DE102008006927A1 - Correction device for correcting geometric error of position sensor unit of positioning system of e.g. measuring system, has unit, where device emits modified measuring signal with information and correction value is determined for unit - Google Patents

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Abstract

The device (60) has a sensor, where the device receives and emits a measuring signal with error prone position information valuable for determination of a current position of an element, and corrects the information by processing corresponding correction value. A modified measuring signal is emitted by the device with corrected position information, and a correction value is specially determined for a predetermined position sensor unit (50). The measuring signal has a carrier signal e.g. sinusoidal signal, modulated with the information by frequency or phase or amplitude modulation. Independent claims are also included for the following: (1) a method for correcting a position sensor unit (2) a positioning system comprising a program memory.

Description

Die Erfindung betrifft eine Korrekturvorrichtung für eine Positionssensoreinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein korrespondierendes Positionierungssystem und ein zugehöriges Verfahren zur Korrektur einer Positionssensoreinheit.The The invention relates to a correction device for a position sensor unit according to the preamble of claim 1, a corresponding Positioning system and associated method for Correction of a position sensor unit.

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zur Korrektur von Geometriefehlern bei Positionierungssystemen und/oder zur Genauigkeitssteigerung durch numerische Fehlerkorrektur bekannt.Out The prior art includes devices and methods for correction geometry errors in positioning systems and / or to increase the accuracy known by numerical error correction.

So kommen zur Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen oder zur Steigerung der Messgenauigkeit von Messgeräten unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. Bei Werkzeugmaschinen wird das gefertigte Werkstück auf einem geeigneten Messgerät gemessen. Die dabei festgestellten Abweichungen gegenüber Soll-Daten dienen zur Korrektur der Steuerdaten für die Werkzeugmaschine. Bei Messgeräten wird in einem „Substitutionsverfahren" das durch Kalibrierung bekannte Werkstück, das so genannte Masterteil, an Stelle des zu prüfenden Werkstückes gemessen, und die ermittelten Abweichungen zur Korrektur der später zu messenden Werkstücke herangezogen. Zur Umsetzung des Substitutionsverfahrens ist es erforderlich, dass das Masterteil dem zu prüfenden Werkstück möglichst ähnlich ist.So come to improve the machining accuracy of machine tools or to increase the measuring accuracy of measuring instruments different Method of use. In machine tools, the manufactured Workpiece measured on a suitable measuring device. The deviations compared to target data are used for correcting the control data for the machine tool. For measuring instruments, a substitution procedure is used the workpiece known by calibration, the so-called Master part, instead of the workpiece to be tested measured, and the deviations determined to correct the later used for measuring workpieces. To implement the Substitution procedure requires that the master part As similar as possible to the workpiece to be tested is.

Bei besonderen Genauigkeitsanforderungen werden geräteunabhängige Messsysteme eingesetzt. Die dabei gewonnenen Messwerte können gemäß der Offenlegungsschrift DE 196 30 205 A1 zur Positionsnachsteuerung bei Werkzeugmaschinen bzw. gemäß der Patentschrift DE 101 26 753 B4 zur Korrektur der vom Messgerät erzeugten Messwerte verwendet werden.For special accuracy requirements, device-independent measuring systems are used. The measured values obtained can according to the published patent application DE 196 30 205 A1 for position tracking in machine tools or according to the patent DE 101 26 753 B4 used to correct the measurements generated by the meter.

Zudem ist es bekannt, Messsignale einer Signaloptimierung bzw. Signalkorrektur zu unterziehen, um die Qualität des Messsignals beispielsweise durch Amplitudenanpassung, Rauschunterdrückung, Phasenverschiebung usw. zu verbessern. Die Messsignale werden beispielsweise während des Betriebs eines Positionierungssystems von einer mindestens einen Sensor umfassenden Positionssensoreinheit an eine Systemsteuereinheit ausgegeben, welche aus den Messsignalen eine aktuelle Position mindestens eines Elementes innerhalb eines vorgegebenen Bezugssystems ermittelt.moreover it is known, measuring signals of a signal optimization or signal correction undergo the quality of the measuring signal for example by Amplitude adjustment, noise reduction, phase shift etc. to improve. The measuring signals are, for example, during the operation of a positioning system of at least one Sensor comprehensive position sensor unit to a system control unit output, which from the measuring signals a current position at least of an element within a given frame of reference.

Eine vollständige Berücksichtigung von Fehlerkomponenten einer translatorischen Verschiebebewegung in einem kartesischen Koordinatenmessgerät mit drei rechtwinklig zueinander stehenden Achsen ist in Wäldele, F.: „Genauigkeitssteigerungen von Koordinatenmessgeräten durch numerische Fehlerkorrektur", in CNC-Koordinatenmesstechnik, expert verlag 1988, ISBN 3-8169-0220-0, Seite 189 bis 204 beschrieben. Das beschriebene Verfahren basiert auf einem mathematischen Modell, welches das Zusammenwirken von 21 systematischen Fehlerkomponenten eines kartesischen Koordinatenmessgeräts mit 3 Achsen beschreibt. Dieses Modell ist Grundlage für eine numerische, prozessbegleitende Fehlerkorrektur. Es dient zur Berechnung der Geometrieabweichungen des kartesischen Koordinatenmessgeräts und ist unabhängig von der speziellen Bauart des Koordinatenmessgeräts. Es werden Messverfahren zur Ermittlung von 21 Fehlerkomponenten des Koordinatenmessgeräts mit 3 Achsen aufgeführt. Diese Fehlerkomponenten umfassen drei translatorische und drei rotatorische Abweichungen für jeden translatorisch bewegten Verschiebeschlitten sowie zusätzlich drei Rechtwinkligkeitsabweichungen. Zur Berechnung von Korrekturwerten aus den zuvor ermittelten 21 systematischen Fehlerkomponenten ist ein Programm in die Herstellersoftware des Koordinatenmessgeräts implementiert, das beim Einschalten des Koordinatenmessgeräts automatisch in den Rechnerspeicher des Steuerungsrechners eingelesen wird, so dass bei jeder Antastung die Korrekturwerte für die jeweilige Messposition ermittelt und mit den abgelesenen Messwerten verrechnet werden können.A complete consideration of error components of a translational displacement movement in a Cartesian coordinate measuring machine with three orthogonal axes is in Wäldele, F .: "Increasing the accuracy of coordinate measuring machines by numerical error correction", in CNC coordinate metrology, expert verlag 1988, ISBN 3-8169-0220-0, page 189 to 204 described. The method described is based on a mathematical model describing the interaction of 21 systematic error components of a 3-axis Cartesian coordinate measuring machine. This model is the basis for a numerical, process-accompanying error correction. It is used to calculate the geometrical deviations of the Cartesian coordinate measuring machine and is independent of the special design of the CMM. Measurement methods for the determination of 21 error components of the 3 axis coordinate measuring machine are listed. These error components comprise three translational and three rotational deviations for each translationally moving displacement slide and additionally three perpendicularity deviations. For calculating correction values from the previously determined 21 systematic error components, a program is implemented in the manufacturer's software of the coordinate measuring machine, which is automatically read into the computer memory of the control computer when the coordinate measuring machine is switched on, so that the correction values for the respective measuring position are determined with each touch readings can be used.

Ebenso wie die Fehlerkomponenten der translatorischen Verschiebebewegung können gemäß VDI/VDE 2617-4: „Genauigkeit von Koordinatenmessgeräten, Kenngrößen und deren Prüfung, Drehtische auf Koordinatenmessgeräten", Beuth Verlag, 1989 auch die Fehlerkomponenten von Drehachsen korrigiert werden.As well as the error components of the translational displacement movement can according to VDI / VDE 2617-4: "Accuracy of Coordinate Measuring Machines, Characteristics and their Testing, Turntables on Coordinate Measuring Machines", Beuth Verlag, 1989 also the error components of rotary axes are corrected.

Die beschriebenen Korrekturverfahren können insbesondere in Positionierungssysteme implementiert werden, die eine entsprechende hardwaremäßige und softwaremäßige Systemarchitektur aufweisen, deren Struktur die Ausführung dieser Korrekturen ermöglichen. Als nachteilig kann angesehen werden, dass die Implementierung der beschriebenen Korrekturverfahren aufgrund des herstellerspezifischen Datenmanagements und der herstellerspezifischen Schnittstellen meist sehr aufwendig ist. In Positionierungssystemen, die keine entsprechende hardwaremäßige und softwaremäßige Systemarchitektur aufweisen, können die beschriebenen Korrekturverfahren nicht implementiert werden.The can be described in particular in Positioning systems are implemented that have an appropriate hardware and software Have system architecture whose structure is the execution allow these corrections. As a disadvantage can be considered that the implementation of the described correction method due to the manufacturer-specific data management and the manufacturer-specific Interfaces usually very expensive. In positioning systems, the no appropriate hardware and software System architecture, the described correction methods not be implemented.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Korrekturvorrichtung für eine Positionssensoreinheit, ein korrespondierendes Positionierungssystem und ein Verfahren zur Korrektur einer Positionssensoreinheit anzugeben, die unabhängig von der Ausführung der Positionssensoreinheit bzw. des Positionierungssystems eine Optimierung und Korrektur von erfassten fehlerbehafteten Messsignalen und von Positionierungsfunktionen ermöglichen.The object of the invention is to specify a correction device for a position sensor unit, a corresponding positioning system and a method for correcting a position sensor unit which, independently of the design of the position sensor unit or the positioning system, optimizes and corrects detected erroneous measurement signals and position enable functions.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung einer Korrekturvorrichtung für eine Positionssensoreinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eines Positionierungssystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 und durch ein korrespondierendes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 19.The The invention solves this problem by providing a Correction device for a position sensor unit with the features of claim 1, a positioning system with the features of claim 15 and by a corresponding Method with the features of claim 19.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous Embodiments and developments of the invention are specified in the dependent claims.

Erfindungsgemäß empfängt eine Korrekturvorrichtung für eine Positionssensoreinheit mindestens ein Messsignal mit einer fehlerbehafteten Positionsinformation von der Positionssensoreinheit, korrigiert die fehlerbehaftete Positionsinformation des empfangenen Messsignals durch Einarbeiten von mindestens einem korrespondierenden Korrekturwert und gibt das modifizierte Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation aus, wobei der mindestens eine Korrekturwert speziell für die vorgegebene Positionssensoreinheit ermittelt worden ist. Die Positionssensoreinheit umfasst beispielsweise min destens einen Sensor und gibt das mindestens eine Messsignal mit der fehlerbehafteten Positionsinformation an die Korrekturvorrichtung aus. Die Korrekturvorrichtung gibt das modifizierte Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation zur Bestimmung einer aktuellen Position mindestens eines Elementes beispielsweise an eine Steuereinheit eines Positionierungssystems aus. Die zur Korrektur der Positionierungsinformation verwendeten Korrekturwerte werden speziell für die korrespondierende Positionssensoreinheit ermittelt, so dass unabhängig von der Ausführung der Positionssensoreinheit eine Korrektur der erfassten und fehlerbehafteten Positionsinformationen der Messsignale möglich ist, welche beispielsweise aufgrund von Toleranzen auftretende Positionsabweichungen für eine gemessene Position umfassen.According to the invention receives a correction device for a position sensor unit at least one measurement signal with faulty position information from the position sensor unit, corrects the erroneous position information of the received measurement signal by incorporating at least one corresponding correction value and outputs the modified measurement signal with the corrected position information, wherein the at least a correction value specifically for the given position sensor unit has been determined. The position sensor unit includes, for example At least one sensor and at least one measuring signal with the errored position information to the correction device out. The correction device outputs the modified measurement signal with the corrected position information for determining a current Position of at least one element, for example, to a control unit of a positioning system. The correction of the positioning information Correction values used are specific to the corresponding Position sensor unit determined so that regardless of the execution of the position sensor unit a correction the detected and faulty position information of the measurement signals is possible, which, for example, due to tolerances include occurring position deviations for a measured position.

Vor der ersten Verwendung der Korrekturvorrichtung werden beispielsweise mit einem Messsystem Abweichungen der von der Positionssensoreinheit gemessenen fehlerbehafteten Positionen ermittelt, welche von den fehlerbehafteten Positionsinformationen der Messsignale repräsentiert werden. Das Messsystem ermittelt beispielsweise die Abweichungen, die für mindestens eine Position in Bezug auf mindestens eine translatorischen Achse und/oder mindestens eine Drehachse gemessen werden. Insgesamt kann das Messsystem Abweichungen für alle Positionen ermitteln, die mit der Positionssensoreinheit gemessen werden können. Aus den gemessenen Abweichungen werden dann die korrespondierenden Korrekturwerte ermittelt und abgespeichert. Durch die erfindungsgemäße Korrekturvorrichtung können in vorteilhafter Weise herstellungs- und/oder verschleiß- und/oder temperatur- und/oder funktionsbedingte Fehler für verschiedene Arten von Sensoren der Positionssensoreinheit korrigiert werden, wobei die Fehlerkorrektur immer individu ell für eine vorgegebene Positionssensoreinheit durchgeführt wird.In front the first use of the correction device, for example with a measuring system deviations from the position sensor unit measured faulty positions determined which of the represents faulty position information of the measurement signals become. The measuring system determines, for example, the deviations, for at least one position in relation to at least a translatory axis and / or at least one axis of rotation measured become. Overall, the measuring system can deviate for Determine all positions measured with the position sensor unit can be. From the measured deviations are then the corresponding correction values are determined and stored. By the correction device according to the invention can advantageously manufacture and / or wear and / or temperature and / or functional errors for corrected various types of sensors of the position sensor unit be, with the error correction always individu ell for a predetermined position sensor unit is performed.

Das mindestens eine Messsignal kann ein Trägersignal aufweisen, das mit der Positionsinformation moduliert ist. Die Positionsinformation kann beispielsweise als Frequenzmodulation oder Phasenmodulation oder Amplitudenmodulation auf das Trägersignal moduliert werden. Das Trägersignal kann beispielsweise ein Sinussignal oder ein Rechtecksignal oder ein Dreiecksignal umfassen. Alternativ kann das Trägersignal als Gleichspannungspegel, beispielsweise zwischen 0 bis 10 Volt, –10 bis 0 Volt, 0 bis 5 Volt usw., bzw. Gleichstrompegel, beispielsweise zwischen 4 bis 20 mA, realisiert werden, wobei der ausgegebene Spannungs- bzw. Strompegel die gemessene Positionsinformation repräsentiert.The at least one measurement signal may have a carrier signal, that is modulated with the position information. The position information can be used as frequency modulation or phase modulation, for example or modulating amplitude modulation to the carrier signal become. The carrier signal may, for example, be a sinusoidal signal or a square wave signal or a triangular signal. alternative can the carrier signal as a DC voltage level, for example between 0 to 10 volts, -10 to 0 volts, 0 to 5 volts, etc., or DC level, for example between 4 to 20 mA realized with the output voltage or current level being the measured Position information represents.

Die Positionsinformation des mindestens einen Messsignals repräsentiert beispielsweise eine Position in Bezug auf mindestens eine translatorischen Achse und/oder eine Drehstellung in Bezug auf mindestens eine Drehachse. Der mindestens eine Sensor der Positionssensoreinheit kann beispielsweise als Taster und/oder Drehgeber und/oder Abstandssensor und/oder Längenmesssensor ausgeführt werden, wobei der mindestens eine Sensor die Positionsinformation beispielsweise als inkrementelles Signal oder als moduliertes Trägersignal erzeugt. Der mindestens eine Korrekturwert korrigiert mindestens eine Positionsabweichung der fehlerbehafteten Positionsinformation des korrespondierenden Messsignals, das von einem korrespondierenden Sensor ausgegeben wird.The Position information of the at least one measurement signal represents For example, a position with respect to at least one translational Axis and / or a rotational position with respect to at least one axis of rotation. The at least one sensor of the position sensor unit may, for example as a button and / or encoder and / or distance sensor and / or length measuring sensor be executed, wherein the at least one sensor the Position information, for example, as an incremental signal or generated as a modulated carrier signal. The at least one Correction value corrects at least one position deviation of the faulty position information of the corresponding measurement signal, which is issued by a corresponding sensor.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Korrekturvorrichtung mindestens eine Signalaufbereitungseinheit auf, welche jeweils mindestens einem Sensor der Positionssensoreinheit zugeordnet ist, eine Signalqualität des korrespondierenden vom zugeordneten Sensor ausgegebenen Messsignals verbessert und die fehlerbehaftete Positionsinformation aus dem korrespondierenden Messsignal extrahiert und/oder demoduliert. Weiter umfasst die Korrekturvorrichtung eine Signalverarbeitungseinheit mit einer Korrektureinheit und einer Speichereinheit, wobei die Korrektureinheit die korrespondierende fehlerbehaftete Positionsinformation mit dem bekannten in der Speichereinheit gespeicherten Korrekturwert korrigiert und als korrigierte Positionsinformation ausgibt. Des Weiteren weist die Korrekturvorrichtung mindestens eine Signalausgabeeinheit auf, welche jeweils eine korrespondierende korrigierte Positionsinformation empfangen und ein modifiziertes Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation erzeugen und ausgeben.In Embodiment of the invention, the correction device at least a signal conditioning unit, which in each case at least one sensor the position sensor unit is assigned, a signal quality the corresponding measured signal output from the associated sensor improved and the errored position information from the corresponding measurement signal is extracted and / or demodulated. Further the correction device comprises a signal processing unit with a correction unit and a storage unit, wherein the correction unit the corresponding error-prone position information with the corrected correction value stored in the memory unit corrected and outputs as corrected position information. Furthermore, points the correction device has at least one signal output unit, which each have a corresponding corrected position information received and a modified measurement signal with the corrected Generate and output position information.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Korrekturvorrichtung wandelt die jeweilige Signalaufbereitungseinheit eine aus dem korrespondierenden Messsignal extrahierte fehlerbehaftete Positionsinformation in eine digitale fehlerbehaftete Positionsinformation um, und gibt diese an die Signalverarbeitungseinheit aus. Die Korrektureinheit korrigiert die fehlerbehaftete digitale Positionsinformation mit einem digitalen Korrekturwert und gibt die korrigierte digitale Positionsinformation an die jeweilige Signalausgabeeinheit aus, welche die korrigierte digitale Positionsinformation in eine korrigierte Positionsinformation umwandelt, ein korrespondierendes modifiziertes Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation erzeugt und ausgibt.In further embodiment of the correction device according to the invention the respective signal conditioning unit converts one from the corresponding one Measurement signal extracted error-prone position information in a digital error-prone position information, and returns it to the signal processing unit. Correction unit corrected the erroneous digital position information with a digital Correction value and gives the corrected digital position information to the respective signal output unit, which corrected the digital position information in a corrected position information converts a corresponding modified measurement signal with the generates and outputs corrected position information.

Alternativ kann die jeweilige Signalaufbereitungseinheit eine aus dem korrespondierenden Messsignal extrahierte fehlerbehaftete Positionsinformation an die Signalverarbeitungseinheit ausgeben, wobei die Korrektureinheit die fehlerbehaftete Positionsinformation direkt mit einem digitalen Korrekturwert korrigiert und als korrigierte Positionsinformation an die jeweilige Signalausgabeeinheit ausgibt, welche ein korrespondierendes Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation erzeugt und ausgibt.alternative the respective signal conditioning unit can receive one from the corresponding measurement signal extracted errored position information to the signal processing unit output, wherein the correction unit, the errored position information Corrected directly with a digital correction value and corrected Outputs position information to the respective signal output unit, which a corresponding measurement signal with the corrected position information generates and outputs.

Als weitere Alternative kann die jeweilige Signalaufbereitungseinheit eine aus dem korrespondierenden Messsignal extrahierte fehlerbehaftete Positionsinformation an die Signalverarbeitungseinheit ausgeben, wobei die Korrektureinheit basierend auf der fehlerbehafteten Positionsinformation und einem digitalen Korrekturwert eine korrigierte Positionsinformation erzeugt und an die jeweilige Signalausgabeeinheit ausgibt, welche ein korrespondierendes Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation erzeugt und ausgibt.When Another alternative is the respective signal conditioning unit a faulty one extracted from the corresponding measurement signal Output position information to the signal processing unit, wherein the correction unit based on the errored position information and a digital correction value corrected position information generated and outputs to the respective signal output unit, which generates a corresponding measurement signal with the corrected position information and spend.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Korrekturvorrichtung und die Positionssensoreinheit in einer Baueinheit zusammengefasst. Im einfachsten Fall weist eine solche Baueinheit einen einzigen Sensor mit einer korrespondierenden Korrekturvorrichtung auf. Eine solche Baueinheit ist in der Lage, eine fehlerbehaftete Positionsinformation eines Messkanals zu korrigieren und eine korrigierte Positionsinformation auszugeben.In Further embodiment of the invention are the correction device and the position sensor unit combined in a structural unit. In the simplest case, such a unit has a single Sensor with a corresponding correction device. A such assembly is capable of faulty position information of a measuring channel and a corrected position information issue.

Zur Ermittlung des mindestens einen Korrekturwertes für die Positionssensoreinheit kann beispielsweise ein geeignetes Messsystem verwendet werden.to Determination of the at least one correction value for the Position sensor unit, for example, a suitable measuring system be used.

Die erfindungsgemäße Korrekturvorrichtung kann beispielsweise zur Korrektur einer Positionssensoreinheit eines Positionierungssystems eingesetzt werden, das eine Systemsteuereinheit und einen Programmspeicher umfasst, in dem mindestens ein Programm für mindestens eine Positionierungsfunktion gespeichert werden kann. Die Systemsteuereinheit lädt über eine Auswerte- und Steuereinheit das mindestens eine gespeicherte Programm zur Abarbeitung in einen Arbeitsspeicher, wobei die mindestens eine Positionierungsfunktion eine translatorische und/oder drehende Positionierungsbewegung mit mindestens einem zu positionierenden Element über mindestens eine translatorische Positionierungsachse und/oder mindestens eine drehende Positionierungsachse innerhalb eines vorgegebenen Bezugssystems ausführt. Mindestens eine translatorische und/oder drehende Positionierungsachse bestimmen eine Systemgeometrie des Positionierungssystems, wobei die Positionssensoreinheit, die mindestens einen Sensor umfasst, die aktuelle Position des mindestens einen zu positionierenden Elements innerhalb des vorgegebenen Bezugssystems misst und mindestens ein Messsignal mit einer fehlerbehafteten Positionsinformation ausgibt, wobei die Systemsteuereinheit das Messsignal empfängt und die korrespondierende fehlerbehaftete Positionsinformation zur Bestimmung einer aktuellen Position des mindestens einen zu positionierenden Elements innerhalb des vorgegebenen Bezugssystems auswertet. Auch hier werden die Korrekturwerte vor der Verwendung der Korrekturvorrichtung speziell für das vorgegebene Positionierungssystem ermittelt und gespeichert.The Correction device according to the invention, for example for correcting a position sensor unit of a positioning system be used, which is a system controller and a program memory includes at least one program for at least a positioning function can be stored. The system controller loads via an evaluation and control unit that at least one stored program for execution in a main memory, wherein the at least one positioning function is a translatory and / or rotational positioning movement with at least one positioning element via at least one translational Positioning axis and / or at least one rotating positioning axis within a given frame of reference. At least determine a translatory and / or rotating positioning axis a system geometry of the positioning system, wherein the position sensor unit, which comprises at least one sensor, the current position of the at least an element to be positioned within the given frame of reference measures and at least one measurement signal with a faulty position information outputs, wherein the system control unit receives the measurement signal and the corresponding error-prone position information for Determining a current position of the at least one to be positioned Evaluates elements within the given frame of reference. Also Here, the correction values become before the use of the correction device specifically determined for the given positioning system and saved.

Die Korrekturwerte korrigieren beispielsweise fehlerbehaftete Positionsabweichungen des mindestens einen Sensors der Positionssensoreinheit. Des Weiteren rechnet die Korrekturvorrichtung beispielsweise geometrische Fehler von mehreren translatorischen und/oder drehenden Positionierungsachsen des Positionierungssystems in vorteilhafter Weise auf die Positionsabweichungen der einzelnen Sensoren der Positionssensoreinheit um, arbeitet diese zur Korrektur der fehlerbehafteten Positionsinformationen in die einzelnen Messsignale ein und gibt die einzelnen Messsignale mit der korrigierten Positionsinformation als modifizierte Messsignale mit der korrigierten Positionsinformation an die Systemsteuereinheit aus. Die geometrischen Fehler umfassen beispielsweise die Abweichungen, insbesondere systematische Abweichungen, der Systemgeometrie des vorgegebenen Positionierungssystems.The Correction values correct, for example, faulty position deviations the at least one sensor of the position sensor unit. Furthermore For example, the correction device calculates geometrical errors of several translatory and / or rotating positioning axes of the positioning system advantageously on the position deviations the individual sensors of the position sensor unit, this works to correct the errored position information in the single measurement signals and gives the individual measurement signals the corrected position information as modified measurement signals the corrected position information to the system controller out. The geometric errors include, for example, the deviations, in particular systematic deviations, the system geometry of the predetermined positioning system.

Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass unabhängig von der Ausführung des Positionierungssystems, eine Korrektur einer beliebigen Kinematik und deren Freiheitsgrade in kartesischen, zylindrischen oder kugelförmigen Koordinatensystemen sowie beliebigen Kombinationen hiervon durchgeführt werden kann, und somit die Positionierung mindestens eines zu positionierenden Elements durch das Positionierungssystem unter Verwendung der Korrekturwerte optimiert werden kann. Durch die erfindungsgemäße Anordnung können in vorteilhafter Weise herstellungs- und/oder verschleiß- und/oder temperatur- und/oder funktionsbedingte Fehler für verschiedene Arten von Positionierungssystemen korrigiert werden, wobei die Fehlerkorrektur immer individuell für ein vorgegebenes Positionierungssystem, entsprechend der Kinematik des Positionierungssystems, durchgeführt wird.This advantageously allows independent of the design of the positioning system, a correction of any kinematics and their degrees of freedom in Cartesian, cylindrical or spherical coordinate systems and any combinations thereof can be performed, and thus the positioning of at least one element to be positioned by the positioning under Use of the correction values can be optimized. The inventive arrangement can advantageously Correcting manufacturing and / or wear and / or temperature and / or function-related errors for different types of positioning systems, wherein the error correction is always performed individually for a given positioning system, according to the kinematics of the positioning system.

Das mindestens eine zu positionierende Element kann in Abhängigkeit von der Verwendung des Positionierungssystems als Werkzeug und/oder Werkstück und/oder Messwertaufnehmer und/oder Prüfling und/oder Bestückungseinheit und/oder zu bestückende Einheit und/oder Aufnehmerelement und/oder Ablageelement ausgeführt werden. So kann das Positionierungssystem beispielsweise zwei relativ zu einander zu positionierende Elemente, wie z. B. ein Werkzeug und ein Werkstück in einer Werkzeugmaschine, einen Messwertaufnehmer und einen Prüfling in einem Messsystem usw., relativ zueinander bewegen. Das Positionierungssystem verändert beispielsweise die Position eines ersten zu positionierenden Elements, z. B. des Werkzeugs bzw. des Messwertaufnehmers, und lässt die Position eines zweiten Elements, z. B. des Werkstücks bzw. des Prüflings, unverändert. Alternativ lässt das Positionierungssystem die Position des ersten zu positionierenden Elements, z. B. des Werkzeugs bzw. des Messwertaufnehmers, unverändert, verändert aber die Position des zweiten Elements, z. B. des Werkstücks bzw. des Prüflings. Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform kann das Positionierungssystem sowohl die Position des ersten zu positionierenden Elements, z. B. des Werkzeugs bzw. des Messwertaufnehmers, als auch die Position des zweiten Elements, z. B. des Werkstücks bzw. des Prüflings, verändern.The at least one element to be positioned can be dependent from the use of the positioning system as a tool and / or workpiece and / or transducers and / or DUT and / or assembly unit and / or to be loaded unit and / or pick-up element and / or Storage element to be executed. So can the positioning system for example, two elements to be positioned relative to each other, such as B. a tool and a workpiece in a machine tool, a transducer and a test object in a measuring system etc., move relative to each other. For example, the positioning system changes the position of a first element to be positioned, e.g. B. of Tool or the transducer, and leaves the position a second element, e.g. B. the workpiece or the specimen, unchanged. Alternatively, the positioning system leaves the position of the first element to be positioned, e.g. B. of Tool or the transducer, unchanged, changed but the position of the second element, e.g. B. of the workpiece or the test object. In a further alternative embodiment The positioning system can change both the position of the first positioning element, eg. B. of the tool or the transducer, as well as the position of the second element, e.g. B. of the workpiece or of the test object.

Das vorgegebene Positionierungssystem kann beispielsweise als Teil eines Messsystems und/oder einer Werkzeugmaschine und/oder eines Bestückungssystems und/oder eines Handhabungssystems und/oder eines Roboters ausgeführt werden.The given positioning system, for example, as part of a Measuring system and / or a machine tool and / or an assembly system and / or a handling system and / or a robot become.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur einer Positionssensoreinheit (50), welche mindestens einen Sensor umfasst und mindestens ein Messsignal mit einer fehlerbehafteten Positionsinformation ausgibt, welche zur Bestimmung einer aktuellen Position mindestens eins Elements ausgewertet wird, umfasst eine Ermittlung von Positionsabweichungen in mindestens einer erfassten fehlerbehafteten Positionsinformation, die von einem Messsignal übertragen wird, und/oder von Abweichungen einer Systemgeometrie eines Positionierungssystems, in welchem die Positionssensoreinheit verwendet wird, eine Bestimmung und Speicherung von Korrekturwerten für die vorgegebene Positionssensoreinheit aus den ermittelten Positionsabweichungen der mindestens einen erfassten fehlerbehafteten Positionsinformation und/oder aus den ermittelten Abweichungen der Systemgeometrie, eine Korrektur der während des Betriebs der Positionssensoreinheit erfassten mindestens einen fehlerbehafteten Positionsinformation, die mit dem Messsignal übertragen wird, durch gezieltes Einarbeiten der vorab bestimmten und gespeicherten Korrekturwerte in die korrespondierende mindestens eine erfasste fehlerbehaftete Positionsinformation und Ausgeben mindestens eines modifizierten Messsignals mit der korrigierten Positionsinformation zur Bestimmung einer aktuellen Position mindestens eines Elementes.The method according to the invention for correcting a position sensor unit ( 50 ), which comprises at least one sensor and outputs at least one measurement signal with faulty position information, which is evaluated to determine a current position of at least one element, comprises a determination of position deviations in at least one detected error-prone position information transmitted by a measurement signal, and / or deviations of a system geometry of a positioning system, in which the position sensor unit is used, a determination and storage of correction values for the predetermined position sensor unit from the determined position deviations of the at least one detected erroneous position information and / or from the determined deviations of the system geometry, a correction during the Operation of the position sensor unit detected at least one faulty position information that is transmitted with the measurement signal, by targeted incorporation of the best in advance immten and stored correction values in the corresponding at least one detected error-prone position information and outputting at least one modified measurement signal with the corrected position information for determining a current position of at least one element.

Die für die vorgegebene Positionssensoreinheit ermittelten und gespeicherten Korrekturwerte korrigieren beispielsweise Positionsabweichungen der erfassten mindestens einen fehlerbehafteten Positionsinformation, wobei geometrische Fehler eines Mehrachsensystems bzw. der Systemgeometrie des Positionierungssystems in vorteilhafter Weise auf die Positionsabweichungen der einzelnen erfassten fehlerbehafteten Positionsinformationen umgerechnet und in die einzelnen korrigierten Positionsinformationen der Messsignale eingearbeitet werden.The determined for the given position sensor unit and stored correction values correct for example position deviations of detected at least one faulty position information, where geometrical errors of a multi-axis system or system geometry of the positioning system advantageously on the position deviations the individual detected errored position information converted and into the individual corrected position information the measuring signals are incorporated.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die mindestens eine erfasste fehlerbehaftete Positionsinformation vor der Einarbeitung der Korrekturwerte aus dem korrespondierenden Messsignal extrahiert, wobei die korrigierte Positionsinformation wieder in ein Messsignal eingearbeitet wird, welches nach der Einarbeitung der Korrekturwerte als modifiziertes Messsignal mit einer korrigierten Positionsinformation ausgegeben wird.In Embodiment of the method according to the invention is the at least one detected errored position information before incorporating the correction values from the corresponding measurement signal extracted, with the corrected position information back in a measuring signal is incorporated, which after the training the correction values as a modified measurement signal with a corrected Position information is output.

Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente bzw. Komponenten, welche gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.Advantageous, Embodiments of the invention described below are shown in the drawings. Denote in the drawings same reference numerals elements or components, which are the same or perform analog functions.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung zur Korrektur einer Positionssensoreinheit eines erfindungsgemäßen Positionierungssystems, 1 FIG. 2 shows a schematic block diagram of an embodiment of an arrangement for correcting a position sensor unit of a positioning system according to the invention, FIG.

2 ein detaillierteres Blockdiagramm der Anordnung aus 1, 2 a more detailed block diagram of the arrangement 1 .

3 ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Korrekturvorrichtung für die Anordnung gemäß 1 bzw. 2, und 3 a schematic block diagram of a correction device according to the invention for the arrangement according to 1 respectively. 2 , and

4 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Korrektur einer Positionssensoreinheit. 4 a flowchart of an embodiment of a method according to the invention for correcting a position sensor unit.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst eine Anordnung 5 zur Korrektur einer Positionssensoreinheit 50 eines Positionierungssystems 1 eine zwischen der Positionssensoreinheit 50 und einer Systemsteuereinheit 10 des Positionierungssystems 1 eingeschleifte Korrekturvorrichtung 60. Die Positionssensoreinheit 50 umfasst mindestens einen Sensor und gibt mindestens ein Messsignal mit einer fehlerbehafteten Positionsinformation aus, das von der Korrekturvorrichtung 60 empfangen wird. Der mindestens eine Sensor der Positionssensoreinheit 50 ist beispielsweise als Taster und/oder Drehgeber und/oder Abstandssensor und/oder Längenmesssensor ausgeführt. Die Korrekturvorrichtung 60 modifiziert das empfangen Messsignal durch Einarbeiten von mindestens einem Korrekturwert in die korrespondierende fehlerbehaftete Positionsinformation des empfangenen Messsignals und gibt ein modifiziertes Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation an die Systemsteuereinheit 10 aus. Die Korrekturwerte werden mit einem gestrichelt dargestellten Messsystem 70 vorab speziell für die vorgegebene Positionssensoreinheit 50 ermittelt und in der Korrekturvorrichtung 60 gespeichert. Die ermittelten und gespeicherten Korrekturwerte korrigieren die Positionsabweichungen in den fehlerbehafteten Positionsinformationen der Messsignale des mindestens einen Sensors. Zudem rechnet die Korrekturvorrichtung 60 geometrische Fehler eines Mehrachsensystems auf die Positionsabweichungen der einzelnen Sensoren der Positionssensoreinheit 50 um.How out 1 can be seen, comprises an arrangement 5 for correcting a position sensor unit 50 a positioning system 1 one between the position sensor unit 50 and a system controller 10 of the positioning system 1 inserted correction device 60 , The position sensor unit 50 includes at least one sensor and outputs at least one measurement signal with faulty position information that is supplied by the correction device 60 Will be received. The at least one sensor of the position sensor unit 50 is designed for example as a button and / or encoder and / or distance sensor and / or length measuring sensor. The correction device 60 modifies the received measurement signal by incorporating at least one correction value in the corresponding error-prone position information of the received measurement signal and outputs a modified measurement signal with the corrected position information to the system control unit 10 out. The correction values are indicated by a dashed measuring system 70 especially for the given position sensor unit 50 determined and in the correction device 60 saved. The determined and stored correction values correct the position deviations in the errored position information of the measurement signals of the at least one sensor. In addition, the correction device calculates 60 geometric errors of a multi-axis system on the position deviations of the individual sensors of the position sensor unit 50 around.

Die Systemsteuereinheit 10 empfängt die modifizierten Messsignale mit den korrigierten Positionsinformationen und wertet die korrigierten Positionsinformationen der Messsignale zur Bestimmung einer aktuellen Position eines Elementes innerhalb eines vorgegebenen Bezugssystems aus. Die Messsignale mit den korrigierten Positionsinformationen repräsentieren beispielsweise eine Position in Bezug auf mindestens eine translatorische Achse und/oder eine Drehstellung in Bezug auf mindestens eine Drehachse.The system controller 10 receives the modified measurement signals with the corrected position information and evaluates the corrected position information of the measurement signals to determine a current position of an element within a given reference frame. The measured signals with the corrected position information represent, for example, a position with regard to at least one translational axis and / or a rotational position with respect to at least one axis of rotation.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Positionssensoreinheit 50 Teil eines Positionierungssystems 1, wobei die Positionssensoreinheit 50 mit der Korrekturvorrichtung 60 zur Positionsbestimmung auch für andere Anwendungen eingesetzt werden können. So kann die Korrekturvorrichtung 60 und die Positionssensoreinheit 50 in Ausgestaltung der Erfindung in einer gepunktet dargestellten Baueinheit 55 zusammengefasst werden. Bei einer einfachen Ausführungsform einer solchen Baueinheit 55 weist diese einen einzigen Sensor mit einer korrespondierenden Korrekturvorrichtung auf. Eine solche Baueinheit 55 ist in der Lage, eine fehlerbehaftete Positionsinformation eines Messkanals zu korrigieren und eine korrigierte Positionsinformation auszugeben.In the illustrated embodiment, the position sensor unit 50 Part of a positioning system 1 wherein the position sensor unit 50 with the correction device 60 for position determination can also be used for other applications. So the correction device 60 and the position sensor unit 50 in an embodiment of the invention in a dotted construction unit 55 be summarized. In a simple embodiment of such a unit 55 this has a single sensor with a corresponding correction device. Such a unit 55 is capable of correcting erroneous position information of a measurement channel and outputting corrected position information.

Das mindestens eine Messsignal weist beispielsweise ein Trägersignal auf, das mit der fehlerbehafteten Positionsinformation moduliert ist. Die Positionsinformation kann beispielsweise über eine Frequenzmodulation oder eine Phasenmodulation oder eine Amplitudenmodulation auf das Trägersignal moduliert werden. Das Trägersignal kann als Sinussignal oder Rechtecksignal oder Dreiecksignal umgesetzt werden. Der Aufbau der Korrekturvorrichtung 60 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.The at least one measurement signal has, for example, a carrier signal that is modulated with the errored position information. The position information can be modulated onto the carrier signal, for example via a frequency modulation or a phase modulation or an amplitude modulation. The carrier signal can be converted as a sine signal or square wave signal or triangular signal. The structure of the correction device 60 is referred to below with reference to 3 described.

In Abhängigkeit von der Ausführung der Positionssensoreinheit 50 ergeben sich unterschiedliche Positionsabweichungen, die zur Erzeugung der Korrekturwerte ermittelt werden. Zur Ermittlung der Positionsabweichungen umfassen die Messmittel 70 beispielsweise ein Laserinterferometer mit speziellen Optionen, geometrische Normale, Kugelplatten und/oder spezielle Laser-Tracer.Depending on the design of the position sensor unit 50 result in different position deviations that are determined to generate the correction values. To determine the position deviations include the measuring means 70 For example, a laser interferometer with special options, geometric standards, spherical plates and / or special laser tracers.

2 zeigt die Anordnung 5 zur Korrektur der Positionssensoreinheit 50 des Positionierungssystems 1, mit einer detaillierteren Darstellung des Positionierungssystems 1. Das Positionierungssystem 1 kann beispielsweise als Teil eines Messsystems und/oder einer Werkzeugmaschine und/oder eines Handhabungsgerätes und/oder eines Bestückungssystems und/oder eines Roboters aufgeführt werden. Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst das Positionierungssystem 1, eine Systemsteuereinheit 10, die eine Auswerte- und Steuereinheit 12, einen Systemdatenspeicher 14, einen Arbeitsspeicher 16 und eine Schnittstelle 18 aufweist, einen Programmspeicher 40, eine Schnittstelleneinheit 42, mehrere translatorische Positionierungsachsen 22, 24, 26, und mehrere drehende Positionierungsachsen 28, 30, 32, wobei die translatorischen Positionierungsachsen 22, 24, 26, und die drehenden Positionierungsachsen 28, 30, 32 gemeinsam eine Systemgeometrie 20 des Positionierungssystems 1 bestimmen. Somit umfasst die Systemgeomet rie 20 im dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt sechs Achsen, wobei die Systemgeometrien von anderen nicht dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mehr oder weniger als sechs Achsen aufweisen können. Als Bezugssystem verwendet das dargestellte Ausführungsbeispiel des Positionierungssystems 1 ein kartesisches Koordinatensystem mit drei zu einander senkrecht verlaufenden Bezugsachsen x, y, z. 2 shows the arrangement 5 for correcting the position sensor unit 50 of the positioning system 1 , with a more detailed representation of the positioning system 1 , The positioning system 1 For example, it can be listed as part of a measuring system and / or a machine tool and / or a handling device and / or a loading system and / or a robot. How out 2 can be seen, includes the positioning system 1 , a system controller 10 , which is an evaluation and control unit 12 , a system data store 14 , a working memory 16 and an interface 18 has a program memory 40 , an interface unit 42 , several translatory positioning axes 22 . 24 . 26 , and several rotating positioning axes 28 . 30 . 32 , wherein the translational positioning axes 22 . 24 . 26 , and the rotating positioning axes 28 . 30 . 32 together a system geometry 20 of the positioning system 1 determine. Thus, the system geometry includes 20 In the illustrated embodiment, a total of six axes, wherein the system geometries of other non-illustrated embodiments of the present invention may have more or less than six axes. As a reference system uses the illustrated embodiment of the positioning system 1 a Cartesian coordinate system with three mutually perpendicular reference axes x, y, z.

Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, umfasst die Anordnung 5 zur Korrektur eines Positionierungssystems 1 eine Positionssensoreinheit 50 und eine Korrekturvorrichtung 60, die analog zu den in 1 dargestellten Komponenten ausgeführt sind, wobei die Positionssensoreinheit 50 und die Korrekturvorrichtung 60 zu einer Baueinheit 55 zusammengefasst werden können. Die mindestens einen Sensor umfassende Positionssensoreinheit 50 misst die aktuelle Position des mindestens einen zu positionierenden Elements innerhalb des vorgegebenen Bezugssystems und gibt mindestens ein korrespondierendes Messsignal mit einer fehlerbehafteten Positionsinformation an die Korrekturvorrichtung 60 aus. Die Korrekturvorrichtung 60 modifiziert die empfangenen Messsignale durch Einarbeiten von mindestens einem Korrekturwert in die fehlerbehafteten Positionsinformationen der korrespondierenden Messsignale und gibt sie als modifizierte Messsignale mit korrigierten Positionsinformationen über die Schnittstelle 18 an die Systemsteuereinheit 10 aus, welche die korrigierten Positionsinformationen der Messsignale zur Bestimmung der aktuellen Position des mindestens einen zu positionierenden Elements innerhalb des vorgegebenen Bezugssystems auswertet.How out 2 can be further seen, the arrangement comprises 5 for correcting a positioning system 1 a position sensor unit 50 and a correction device 60 , analogous to those in 1 illustrated components are executed, wherein the position sensor unit 50 and the correction device 60 to a unit 55 can be summarized. The at least one sensor um capturing position sensor unit 50 measures the current position of the at least one element to be positioned within the predetermined reference frame and outputs at least one corresponding measurement signal with faulty position information to the correction device 60 out. The correction device 60 modifies the received measurement signals by incorporating at least one correction value into the error-related position information of the corresponding measurement signals and outputs them as modified measurement signals with corrected position information via the interface 18 to the system controller 10 which evaluates the corrected position information of the measurement signals for determining the current position of the at least one element to be positioned within the predetermined reference system.

Analog zur den Ausführungen unter Bezugnahme auf 1, werden die Korrekturwerte mit Hilfe von gestrichelt dargestellten Messmitteln 70 vorab speziell für das vorgegebene Positi onierungssystem 1 ermittelt. Zur Ermittlung der Korrekturwerte können die Messmittel 70 Abweichungen, insbesondere systematischen Abweichungen, der Systemgeometrie 20 des vorgegebenen Positionierungssystems 1, und Positionsabweichungen in den von den Sensoren der Positionssensoreinheit 50 über Messsignale ausgegebenen fehlerbehafteten Positionsinformationen erfassen, wobei die Messmittel 70 zur Erfassung der Abweichungen beispielsweise ein Laserinterferometer mit speziellen Optionen, Stufenendmasse, geometrische Normale, Kugelplatten und/oder spezielle Laser-Tracer usw. umfassen.Analogous to the comments with reference to 1 , the correction values are calculated by means of dashed lines 70 especially for the given positioning system 1 determined. To determine the correction values, the measuring means 70 Deviations, in particular systematic deviations, of the system geometry 20 the given positioning system 1 , and positional deviations in those of the sensors of the position sensor unit 50 capture erroneous position information output via measuring signals, wherein the measuring means 70 For detecting deviations, for example, a laser interferometer with special options, step size, geometric standards, spherical plates and / or special laser tracers, etc. include.

Im Programmspeicher 40 ist mindestens ein Programm für mindestens eine Positionierungsfunktion gespeichert, wobei die Auswerte- und Steuereinheit 12 ein gespeichertes Programm aus dem Programmspeicher 40 zur Abarbeitung in den Arbeitsspeicher 16 lädt. Im Systemdatenspeicher 14 sind systemspezifische Informationen gespeichert, die von der Auswerte- und Steuereinheit 12 bei der Abarbeitung des in den Arbeitsspeicher 16 geladenen Programms angefordert werden.In the program memory 40 at least one program is stored for at least one positioning function, wherein the evaluation and control unit 12 a stored program from the program memory 40 for processing in the main memory 16 invites. In system data store 14 System-specific information is stored by the evaluation and control unit 12 during the processing of the in the main memory 16 loaded program.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Positionierungssystems 1 wird die Systemgeometrie 20 durch drei translatorische Positionierungsachsen 22, 24, 26 und drei drehende Positionierungsachsen 28, 30, 32 bestimmt. Die mindestens eine von der Auswerte- und Steuereinheit 12 mit dem Positionierungssystem 1 abgearbeitete Positionierungsfunktion führt durch eine entsprechende Ansteuerung der drei translatorischen Positionierungsachsen 22, 24, 26 und/oder der drei drehende Positionierungsachsen 28, 30, 32 innerhalb des vorgegebenen Bezugssystems eine translatorische und/oder drehende Positionierungsbewegung mit mindestens einem zu positionierenden Element aus, wobei die entsprechenden angefahrenen Positionen von der Positionssensoreinheit 50 gemessen und über die Kor rekturvorrichtung 60 an die Auswerte- und Steuereinheit 12 zurückgemeldet werden. Das mindestens eine zu positionierenden Element ist in Abhängigkeit von der Anwendung des Positionierungssystems 1 als Werkzeug und/oder Werkstück und/oder Messwertaufnehmer und/oder Prüfling und/oder Bestückungseinheit und/oder zu bestückende Einheit und/oder Aufnehmerelement und/oder Ablegerelement ausgeführt.In the illustrated embodiment of the positioning system 1 becomes the system geometry 20 by three translational positioning axes 22 . 24 . 26 and three rotating positioning axes 28 . 30 . 32 certainly. The at least one of the evaluation and control unit 12 with the positioning system 1 processed positioning function leads by a corresponding control of the three translational positioning axes 22 . 24 . 26 and / or the three rotating positioning axes 28 . 30 . 32 within the given reference frame translational and / or rotational positioning movement with at least one element to be positioned, wherein the corresponding approached positions of the position sensor unit 50 measured and on the Kor rectkturvorrichtung 60 to the evaluation and control unit 12 be reported back. The at least one element to be positioned is dependent on the application of the positioning system 1 designed as a tool and / or workpiece and / or transducer and / or DUT and / or assembly unit and / or to be assembled unit and / or transducer element and / or off-hook element.

Zur Ermittlung der Korrekturwerte für das Positionierungssystem 1 gemäß 2 erfassen die Messmittel 70 die Abweichungen bzw. Fehlerparameter für die drei translatorischen Positionierungsachsen 22, 24, 26, wobei die Abweichungen der translatorischen Positionierungsachsen 22, 24, 26 jeweils translatorische Abweichungen bzw. Fehlerparameter xtx, xty, xtz, ytx, yty, ytz, ztx, zty, ztz in die drei Bezugsrichtungen x, y, z und/oder jeweils rotatorische Abweichungen bzw. Fehlerparameter xrx, xry, xrz, yrx, yry, yrz, zrx, zry, zrz um die drei Bezugsichtungen x, y, z umfassen. Somit ergeben sich für das kartesische Bezugskoordinatensystem für jede der drei translatorischen Positionierungsachsen 22, 24, 26 jeweils sechs Abweichungen bzw. Fehlerparameter.For determining the correction values for the positioning system 1 according to 2 capture the measuring equipment 70 the deviations or error parameters for the three translational positioning axes 22 . 24 . 26 , where the deviations of the translational positioning axes 22 . 24 . 26 each translational deviations or error parameters xtx, xty, xtz, ytx, yty, ytz, ztx, zty, ztz in the three reference directions x, y, z and / or each rotational aberrations or error parameters xrx, xry, xrz, yrx, yry , yrz, zrx, zry, zrz around the three datum points x, y, z. Thus, the Cartesian reference coordinate system results for each of the three translational positioning axes 22 . 24 . 26 each six deviations or error parameters.

Zusätzlich zu diesen Fehlerparametern können bei dem Positionierungssystem 1 mit drei translatorischen Positionierungsachsen 22, 24, 26 in einer „Portal-Bauart" drei Rechtwinkligkeitsabweichungen von jeweils zwei der drei translatorischen Positionierungsachsen 22, 24, 26 zueinander auftreten, so dass sich insgesamt 21 Fehlerparameter ergeben können, welche durch die Korrekturwerte kompensiert werden können.In addition to these error parameters, in the positioning system 1 with three translatory positioning axes 22 . 24 . 26 in a "portal type" three squareness deviations of two of the three translational positioning axes 22 . 24 . 26 occur to each other, so that in total 21 Error parameters that can be compensated by the correction values.

Unter Bezugnahme auf 3 wird nun die Korrekturvorrichtung 60 beschrieben, welche in den in 1 und 2 dargestellten Anordnungen zur Korrektur der von der Po sitionssensoreinheit 50 ausgegebenen Positionsinformationen verwendet wird.With reference to 3 Now the correction device 60 described which in the in 1 and 2 shown arrangements for the correction of the Po sitionssensoreinheit 50 output position information is used.

Wie aus 3 ersichtlich ist, weist die Korrekturvorrichtung 60 im dargestellten Ausführungsbeispiel für jedes Messsignal mit einer fehlerbehafteten Positionsinformation, das von der Positionssensoreinheit 50 ausgegeben wird, eine Signalaufbereitungseinheit 61.1 bis 61.3, 63.1 bis 63.3 auf, welche die Signalqualität des korrespondierenden Messsignals verbessert und die fehlerbehaftete Positionsinformation aus dem korrespondierenden Messsignal extrahiert.How out 3 can be seen, the correction device 60 in the illustrated embodiment, for each measurement signal with erroneous position information from the position sensor unit 50 is output, a signal conditioning unit 61.1 to 61.3 . 63.1 to 63.3 on, which improves the signal quality of the corresponding measurement signal and extracts the errored position information from the corresponding measurement signal.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel empfangen die Signalaufbereitungseinheiten 61.1 bis 61.3 drei Messsignale mit fehlerbehafteten Positionsinformationen, welche jeweils eine fehlerbehaftete Position in Bezug auf eine korrespondierende translatorische Achse 22, 24, 26 repräsentieren, und die Signalaufbereitungseinheiten 63.1 bis 63.3 empfangen drei Messsignale mit fehlerbehafteten Positionsinformationen, welche jeweils eine fehlerbehaftete Drehstellung in Bezug auf mindestens eine Drehachse 28, 30, 32 repräsentieren.In the illustrated embodiment, the signal conditioning units receive 61.1 to 61.3 three measurement signals with faulty position information, which each have a faulty position with respect to a corresponding trans latoric axis 22 . 24 . 26 represent and the signal conditioning units 63.1 to 63.3 receive three measurement signals with faulty position information, which each have a faulty rotational position with respect to at least one axis of rotation 28 . 30 . 32 represent.

Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, umfasst die Korrekturvorrichtung 60 eine Signalverarbeitungseinheit 68 mit einer Korrektureinheit 68.1 und einer Speichereinheit 68.2. In der Speichereinheit 68.2 sind die vorab ermittelten Korrekturwerte für die fehlerbehafteten Positionsinformationen der Messsignale gespeichert. Die Korrektureinheit 68.1 empfängt die extrahierten fehlerbehafteten Positionsinformation mit bekannten Positionsabweichungen, korrigiert die bekannten Positionsabwei chungen der fehlerbehafteten Positionsinformationen mit den in der Speichereinheit 68.2 gespeicherten Korrekturwerten und gibt die korrespondierenden korrigierten Positionsinformationen an entsprechende Signalausgabeeinheiten 62.1 bis 62.3 und 64.1 bis 64.3 aus.How out 3 can be further seen, comprises the correction device 60 a signal processing unit 68 with a correction unit 68.1 and a storage unit 68.2 , In the storage unit 68.2 the previously determined correction values for the faulty position information of the measurement signals are stored. The correction unit 68.1 receives the extracted error-prone position information with known positional deviations, corrects the known position deviations of the errored position information with those in the memory unit 68.2 stored correction values and outputs the corresponding corrected position information to corresponding signal output units 62.1 to 62.3 and 64.1 to 64.3 out.

Die Korrekturvorrichtung 60 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel für jede korrigierte Positionsinformation, die von der Signalverarbeitungseinheit 68 ausgegeben wird, eine Signalausgabeeinheit 62.1 bis 62.3, 64.1 bis 64.3 auf, welche jeweils ein modifiziertes Messsignal mit der korrespondierenden korrigierten Positionsinformation erzeugen und an die Systemsteuereinheit 10 ausgeben. Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, sind die Signalaufbereitungseinheiten 61.1 bis 61.3 den Signalausgabeeinheiten 62.1 bis 62.3 zugeordnet, und die Signalaufbereitungseinheiten 63.1 bis 63.3 sind den Signalausgabeeinheiten 64.1 bis 64.3 zugeordnet, wobei die Signalaufbereitungseinheiten 61.1 bis 61.3 bzw. 63.1 bis 63.3 mit den zugeordneten Signalausgabeeinheiten 62.1 bis 62.3 bzw. 64.1 bis 64.3 jeweils einen Messkanal für ein Messsignal mit einer korrespondierenden Positionsinformation bilden.The correction device 60 In the illustrated embodiment, for each corrected position information supplied by the signal processing unit 68 is output, a signal output unit 62.1 to 62.3 . 64.1 to 64.3 which respectively generate a modified measurement signal with the corresponding corrected position information and to the system control unit 10 output. How out 3 is further apparent, are the signal conditioning units 61.1 to 61.3 the signal output units 62.1 to 62.3 assigned, and the signal conditioning units 63.1 to 63.3 are the signal output units 64.1 to 64.3 assigned, the signal conditioning units 61.1 to 61.3 respectively. 63.1 to 63.3 with the associated signal output units 62.1 to 62.3 respectively. 64.1 to 64.3 each form a measuring channel for a measuring signal with a corresponding position information.

Zur Durchführung der Korrektur der fehlerbehafteten Positionsinformationen der Messsignale sind verschiedene Ausführungsformen der Korrekturvorrichtung 60 möglich. So können die Signalaufbereitungseinheiten 61.1 bis 61.3, 63.1 bis 63.3 beispielsweise so ausführt werden, dass aus den korrespondierenden Messsignalen extrahierte fehlerbehaftete Positionsinformationen in fehlerbehaftete digitale Positionsinformationen umgewandelt und an die Signalverarbeitungseinheit 68 ausgegeben werden. Die Korrektureinheit 68.1 in der Signalverarbeitungseinheit 68 kann so ausgeführt werden, dass die fehlerbehafteten digitalen Positionsinformationen mit digitalen Korrekturwerten korrigiert und als korrigierte digitale Positionsinformationen an die entsprechenden Signalausgabeeinheiten 62.1 bis 62.3, 64.1 bis 64.3 ausgegeben werden. Die Signalausgabeeinheiten 62.1 bis 62.3, 64.1 bis 64.3 können so ausgeführt werden, dass die korrigierten digitalen Positionsinformationen in korrigierte Positionsinformationen umgewandelt und korrespondierende Messsignale mit den korrigierten Positionsinformationen erzeugt werden, welche an die Systemsteuereinheit 10 ausgegeben werden.For carrying out the correction of the faulty position information of the measurement signals, various embodiments of the correction device are provided 60 possible. So can the signal conditioning units 61.1 to 61.3 . 63.1 to 63.3 For example, be executed so that extracted from the corresponding measurement signals error-prone position information converted into error-prone digital position information and to the signal processing unit 68 be issued. The correction unit 68.1 in the signal processing unit 68 may be performed to correct the errored digital position information with digital correction values and as corrected digital position information to the corresponding signal output units 62.1 to 62.3 . 64.1 to 64.3 be issued. The signal output units 62.1 to 62.3 . 64.1 to 64.3 can be performed so that the corrected digital position information is converted into corrected position information and corresponding measurement signals are generated with the corrected position information sent to the system control unit 10 be issued.

Alternativ können die Signalaufbereitungseinheiten 61.1 bis 61.3, 63.1 bis 63.3 so ausgeführt werden, dass die aus den korrespondierenden Messsignalen extrahierten fehlerbehafteten Positionsinformationen an die Signalverarbeitungseinheit 68 ausgegeben werden, wobei bei dieser Ausführungsform die Korrektureinheit 68.1 die fehlerbehafteten Positionsinformationen direkt mit den digitalen Korrekturwerten korrigiert und als korrigierte Positionsinformationen an die Signalausgabeeinheiten 62.1 bis 62.3, 64.1 bis 64.3 ausgibt, welche korrespondierende Messsignale mit korrigierten Positionsinformationen erzeugen und an die Systemsteuereinheit 10 ausgeben.Alternatively, the signal conditioning units 61.1 to 61.3 . 63.1 to 63.3 be executed so that the error-prone position information extracted from the corresponding measurement signals to the signal processing unit 68 in this embodiment, the correction unit 68.1 corrects the errored position information directly with the digital correction values and as corrected position information to the signal output units 62.1 to 62.3 . 64.1 to 64.3 which generates corresponding measurement signals with corrected position information and to the system control unit 10 output.

Als weitere Alternative können die Signalaufbereitungseinheiten 61.1 bis 61.3, 63.1 bis 63.3 so ausgeführt werden, dass aus den korrespondierenden Messsignalen extrahierte fehlerbehaftete Positionsinformationen an die Signalverarbeitungseinheit 68 ausgegeben werden, wo bei bei dieser Ausführungsform die Korrektureinheit 68.1 basierend auf den fehlerbehafteten Positionsinformationen und den digitalen Korrekturwerten korrigierte Positionsinformationen erzeugt und an die Signalausgabeeinheiten 62.1 bis 62.3, 64.1 bis 64.3 ausgibt, welche korrespondierende Messsignale mit den korrigierten Positionsinformationen erzeugt und an die Systemsteuereinheit 10 ausgibt.As a further alternative, the signal conditioning units 61.1 to 61.3 . 63.1 to 63.3 be executed so that extracted from the corresponding measurement signals error-prone position information to the signal processing unit 68 where in this embodiment the correction unit 68.1 based on the errored position information and the digital correction values, corrected position information is generated and sent to the signal output units 62.1 to 62.3 . 64.1 to 64.3 outputs which corresponding measurement signals are generated with the corrected position information and to the system control unit 10 outputs.

Des Weiteren umfasst die Korrekturvorrichtung 60 zur Synchronisation und zum Datenaustausch mit dem Positionierungssystem 1 bzw. mit dem Messsystem 70 verschiedene Schnittstelleneinheiten 65.1 bis 65.3 und eine Triggereinheit 66. Die Schnittstelleneinheiten 65.1 bis 65.3 können auch als Knoten eines Bussystems bzw. Kommunikationssystems ausgeführt werden.Furthermore, the correction device comprises 60 for synchronization and data exchange with the positioning system 1 or with the measuring system 70 different interface units 65.1 to 65.3 and a trigger unit 66 , The interface units 65.1 to 65.3 can also be executed as nodes of a bus system or communication system.

Wie aus 4 ersichtlich ist, ermittelt ein erfindungsgemäßes Korrekturverfahren für eine Positionssensoreinheit 50 in einem ersten Schritt S1 die Positionsabweichungen von mindestens einer erfassten fehlerbehafteten Positionsinformation, die von einem Messsignal übertragen wird, und/oder die Abweichungen, insbesondere die systematischen Abweichungen der Systemgeometrie 20 eines Positionierungssystems 1, in welchem die Positionssensoreinheit 50 eingesetzt wird. In einem zweiten Schritt S2 werden aus den ermittelten Positionsabweichungen der mindestens einen erfassten fehlerbehafteten Positionsinformation und/oder aus den ermittelten Abweichungen der Systemgeometrie 20 die Korrekturwerte für die vorgegebene Positionssensoreinheit 50 bestimmt und gespeichert. In einem dritten Schritt S3 wird die während des Betriebs des Positionierungssystems 1 erfasste mindestens eine fehlerbehaftete Positionsinformation, die mit dem Messsignal übertragen wird, durch gezieltes Einarbeiten der vorab bestimmten und gespeicherten Korrekturwerte korrigiert. Abschließend wird in einem vierten Schritt S4 mindestens ein modifiziertes Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation zur Bestimmung einer aktuellen Position eines Elements ausgegeben.How out 4 can be seen determines a inventive correction method for a position sensor unit 50 in a first step S1, the position deviations of at least one detected error-prone position information transmitted by a measurement signal, and / or the deviations, in particular the systematic deviations of the system geometry 20 a positioning system 1 in which the position sensor unit 50 is used. In a second step S2, the determined position deviations of the at least one detected error-related position information and / or of the determined deviations of the system geometry are determined 20 the correction turwerte for the given position sensor unit 50 determined and saved. In a third step S3, the during the operation of the positioning system 1 detected at least one errored position information that is transmitted with the measurement signal, corrected by targeted incorporation of the predetermined and stored correction values. Finally, in a fourth step S4, at least one modified measurement signal is output with the corrected position information for determining a current position of an element.

Zudem kann die mindestens eine erfasste fehlerbehaftete Positionsinformation vor der Einarbeitung der Korrekturwerte aus dem korrespondierenden Messsignal extrahiert werden. Nach der Einarbeitung der Korrekturwerte kann die mindestens eine korrigierte Positionsinformation wieder in ein Messsignal eingearbeitet werden, welches als Messsignal mit einer korrigierten Positionsinformation ausgegeben wird.moreover can the at least one detected errored position information before incorporating the correction values from the corresponding Measurement signal to be extracted. After the incorporation of the correction values can the at least one corrected position information again be incorporated into a measurement signal, which as a measurement signal with a corrected position information is output.

Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen verbessern in vorteilhafter Weise durch die gezielte Korrektur der fehlerbehafteten Positionsinformationen mit den zuvor ermittelten Korrekturwerten die Genauigkeit der Positionsbestimmung eines Elements, beispielsweise innerhalb der Systemgeometrie eines Positionierungssystems. Durch die Kompensation der Positionierungsabweichungen in den fehlerbehafteten Positionsinformationen, die Teil eines übertragenen Messsignals sind, ist die erfindungsgemäße Korrektur der Positionsfehler in vorteilhafter Weise unabhängig vom Typ des Positionierungssystems und somit universell einsetzbar.The Improve embodiments of the invention in an advantageous manner by the targeted correction of the faulty Position information with the previously determined correction values the accuracy of position determination of an element, for example within the system geometry of a positioning system. By the compensation of the positioning deviations in the faulty Position information that is part of a transmitted measurement signal are, the inventive correction is the position error advantageously independent of the type of positioning system and thus universally applicable.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19630205 A1 [0004] - DE 19630205 A1 [0004]
  • - DE 10126753 B4 [0004] - DE 10126753 B4 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Wäldele, F.: „Genauigkeitssteigerungen von Koordinatenmessgeräten durch numerische Fehlerkorrektur", in CNC-Koordinatenmesstechnik, expert verlag 1988, ISBN 3-8169-0220-0, Seite 189 bis 204 [0006] - Wäldele, F .: "Increasing the accuracy of coordinate measuring machines by numerical error correction", in CNC coordinate metrology, expert verlag 1988, ISBN 3-8169-0220-0, page 189 to 204 [0006]
  • - VDI/VDE 2617-4: „Genauigkeit von Koordinatenmessgeräten, Kenngrößen und deren Prüfung, Drehtische auf Koordinatenmessgeräten", Beuth Verlag, 1989 [0007] - VDI / VDE 2617-4: "Accuracy of coordinate measuring machines, characteristics and their testing, rotary tables on coordinate measuring machines", Beuth Verlag, 1989 [0007]

Claims (20)

Korrekturvorrichtung für eine Positionssensoreinheit (50), welche mindestens einen Sensor umfasst und mindestens ein Messsignal mit einer fehlerbehafteten Positionsinformation ausgibt, welche zur Bestimmung einer aktuellen Position mindestens eines Elementes auswertbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturvorrichtung (60) das mindestens eine Messsignal mit der fehlerbehafteten Positionsinformation empfängt, die fehlerbehaftete Positionsinformation des empfangenen Messsignals durch Einarbeiten von mindestens einem korrespondierenden Korrekturwert korrigiert und ein modifizierte Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation ausgibt, wobei der mindestens eine Korrekturwert speziell für die vorgegebene Positionssensoreinheit (50) ermittelt ist.Correction device for a position sensor unit ( 50 ), which comprises at least one sensor and outputs at least one measurement signal with faulty position information, which can be evaluated to determine a current position of at least one element, characterized in that the correction device ( 60 ) which receives at least one measurement signal with the errored position information, corrects the errored position information of the received measurement signal by incorporating at least one corresponding correction value and outputs a modified measurement signal with the corrected position information, the at least one correction value being specific to the predetermined position sensor unit ( 50 ) is determined. Korrekturvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Messsignal ein Trägersignal auf weist, das mit der Positionsinformation moduliert ist, wobei die Modulation des Trägersignals mit der Positionsinformation als Frequenzmodulation oder Phasenmodulation oder Amplitudenmodulation ausgeführt ist.Correction device according to claim 1, characterized in that that the at least one measurement signal is a carrier signal which is modulated with the position information, wherein the Modulation of the carrier signal with the position information as Frequency modulation or phase modulation or amplitude modulation is executed. Korrekturvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersignal ein Wechselsignal, vorzugsweise ein Sinussignal oder ein Rechtecksignal oder ein Dreiecksignal, oder ein Gleichspannungspegel oder ein Gleichstrompegel ist.Correction device according to claim 2, characterized in that that the carrier signal is an alternating signal, preferably a Sinusoidal signal or a square wave signal or a triangular wave signal, or is a DC level or a DC level. Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsinformation des mindestens einen Messsignals eine Position in Bezug auf mindestens eine translatorischen Achse (22, 24, 26) und/oder eine Drehstellung in Bezug auf mindestens eine Drehachse (28, 30, 32) repräsentiert.Correction device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the position information of the at least one measuring signal a position with respect to at least one translational axis ( 22 . 24 . 26 ) and / or a rotational position with respect to at least one axis of rotation ( 28 . 30 . 32 ). Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor der Positionssensoreinheit (50) als Taster und/oder Drehgeber und/oder Abstandssensor und/oder Längenmesssensor ausgeführt ist, welcher die Positionsinformation als inkrementelles Signal oder als moduliertes Trägersignal erzeugt.Correction device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one sensor of the position sensor unit ( 50 ) is designed as a button and / or rotary encoder and / or distance sensor and / or length measuring sensor, which generates the position information as an incremental signal or as a modulated carrier signal. Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Korrekturwert mindestens eine Abweichung einer Positionsinformation eines korrespondierenden Messsignals korrigiert.Correction device according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the at least one correction value at least one deviation of a position information of a corresponding Measurement signal corrected. Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens eine Signalaufbereitungseinheit (61.1 bis 61.3, 63.1 bis 63.3), welche jeweils mindestens einem Sensor der Positionssensoreinheit (50) zugeordnet ist, eine Signalqualität des korrespondierenden vom zugeordneten Sensor ausgegebenen Messsignals verbessert und die fehlerbehaftete Positionsinformation aus dem korrespondierenden Messsignal extrahiert und/oder demoduliert.Correction device according to one of Claims 1 to 6, characterized by at least one signal conditioning unit ( 61.1 to 61.3 . 63.1 to 63.3 ), which in each case at least one sensor of the position sensor unit ( 50 ), improves a signal quality of the corresponding measurement signal output by the associated sensor, and extracts and / or demodulates the error-related position information from the corresponding measurement signal. Korrekturvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Signalverarbeitungseinheit (68), welche eine Korrektureinheit (68.1) und eine Speichereinheit (68.2) umfasst, wobei die Korrektureinheit (68.1) die korrespondierende fehlerbehaftete Positionsinformation mit dem bekannten in der Speichereinheit (68.2) gespeicherten Korrekturwert korrigiert und als korrigierte Positionsinformation ausgibt.Correction device according to claim 7, characterized by a signal processing unit ( 68 ), which is a correction unit ( 68.1 ) and a storage unit ( 68.2 ), wherein the correction unit ( 68.1 ) the corresponding errored position information with the known in the memory unit ( 68.2 ) corrected correction value and outputs as corrected position information. Korrekturvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch mindestens eine Signalausgabeeinheit (62.1 bis 62.3, 64.1 bis 64.3), welche jeweils eine korrespondierende korrigierte Positionsinformation empfangen und ein modifiziertes Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation erzeugen und ausgeben.Correction device according to claim 8, characterized by at least one signal output unit ( 62.1 to 62.3 . 64.1 to 64.3 ) each receiving a corresponding corrected position information and generating and outputting a modified measurement signal with the corrected position information. Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Signalaufbereitungseinheit (61.1 bis 61.3, 63.1 bis 63.3) eine aus dem korrespondierenden Messsignal extrahierte fehlerbehaftete Positionsinformation in eine fehlerbehaftete digitale Positionsinformation umwandelt und an die Signalverarbeitungseinheit (68) ausgibt, wobei die Korrektureinheit (68.1) die fehlerbe haftete digitale Positionsinformation mit einem digitalen Korrekturwert korrigiert und als korrigierte digitale Positionsinformation an die jeweilige Signalausgabeeinheit (62.1 bis 62.3, 64.1 bis 64.3) ausgibt, welche die korrigierte digitale Positionsinformation in eine korrigierte Positionsinformation umwandelt und ein korrespondierendes Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation erzeugt und ausgibt.Correction device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the respective signal conditioning unit ( 61.1 to 61.3 . 63.1 to 63.3 ) converts a faulty position information extracted from the corresponding measurement signal into a faulty digital position information and to the signal processing unit ( 68 ), the correction unit ( 68.1 ) corrects the erroneous digital position information with a digital correction value and as corrected digital position information to the respective signal output unit ( 62.1 to 62.3 . 64.1 to 64.3 ) which converts the corrected digital position information into a corrected position information and generates and outputs a corresponding measurement signal with the corrected position information. Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Signalaufbereitungseinheit (61.1 bis 61.3, 63.1 bis 63.3) eine aus dem korrespondierenden Messsignal extrahierte fehlerbehaftete Positionsinformation an die Signalverarbeitungseinheit (68) ausgibt, wobei die Korrektureinheit (68.1) die fehlerbehaftete Positionsinformation direkt mit einem digitalen Korrekturwert korrigiert und als korrigierte Positionsinformation an die jeweilige Signalausgabeeinheit (62.1 bis 62.3, 64.1 bis 64.3) ausgibt, welche ein korrespondierendes Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation erzeugt und ausgibt.Correction device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the respective signal conditioning unit ( 61.1 to 61.3 . 63.1 to 63.3 ) a faulty position information extracted from the corresponding measurement signal to the signal processing unit ( 68 ), the correction unit ( 68.1 ) corrects the errored position information directly with a digital correction value and as corrected position information to the respective signal output unit ( 62.1 to 62.3 . 64.1 to 64.3 ) which generates and outputs a corresponding measurement signal with the corrected position information. Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Signalaufbereitungseinheit (61.1 bis 61.3, 63.1 bis 63.3) eine aus dem korrespondierenden Messsignal extrahierte fehlerbehaftete Positionsinformation an die Signalverarbeitungseinheit (68) ausgibt, wobei die Korrektureinheit (68.1) basierend auf der fehlerbehafteten Positionsinformation und einem digitalen Korrekturwert eine korrigierte Positionsinformation erzeugt und an die jeweilige Signalausgabeeinheit (62.1 bis 62.3, 64.1 bis 64.3) ausgibt, welche ein korrespondierendes Messsignal mit der korrigierten Positionsinformation erzeugt und ausgibt.Correction device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the respective signal conditioning unit ( 61.1 to 61.3 . 63.1 to 63.3 ) one from the corresponding Messsi gnal extracted erroneous position information to the signal processing unit ( 68 ), the correction unit ( 68.1 ) based on the errored position information and a digital correction value generates a corrected position information and to the respective signal output unit ( 62.1 to 62.3 . 64.1 to 64.3 ) which generates and outputs a corresponding measurement signal with the corrected position information. Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturvorrichtung (60) und die Positionssensoreinheit (50) in einer Baueinheit (55) zusammengefasst sind.Correction device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the correction device ( 60 ) and the position sensor unit ( 50 ) in a structural unit ( 55 ) are summarized. Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch ein Messsystem (70) zur Ermittlung des mindestens einen Korrekturwerts für die korrespondierende Positionssensoreinheit (50).Correction device according to one of Claims 1 to 13, characterized by a measuring system ( 70 ) for determining the at least one correction value for the corresponding position sensor unit ( 50 ). Positionierungssystem mit einer Systemsteuereinheit (10) und einem Programmspeicher (40), in dem mindestens ein Programm (72) für mindestens eine Positionierungsfunktion speicherbar ist, wobei die Systemsteuereinheit (10) über eine Auswerte- und Steuereinheit (12) das mindestens eine gespeicherte Programm (72) zur Abarbeitung in einen Arbeitsspeicher (16) lädt, wobei die mindestens eine Positionierungsfunktion eine translatorische und/oder drehende Positionierungsbewegung mit mindestens einem zu positionierenden Element über mindestens eine translatorische Positionierungsachse (22, 24, 26) und/oder mindestens eine drehende Positionierungsachse (28, 30, 32) innerhalb eines vorgegebenen Bezugssystems ausführt, wobei mindestens eine translatorische und/oder drehende Positionierungsachse (22, 24, 26, 28, 30, 32) eine Systemgeometrie (20) des Positionierungssystems (1) bestimmen, wobei eine Positionssensoreinheit (50), die mindestens einen Sensor umfasst, die aktuelle Position des mindestens einen zu positionierenden Elements innerhalb des vorgegebenen Bezugssystems misst und mindestens ein Messsignal mit einer fehlerbehafteten Positionsinformation ausgibt, wobei die Systemsteuereinheit (10) das Messsignal empfängt und die korrespondierende fehlerbehaftete Positionsinformation zur Bestimmung einer aktuellen Position des mindestens eines zu positionierenden Elements innerhalb des vorgegebenen Bezugssystems auswertet, gekennzeichnet durch eine Korrekturvorrichtung (60) für die Positionierungssensoreinheit (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.Positioning system with a system control unit ( 10 ) and a program memory ( 40 ), in which at least one program ( 72 ) is storable for at least one positioning function, wherein the system control unit ( 10 ) via an evaluation and control unit ( 12 ) the at least one stored program ( 72 ) for processing in a main memory ( 16 ), wherein the at least one positioning function has a translatory and / or rotating positioning movement with at least one element to be positioned via at least one translational positioning axis (FIG. 22 . 24 . 26 ) and / or at least one rotating positioning axis ( 28 . 30 . 32 ) within a predetermined reference system, wherein at least one translational and / or rotating positioning axis ( 22 . 24 . 26 . 28 . 30 . 32 ) a system geometry ( 20 ) of the positioning system ( 1 ), wherein a position sensor unit ( 50 ), which comprises at least one sensor, measures the current position of the at least one element to be positioned within the predetermined reference system and outputs at least one measurement signal with faulty position information, wherein the system control unit ( 10 ) receives the measurement signal and evaluates the corresponding error-prone position information for determining a current position of the at least one element to be positioned within the predetermined reference system, characterized by a correction device ( 60 ) for the positioning sensor unit ( 50 ) according to one of claims 1 to 14. Positionierungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturvorrichtung (60) geometrische Fehler von mehreren translatorischen und/oder drehenden Positionierungsachsen (22, 24, 26, 28, 30, 32) des Positionierungssystems (1) auf die Positionsabweichungen der einzelnen Sensoren der Positionssensoreinheit (50) umrechnet und zur Korrektur in die Positionsinformationen der einzelnen Messsignale einarbeitet, wobei die Korrekturvorrichtung (60) die einzelnen Messsignale als modifizierte Messsignale mit korrigierten Positionsinformationen an die Systemsteuereinheit (10) ausgibt.Positioning system according to claim 15, characterized in that the correction device ( 60 ) geometrical errors of several translational and / or rotating positioning axes ( 22 . 24 . 26 . 28 . 30 . 32 ) of the positioning system ( 1 ) on the position deviations of the individual sensors of the position sensor unit ( 50 ) and incorporated for correction in the position information of the individual measurement signals, wherein the correction device ( 60 ) the individual measuring signals as modified measuring signals with corrected position information to the system control unit ( 10 ). Positionierungssystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zu positionierenden Element als Werkzeug und/oder Werkstück und/oder Messwertaufnehmer und/oder Prüfling und/oder Bestückungseinheit und/oder zu bestückende Einheit und/oder Aufnehmerelement und/oder Ablageelement ausgeführt ist.Positioning system according to claim 15 or 16, characterized in that the at least one to be positioned Element as a tool and / or workpiece and / or transducers and / or DUT and / or assembly unit and / or to be assembled unit and / or transducer element and / or Storage element is executed. Positionierungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungssystem (1) Teil eines Messsystems und/oder einer Werkzeugmaschine und/oder eines Bestückungssystems und/oder eines Handhabungssystems und/oder eines Roboters ist.Positioning system according to one of Claims 15 to 17, characterized in that the positioning system ( 1 ) Is part of a measuring system and / or a machine tool and / or an assembly system and / or a handling system and / or a robot. Verfahren zur Korrektur einer Positionssensoreinheit, welche mindestens einen Sensor umfasst und mindestens ein Messsignal mit einer fehlerbehafteten Positionsinformation ausgibt, welche zur Bestimmung einer aktuellen Position mindestens eines Elementes ausgewertet wird, gekennzeichnet durch, die Schritte: – Ermitteln von Positionsabweichungen in mindestens einer erfassten fehlerbehafteten Positionsinformation, die von einem Messsignal übertragen wird, und/oder von Abweichungen einer Systemgeometrie (20) eines Positionierungssystems (1), in welchem die Positionssensoreinheit (50) verwendet wird, – Bestimmen und Speichern von Korrekturwerten für die vorgegebene Positionssensoreinheit (50) aus den ermittelten Positionsabweichungen der mindestens einen erfassten fehlerbehafteten Positionsinformation und/oder den ermittelten Abweichungen der Systemgeometrie, – Korrigieren der während des Betriebs der Positionssensoreinheit (50) erfassten mindestens einen fehlerbehafteten Positionsinformation, die mit dem Messsignal übertragen wird, durch gezieltes Einarbeiten der vorab bestimmten und gespeicherten Korrekturwerte in die korrespondierende mindestens eine erfasste fehlerbehaftete Positionsinformation, und – Ausgeben mindestens eines modifizierten Messsignals mit der korrigierten Positionsinformation zur Bestimmung einer aktuellen Position mindestens eines Elementes.Method for correcting a position sensor unit, which comprises at least one sensor and outputs at least one measurement signal with faulty position information, which is evaluated for determining a current position of at least one element, characterized by the steps: - determining position deviations in at least one detected error-related position information, which is transmitted by a measuring signal, and / or deviations of a system geometry ( 20 ) of a positioning system ( 1 ), in which the position sensor unit ( 50 ), determining and storing correction values for the predetermined position sensor unit ( 50 ) from the determined position deviations of the at least one detected erroneous position information and / or the determined deviations of the system geometry, - correcting during the operation of the position sensor unit ( 50 ) detected at least one faulty position information, which is transmitted with the measurement signal, by specifically incorporating the predetermined and stored correction values into the corresponding at least one detected error position information, and outputting at least one modified measurement signal with the corrected position information for determining a current position of at least one element. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erfasste fehlerbehaftete Positionsinformation vor der Einarbeitung der Korrekturwerte aus dem korrespondierenden Messsignal extrahiert wird, wobei die korrigierte Positionsinformation wieder in ein Messsignal eingearbeitet wird, welches nach der Einarbeitung der Korrekturwerte als modifiziertes Messsignal mit einer korrigierten Positionsinformation ausgegeben wird.A method according to claim 19, characterized in that the at least one detected error-related position information is extracted from the corresponding measurement signal prior to the incorporation of the correction values, wherein the corrected Position information is incorporated again into a measurement signal, which is output after the incorporation of the correction values as a modified measurement signal with a corrected position information.
DE200810006927 2008-01-24 2008-01-24 Correction device for correcting geometric error of position sensor unit of positioning system of e.g. measuring system, has unit, where device emits modified measuring signal with information and correction value is determined for unit Withdrawn DE102008006927A1 (en)

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