-
Die
Erfindung betrifft ein manuell steuerbares Koordinatenmessgerät und ein
Verfahren zum Betreiben eines solchen Koordinatenmessgeräts. Das
Koordinatenmessgerät
weist zumindest ein bewegliches Element (z. B. einen Messkopf, an
dem eine Tasteinheit befestigt werden kann) auf, welches manuell
gesteuert durch einen Benutzer bewegbar ist, um Koordinaten eines
Messobjekts zu messen.
-
Das
Koordinatenmessgerät
weist insbesondere wenigstens eine Tasteinheit zum Abtasten eines zu
vermessenden Objekts auf. Durch eine Mechanik kann die Tasteinheit
z. B. in den drei Koordinatenrichtungen eines kartesischen Koordinatensystems
bewegt werden, wobei mehrere Antriebe vorgesehen sein können, über die
die Mechanik zur Bewegung der Tasteinheit angetrieben wird. Über wenigstens ein
manuell betätigbares
Bedienelement kann zumindest einer der Antriebe oder können die
Antriebe gesteuert werden.
-
Ein
derartiges Koordinatenmessgerät
ist beispielsweise aus der
EP
0 940 651 A2 bekannt. Auf das Bedienelement wird dabei
spezifischen Gegebenheiten im Messablauf entsprechend durch eine Krafteinheit
eine Kraft aufgeschaltet. Z. B. wird die Kraft proportional zur
Beschleunigung der Mechanik in der betreffenden Koordinatenrichtung
auf das Bedienelement aufgeschaltet. Hierdurch wird für den Bediener
des Koordinatenmessgerätes
erfassbar, wie hoch die von ihm eingestellte Beschleunigung ist, so
dass der Bediener bei hohen Beschleunigungen – seien dies nun Anfahr- oder
Bremsbeschleunigungen – ein
gewisses Gefühl
für diese
Beschleunigung erhält.
-
Die
Aufschaltung der Kräfte
auf das Bedienelement kann gemäß
EP 0 940 651 A2 auch
dazu verwendet werden, um den Bediener des Koordinatenmessgerätes auf
einfache Weise zum Verfahren der Tasteinheit in einer beliebigen,
vorzugsweise von den Koordinatenrichtungen abweichenden Richtung
zu bewegen. Dazu sollte üblicherweise
wenigstens ein Bedienelement bzw. zwei Bedienelemente vorgesehen
sein, mit dem/denen die Tasteinheit in wenigstens zwei unterschiedlichen
Koordinatenrichtungen gesteuert werden kann. Die Kraft wird dann
so auf das bzw. die Bedienelemente aufgeschaltet, dass sich hierbei
wenigstens eine Vorzugsrichtung ergibt, in die das bzw. die Bedienelemente
vorzugsweise betätigt
werden können.
-
Ferner
kann es gemäß einer
dritten Variante der
EP
0 940 651 A2 von Vorteil sein, dem Bediener des Koordinatenmessgerätes messaufgabenspezifische
Informationen über
das Bedienelement zu übermitteln.
Eine erste Ausbildung dieser dritten Variante kann darin bestehen,
dass für
ein Koordinatenmessgerät,
bei dem ein schaltender Tastkopf mit einem Taster als Tasteinheit
verwendet wird, durch Aufschalten der Kräfte auf die Bedienelemente
ein sogenannter Druckpunkt als Anschlag erzeugt wird. Dieser Druckpunkt
zeigt dem Bediener des Koordinatenmessgerätes an, wann für den betreffenden
Taster die optimale Antastgeschwindigkeit erreicht ist. In einer
anderen Ausbildung dieser dritten Variante, bei der als Tasteinheit
wiederum ein messender Tastkopf verwendet wird, kann auf das Bedienelement
ein leichter Ausschlag in Richtung der Antastrichtung aufgeschaltet
werden, die dem Benutzer zeigt, in welcher Richtung die Werkstückoberfläche angetastet wurde.
Da sich das Koordinatenmessgerät
in der betreffenden Richtung ohnehin in einem Regelkreis befindet
und damit der Ausschlag des Bedienelementes in der betreffenden
Richtung ohne Wirkung bleibt, ist dieser betreffende Ausschlag auch
nicht hinderlich.
-
Zwar
ist es aus der
EP 0940651
A2 bekannt, den Bediener oder Benutzer durch das Aufschalten von
Kräften
bei der Bedienung des Koordinatenmessgeräts zu unterstützen. Jedoch
gibt es Betriebssituationen, in denen der Benutzer auf diese Weise zwar
das Messobjekt vermessen kann, das Messergebnis jedoch unbefriedigend
oder sogar wertlos ist. Dies stellt sich im günstigeren Fall im Nachhinein
heraus. Im ungünstigeren
Fall bleibt der Mangel auch später
verborgen.
-
Die
Erfindung betrifft insbesondere auch das manuell gesteuerte Scannen
des Messobjekts mit der Tasteinheit (optische und/oder mechanisch
tastende Tasteinheit). Darunter wird, wie üblich, verstanden, dass die
Tasteinheit oder die Messstrahlung entlang der Oberfläche des
Messobjekts bewegt wird und dabei die Koordinaten einer Vielzahl
von Oberflächenpunkten
des Messobjekts aufgenommen werden.
-
Insbesondere
beim Scannen, aber auch bei der Messung der Koordinaten von einzelnen
Oberflächenpunkten,
stellt sich das Problem, dass die Tasteinheit einen begrenzten Messbereich
hat. Am Rand bzw. jenseits der Grenzen des Messbereichs ist es entweder
gar nicht mehr möglich,
Koordinaten von Oberflächenpunkten
zu messen, oder es ist nur mit hohem Messfehler möglich, die
Koordinaten zu messen. Ein Grund hierfür besteht darin, dass Sensoren
der Tasteinheiten nur unter bestimmten Bedingungen, z. B. bei nicht
zu großen
Abständen
zwischen Messobjekt und Tasteinheit oder bei bestimmten Blickwinkeln
der Tasteinheit auf das Messobjekt bei optischen Tasteinheiten,
zuverlässige,
vorgegebenen Genauigkeitsanforderungen entsprechende Messwerte liefern.
Sensoren und Tasteinheiten werden daher in der Regel kalibriert,
z. B. durch Vermessung eines Referenzobjekts (Kalibrierobjekt) und
gegebenenfalls durch anschließende
Korrektur der gelieferten Messwerte bei bestimmten Betriebsbedingungen.
-
DE 10 2004 038 416
A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen von Raumkoordinaten
eines Messpunktes an einem Messobjekt sowie ein entsprechendes Koordinatenmessgerät. Ein Koordinatenmesswert
wird in Abhängigkeit
davon bestimmt, ob die Beschleunigung des Tastkopfes beim Antasten
des Messpunktes einen definierten Maximalwert nicht übersteigt.
Liegt die Beschleunigung in dem Moment, zu dem der Messpunkt angetastet
wird, oberhalb eines definierten Maximalwertes, wird der erhaltene
Messwert unter Einbeziehung von Korrekturfaktoren ermittelt oder
es findet keine Messwertbestimmung statt, d. h. die Antastung wird
als ungültig verworfen.
Ein verworfener Koordinatenmesswert wird signalisiert, und zwar
vorzugsweise mit Hilfe einer im Bereich des Tastkopfes angeordneten
optischen Anzeige und/oder akustisch.
-
EP 0 940 651 A2 offenbart,
zur Vermeidung einer Überlastung
eines Koordinatenmessgeräts
ein haptisches Signal an den Benutzer auszugeben, welches ein Maß für die Beschleunigung
des Tastkopfes darstellt Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein manuell steuerbares Koordinatenmessgerät und ein Verfahren zum Betreiben
eines solchen Koordinatenmessgeräts
anzugeben, die es ermöglichen,
zuverlässig
gültige
(d. h. insbesondere Genauigkeitsvorgaben entsprechende) Messergebnisse der
Koordinaten beim scannenden Messen zu erzielen.
-
Die
Aufgabe wird durch ein Koordinatenmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs
7 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Es
wird vorgeschlagen, ein haptisches Signal an den Bediener oder Benutzer
des Koordinatenmessgeräts
auszugeben, um bereits während
der manuellen Steuerung des Koordinatenmessgeräts angezeigt zu bekommen, dass
das Messergebnis voraussichtlich oder sicher nicht mehr der erwarteten Qualität, insbesondere
den Genauigkeitsvorgaben, entspricht.
-
Insbesondere
ist daher für
das Koordinatenmessgerät
ein Betriebsbereich definiert, der von einem Zustand eines beweglichen
Elements des Koordinatenmessgeräts
abhängt,
wobei das bewegliche Element manuell gesteuert durch den Benutzer
bewegbar ist, um Koordinaten eines Messobjekts zu messen. Alternativ
kann der Betriebsbereich nicht generell für alle Messungen durch das
Koordinatenmessgerät
definiert sein, sondern ganz oder teilweise von Vorgaben für einzelne
Messungen abhängen und
daher nur für
die einzelnen Messungen definiert werden. Ein Beispiel hierfür ist eine
schärfere
oder weniger scharfe Genauigkeitsvorgabe des Benutzers für die Genauigkeit
der zu messenden Koordinaten.
-
Das
zumindest eine bewegliche Element des Koordinatenmessgeräts kann
ein Messkopf sein, an dem wiederum eine Tasteinheit zum (mechanischen) Abtasten
des Messobjekts angeordnet sein kann. Das bewegliche Element kann
aber auch die Tasteinheit sein. Alternativ kann das bewegliche Element
ein bewegliches Teil des Koordinatenmessgeräts sein, welches indirekt die
Bewegung der Tasteinheit bewirkt (z. B. einen Wagen oder eine Brücke, der/die
lediglich in eine der Richtungen eines kartesischen Koordinatensystems
bewegbar ist und der/die weitere wiederum in Richtung des kartesischen
Koordinatensystems bewegbare Elemente bewegt, an denen die Tasteinheit
befestigt ist).
-
Das
Koordinatenmessgerät
kann mehrere bewegliche Elemente aufweisen, die voneinander unabhängige Freiheitsgrade
der Bewegung aufweisen, wobei der Benutzer oder eine Mehrzahl von
Benutzern die Bewegung gemäß den unabhängigen Freiheitsgraden
manuell steuern kann.
-
Von
Bedeutung ist die Definition des beweglichen Elements deshalb, weil
von seinem Zustand ein Betriebsbereich des Koordinatenmessgeräts abhängt. Bei
diesem Betriebsbereich handelt es sich um den erwähnten Betriebsbereich,
der entweder für das
Koordinatenmessgerät
generell oder für
einzelne Messungen definiert ist bzw. definiert wird. Wenn eine
Grenze des Betriebsbereichs erreicht oder wenn die Grenze überschritten
wird (dies sind zwei verschiedene Varianten der Erfindung, die auch
miteinander kombiniert werden können)
wird das haptische Signal an den Benutzer ausgegeben.
-
Gemäß einem
Grundgedanken der vorliegenden Erfindung wird bei Erreichen oder Überschreiten
einer Grenze eines Betriebsbereichs ein haptisches Signal an den
Benutzer ausgegeben. Insbesondere bedeutet dies, dass das haptische
Signal innerhalb des Betriebsbereichs (d. h. wenn die Grenze nicht
erreicht oder nicht überschritten
ist) nicht an den Benutzer ausgegeben wird. Der Benutzer kann daher
spüren,
dass die Grenze des Bereichs erreicht oder dass die Grenze des Bereichs überschritten
ist.
-
Insbesondere
können
die Einrichtungen des Koordinatenmessgeräts, die während des normalen Betriebes
die Koordinaten des Messgegenstandes ermitteln, auch bei der Feststellung
verwendet werden, ob ein Betriebszustand des beweglichen Elements
in einem definierten Betriebsbereich des Koordinatenmessgeräts liegt
oder ob eine Grenze des Betriebsbereichs erreicht oder überschritten
ist. Z. B. wird aus den Koordinaten ermittelt, ob sich die Tasteinheit
noch innerhalb des Betriebsbereichs befindet, der im Koordinatensystem
des Messobjekts definiert ist. Oder es wird aus den Koordinaten
ermittelt, welche Geschwindigkeit die Tasteinheit hat oder welche
Beschleunigung die Tasteinheit erfährt.
-
Der
Betriebsbereich könnte
auf eine oder mehrere der folgenden physikalischen Größen bezogen
sein: Der Betriebsbereich könnte
auf Basis der Position des beweglichen Elements in einem Koordinatensystem
definiert sein, z. B. dem Koordinatensystem des Messobjekts. In
diesem Fall würde
der Betriebsbereich z. B. einen allseitig abgeschlossenen dreidimensionalen
Raum oder eine umlaufend begrenzte Fläche in dem Koordinatensystem
bilden. Die Grenze des Betriebsbereichs wird in diesen Fällen von
der Außenfläche bzw.
von dem Außenrand gebildet.
Es ist jedoch auch möglich,
dass der Betriebsbereich nicht nur auf Basis einer, sondern zwei oder
mehrerer physikalischer Größen definiert
ist. Im Fall der Position des beweglichen Elements käme z. B.
noch die Ausrichtung als zweite physikalische Größe hinzu. Die Ausrichtung ist
z. B. auf den Mittelpunktsstrahl eines in einer Ebene aufgefächerten
Laserstrahls einer optischen Tasteinheit oder auf eine Vorzugsrichtung
einer mechanisch tastenden Tasteinheit bezogen. Die Grenze des Betriebsbereichs
ist dann z. B. durch eine Linie definiert, die einen vorgegebenen
Winkel mit der Vorzugsrichtung bzw. dem Mittelpunktstrahl einschließt. Dies
bedeutet, dass die Grenze des Betriebsbereichs überschritten ist, wenn ein
Messpunkt des Messobjekts von der Tasteinheit unter einem Winkel
gesehen bzw. angetastet wird, der größer als der Grenzwinkel ist.
-
Bei
der Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen ist/wird
der Betriebsbereich jedoch für die
physikalische(n) Größe(n) Geschwindigkeit und/oder
Beschleunigung des beweglichen Elements definiert. Bei der Geschwindigkeit
kann es sich insbesondere um die Momentan-Geschwindigkeit, den Geschwindigkeitsbetrag
oder auch um einen Geschwindigkeitsvektor handeln, für den also
auch die Richtung der Geschwindigkeit für die Definition des Betriebsbereichs
von Bedeutung ist. Bei der Beschleunigung kann es sich z. B. um
den Betrag der Beschleunigung oder den Beschleunigungsvektor handeln.
Die Geschwindigkeit und die Beschleunigung sind insbesondere bei
bestimmten Ausgestaltungen von manuell gesteuerten Koordinatenmessgeräten von
Bedeutung, bei denen die manuelle Steuerung auf eine Steuerungsvorrichtung
wirkt, die die Steuerbefehle des Benutzers verarbeitet und daraus
wiederum Stellsignale erzeugt, die z. B. Motorströme einstellen.
Beim scannenden Messen von Koordinaten (siehe oben) unterstützt die
Steuervorrichtung den Benutzer, indem sie die Bewegung des beweglichen
Elements teilweise automatisch steuert. Beim Ausbleiben von manuell
gegebenen Steuersignalen kann sie zeitweise auch vollautomatisch
steuern. Z. B. kann sie dafür
sorgen, dass eine mechanisch tastende Tasteinheit mit einer definierten,
vorgegebenen Kraft oder einer in einem vorgegebenen Bereich liegenden
Kraft beim Scannen gegen die Oberfläche des Messobjekts gedrückt wird.
Der Kraft kann eine Auslenkung des Tastelements entsprechen, welches
mechanisch mit dem Messobjekt in Kontakt ist. Die Auslenkung erfolgt
aus einer Ruhelage der Tasteinheit und wird bei der Messung der
Koordinaten des Messobjekts berücksichtigt.
Bei zu kleinen Kräften
bzw. Auslenkungen ist der mechanische Kontakt zu der Oberfläche des
Messobjekts nicht gewährleistet
und kann es daher zu erheblichen Messfehlern kommen. Bei zu großen Auslenkungen andererseits
produzieren der oder die Sensoren der Tasteinheit, die die Auslenkung
bestimmen, zu große Messfehler,
da sie für
die zu großen
Auslenkungen nicht kalibriert sind. Fordert der Benutzer über die manuelle
Steuerung nun eine zu große
Geschwindigkeit an (oder eine zu große Beschleunigung), kann bei
entsprechend definiertem Betriebsbereich die Grenze des Betriebsbereichs
erreicht oder überschritten
werden und das haptische Signal ausgegeben werden. Optional ist
es möglich,
die zu hohe angeforderte Geschwindigkeit oder Beschleunigung nicht
tatsächlich
durch eine entsprechende Bewegung des beweglichen Elements umzusetzen.
Vielmehr kann in diesem Fall die Steuervorrichtung eine noch innerhalb
des Betriebsbereichs liegende Geschwindigkeit oder Beschleunigung
bewirken, indem die entsprechenden Stellsignale erzeugt werden.
-
Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung wird bei realen Messprozessen zur Messung von Koordinaten
ausgeführt.
Es unterscheidet sich daher von Simulationen, die z. B. zur Planung
der optimalen Messstrategie für
die Vermessung von Messobjekten am Computer ausgeführt werden.
Bei dem Betriebsbereich des Koordinatenmessgeräts handelt es sich daher um
einen realen Betriebsbereich, der z. B. ein kalibrierter Betriebsbereich
eines tatsächlich vorhandenen
Koordinatenmessgeräts
ist. Unter einem kalibrierten Betriebsbereich wird auch ein Betriebsbereich
verstanden, der unter Berücksichtigung von
Ergebnissen einer Kalibrierung von Teilen des Koordinatenmessgeräts definiert
wird oder definiert wurde. Z. B. wurde eine Tasteinheit kalibriert
und wird durch den entsprechenden Betriebsbereich des Koordinatenmessgeräts, in dem
die Tasteinheit für
die Messung von Koordinaten angeordnet wird, definiert, dass die
maximal zulässige
Auslenkung des Taststifts der Tasteinheit aus der Ruhelage beim
Betrieb nicht mehr als zwei Drittel der maximalen Auslenkung betragen
darf, für
die die Tasteinheit noch kalibriert ist. Die Kalibrierdaten der
Tasteinheit (dies gilt nicht nur für den konkreten Fall der mechanisch
tastenden Tasteinheit mit Taststift) können aber auch im Detail bei
der Definition des Betriebbereichs berücksichtigt werden. Z. B. kann
der Benutzer eine höhere
Genauigkeit (d. h. kleinere Messfehler) fordern als in dem kalibrierten
Bereich einer Tasteinheit mindestens erreichbar ist. Wenn die Kalibrierdaten
zur Verfügung stehen,
kann ein Unterbereich des Kalibrierbereichs der Tasteinheit ermittelt
werden, indem die von dem Benutzer geforderte Genauigkeit noch erreichbar
ist. Die Grenzen des Betriebsbereichs des Koordinatenmessgeräts werden
dann so definiert, dass sie dem ermittelten Unterbereich entsprechen.
-
Bei
der Definition des Betriebsbereichs kann alternativ oder zusätzlich ein
Toleranzwert berücksichtigt
werden, der die maximal zulässige
Toleranz zwischen Koordinaten eines Messobjekts, dessen Koordinaten
mit dem Koordinatenmessgerät
gemessen werden, und Sollkoordinaten des Messobjekts definiert.
Dieser Toleranzwert wird beispielsweise individuell für eine durchzuführende Messung
vorgegeben. Bei den Sollkoordinaten handelt es sich z. B. um Koordinaten,
die aus CAD(Computer Aided Design)-Daten, also Planungsdaten des
Messobjekts, ermittelt wurden. Die Lage der Grenze des Betriebsbereichs
(oder der Grenzen des Betriebsbereichs) hängen daher von dem vorgegebenen
Toleranzwert ab. Beispielsweise werden die Grenzen des Betriebsbereichs
so festgelegt, dass innerhalb des gesamten Betriebsbereichs die
Messung der Koordinaten durch das Koordinatenmessgerät nicht
einen größeren Messfehler
ergibt als der vorgegebene Toleranzwert multipliziert mit einem
Faktor vorgibt. Der Faktor beträgt
z. B. ein Drittel. Das Koordinatenmessgerät trägt daher in diesem Fall mit
maximal einem Fehler von einem Drittel des vorgegebenen Toleranzwertes
zu einem Messfehler bei der Vermessung von Koordinaten bei. Solange
die tatsächlich
von dem Koordinatenmessgerät
gemessenen Koordinaten daher nicht mehr als um zwei Drittel des
vorgegebenen Toleranzwertes von den Sollkoordinaten des Messobjekts
abweichen, wird der vorgegebene Toleranzwert nicht überschritten
(unter der Voraussetzung, dass der so definierte Betriebsbereich
nicht verlassen wird).
-
Allgemeiner
formuliert kann bei einer Ausgestaltung der Erfindung der Betriebsbereich
ein Bereich sein, in dem das bewegliche Element zulässige Zustände einnimmt,
insbesondere Zustände,
für die das
Koordinatenmessgerät
kalibriert wurde. Dies bedeutet umgekehrt, dass das bewegliche Element
außerhalb
des Betriebsbereichs (zumindest teilweise) unzulässige Zustände einnimmt, insbesondere
Zustände,
für die
das Koordinatenmessgerät
nicht kalibriert wurde. Unter einem Zustand des beweglichen Elements
wird insbesondere verstanden, dass die physikalische Größe, die
auf das bewegliche Element bezogen ist und auf deren Basis der Betriebsbereich
definiert ist, einen dem Zustand entsprechenden Wert annimmt. Ist
der Betriebsbereich auf Basis mehrerer physikalischer Größen des
beweglichen Elements definiert, ist der Zustand des beweglichen Elements
dementsprechend durch jeweils einen Wert der physikalischen Größen definiert.
-
Die
Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Art einer Steuervorrichtung
beschränkt,
mit der der Benutzer die Bewegung des beweglichen Elements manuell
steuern kann. Bei der manuellen Steuervorrichtung kann es sich z.
B. um einen Joystick oder eine Spacemouse handeln. Allgemeiner formuliert
kann die manuelle Steuervorrichtung ein oder mehrere Bedienelemente
aufweisen, die der Benutzer betätigen kann.
Die Bedienelemente können
auch an separaten Einheiten angeordnet sein, z. B. an jeweils einer Einheit
für die
rechte Hand und die linke Hand des Benutzers.
-
Spezielle
Ausführungsformen
zur manuellen Steuerung von Koordinatenmessgeräten sind aus dem Stand der
Technik bekannt. Im Hinblick auf die Offenbarung von möglichen
Ausführungsbeispielen einer
manuellen Steuervorrichtung und auch eines manuell steuerbaren Koordinatenmessgeräts wird auf
die
EP 0 940 651 A2 verwiesen.
Die darin beschriebenen manuellen Steuervorrichtungen und Koordinatenmessgeräte können auf
einfache Weise modifiziert werden, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Bei
einem einfachen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird in der manuellen Steuervorrichtung
eine Vibrationseinrichtung vorgesehen, z. B. eine Spule, die durch
Anlegen einer geeigneten Wechselspannung zum Vibrieren gebracht
werden kann. Solche Vibrationsvorrichtungen sind z. B. von manuellen
Steuervorrichtungen für Spielekonsolen
bekannt.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein Bedienelement, das der Benutzer
zur manuellen Steuerung bewegt, mechanisch mit einem magnetischen
Teil verbunden sein, welches bei der Bewegung des Bedienelements
mitbewegt wird. Dieses magnetische Teil kann sich zumindest teilweise
in einem Bereich befinden, der von einem Magnetfeld einer elektromagnetischen Spule
durchsetzt werden kann, falls ein entsprechender Strom durch die
Spule fließt.
Auf diese Weise ist es möglich,
eine Kraft auf das magnetische Teil und damit auch auf das Bedienelement
auszuüben,
indem ein entsprechender Spulenstrom fließt. Der Spulenstrom wird beispielsweise
durch eine Einrichtung in dem Koordinatenmessgerät gesteuert, wobei diese Einrichtung
mit einer Ermittlungseinrichtung verbunden ist, welche ausgestaltet
ist zu ermitteln, ob die Grenze des Betriebsbereichs erreicht ist
oder überschritten
ist. Stellt die Feststellungseinrichtung dieses fest, gibt sie ein
entsprechendes Signal an die Einheit zur Steuerung des Spulenstroms
aus, so dass diese einen Spulenstrom fließen lässt, der die gewünschte Kraft
auf das Bedienelement ausübt.
-
Bei
einer Weiterbildung können
um das magnetische Teil mehrere Spulen angeordnet sein, so dass
gesteuert durch die Einheit eine magnetische Kraft definierter Größe und Richtung
auf das magnetische Teil und damit auf das Bedienelement ausgeübt wird. Bei alternativen Ausgestaltungen kann
die gewünschte
gerichtete Kraft, die das haptische Signal bewirkt, auch auf andere
Weise erzeugt werden. Außer
aus der
EP 0 940 651
A2 und aus anderen Schriften der Patentliteratur sind solche
Ausführungsformen
auch aus dem Gebiet der Virtual Reality bekannt.
-
Das
Koordinatenmessgerät
kann so ausgestaltet sein, dass beim Erreichen oder Überschreiten der
Grenze des Betriebsbereichs ein automatischer Steuerungsvorgang
begonnen wird, der das Ziel hat, das zumindest eine bewegliche Element
wieder in einen zulässigen
Zustand zu bringen, in dem die Grenze des Betriebsbereichs nicht
mehr erreicht oder überschritten
ist. Insbesondere kann der Steuerungsvorgang so ausgeführt werden,
dass das Ziel auch tatsächlich
erreicht wird. In anderer Ausgestaltung wird jedoch zugelassen,
dass die manuelle Steuerung durch den Benutzer weiterhin die Bewegung des
beweglichen Elements steuert, so dass der Benutzer unter Umständen verhindert,
dass das Ziel erreicht wird, obwohl das haptische Signal ausgegeben wird.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Die in der folgenden Beschreibung beschriebenen Merkmale der Ausführungsbeispiele können einzeln
oder in beliebiger Kombination bei Ausführungsformen der Erfindung
vorhanden sein. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
-
1 ein
Koordinatenmessgerät
in Portalbauweise, das über
Bedienelemente gesteuert werden kann,
-
2 ein
Prinzipschaubild einer Steuereinheit für ein Koordinatenmessgerät, bei dem
auf die Bedienelemente (auf den manuellen Teil der Steuerung) eine
Kraft aufgeschaltet wird,
-
3 eine
Anordnung, die schematisch einen Vorgang zur Kalibrierung einer
mechanischen Tasteinheit darstellt,
-
4 Konturen
eines räumlichen
Betriebsbereichs für
die Tastkugel der Tasteinheit gemäß 3, wobei
der Betriebsbereich Auslenkungen der Tastkugel aus einer Ruhelage
entspricht,
-
5 eine
Anordnung, die schematisch einen Vorgang zur Kalibrierung einer
optischen Tasteinheit darstellt.
-
1 zeigt
hierbei eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäßen Koordinatenmessgerätes. Wie
in 1 zu sehen ist, ist hierzu ein zu vermessendes
Werkstück 15 auf
einer Palette 16 angeordnet, die wiederum auf einem Messtisch 1 des
Koordinatenmessgerätes
festgespannt ist. Zur Vermessung des Werkstückes 15 ist hierbei
eine mit 34 bezeichnete Tasteinheit, die in dem hier gezeigten
Beispiel aus einem Tastkopf 5 (Messkopf) und einem Taster 6 besteht,
an einer Mechanik 33 beweglich geführt. Die Mechanik 33 umfasst
im Ausführungsbeispiel
die folgenden beweglichen Elemente: ein Portal 2, einen
Querschlitten 3 und eine Pinole 4. Das Portal 2 ist
hierbei über
entsprechende Führungen
auf dem Messtisch 1 beweglich in einer ersten Koordinatenrichtung
entlang des Pfeils Y über
entsprechende, nicht näher
gezeigte Lager beweglich gelagert und kann z. B. über einen
entsprechenden Reibradantrieb, der sich auf dem Messtisch 1 abstützt, in
Richtung des Pfeiles Y bewegt werden. Zur Messung der genauen Maschinenposition
befindet sich im Portal 2 ein optischer Taster, der einen
Inkrementalmassstab 9 abtastet. In gleicher Weise ist der
Querschlitten 3 beweglich auf dem den Messtisch 1 überspannenden Teil
des Portals 2 in einer zweiten mit X bezeichneten Koordinatenrichtung
gelagert, wobei ein Reibradantrieb zur Bewegung in Richtung des
Pfeils X vorgesehen ist und ein optischer Taster die genaue Position des
Inkrementalmassstabes 7 in Richtung des Pfeiles X abtastet.
Auch die Pinole 4 ist in Richtung des Pfeiles Z analog
in der dritten Koordinatenrichtung eines kartesischen Koordinatensystems
X-Y-Z beweglich gelagert, wobei ebenfalls entsprechende Antriebe
die Pinole 4 in Richtung des Pfeiles Z antreiben können. Ein
ebenfalls im Querschlitten angeordneter optischer Tastkopf tastet
hierbei die genaue Position des Maßstabes 8 ab.
-
Ein
derartig ausgestaltetes Koordinatenmessgerät wird üblicherweise durch Daten gesteuert, wobei
der Tastkopf 5 von der Mechanik 35 so verfahren
wird, dass der Taster 6 des zu vermessenden Werkstückes an
entsprechend durch die Daten vorgegebenen Punkten antastet. Alternativ
kann die Steuerung der Antriebe der Mechanik 33 jedoch
auch manuell über
die gezeigten Bedienelemente 11, 12, die im Ausführungsbeispiel
auf einem Bedienpult 10 angeordnet sind, erfolgen. Wenn
in dieser Beschreibung von „manuell” die Rede
ist, bedeutet dies nicht zwangsläufig, dass
die gesamte von dem Benutzer ausgeführte Steuerung mit der Hand
ausgeführt
wird. Vielmehr reichen z. B. auch ein oder mehrere Finger des Benutzers
aus und/oder kann zumindest teilweise auch ein Fuß des Benutzers
zur Steuerung eingesetzt werden. Das Bedienpult 10 kann
z. B. über
einen Wagen 14 im Bereich des Koordinatenmessgerätes verfahren
werden. Das Bedienpult 10 steht hierbei in Verbindung mit
der Steuerung 13 die das Bindeglied zu den Antrieben und
Sensoren des Koordinatenmessgerätes
darstellt. An die Steuerung 13 ist zusätzlich noch ein Auswerterechner 17 angeschlossen.
-
Das
Bedienpult oder eine andere Bedieneinrichtung für die manuelle Steuerung kann
jedoch auch unmittelbar an dem Koordinatenmessgerät angebracht
sein, z. B. an einem Adapter, der an dem oberen Pinolenende angebracht
ist. Auch kann die Bedieneinrichtung anders als dargestellt ausgestaltet sein.
Solche Einrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und
werden hier deswegen nicht näher
beschrieben. Möglichkeiten,
wie in einer Bedieneinrichtung ein haptisches Feed-back bzw. Signal erzeugt
werden kann, wurden bereits erwähnt
und sind z. B. in der
EP
0940651 A2 ,
2 und
3 mit der
zugehörigen
Beschreibung in den Absätzen
45 bis
47 beschrieben.
Z. B. kann der Elektromotor (Bezugszeichen
49 in der der
EP 0940651 A2 ,
siehe Absätze
46 und
47)
dazu verwendet werden, bei Überschreiten
der Grenze des Betriebsbereichs eine Kraft auf das Bedienelement
auszuüben.
Befindet sich dagegen das bewegliche Element innerhalb des Betriebsbereichs,
wird über
den Elektromotor keine Kraft auf das Bedienelement ausgeübt. Alternativ kann
innerhalb des Betriebsbereichs eine konstante Kraft auf das Bedienelement
ausgeübt
werden und kann bei Erreichen oder bei Überschreiten der Grenze eine
erhöhte
Kraft auf das Bedienelements ausgeübt werden.
-
Sehr
einfach herzustellen ist eine Alternative, bei der als Einrichtung
zur Erzeugung des haptischen Signals eine Vibrationseinrichtung
vorgesehen ist, die z. B. Teil des Bedienpults oder einer anderen Bedieneinrichtung
ist und die bei Erreichen oder Überschreiten
der Grenze des Betriebsbereichs zu Vibrationen angeregt wird. Hierzu
muss sie z. B. lediglich über
eine Wechselstromleitung an eine maschinelle Steuerungseinrichtung
des Koordinatenmessgeräts
angeschlossen sein. Alternativ wird die Bedieneinrichtung direkt
mit Wechselstrom versorgt und empfängt ein Controller der Bedieneinrichtung ein
Signal von der maschinellen Steuerung, wenn die Grenze erreicht
oder überschritten
ist, wobei das Signal den Controller dazu veranlasst, den Wechselstrom
der Vibrationseinrichtung einzuschalten.
-
Eine
solche Vibrationseinrichtung ist z. B. in 1 in das
Bedienpult 10 integriert und mit dem Bezugszeichen 37 bezeichnet.
-
Auch
die Steuerungsschaltung der
EP 0940651
A2 mit dem maschinellen Teil der Steuerung des Koordinatenmessgeräts kann
leicht modifiziert bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden (siehe
Abs. 49 in Verbindung mit
4 der
EP 0940651 A2 ).
2 der
vorliegenden Anmeldung zeigt den prinzipiellen Aufbau der Steuerung
für das Ausführungsbeispiel.
-
Zur
Antastung eines Werkstückes 15 (1) wird
die Tasteinheit 34 entsprechend in den Koordinatenrichtungen
X, Y, Z so verfahren, dass der Taster 6 die Oberfläche des
Werkstückes 15 antastet.
Dazu wird von den Bedienelementen 11, 12 entsprechend der
Auslenkung aus der Nulllage in der betreffenden Koordinatenrichtung
ein Signal, das hier mit Vx, Vy, Vz bezeichnet ist, an einen elektronischen
Controller 22 des Bedienelementes gegeben. Der Controller 22, der
hierbei als elektronische Schnittstelle zwischen den Bedienelementen 11, 12 sowie
der maschinellen Steuerung 13 des Koordinatenmessgerätes dient, nimmt
hierbei die von den Drehgebern der Bedienelemente 11, 12 gelieferten
Signale Vx, Vy, Vz auf und wandelt diese in entsprechende Signale
um, die hierbei der Einfachheit halber ebenfalls mit Vx, Vy, Vz
bezeichnet wurden. Diese umgewandelten Signale Vx, Vy, Vz werden
an die Steuerung 13 weitergegeben. Es soll an dieser Stelle
darauf aufmerksam gemacht werden, dass in den gezeigten Zeichnungen
die Steuerung 13 nur über
schematisch gezeigte Leitungen mit dem Controller 22 verbunden
ist. Natürlich wird
die Anbindung des Controllers 22 an die Steuerung 13 über logische
Datenkanäle,
z. B. eine LAN-Anbindung oder eine Schnittstelle nach dem RS232- Standard realisiert.
Aufgrund der Signale Vx, Vy, Vz leitet die Steuerung 13 entsprechende
Signale Xs, Ys, Zs ab, auf deren Basis dann die Antriebe 18 der
Mechanik angesteuert werden und die Mechanik 33 des Koordinatenmessgerätes in den
Koordinatenrichtungen entsprechend verfahren wird. Die aktuelle Position
der Tasteinheit 34, die sogenannte Maschinenposition Xm,
Ym, Zm, wird hierbei, wie bereits oben beschrieben, über optische
Tastköpfe
ermittelt, die die entsprechenden Maßstäbe 7, 8, 9 in
den drei Koordinatenrichtungen abtasten. Diese Messeinrichtungen
werden hierbei pauschal mit dem Bezugszeichen 19 als Wegmesseinrichtung
bezeichnet.
-
Zusätzlich ist
in dem hier gezeigten Beispiel die Tasteinheit 34 als messender
Tastkopf 5 ausgeführt,
bei dem der Taster 6 kontinuierlich gegenüber dem
Tastkopf 5 in allen drei Koordinatenrichtungen ausgelenkt
werden kann. Die Auslenkung des Tasters 6 gegenüber dem
Tastkopf 5 wird hierbei durch Messwerterfassungseinrichtungen 20 erfasst,
die die Auslenkung des Tasters 6 in jede der drei Koordinatenrichtungen
erfassen. Die betreffende gemessene Auslenkung in den drei Koordinatenrichtungen
wird hierbei mit XT, YT, ZT als Tasterauslenkung bezeichnet. Zusätzlich weist
der Tastkopf auch sogenannte Messkraftgeneratoren 21 auf,
die in jede der drei Koordinatenrichtungen eine definierte Messkraft
auf den Taster (6) entsprechend einer Vorgabe Fsoll aufschalten
können.
-
Noch
andere Ausführungsformen
von manuell steuerbaren Koordinatenmessgeräten und von entsprechenden
maschinellen Steuerungen sind ebenfalls der
EP 0940651 A2 entnehmbar.
-
Eine
Besonderheit des in 1 und 2 gezeigten
Koordinatenmessgerätes
ist darin zu sehen, dass der Benutzer abhängig von dem Betriebszustand
ein haptisches Signal erfährt.
Gelangt das Koordinatenmessgerät
(insbesondere zumindest eines der beweglichen Elemente der Mechanik)
in einen (unzulässigen)
Betriebszustand, in dem eine genaue Messung von Koordinaten nicht
oder nur noch eingeschränkt
möglich
ist, wird das haptische Signal ausgegeben. Der zulässige Betriebszustand
ergibt sich dabei insbesondere aus einem kalibrierten Bereich des
Koordinatenmessgeräts
und/oder aus Vorgaben des Benutzers (z. B. zu der maximal tolerierten
Abweichung von Abmessungen des Messobjekts im Vergleich zu Soll-Abmessungen).
-
Im
Folgenden wird nun näher
auf die Problematik der Kalibrierung von Koordinatenmessgeräten eingegangen.
-
3 zeigt
eine Tasteinheit 40 mit einem Tastkopf 45, an
dem ein Taststift 46 angeordnet ist. An einem freien Ende
des Taststifts 46 ist eine Tastkugel 41 befestigt.
In bekannter Weise wird der Taststift 46 gegenüber dem
Tastkopf 45 ausgelenkt, wenn auf die Tastkugel 41 äußere Kräfte einwirken,
weil die Tastkugel 41 an einen Messgegenstand anstößt. Die Auslenkung
(also ein Weg aus einer Ruhelage der Tastkugel oder ein Winkel aus
einer Ruhestellung oder Nullstellung der Tastkugel) wird von zumindest einem
Sensor 43 in dem Tastkopf 45 gemessen.
-
Zur
Kalibrierung der Tasteinheit wird z. B. eine Kalibrierkugel 47 durch
Antasten von einer Vielzahl von Oberflächenpunkten der Kalibrierkugel 47 kalibriert.
Dabei werden die Oberflächenpunkte
der Kalibrierkugel 47 bei unterschiedlich großen Auslenkungen
der Tastkugel 41 angetastet. Den unterschiedlichen Auslenkungen
entsprechen z. B. unterschiedliche Kräfte, die beim Antasten zwischen
Tastkugel 41 und Kalibrierkugel 47 wirken. Generell
gilt, dass eine höhere
Auslenkung einer höheren
Antastkraft entspricht. Z. B. ist die Tasteinheit so ausgestaltet,
dass die Antastkraft etwa proportional zur Auslenkung ist. Z. B.
kann die Kalibrierkugel 47 bei etwa konstantem Betrag der
Auslenkung im Scanning-Verfahren abgetastet werden, wobei z. B.
ein halbkugelförmiger
Oberflächenbereich
der Kalibrierkugel 47 abgetastet wird. Eine vollständige Abtastung
der Kugeloberfläche 47 ist
nicht möglich,
da die Kugel von einem Ständer 42 gehalten
wird. Auch reicht in der Regel eine Halbkugel zum Kalibrieren aus.
Zur Kalibrierung stehen Vergleichskoordinaten der Kugeloberfläche der
Kalibrierkugel 47 zur Verfügung, die auf andere Weise,
mit hochpräzisen
Messverfahren gemessen wurden.
-
4 zeigt
zwei halbkugelförmige
Konturen, die zueinander konzentrisch angeordnet sind. Das gemeinsame
Zentrum ZE entspricht der Ruhelage bzw. Nullstellung der Tastkugel 41,
d. h. die Tastkugel 41 ist in der Ruhelage bzw. Nullstellung
nicht ausgelenkt. Die innere halbkugelförmige Kontur I definiert den
Rand bzw. die Grenze der Auslenkung der Tastkugel 41 aus
ihrer Ruhelage, wobei für
kleinere, innerhalb der Kontur I gelegene Auslenkungen keine zuverlässigen Messergebnisse
mehr garantiert werden können.
Anders ausgedrückt
ist die Tasteinheit nicht für
Auslenkungen innerhalb der Kontur I kalibriert. Ein Grund hierfür, warum
für Auslenkungen
innerhalb der Kontur I keine zuverlässigen Messwerte garantiert
werden können,
besteht darin, dass die Antastkraft nicht ausreicht, um einen zuverlässigen Kontakt
beim Scanning zu gewährleisten.
Ein anderer Grund besteht darin, dass der oder die Messsensoren 43 für diesen
Bereich keine ausreichend reproduzierbaren Werte liefern.
-
Die äußere halbkugelförmige Kontur
A stellt die Grenze für
die maximal zulässigen
Auslenkungen der Tastkugel 41 dar, wobei zulässig hier
bedeutet, dass außerhalb
der Kontur A der kalibrierte Bereich der Tasteinheit verlassen wird.
Bei größeren Auslenkungen
ergeben sich Messfehler, da der oder die Sensoren 43 der
Tasteinheit Sensorsignale liefern, die nicht linear mit der tatsächlichen
Auslenkung zusammenhängen
und für
die Auslenkungen außerhalb der
Kontur A die Umrechnung der Sensorsignale in Auslenkungswerte bzw.
die Linearitätskorrektur
nicht bekannt oder nicht genau genug sind. In der Regel werden die
erwähnten
Nichtlinearitäten
durch Interpolationspolynome oder Splines beschrieben bzw. korrigiert,
so dass schon kurz außerhalb
des kalibrierten Bereichs deutliche Abweichungen zwischen der durch
das Polynom bzw. durch den Spline errechenbaren Korrektur und den
tatsächlichen
Verhältnissen
auftreten können.
-
5 zeigt
schematisch eine Anordnung mit einer optischen Tasteinheit 50 und
einem Messobjekt, hier der Kalibrierkugel 47. Die Tasteinheit 50 weist
eine Strahlungsquelle 51 auf und eine nicht näher dargestellte
Optik, mit der ein von der Strahlungsquelle 51 erzeugter
Laserstrahl innerhalb einer Ebene aufgefächert wird, so dass sich ein
fächerförmiges,
in einer Ebene liegendes Bündel
von aufgefächerten
Laserstrahlen ergibt. Der Bereich, in dem die aufgefächerten
Laserstrahlen sich ausbreiten, ist in 5 mit dem
Bezugszeichen 54 bezeichnet. Innerhalb eines trapezförmigen Bereiches 56,
dessen divergierende Außenkanten
durch den fächerförmigen Bereich 54 gegeben
sind und der außerdem
in einem kleineren Abstand zur Strahlungsquelle 51 beginnt (Grenze 57)
und in einem größeren Abstand
zur Strahlungsquelle 51 endet (Grenze 58) kann
mit hinreichender Genauigkeit ein Messobjekt vermessen werden. Mit
hinreichender Genauigkeit bedeutet hier, dass die Tasteinheit für diesen
trapezförmigen
Bereich 56 kalibriert ist.
-
Nur
ein Teil der Oberfläche
der Kalibrierkugel 47, der hier mit dem Bezugszeichen 55 bezeichnet ist,
befindet sich innerhalb des trapezförmigen Bereichs 56.
Die auf diesen Bereich 55 auftreffenden Laserstrahlen werden
reflektiert und treffen auf ein Sensorfeld 52 (z. B. eine
CCD-Kamera) der Tasteinheit 50. Der Bereich 55 erzeugt
auf dem Sensorfeld 52 ein Abbild 53.
-
Auch
derartige optische Tasteinheiten sind nicht linear hinsichtlich
der tatsächlichen
Form und Position des Messobjekts. Das Abbild des Messobjekts ist
daher verzerrt. Gründe
hierfür
liegen in entsprechenden Nichtlinearitäten der Optik, die die Messstrahlen
(hier die Laserstrahlen) erzeugt, in der Optik, die die reflektierten
Strahlen auf das Sensorfeld abbildet (nicht näher dargestellt), in der Geometrie
der Messanordnung aus Strahlungsquelle, Messobjekt und Sensorfeld
sowie in den Messeigenschaften des Sensorfeldes selbst.
-
Ein
Beispiel für
ein Verfahren zum Kalibrieren einer solchen optischen Tasteinheit
wird im Folgenden beschrieben.
-
Für das Sensorfeld
mit einem Feld von r x c Sensoren zur Erzeugung von entsprechend
vielen Pixeln eines Bildes des Sensorfeldes existiert eine Datei,
die Parameter zur Umrechnung der Pixelkoordinaten r (Row, d. h.
Zeile) und c (Column, d. h. Spalte) in die metrischen Koordinaten
x = {x, y, z} enthält, wobei
x die Koordinate der Richtung senkrecht zu der Lichtebene ist und
daher der trapezförmige
Bereich 56 in der y-z-Ebene liegt. Ein Rechner greift auf
die Datei zu, die z. B. im ASCII-Format vorliegt. Die Datei kann
auch Kommentare sowie Ergebnisse der internen Sensorkalibrierung
(d. h. der Kalibrierung des Sensorfeldes allein) enthalten. Im Fall
eines Lichtschnittsensors (wie in 5 dargestellt,
bei dem die Lichtebene einen Teil der Oberfläche des Messobjekts schneidet)
mit einer einzelnen Lichtebene ist jedem Pixel des Sensorfeldes
nach der Kalibrierung eindeutig ein fester Punkt in der Lichtebene
zugeordnet.
-
Für den Zusammenhang
zwischen den Pixelkoordinaten r und c einerseits und den metrischen Koordinaten
y und z andererseits wird je ein Polynom f(r, c) fünften Grades
der Form f(r, c) = k1 +
r·k2 + c·k3 + r2·k4 + r·c·k5 + c2·k6
+ r3·k7 + r2·c·k8 + r·c2·k9 + c3·k10
+ r4·k11 + r3·c·k12 + r2·c2·k13 + r·c3·k14 + c4·k15
+ r5·k16 + r4·c·k17 + r3·c2·k18 + r2·c3·k19 + r·c4·k20 + c5·k21 Gl.
1angenommen. Die je 21 Koeffizienten
ki sind für y und z in der Datei abgespeichert.
-
Die
z-Koordinate, die in Richtung quer zur Ausbreitungsrichtung variiert,
hängt fast
ausschließlich
von der Koordinate r ab. Der nichtlineare Verlauf über r enthält die perspektivische
Verzerrung der Optik, die die Zentralprojektion von der Lichtebene
auf die Bildebene des Sensorfeldes ergibt. Wenn der Verlauf der
z-Koordinate für verschiedene
Pixelreihen (in den Reihen ist der Wert der Koordinate r konstant)
des Sensors in Abhängigkeit
von der Koordinate c aufgetragen wird, ergeben sich sehr unterschiedliche
Verläufe,
die in 6 dargestellt sind. Die 6 zeigt
für die
Reihen r = 10, 100, 190, 280, 370 und 460 den Wert der z-Koordinate
in Abhängigkeit
von der Koordinate c. Bei idealen, linearen Verhältnissen sollte sich eine horizontale
Linie ergeben. Tatsächlich aber
(siehe z. B. für
Reihe 370) ist der Verlauf extrem nichtlinear.
-
Die
Polynomfunktion in Gl. 1 soll unter anderem das gesamte optische
System, sowohl die Abbildung (Zentralprojektion der Lichtebene auf
die Ebene des Sensorfeldes durch das Zentrum eines dazwischen gelegenen
Objektivs), die eventuell nicht gleichmäßig fächerförmig auf das Messobjekt einfallenden
Messstrahlen als auch den Schnitt mit der Lichtebene und die optischen
Fehler (Verzeichnung) des Objektivs modellieren.
-
Betrachtet
man den Verlauf für
Reihe 370 in 6, wird klar, dass die Kalibrierung
nur für
den kalibrierten Bereich gelten kann (der z. B nur von Pixel c =
100 in Reihe 370 bis c = 500 in der Reihe 370 reichen kann, in welchem
Fall der kalibrierte Bereich in der Lichtebene auch nicht trapezförmig sein,
oder der über
die gesamte Reihe reichen kann) und z. B. bei Verlassen des kalibrierten,
trapezförmigen
Bereichs 56 gemäß 5 deutliche
Fehler zu erwarten sind, wenn die Pixelkoordinaten mit demselben
Polynom wie in dem kalibrierten Bereich in die Raumkoordinaten der
Lichtebene umgerechnet werden. Die Ränder des kalibrierten Bereichs
bilden daher erfindungsgemäß die Grenzen
für den
Betrieb des Koordinatenmessgeräts.
Wird die optische Tasteinheit 50 in eine Position und/oder
Ausrichtung relativ zu dem Messobjekt gebracht, in der das Messobjekt
nicht in dem kalibrierten Bereich liegt, wird dies z. B. über eine grobe
Messung unter Inkaufnahme des großen Fehlers von dem Koordinatenmessgerät festgestellt
und wird das haptische Signal an den Benutzer ausgegeben.
-
Daher
ist es insbesondere möglich,
iterativ, zumindest zweistufig, zunächst eine erste Messung der
Koordinaten mit großem
Fehler mit dem Koordinatenmessgerät durchzuführen um festzustellen, ob der
kalibrierte Bereich eingehalten ist. Wenn dies der Fall ist, kann
in der nachfolgenden zweiten Stufe die eigentliche Vermessung der
Koordinaten durchgeführt
werden.
-
Alternativ
kann aus der Mechanik die ungefähre
Position und Ausrichtung der Tasteinheit relativ zu dem Messeobjekt
ermittelt werden. Sind die Relativposition und Ausrichtung für einen
früheren
Zeitpunkt bekannt, kann verfolgt werden, wie sich die Tasteinheit
seitdem bewegt hat und kann daraus auf die momentane Relativposition
und Ausrichtung geschlossen werden.
-
Im
Ausführungsbeispiel
der 2 werden beide Verfahrensvarianten z. B. von dem
Rechner 17 in Kombination mit der Steuerung 13 durchgeführt. Die
Steuerung 13 liefert in der ersten Verfahrensvariante (der
iterativen Messung) die groben Messwerte. Die Software in dem Rechner
ermittelt daraus, ob der kalibrierte Bereich eingehalten ist oder
ob die Grenzen erreicht oder überschritten
sind. Bei der zweiten Verfahrensvariante (der Verfolgung der Historie)
liefert die Steuerung laufend die Messwerte aus den Antrieben und/oder
aus der Koordinatenmesseinrichtung an den Rechner 17 und
dieser berechnet daraus die momentane Position und Ausrichtung der Tasteinheit.