unter Positionsdaten sind allgemein Daten zu verstehen, die einen Rückschluss auf die Position und Orientierung der betreffenden Sensorkomponente zulassen. Beispielsweise werden vom Sensorsystem 20 nur Positions-Rohdaten von einzelnen Sensorkomponenten und Abmessungen von Komponenten geliefert, die erst in einem externen Rechner zu eigentlichen, für die Anwendung auswertbaren Positionsdaten verarbeitet werden.Furthermore, an interface device 26 provided to position data of the sensor system 20 in relation to the first object 12 output for use in surveying the further object 13 , as explained below. Position data are generally understood to be data that allow a conclusion about the position and orientation of the relevant sensor component. For example, the sensor system 20 only position raw data of individual sensor components and dimensions of components supplied, which are processed only in an external computer to actual, evaluable for the application position data.

Die Vermessung des zweiten Objekts 13 wird vorliegend durch eine mit der Schnittstelleneinrichtung 26 koppelbare, externe Verarbeitungseinrichtung 14 in Form eines Rechners vorgenommen. Dazu ist der Rechner 14 sowohl mit dem Sensorsystem 20 als auch mit einem Trackingsystem 16 verbunden, um einerseits die erforderlichen Parameter zur Ermittlung der Sensorpose und andererseits Positionsdaten des Trackingsystems 16 zu erhalten. Auf einem Bildschirm 15 kann der Vermessungsvorgang überwacht werden, oder es wird anhand eines auf dem Bildschirm dargestellten CAD-Modells des Objekts 12 ein automatisierter Einmessvorgang durchgeführt, etwa mit Hilfe einer entsprechenden Kamera. Weiterhin wird ein Sensorkoordinatensystem 30 (sog. Sensorweltkoordinatensystem) als Bezugssystem des Sensorsystems eingerichtet.The measurement of the second object 13 is here by a with the interface device 26 connectable, external processing device 14 made in the form of a computer. This is the calculator 14 both with the sensor system 20 as well as with a tracking system 16 connected, on the one hand, the required parameters for determining the Sensorpose and on the other hand position data of the tracking system 16 to obtain. On a screen 15 The surveying process can be monitored, or it can be determined by a CAD model of the object displayed on the screen 12 an automated Einmessvorgang performed, such as with the help of a corresponding camera. Furthermore, a sensor coordinate system 30 (so-called sensor world coordinate system) is set up as the reference system of the sensor system.

1 zeigt außerdem in schematischer Darstellung das System 10 mit visualisierten Transformationen zwischen den einzelnen Komponenten. Es können unterschiedliche Sensoren oder Sensorkombinationen eines Sensorsystems 20 eingesetzt werden. Vorteilhafterweise können hochgenaue mechanische Messarme eingesetzt werden, schematisch veranschaulicht in Form der Messarme 21, 22. Die Pose des Trackingsystems ergibt sich nicht direkt aus dem Sensormessergebnis, sondern ergibt sich zusätzlich aus der Transformation 32 des Sensorweltkoordinatensystems 30 zum Objektkoordinatensystem 40 des Objekts 12 und der Transformation 82 zwischen Trackingsystem-Koordinatensystem 80 und Sensorkopfkoordinatensystem 70, wobei der Sensorkopf durch den Messtaster 23 gebildet wird. Die Transformationen 32 und 82 werden vorzugsweise dauerhaft im Rechner 14 oder im Sensorsystem 20 abgespeichert. Sie müssen daher nicht immer wieder neu generiert werden, sondern werden zur Berechnung der Trackingsystem-Pose entsprechend abgerufen. 1 also shows a schematic representation of the system 10 with visualized transformations between the individual components. There may be different sensors or sensor combinations of a sensor system 20 be used. Advantageously, highly accurate mechanical measuring arms can be used, illustrated schematically in the form of the measuring arms 21 . 22 , The pose of the tracking system does not result directly from the sensor measurement result, but results additionally from the transformation 32 of the sensor world coordinate system 30 to the object coordinate system 40 of the object 12 and the transformation 82 between tracking system coordinate system 80 and sensor head coordinate system 70 , with the sensor head through the probe 23 is formed. The transformations 32 and 82 are preferably permanently in the computer 14 or in the sensor system 20 stored. Therefore, they do not always have to be regenerated, but are called up to calculate the tracking system pose.

Zur Ermittlung der Transformation 82 zwischen Sensorkopfkoordinatensystem 70 und Trackingsystem-Koordinatensystem 80 können aus dem Stand der Technik bekannte Kalibrierungsverfahren (z. B. "Hand-Eye-Kalibrierung") genutzt werden. Beispielsweise wird ein Verfahren eingesetzt, wie in IEEE Transactions an Systems, Man and Cybernetics, Vol. 23 (1993), Juli/August, Nr. 4, New York (US), Seiten 1168–1175, "A noise-tolerant algorithm for robotic hand-eye calibration with or without sensor orientation measurement" von Z. Zhuang und Y. C. Shiu beschrieben ("Roboter-visuell-motorische Eichung").To determine the transformation 82 between sensor head coordinate system 70 and tracking system coordinate system 80 For example, calibration techniques known in the art (eg, "hand-eye calibration") may be used. For example, a method is used as in IEEE Transactions to Systems, Man and Cybernetics, Vol. 23 (1993), July / August, No. 4, New York (US), pages 1168-1175, "A noise-tolerant algorithm for robotic hand-eye calibration with or without sensor orientation measurement "by Z. Zhuang and YC Shiu described ("robot-visual-motor calibration").

Zur Ermittlung der Transformation 32 zwischen Objektkoordinatensystem 40 und Sensorweltkoordinatensystem 30 wird erfindungsgemäß ein Sensorsystem 20 eingesetzt, bei dem das Objekt 12 mittels sogenannter Messtaster 23 angetastet wird. Das bedeutet, dass als Ausgangspunkt geometrische Eigenschaften, wie zum Beispiel Oberflächen oder Bohrungen durch den Bediener des Sensorsystems 20 angefahren und berührt werden und somit deren Lage im Sensorweltkoordinatensystem 30 ermittelt wird. Mithin wird auf diese Art beim sog. Einmessen die Transformation 32 zwischen Objektkoordinatensystem 40 und Sensorweltkoordinatensystem 30 ermittelt. Dieses wird in einem festen Bezug zum feststehenden Teil 21 des Sensorsystems 20 und zum Objekt 12 gesetzt. Ebenso ist der feststehende Teil 21 in festem Bezug zum Objekt 12. Die Transformation 31 zwischen Sensorkopfkoordinatensystem 70 und Sensorweltkoordinatensystem 30 liefert das Sensorsystem 20.To determine the transformation 32 between object coordinate system 40 and sensor world coordinate system 30 According to the invention, a sensor system 20 used in which the object 12 by means of so-called probes 23 is touched. This means that as a starting point geometric properties, such as surfaces or holes by the operator of the sensor system 20 be approached and touched and thus their location in the sensor world coordinate system 30 is determined. Thus, in this way the so-called calibration takes place 32 between object coordinate system 40 and sensor world coordinate system 30 determined. This will be in a fixed relation to the fixed part 21 of the sensor system 20 and to the object 12 set. Likewise, the fixed part 21 in fixed relation to the object 12 , The transformation 31 between sensor head coordinate system 70 and sensor world coordinate system 30 supplies the sensor system 20 ,

Insbesondere folgende Schritte werden durchgeführt, um Ausgangsparameter für die Objektvermessung des Objekts 13 zu ermitteln:
Beim Positionieren des Sensorsystems 20 mit aufgebrachtem Trackingsystem 16, so dass das Trackingsystem 16 den zweiten Messtaster 18 erfasst, wird die Position des Messtasters 23 in Bezug auf das Sensorweltkoordinatensystem 30 bestimmt, und die Positionsdaten des Messtasters 23 in Bezug auf das Sensorweltkoordinatensystem 30 werden in Form der Transformation 31 berechnet. Die Position und Orientierung des Trackingsystems 16 wird dann auf Basis der Transformation 31, der Position des Sensorweltkoordinatensystems 30 in Bezug auf das Objekt 12 (Transformation 32), und auf Basis der Position des Trackingsystems 16 in Bezug auf den Messtaster 23 (Transformation 82) bestimmt. Grundsätzlich ergibt sich so die Transformation T zwischen Trackingsystem 16 und dem Objekt 12 zu: T–1 = 32–1·31·82 In particular, the following steps are performed to output parameters for the object measurement of the object 13 to investigate:
When positioning the sensor system 20 with applied tracking system 16 so that the tracking system 16 the second probe 18 detects the position of the probe 23 with respect to the sensor world coordinate system 30 determined, and the position data of the probe 23 with respect to the sensor world coordinate system 30 be in the form of transformation 31 calculated. The position and orientation of the tracking system 16 will then be based on the transformation 31 , the position of the sensor world coordinate system 30 in relation to the object 12 (Transformation 32 ), and based on the position of the tracking system 16 in relation to the probe 23 (Transformation 82 ) certainly. Basically, this results in the transformation T between tracking system 16 and the object 12 to: T -1 = 32 -1 · 31 · 82

Die Berechnungen finden auf dem Rechner 14 statt, der mit den entsprechenden Sensoren inklusive dem Trackingsystem 16 verbunden ist und in der Lage ist, entsprechend bereitgestellte Positionsdaten zu verarbeiten. Im Rechner 14 ist ein entsprechendes Computerprogramm hinterlegt, welches gemäß dem beschriebenen Verfahren die Objektvermessung auf Basis der jeweiligen Positionsdaten vornimmt.The calculations are done on the calculator 14 instead, with the appropriate sensors including the tracking system 16 is connected and is able to process correspondingly provided position data. In the calculator 14 a corresponding computer program is deposited, which carries out the object measurement on the basis of the respective position data according to the described method.

Durch den Einsatz einer vorzugsweise starren Adaptereinrichtung 24, die austauschbare Messtaster 23 und das Trackingsystem 16 miteinander verbindet, kann nun sehr einfach eine Vermessung mit erweiterter Reichweite durchgeführt werden. Die Adaptereinrichtung 24 ist erfindungsgemäß, mittels mechanischer Methoden aus dem Stand der Technik, so zu gestalten, dass unterschiedliche Messtaster 23 mit hoher Wiederholgenauigkeit eingesetzt und gesichert werden können. Vorteilhafterweise sind die Taster 23 mit Möglichkeiten ausgestattet, so dass die Adaptereinrichtung 24, welche mit entsprechender Sensorik ausgestattet werden kann, die Taster automatisch erkennt und der Rechner 14 entsprechend korrigierte Tasterinformationen automatisch abrufen kann. Die Adaptereinrichtung 24 kann vorteilhafterweise durch ein Stativ oder ähnliche mechanische Mittel (Seilzug, etc.) gestützt werden, bzw. die Bedienperson kann entlastet werden.By using a preferably rigid adapter device 24 , the interchangeable probes 23 and the tracking system 16 connects together, can now be easily carried out a survey with extended range. The adapter device 24 is according to the invention, by means of mechanical methods of the prior art, to be designed so that different probes 23 can be used and secured with high repeatability. Advantageously, the buttons 23 equipped with options, so that the adapter device 24 , which can be equipped with appropriate sensors, the button automatically detects and the calculator 14 Correctly corrected button information can retrieve automatically. The adapter device 24 can advantageously be supported by a tripod or similar mechanical means (cable, etc.), or the operator can be relieved.

Der zweite Messtaster 18 ist vorliegend nicht mechanisch mit dem Messarm 22 verbunden, ist sozusagen ein unabhängig bewegbarer Sensorkopf 18. Im einfachsten Fall kann der Messtaster 18 lediglich eine beliebig ausgestaltete Berührfläche und eine beliebige Markierung umfassen.The second probe 18 In this case, it is not mechanical with the measuring arm 22 connected, so to speak, is an independently movable sensor head 18 , In the simplest case, the probe can 18 merely comprise an arbitrarily configured contact surface and an arbitrary marking.

Das Trackingsystem 16, beispielsweise ein optisches Trackingsystem, welches auf dem Messarm 22 des Sensorsystems angeordnet ist, dient zur Nachverfolgung ("Tracken") des Messtasters 18. Hierzu umfasst das Trackingsystem eine Kamera im Zusammenwirken mit einem Rechner, welche z. B. einen Marker des Messtasters 18 erfasst und trackt. Dazu wird die Transformation 81 zwischen Trackingsystem-Koordinatensystem 80 und Sensorkopfkoordinatensystem 90 (z. B. definiert durch Marker) ermittelt.The tracking system 16 , For example, an optical tracking system, which on the measuring arm 22 of the sensor system is used for tracking ("tracking") of the probe 18 , For this purpose, the tracking system includes a camera in cooperation with a computer, which z. B. a marker of the probe 18 recorded and tracked. This is the transformation 81 between tracking system coordinate system 80 and sensor head coordinate system 90 (eg defined by markers).

In der Ausführungsform nach 1 ist der Messtaster 18 an einer Halteeinrichtung 17 angeordnet, die von einem Benutzer 9 gehalten wird. Der Messtaster 18 ist geeignet, mit wenigstens einem Teil des Objekts 13 in Berührung zu kommen. Das Trackingsystem 16 (auch als sog. Outside-In-Sensor-System bezeichnet) bzw. der Messarm 22 ist derart angeordnet, dass der Messtaster 18 vom Trackingsystem 16 erfasst wird.In the embodiment according to 1 is the probe 18 on a holding device 17 arranged by a user 9 is held. The probe 18 is suitable with at least a part of the object 13 to get in touch. The tracking system 16 (also referred to as so-called outside-in-sensor system) or the measuring arm 22 is arranged such that the probe 18 from the tracking system 16 is detected.

Eine Schnittstelleneinrichtung 26 dient dazu, um erste Positionsdaten (insbesondere zur Berechnung der Transformation 31) des Sensorsystems 20 und zweite Positionsdaten (insbesondere zur Berechnung der Transformation 81) des Trackingssystems 16 auszugeben zur Vermessung des Objekts 13 durch die mit der Schnittstelleneinrichtung 26 koppelbare Verarbeitungseinrichtung 14. Die Schnittstelleneinrichtung 26 kann drahtlos oder drahtgebunden sein, und kann mehrere einzelne Schnittstellen, auch an verschiedenen Orten des Sensorsystems, umfassen. Beispielsweise ist das Trackingsystem 16 über eine entsprechende Schnittstelle der Schnittstelleneinrichtung 26 direkt mit dem Rechner 14 verbunden, wie in 1 dargestellt.An interface device 26 serves to obtain first position data (in particular for calculating the transformation 31 ) of the sensor system 20 and second position data (in particular for calculating the transformation 81 ) of the tracking system 16 output for measuring the object 13 through the with the interface device 26 Coupling processing device 14 , The interface device 26 may be wireless or wired, and may include multiple individual interfaces, even at different locations of the sensor system. For example, the tracking system 16 via a corresponding interface of the interface device 26 directly with the calculator 14 connected, as in 1 shown.

Mit anderen Worten, betrachtet das Outside-In-Sensor-System 16 einen sog. Outside-In-Sensorkopf 18 und ermittelt dynamisch die Pose zum Sensorkopfkoordinatensystem 90. Ein geeignetes Outside-In-Sensor-System 16 kann zum Beispiel ein optisches Trackingsystem mit einer oder mehreren Kameras sein, für welches optische Marker den Messtaster 18 darstellen. Denkbar sind aber auch Verfahren, welche die Pose über Zeit- oder Winkelmessungen ermitteln. Der Messtaster 18 kann zum Beispiel an Stellen eingesetzt werden, die vom Sensorsystem 20 bzw. dessen Messtaster 23 nicht erreichbar sind. Außerdem ist der Messtaster 18 relativ leicht und unabhängig bewegbar. Dabei hat das erfindungsgemäße Konzept den Vorteil, dass das Trackingsystem 16 nach wie vor beweglich ist und nachgeführt werden kann, um den Messtaster 18 bei dessen Bewegung im Blickfeld zu behalten, ohne dass die Position des Trackingsystems bei dessen Nachführung ständig neu durch wiederholtes aufwändiges Einmessen bestimmt werden muss.In other words, consider the outside-in-sensor system 16 a so-called outside-in sensor head 18 and dynamically determines the pose to the sensor head coordinate system 90 , A suitable outside-in-sensor system 16 For example, it may be an optical tracking system with one or more cameras, for which optical markers the probe 18 represent. However, methods are also conceivable which determine the pose via time or angle measurements. The probe 18 For example, it can be used in locations that are remote from the sensor system 20 or its measuring probe 23 are unreachable. In addition, the probe is 18 relatively easy and independently movable. The inventive concept has the advantage that the tracking system 16 is still mobile and can be tracked to the probe 18 to keep it in view during its movement, without the position of the tracking system constantly having to be newly determined during repeated tracking by repeated complicated measuring.

Optische Messsysteme haben den Vorteil, dass sie einen leichten, ergonomisch einfach verwendbaren Sensorkopf besitzen. Allerdings, liefert der Sensorkopf nur dort gültige Werte, wo er von den äußeren optischen Sensoren des Trackingsystems erfassbar ist. Der Sensorkopf mechanischer Messsysteme ist im allgemeinen schwerer und hat eine geringere Reichweite. Allerdings kann er auch an schwieriger zugängigen Stellen geführt werden (zum Beispiel der Fahrzeuginnenraum). Aus der Kombination von mechanischem Sensor-Messsystem mit einem optischen Trackingsystem, welches am Sensorkopf des mechanischen Sensorsystems befestigt ist, ergibt sich ein Gesamtsystem, welches eine höhere Reichweite und einen leichteren Sensorkopf besitzt. Im Vergleich zu der Möglichkeit, die äußeren Sensoren (Beobachtungssensoren) des optischen Trackingsystems ohne Benutzung des mechanischen Sensorsystems zu verschieben, ergibt sich der Vorteil, dass das mechanische Sensorsystem, solange der Fuß nicht bewegt wird, nicht neu eingemessen werden muss, wenn sich der oder die beweglichen Teile zur Nachführung des Trackingssystems bewegen.optical Measuring systems have the advantage of being light, ergonomic own easy to use sensor head. However, the Sensor head only there valid values, where it from the outer optical sensors of the tracking system can be detected. The sensor head mechanical measuring systems is generally heavier and has a lower Range. However, he may also be more difficult to access Places (for example the vehicle interior). From the combination of mechanical sensor measuring system with a optical tracking system, which at the sensor head of the mechanical Sensor system is fixed, resulting in a total system, which a higher range and a lighter sensor head has. Compared to the possibility of the outer Sensors (observation sensors) of the optical tracking system without Use of the mechanical sensor system to shift results the advantage that the mechanical sensor system as long as the Foot is not moved, does not need to be re-measured, if the moving part (s) are to be tracked of the tracking system.

Die Anzeigeeinrichtung 15 kann auch an der Adaptereinrichtung 24 angebracht sein, außerdem kann auch der Rechner 14 an der Adaptereinrichtung 24 angebracht sein. Beispielsweise sind das Trackingsystem 16, der Rechner 14 und die Anzeigeeinrichtung 15 als integrierte Einrichtung ausgeführt, die an der Adaptereinrichtung 24 angebracht ist. In diesem Fall handelt es sich um eine integrierte Lösung (z. B. Kompaktrechner mit Bildschirm und integrierter Kamera, wie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt).The display device 15 can also be on the adapter device 24 be attached, also can also the calculator 14 at the adapter device 24 to be appropriate. For example, the tracking system 16 , the computer 14 and the display device 15 designed as an integrated device, which at the adapter device 24 is appropriate. In this case, it is an integrated solution (eg compact computer with screen and integrated camera, as basically known from the prior art).

2 zeigt ein Flussdiagramm über einen Ablauf eines Vermessungsverfahrens mit einem System, in welchem das erfindungsgemäße Konzept implementiert ist. Insbesondere zeigt 2 einen vorteilhaften Ablauf einer Vermessung des Objekts 13 mittels des Systemaufbaus aus 1. 2 shows a flowchart of a flow of a surveying method with a system in which the inventive concept is implemented. In particular shows 2 an advantageous sequence of a measurement of the object 13 by means of the system construction 1 ,

In einem ersten Schritt wird sichergestellt, dass das Objekt 12 und das Sensorweltkoordinatensystem 30 in einem festen Verhältnis zueinander stehen (Schritt 1.0). Danach wird mittels des Messtasters 23 der Einmessvorgang durchgeführt (Schritt 2.0) und das Ergebnis im Rechner 14 gespeichert. Der Einmessvorgang besteht vorteilhafterweise aus der Identifikation sinnvoller Einmessgeometrien am Objekt 12 (zum Beispiel Bohrungen oder Flächen). Für unterschiedliche Einmessgeometrien können unterschiedliche Tasterformen (zum Beispiel Spitze oder Kugel) vorteilhaft sein. Um Tasterwechsel zu vermeiden, werden sinnvollerweise die Einmessgeometrien geordnet nach Tasterformen eingetastet. Um einen Einmessvorgang durchführen zu können, muss dem möglichen Algorithmus sowohl die Ist-Eigenschaft relativ zum Sensorweltkoordinatensystem 30 bekannt sein, als auch die entsprechende Soll-Eigenschaft im Objektkorrdinatensystem 40 bekannt sein. Vorteilhafterweise kann der Benutzer, um dem System mitzuteilen, um welche Korrespondenz es sich handelt, einen Teil (zum Beispiel einen Punkt, eine Kante oder eine Fläche) eines CAD-Modells zum Beispiel durch einen Mausklick auswählen. Insbesondere bestimmt nun ein Algorithmus aus der CAD-Topologie der Umgebung des ausgewählten CAD-Teils und dem gewählten Einmessalgorithmus nach einem Regelsatz die Ordnung der Messprogramme, wobei nach dem Regelsatz sinnvolle Messprogramme oben in einer Auswahl angeordnet werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der Nutzer keinen Einmessalgorithmus zu Beginn auswählen muss, sondern nur CAD-Teile auswählt, und ein Regelsatz dann global sowohl den Einmess-Algorithmus, als auch die einzelnen Messprogramme, als auch die Wahl der Taster und die Reihenfolge von Messprogrammen und einzutastenden CAD-Teilen festlegt. Ist kein CAD-Modell vorhanden, können auch direkt Soll-Eigenschaften mit einschränkenden Freiheitsgraden angegeben werden.In a first step it is ensured that the object 12 and the sensor world coordinate system 30 in a fixed relationship to each other (step 1.0). Thereafter, by means of the probe 23 the calibration process performed (step 2.0) and the result in the calculator 14 saved. The calibration process advantageously consists of the identification of useful measurement geometries on the object 12 (eg holes or surfaces). For different Einmessgeometrien different stylus shapes (for example, tip or ball) may be advantageous. In order to avoid probe changes, it is useful to key in the calibration geometries sorted according to probe shapes. In order to be able to perform a calibration process, the algorithm must have both the actual property relative to the sensor world coordinate system 30 be known, as well as the corresponding desired property in Objektkorrdinatensystem 40 be known. Advantageously, to let the system know which correspondence is involved, the user can select a part (e.g., a point, an edge, or an area) of a CAD model, for example, by a mouse click. In particular, an algorithm from the CAD topology of the environment of the selected CAD part and the selected calibration algorithm then determines the order of the measurement programs according to a rule set, where meaningful measurement programs are arranged at the top of a selection after the rule set. Another possibility is that the user does not have to select a calibration algorithm at the beginning, but only selects CAD parts, and then a set of rules globally both the calibration algorithm, as well as the individual measurement programs, as well as the selection of the buttons and the order of Determines measuring programs and einzutastenden CAD parts. If no CAD model is available, target properties with restrictive degrees of freedom can also be specified directly.

Ist dem Programm bekannt, welches CAD-Teil oder welche eingegebene Soll-Eigenschaft mit welchem Messprogramm eingetastet wird oder hat das Programm dies dem Benutzer, zum Beispiel visuell, mitgeteilt, kann der Nutzer, falls nicht schon eingesetzt, den gewünschten Messtaster einsetzen und das Messprogramm durchführen (zum Beispiel das Verfahren einer runden Tastkugel auf einer Ebene). Dieser Vorgang wird für jedes gewählte CAD-Teil durchgeführt. Schließlich kann der Einmess-Algorithmus die Transformation 32 bestimmen.If the program knows which CAD part or which entered desired property is keyed in with which measuring program or if the program has informed the user, for example visually, the user can, if not already used, use the desired measuring probe and the measuring program (for example, moving a round stylus on a plane). This process is performed for each selected CAD part. Finally, the calibration algorithm can do the transformation 32 determine.

Alternativ ist auch ein Einmessen des Sensorsystems 20 in das Objektkoordinatensystem 40 mittels Messtaster 18 und Trackingsystem 16 möglich (Schritt 2.0b). Hierzu wird die Transformation 81 benötigt. Dieser Schritt wird beispielsweise dann ausgeführt, wenn kein Messtaster 23 vorhanden ist (siehe Ausführungsform mit Bezug auf 3)Alternatively, a calibration of the sensor system 20 in the object coordinate system 40 by means of probe 18 and tracking system 16 possible (step 2.0b). This is the transformation 81 needed. This step is performed, for example, when no probe 23 is present (see embodiment with reference to 3 )

Wenn es nicht schon befestigt ist, wird eine Befestigung des Trackingsystems 16 an dem Adapter 24 vorgenommen. Nun kann der Vermessungsvorgang des Objekts 13 vorgenommen werden, das sich z. B. an schwer zugänglicher Stelle befindet. Auch können Vermessungsaufgaben am Objekt 12, z. B. an dessen Rückseite, vorgenommen werden. Entsprechend wird der Messtaster 18 an die schwer zugängliche Stelle bewegt. Eine Arretierung mittels Stativs oder mechanischer Arretierung der Gelenke des Sensorsystems 20 erleichtert die Handhabung (Schritt 3). Nun kann die Untersuchung am Objekt 13 oder an anderen Objekten, oder auch am Objekt 12 beispielsweise an für das Sensorsystem 20 schlecht zugänglichen Stellen, durchgeführt werden (Schritt 3.0).If it is not already attached, attaching the tracking system 16 on the adapter 24 performed. Now, the surveying process of the object 13 be made, the z. B. is located in hard to reach place. Also can surveying tasks on the object 12 , z. B. at the back, be made. Accordingly, the probe is 18 moved to the hard to reach place. A lock by means of Tripod or mechanical locking of the joints of the sensor system 20 facilitates handling (step 3). Now the investigation can be on the object 13 or on other objects, or on the object 12 For example, for the sensor system 20 poorly accessible places (step 3.0).

Grundsätzlich ist es auch möglich, in einem zweiten Aspekt der Erfindung das System nach 1 mit nur einem Messtaster in Form des Messtasters 18 auszuführen.In principle, it is also possible, in a second aspect of the invention, for the system 1 with only one probe in the form of the probe 18 perform.

Das System 10 gemäß 3 umfasst in diesem Fall, in Abweichung vom System nach 1, keinen Messtaster 23. Der bewegliche Teil 22 in Form eines Messarms ist im vorliegenden Beispiel wiederum über eine Adaptereinrichtung 24 mit dem Trackingsystem 16 verbunden. Es wird dann zur Ermittlung der Transformationen 31 und 82 ein geeigneter Teil am Messarm 22 (statt des nicht vorgesehenen Messtasters 23) ausgewählt, an welchem das Koordinatensystem 70 festgelegt wird. Die übrigen Komponenten und Größen werden im wesentlichen analog zu 1 festgelegt bzw. bestimmt, wie oben beschrieben.The system 10 according to 3 in this case, in deviation from the system 1 , no probe 23 , The moving part 22 in the form of a measuring arm is again in the present example via an adapter device 24 with the tracking system 16 connected. It is then used to determine the transformations 31 and 82 a suitable part of the measuring arm 22 (instead of the not provided probe 23 ), on which the coordinate system 70 is determined. The remaining components and sizes are essentially analogous to 1 determined or determined, as described above.

Die Schnittstelleneinrichtung 26 ist vorgesehen, um Positionsdaten des beweglichen Teils 22 auszugeben zur Verwendung bei der Vermessung des Objekts 12. Unter Positionsdaten sind auch hier allgemein Daten zu verstehen, die einen Rückschluss auf die Position und Orientierung der betreffenden Sensorkomponente zulassen. Die Vermessung des Objekts 12 wird vorliegend wiederum durch die mit der Schnittstelleneinrichtung 26 koppelbare, externe Verarbeitungseinrichtung 14 in Form eines Rechners vorgenommen. Dazu ist der Rechner 14 sowohl mit dem Sensorsystem 20 als auch mit dem Trackingsystem 16 verbunden, um einerseits die erforderlichen Parameter zur Ermittlung der Sensorpose und andererseits Positionsdaten des Trackingsystems 16 zu erhalten. Das Trackingsystem 16, beispielsweise ein optisches Trackingsystem, welches auf dem Messarm 22 des Sensorsystems angeordnet ist, dient zur Nachverfolgung ("Tracken") des Messtasters 18.The interface device 26 is provided to position data of the movable part 22 output for use in surveying the object 12 , In this case too, position data are generally understood to be data which permit a conclusion as to the position and orientation of the relevant sensor component. The measurement of the object 12 is in this case again by the with the interface device 26 connectable, external processing device 14 made in the form of a computer. This is the calculator 14 both with the sensor system 20 as well as with the tracking system 16 connected, on the one hand, the required parameters for determining the Sensorpose and on the other hand position data of the tracking system 16 to obtain. The tracking system 16 , For example, an optical tracking system, which on the measuring arm 22 of the sensor system is used for tracking ("tracking") of the probe 18 ,

Der Messtaster 18 wird hier mit wenigstens einem Teil des Objekts 12 in Berührung gebracht. Das Trackingsystem 16 bzw. der Messarm 22 ist derart angeordnet, dass der Messtaster 18 vom Trackingsystem 16 erfasst wird. Die Schnittstelleneinrichtung 26 dient dazu, um erste Positionsdaten (insbesondere zur Berechnung der Transformation 31) des beweglichen Teils 22 des Sensorsystems 20 und zweite Positionsdaten (insbesondere zur Berechnung der Transformation 81) des Trackingssystems 16 auszugeben zur Vermessung des Objekts 12 durch die mit der Schnittstelleneinrichtung 26 koppelbare Verarbeitungseinrichtung 14. Der Messtaster 18 ist relativ leicht und unabhängig bewegbar. Dabei hat das erfindungsgemäße Konzept auch hier den Vorteil, dass das Trackingsystem 16 nach wie vor beweglich ist und nachgeführt werden kann, um den Messtaster 18 bei dessen Bewegung im Blickfeld zu behalten, ohne dass die Position des Trackingsystems bei dessen Nachführung ständig neu bestimmt werden muss. Auf diese Art wird der Messraum des Sensorsystems 20 deutlich erweitert im Vergleich zu einem rein mechanischen Sensorsystem, bei welchem ein Messtaster direkt am beweglichen Teil des Sensorsystems angebracht ist.The probe 18 is here with at least a part of the object 12 brought into contact. The tracking system 16 or the measuring arm 22 is arranged such that the probe 18 from the tracking system 16 is detected. The interface device 26 serves to obtain first position data (in particular for calculating the transformation 31 ) of the moving part 22 of the sensor system 20 and second position data (in particular for calculating the transformation 81 ) of the tracking system 16 output for measuring the object 12 through the with the interface device 26 Coupling processing device 14 , The probe 18 is relatively easy and independently movable. Here, the inventive concept also has the advantage that the tracking system 16 is still movable and can be tracked to the probe 18 be kept in view during its movement, without the position of the tracking system must be constantly redefined during its tracking. In this way, the measuring space of the sensor system 20 significantly extended compared to a purely mechanical sensor system, in which a probe is mounted directly on the moving part of the sensor system.

Aus der Kombination von mechanischem Sensorsystem mit einem optischen Trackingsystem, welches am beweglichen Teil des mechanischen Sensorsystems befestigt ist, ergibt sich auch hier ein Gesamtsystem, welches eine höhere Reichweite und einen leichteren Sensorkopf besitzt. Im Vergleich zu der Möglichkeit, die äußeren Sensoren (Beobachtungssensoren) des optischen Trackingsystems ohne Benutzung des mechanischen Sensorsystems zu verschieben, ergibt sich der Vorteil, dass das mechanische Sensorsystem (und somit das Trackingsystem), solange der Fuß nicht bewegt wird, nicht neu eingemessen werden muss, wenn sich der oder die beweglichen Teile zur Nachführung des Trackingssystems bewegen.Out the combination of mechanical sensor system with an optical Tracking system, which at the moving part of the mechanical sensor system is fixed, also results here a total system, which is a has a longer range and a lighter sensor head. Compared to the possibility of the outer Sensors (observation sensors) of the optical tracking system without Use of the mechanical sensor system to shift results the advantage that the mechanical sensor system (and thus the Tracking system), as long as the foot is not moved, not new must be measured when the moving part (s) move to tracking the tracking system.

Die mit Bezug auf 1 und 2 bzw. mit Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Ausführungsformen und Varianten des erfindungsge mäßen Verfahrens bzw. Systems sind anlog auch bei einem System gemäß 3 bzw. bei dem zweiten Aspekt der Erfindung anwendbar, so dass an dieser Stelle auf die entsprechenden obigen Ausführungen, vor allem in Zusammenhang mit 1 und 2, verwiesen wird.The referring to 1 and 2 or with reference to the first aspect of the invention described embodiments and variants of erfindungsge MAESSEN method or system are analogous also in a system according to 3 or applicable to the second aspect of the invention, so that at this point to the corresponding above statements, especially in connection with 1 and 2 , is referenced.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- IEEE Transactions to Systems, Man and Cybernetics, Vol. 23 (1993), July / August, No. 4, New York (US), pages 1168-1175, "A noise-tolerant algorithm for robotic hand-eye calibration with or without sensor orientation measurement "by Z. Zhuang and YC Shiu [0027]

Claims

Method for measuring an object ( 13 ) using a sensor system ( 20 ) with the following steps: arranging a tracking system ( 16 ) on a moving part ( 22 ) of the sensor system ( 20 ), with at least one first probe ( 23 ), which is suitable, with at least a part of a first object ( 12 ), - providing a second probe ( 18 ), which is suitable with at least a part of a second object ( 13 ), - positioning of the moving part ( 22 ) of the sensor system such that the second probe ( 18 ) of the tracking system ( 16 ), - positioning the second probe ( 18 ) in such a way that this with the second object ( 13 ) and generating first position data ( 31 ) of the sensor system ( 20 ) with respect to the first object ( 12 ) and second position data ( 81 ) of the tracking system ( 16 ) with respect to the second probe ( 18 ), - determining the position or a geometrical dimension of at least a part of the second object ( 13 ) based on the first and second position data ( 31 . 32 . 81 ).

Method according to Claim 1, comprising the steps of: arranging a fixed part ( 21 ) of the sensor system ( 20 ) in a fixed relationship to the first object ( 12 ) and setting up a sensor coordinate system ( 30 ) as the reference system of the sensor system, - determination of a position ( 32 ) of the sensor coordinate system ( 30 ) with respect to the first object ( 12 ).

Method according to claim 2, wherein the determination of the position ( 32 ) of the sensor coordinate system ( 30 ) with respect to the first object ( 12 ) in that the first probe ( 23 ) or the second probe ( 18 ) in at least one calibration process (2.0) with at least a part of the first object (2). 12 ) is brought into contact.

The method of claim 3, wherein the at least one Calibration process (2.0) according to one of several deposited calibration algorithms is made.

Method according to claim 3 or 4, wherein at least part of a CAD model of the first object ( 12 ) and on the basis of the selection a calibration algorithm for the at least one calibration procedure (2.0) and at least one measurement program is selected.

Method according to one of claims 2 to 5, wherein - during positioning of the sensor system ( 20 ) with applied tracking system ( 16 ) the position of the first probe ( 23 ) with respect to the sensor coordinate system ( 30 ) and the position data ( 31 ) of the first probe ( 23 ) with respect to the sensor coordinate system ( 30 ), the position or the geometrical dimension of the second object ( 13 ) based on the position data ( 31 ) of the first probe ( 23 ) with respect to the sensor coordinate system ( 30 ), the position ( 32 ) of the sensor coordinate system ( 30 ) with respect to the first object ( 12 ), and the position ( 82 ) of the tracking system ( 16 ) with respect to the first probe ( 23 ) is determined.

Method according to Claim 6, in which the determination of the position ( 82 ) of the tracking system ( 16 ) with respect to the first probe ( 23 ) is done by hand-eye calibration.

Method for measuring an object ( 12 ) using a sensor system ( 20 ) with the following steps: arranging a tracking system ( 16 ) on a moving part ( 22 ) of the sensor system ( 20 ), - Provision of a probe ( 18 ), which is suitable with at least part of a real object ( 12 ), - positioning of the moving part ( 22 ) of the sensor system such that the probe ( 18 ) of the tracking system ( 16 ), - Positioning the probe ( 18 ) in such a way that this with the object ( 12 ) and generating first position data ( 31 ) of the movable part ( 22 ) of the sensor system ( 20 ) and second position data ( 81 ) of the tracking system ( 16 ) with respect to the probe ( 18 ), - determination of the position or a geometrical dimension of at least a part of the object ( 12 ) based on the first and second position data ( 31 . 32 . 81 ).

System ( 10 ) for measuring an object ( 13 ), comprising: a sensor system ( 20 ) with at least one movable part ( 22 ), to which at least a first probe ( 23 ), which is suitable, with at least a part of a first object ( 12 ) - a tracking system ( 16 ), which on the moving part ( 22 ) of the sensor system is arranged, - a second probe ( 18 ), which is suitable with at least a part of a second object ( 13 ) - the tracking system ( 16 ) can be arranged such that the second probe ( 18 ) of the tracking system ( 16 ), - with an interface device ( 26 ) to first Position data ( 31 ) of the sensor system ( 20 ) with respect to the first object ( 12 ) and second position data ( 81 ) of the tracking system ( 16 ) with respect to the second probe ( 18 ) for determining the position or a geometrical dimension of at least a part of the second object ( 13 ) by one with the interface device ( 26 ) couplable processing device ( 14 ).

System according to Claim 9, in which the tracking system ( 16 ) on an adapter device ( 24 ), which establishes a mechanical connection between the tracking system ( 16 ) and the first probe ( 23 ).

The system according to claim 10, wherein the adapter device ( 24 ) is designed so that different probes ( 23 ) are repeatably applicable.

A system according to claim 10 or 11, wherein said adapter means (16) 24 ) is designed so that when connected to a probe ( 23 ) this automatically from the sensor system ( 20 ) is recognizable.

System according to one of Claims 10 to 12, in which the processing device ( 14 ) at the adapter device ( 24 ) is attached.

System according to one of Claims 9 to 13, in which the tracking system ( 16 ) is implemented as an optical tracking system.

System according to one of Claims 9 to 14, in which the sensor system ( 20 ) is designed as a mechanical sensor system.

System ( 10 ) for measuring an object ( 12 ), comprising: a sensor system ( 20 ) with at least one movable part ( 22 ), - a tracking system ( 16 ), which on the moving part ( 22 ) of the sensor system is arranged, - a probe ( 18 ), which is suitable with at least part of a real object ( 12 ) - the tracking system ( 16 ) can be arranged such that the probe ( 18 ) of the tracking system ( 16 ), - with an interface device ( 26 ) to obtain first position data ( 31 ) of the movable part ( 22 ) of the sensor system ( 20 ) and second position data ( 81 ) of the tracking system ( 16 ) with respect to the probe ( 18 ) for determining the position or a geometrical dimension of at least a part of the object ( 12 ) by one with the interface device ( 26 ) couplable processing device ( 14 ).

Adapter device ( 24 ) with a tracking system ( 16 ) for use in a system according to any one of claims 9 to 16, which on the moving part ( 22 ) of the sensor system ( 20 ), whereby the tracking system ( 16 ) is designed to determine the position or a geometric dimension of at least a part of the object ( 12 ) or the second object ( 13 ) the second position data ( 81 ) with respect to the probe ( 18 ) or the second probe ( 18 ).

A computer program product comprising software code sections which are used in a method according to one of claims 1 to 8 for determining the position or a geometrical dimension of at least a part of the object ( 12 ) or the second object ( 13 ) based on the first and second position data ( 31 . 81 ) are suitable when used in a system ( 10 ) for measuring an object ( 12 . 13 ) are stored.