DE102009054591A1 - Messwerkzeug zur Erfassung einer Kontur eines Gegenstands - Google Patents

Messwerkzeug zur Erfassung einer Kontur eines Gegenstands Download PDF

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    • G01B11/2513Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns

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Abstract

Messwerkzeug (10), das zum Erfassen einer Kontur (30, 30a, 30b, 30c) eines Gegenstands (28, 28a, 28b, 28c) ausgelegt ist und eine berührungslos messende Abstandsmesseinrichtung (22), eine Wegerfassungseinrichtung (16), mit der eine Bewegung der Abstandsmesseinrichtung (22) quer, bevorzugt senkrecht zu ihrer Messrichtung erfassbar ist, und eine Auswerteeinrichtung (18) umfasst, die zur automatischen Generierung eines eine zu erfassende Kontur (30, 30a, 30b, 30c) repräsentierenden Datensatzes basierend auf einer Mehrzahl von Messwertpaaren aus gemessenen Abständen und erfassten Wegstrecken eingerichtet ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messwerkzeug zum Erfassen einer Kontur eines Gegenstands oder Bauwerkbereiches, eine Projektionsvorrichtung zur Projektion einer Kontur und ein Bearbeitungswerkzeug zur autonomen Bearbeitung einer Fläche eines Werkstücks entlang einer Kontur.
  • Beim Innenausbau von Gebäuden unter Verwendung von plattenförmigen Baumaterialien, wie beispielsweise beim Trockenbau von Wänden mit Gipskartonplatten, ist häufig ein Zuschneiden der Baumaterialien erforderlich. Hiezu werden in der Praxis die realen Abmessungen mit einem herkömmlichen Messwerkzeug erfasst, wie beispielsweise mit einem Zollstock oder einem Laserentfernungsmesser, und anschließend manuell in Form von Linien auf das zuzuschneidende Werkstück übertragen. Daraufhin erfolgt der Zuschnitt des Werkstücks entlang der Linien mit einem entsprechenden Trennwerkzeug. Das Erfassen realer Abmessungen komplexer Konturen, wie beispielsweise Konturen schiefer Wände, mehrere Ecken aufweisender Nischen oder dergleichen, ist in der Praxis jedoch sehr problematisch, fehleranfällig und zeitaufwendig. Gleiches gilt auch für das Übertragen derart komplexer Konturen auf ein zuzuschneidendes Werkstück.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Messwerkzeug bereitzustellen, mit dem auch komplexe Konturen von Gegenständen oder Bauwerken einfach, exakt und schnell erfasst werden können. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Übertragen erfasster Konturen auf ein zuzuschneidendes Werkstück und ggf. auch das Zuschneiden selbst zu vereinfachen.
  • Zur Lösung dieser Aufgaben schafft die vorliegende Erfindung ein Messwerkzeug, das zum Erfassen einer Kontur eines Gegenstands ausgelegt ist und eine berührungslos messende Abstandsmesseinrichtung, eine Wegerfassungseinrichtung, mit der eine Bewegung der Abstandsmesseinrichtung quer, bevorzugt senkrecht zu ihrer Messrichtung erfassbar ist, und eine Auswerteeinrichtung umfasst, die zur automatischen Generierung eines eine zu erfassende Kontur repräsentierenden Datensatzes basierend auf einer Mehrzahl von Messwertpaaren aus gemessenen Abständen und erfassten Wegstrecken eingerichtet ist.
  • Ein solches Messwerkzeug wird zum Erfassen der auf ein zuzuschneidendes Werkstück zu übertragenden Ist-Kontur eines Gegenstands oder Bauwerks entlang einer von der zu erfassenden Kontur beabstandeten Bezugskante bewegt, die beispielsweise von einem bereits verbauten Werkstück gebildet werden kann. Die quer zur Bewegungsrichtung ausgerichtete Abstandsmesseinrichtung erfasst während dieser Bewegung Abstände zur Kontur. Gleichzeitig erfasst die Abstandsmesseinrichtung zu Messzeitpunkten der Abstandsmesseinrichtung zurückgelegte Wegstrecken. Entsprechend können in der Auswerteeinrichtung Messwertepaare aus gemessenen Abständen und erfassten Wegstrecken gebildet werden, die Punkte der zu erfassenden Kontur repräsentieren, welche beispielsweise als kartesische Koordinaten mit der Bewegungsrichtung als X-Achse, der Messrichtung als Y-Achse und dem Startpunkt der Messung als Ursprung des Koordinatensystems dargestellt werden können. Hieraus wird ein die zu erfassende Kontur repräsentierender Datensatz erstellt. Vorab kann der Konturverlauf mittels Interpolation weiter angenähert werden, um eine Funktion y = f(x) zu erstellen, wobei Start- und Endpunkt der Messung den Anfangs- und Endpunkt der Funktion bilden.
  • Die Kontur eines Gegenstandes oder einer Bauwerks kann somit unter Verwendung des erfindungsgemäßen Messwerkzeugs mit einer hohen Präzision erfasst werden. Die Durchführung einzelner Abstandsmessungen kann dabei kontinuierlich, automatisch zu vorgegebenen Zeitabständen oder automatisch in Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke erfolgen. Auch kann die Durchführung einzelner Abstandsmessungen durch einen Benutzer gesteuert erfolgen. Letzteres kann sich beispielsweise anbieten, wenn bei einer überwiegend geraden Kontur nicht kontinuierliche Übergänge oder lokal begrenzt Formänderungen auftreten. Die Messwertdichte kann einstellbar sein, um die Kontur mehr oder weniger detailliert zu erfassen Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Anlageelement zum Führen der Abstandsmesseinrichtung entlang einer Bezugskante vorgesehen. Dies erleichtert die korrekte Führung der Abstandsmesseinrichtung, wodurch die Präzision bei der Konturerfassung erhöht wird.
  • Es kann eine separate Führungsschiene als Zubehörteil vorgesehen sein, die eine Bezugskante definiert, entlang der die Abstandsmesseinrichtung geführt werden kann. Entsprechend ist stets eine ordnungsgemäße Bezugskante zum Führen der Abstandsmesseinrichtung vorhanden. Darüber hinaus erleichtert eine solche Führungsschiene die Handhabung der Abstandsmesseinrichtung. Bevorzugt kann das Abstandsmessgerät lösbar mit der Schiene verbunden werden, um während der Erfassung der Kontur eine besonders sichere Führung zu erhalten.
  • Die Wegerfassungseinrichtung kann einen Rollkörper zum Ablaufen auf einer Anlagefläche oder optische Wegerfassungsmittel umfassen. Die Rotation des Rollkörpers oder Signale der optischen Wegerfassungsmittel werden dann als zurückgelegte Wegstrecke erfasst.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Abstandsmesseinrichtung als Laserabstandsmesseinrichtung ausgeführt. Laserabstandsmesseinrichtungen als solche sind im Stand der Technik prinzipiell bekannt und aufgrund ihrer einfachen Handhabung sowie hohen Präzision und Robustheit für die Verwendung in dem Messwerkzeug besonders geeignet.
  • Das Messwerkzeug kann eine Datenschnittstelle, insbesondere nach dem Übertragungsstandard Bluetooth umfassen, über die von der Auswerteeineinrichtung generierte Datensätze versendet werden können.
  • Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ferner eine Projektionsvorrichtung, die zur Projektion einer Kontur, insbesondere einer mit einem erfindungsgemäßen Messwerkzeug erfassten Kontur, auf eine zuzuschneidende Fläche eines im Abstand angeordneten Werkstücks ausgelegt ist und eine Datenschnittstelle zum Empfangen eines eine zu projizierende Kontur repräsentierenden Datensatzes umfasst, wobei die Projektionsvorrichtung ausgeführt ist, die Größe der Projektion auf der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks zu variieren, wobei eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die derart ausgeführt ist, dass die Projektion der Kontur auf der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks automatisch in Originalgröße erfolgt. Entlang einer auf das Werkstück projizierten Kontur kann das Werkstück problemlos zugeschnitten werden, ohne dass vorab ein manuelles Abtragen von gemessenen Abständen oder dergleichen auf dem Werkstück erforderlich wäre.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Projektionsvorrichtung eine Abstandsmesseinheit zur Bestimmung des Abstands der Projektionsvorrichtung von der Ebene der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks, wobei die Steuereinrichtung ausgeführt ist, basierend auf einem von der Abstandsmesseinheit bestimmten Abstand die Größe der Projektion auf Originalgröße einzustellen.
  • Die Steuerungseinrichtung kann ausgeführt sein, um die Projektion von Linien, insbesondere Kreuzlinien zur relativen Ausrichtung der Projektionsvorrichtung und der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks zueinander zu steuern. An den projizierten Linien können insbesondere Werkstückkanten derart ausgerichtet werden, dass sie mit diesen fluchten, oder natürlich auch umgekehrt. Bei der Verwendung von Kreuzlinien kann der Ursprung des Koordinatensystems, auf dem die eine zu projizierende Kontur repräsentierende Funktion y = f(x) beruht, automatisch auf den Kreuzungspunkt der Kreuzlinien und somit auf einen Eckpunkt des Werkstücks gelegt werden. Entsprechend kann auch der Startpunkt der Funktion y = f(x) in Y-Richtung automatisch festgelegt werden, ggf. unter Berücksichtung von Fügespalten oder dergleichen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung ausgeführt, die Kontur von einer ersten projizierten Linie bis zu einer zweiten parallelen projizierten Linie zu projizieren, an denen einander gegenüberliegende Seitenkanten des zuzuschneidenden Werkstücks ausgerichtet sind. Nach Ausrichtung der beiden parallelen projizierten Linien derart, dass sie mit einander gegenüberliegenden Seitenkanten eines Werkstücks fluchten, erfolgt die Projektion der für den Werkstückzuschnitt erforderlichen Kontur automatisch von einer Linie zur anderen, wodurch, wenn die Abstandsmessungen ebenfalls entlang einer dem Abstand zwischen den gegenüberliegenden Seitenkanten des Werkstücks entsprechenden Strecke erfolgt sind, automatisch eine Projektion der Kontur in Originalgröße erfolgt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Kamerasystem mit Bilderkennung zur Erfassung der Ist-Position eines zuzuschneidenden Werkstücks vorgesehen, wobei die Steuerungseinrichtung derart ausgeführt ist, dass die Projektion der Kontur auf der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks unter Berücksichtigung der erfassten Ist-Position des Werkstücks erfolgt. In diesem Fall kann auf die Projektion von Linien verzichtet werden.
  • Die Projektionsvorrichtung kann als Laserprojektionsvorrichtung oder als Bildprojektor, insbesondere als Beamer ausgeführt sein. Derartige Geräte sind heutzutage weit verbreitet und für die Darstellung von zweidimensionalen Informationen gut geeignet. Insbesondere Laserprojektionsvorrichtungen sind flexibel einsetzbar und außerdem robust, weshalb sie auch bei ungünstigen Arbeitsbedingungen wie Feuchtigkeit und Staub verwendet werden können.
  • Die Projektionsvorrichtung ist bevorzugt mit einer Selbstnivellierungsvorrichtung zur Ausrichtung an der Schwerkraft oder an einer zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks ausgeführt. Eine Selbstnivellierung an der Schwerkraft ist beispielsweise durch die Verwendung eines Pendels realisierbar. Zur Ausrichtung an der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks kann die Projektionsvorrichtung beispielsweise mit einer Abstandsmesseinrichtung ausgeführt sein und solange bewegt werden, bis der Abstand zu der zuzuschneidenden Fläche minimal ist, so dass die Projektionsvorrichtung senkrecht zur Fläche angeordnet ist.
  • Die Projektionsvorrichtung kann integral mit einem Messwerkzeug zur Erfassung einer Kontur eines Gegenstands ausgeführt sein, insbesondere mit einem erfindungsgemäßen Messwerkzeug. Entsprechend kann ein einziges Gerät sowohl zur Erfassung der Kontur als auch zu deren Projektion verwendet werden.
  • Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung darüber hinaus ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere ein Trennwerkzeug oder eine Fingerfräse, das zur autonomen Bearbeitung einer Fläche eines Werkstücks entlang einer Kontur ausgelegt ist und eine Datenschnittstelle zum Empfangen eines eine Kontur repräsentierenden Datensatzes, insbesondere eines von einem erfindungsgemäßen Messwerkzeug generierten Datensatzes, und eine Steuerungseinheit umfasst, wobei die Steuerungseinheit ausgeführt ist, eine Bearbeitung des Werkstücks in Übereinstimmung mit dem über die Datenschnittstelle empfangenen Datensatzes zu steuern. Mit einem solchen Bearbeitungswerkzeug kann also eine autonome Bearbeitung eines Werkstücks erfolgen, ohne dass eine Projektion der Kontur erforderlich ist.
  • Das Bearbeitungswerkzeug kann eine Ausrichteinrichtung aufweisen, mit der das Bearbeitungswerkzeug und die zu bearbeitende Fläche des Werkstücks relativ zueinander ausrichtbar sind. Die Ausrichteinrichtung kann beispielsweise nach der Art eines Kreuzlinienlasers ausgeführt sein, um Bezugslinien auf die Oberfläche des Werkstücks zu projizieren. Auch können mechanische Anschläge für die Ausrichtung des Bearbeitungswerkzeugs vorgesehen sein. Ferner kann eine optische Ausrichtung anhand von an dem Bearbeitungswerkzeug vorgesehener Markierungen in Übereinstimmung mit dem zu bearbeitenden Werkstück erfolgen.
  • Das Bearbeitungswerkzeug kann integral mit einem Messwerkzeug zur Erfassung einer Kontur eines Gegenstands ausgeführt sein, insbesondere mit einem erfindungsgemäßen Messwerkzeug. Somit kann ein einzelnes Werkzeug für die Erfassung der Kontur und deren Nacharbeitung auf dem Werkstück verwendet werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. In der Zeichnung zeigt bzw. zeigen:
  • 1 eine schematische Draufsicht eines Messwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine Draufsicht, die den Einsatz des in 1 dargestellten Messwerkzeugs bei der Erfassung einer Wandkontur unter Verwendung eines separaten Anlageelementes zeigt,
  • 3 eine Detaildarstellung der 2, das die Führung des Anlageelementes des Messwerkzeugs entlang einer Bezugskante zeigt,
  • 4 die Darstellung gemäß 3 in Seitenansicht,
  • 5 eine Draufsicht, die den Einsatz des in 1 dargestellten Messwerkzeugs bei der Erfassung einer Wandkontur unter Verwendung einer separaten Führungsschiene zeigt,
  • 6 eine Draufsicht eines in 5 dargestellten Details, die die Führung des Messwerkzeugs entlang der Führungsschiene zeigt,
  • 7 die Darstellung gemäß 6 in Seitenansicht,
  • 8 eine Draufsicht einer Projektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die an einem Werkstück ausgerichtet ist und auf eine Werkstückfläche eine Kontur projiziert,
  • 9 die Darstellung gemäß 8 in Seitenansicht,
  • 10 die Darstellung gemäß 9 bei der Bearbeitung von in Form eines Werkstückstapels angeordneten Werkstücken, und
  • 11 eine Draufsicht eines Bearbeitungswerkzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Bearbeitung eines Werkstücks entlang eine Kontur.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Messwerkzeugs 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Messwerkzeug 10 umfasst eine Abstandsmesseinrichtung 12, die vorliegend als Laserabstandsmesseinrichtung ausgeführt ist. Mit der Abstandsmesseinrichtung 12 können mittels eines Laserstrahls 14 Abstände in Y-Richtung erfasst werden. Ferner weist das Messwerkzeug 10 eine an seiner Unterseite vorgesehene Wegerfassungseinrichtung 16 auf, die in 1 gestrichelt dargestellt ist. Die Wegerfassungseinrichtung 16 umfasst eine nicht näher dargestellte Walze, die um eine sich in Y-Richtung erstreckende Achse drehbar ist. Der Walze ist ein ihre Drehbewegung erfassender Sensor zugeordnet, so dass basierend auf einer von dem Sensor erfassten Drehbewegung der Walze eine von dem Messwerkzeug 10 zurückgelegte Wegstrecke in X-Richtung ermittelbar ist. Das Messwerkzeug 10 weist außerdem eine Auswerteeinrichtung 18 auf, die zur automatischen Generierung und Speicherung von eine zu erfassende Kontur repräsentierenden Daten basierend auf einer Mehrzahl von Messwertpaaren aus gemessenen Abständen und erfassten Wegstrecken eingerichtet ist, wie es nachfolgend noch näher erläutert wird. Weiterhin umfasst das Messwerkzeug 10 eine Datenschnittstelle 20, die als Bluetooth-Schnittstelle ausgeführt ist, um in der Auswerteeinrichtung 18 generierte Daten übertragen zu können. Das Messwerkzeug 10 ist mit einer Anzeige- und Bedienvorrichtung 22 versehen, mit der die Betriebsparameter oder erfasste Messwerte dargestellt und Befehle eingegeben werden können.
  • Anhand der 2 bis 4 wird nachfolgend ein möglicher Einsatz des in 1 dargestellten Messwerkzeugs 10 bei der Herstellung einer Trockenbauwand 24 unter Verwendung von Gipskartonplatten 26 erläutert. Wie es in 2 gezeigt ist, sind bereits drei Gipskartonplatten 26 nebeneinander in einem nicht näher dargestellten Trockenbaurahmen positioniert. Zur Fertigstellung der Trockenbauwand 24 muss noch eine weitere Gipskartonplatte 26 in den zur Raumwand 28 verbleibenden Zwischenraum eingesetzt werden, die entsprechend der Wandkontur 30 zuzuschneiden ist. Für einen solchen Zuschnitt muss die Wandkontur 30 in einem ersten Schritt erfasst und in einem zweiten Schritt auf die Gipskartonplatte 26 übertragen werden. In einem dritten Schritt muss die Gipskartonplatte 26 dann entlang der auf diese übertragenen Kontur geschnitten werden.
  • Zum Erfassen der Wandkontur 30 wird an dem Messwerkzeug 10 zunächst ein die Führung der Abstandsmesseinrichtung 22 unterstützendes Anlageelement 32 befestigt. Daraufhin wird das Anlageelement 32 an der mit der Bezugsziffer 34 gekennzeichneten Position mit der Seitenkante 36 der Gipskartonplatte 26 in Anlage gebracht. Die Position 34 wird daraufhin als Startpunkt definiert, der gleichzeitig den Ursprung eines Koordinatensystems mit X-Achse und Y-Achse bildet, wobei die X-Achse mit der Erstreckungsrichtung des Anlageelementes 32 und die Y-Achse mit der Messrichtung der Abstandsmesseinrichtung 22 zusammenfällt. Nunmehr wird das Messwerkzeug 10 geführt durch das Anlageelement 32 manuell aufwärts in X-Richtung entlang der Seitenkante 36 der Gipskartonplatte 26 bewegt, bis der obere Rand der Gipskartonplatte 26 erreicht ist. Während dieser Bewegung des Messwerkzeugs 10 erfasst die Abstandsmesseinrichtung 22 in zuvor definierten Zeitabständen, beispielsweise alle 0,5 Sekunden, oder jeweils nach Zurücklegung einer vorbestimmten Wegstrecke in X-Richtung, beispielsweise alle 10 mm, Abstände zur Wandkontur 30 in Y-Richtung. Dabei werden in der Auswerteeinrichtung 18 fortlaufend Messwertpaare generiert und gespeichert, die jeweils aus einem von der Abstandsmesseinrichtung 22 erfassten Abstand (x-Wert) und einer von der Wegerfassungseinrichtung 16 zeitgleich erfassten Wegstrecke (y-Wert) bestehen. Die Gesamtheit der Messwertpaare, die während der Bewegung des Messwerkzeugs 10 entlang der Seitenkante 36 der Gipskartonplatte 26 erfasst wird, wird als Datensatz gespeichert, beispielsweise in Form kartesischer Koordinaten oder nach entsprechender Interpolation als eine Funktion y = f(x). Der Datensatz repräsentiert die Wandkontur 30 der Raumwand 28 und kann über die Schnittstelle 20 versendet werden.
  • Eine geringfügig modifizierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messwerkzeugs 10 ist in den 5 bis 7 gezeigt. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Führungsschiene 38 vorgesehen. Ansonsten entspricht diese Ausführungsform der vorherigen.
  • Zur Erfassung der Wandkontur 30 wird zunächst die Führungsschiene 38 an der Seitenkante 36 der wandnahen Gipskartonplatte 26 angelegt. Daraufhin kann das Messwerkzeug 10 beginnend beim Startpunkt 34 entlang der Führungsschiene 38 bis zum oberen Ende der Gipskartonplatte bewegt werden. Die Erfassung der Kontur 30 der Raumwand 28 erfolgt während dieser Bewegung analog zur ersten Ausführungsform.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 eine Projektionsvorrichtung 40 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, die als Laserprojektionsvorrichtung ausgeführt ist. Die Projektionsvorrichtung 40 dient zur Projektion einer Kontur auf eine Werkstückfläche, insbesondere einer mit einem Messwerkzeug 10 der zuvor beschriebenen Art erfassten Kontur 30.
  • Die Projektionsvorrichtung 40 umfasst, wie es in 10 schematisch dargestellt ist, eine Datenschnittstelle 44 nach dem Bluetooth-Standard zum Empfangen eines eine zu projizierende Kontur repräsentierenden Datensatzes, der beispielsweise von dem Messwerkzeug 10 wie zuvor beschrieben generiert und versendet wurde. Ferner weist die Projektionsvorrichtung 40 eine Steuerungseinrichtung 46 auf, welche die Projektion der über die Datenschnittstelle 44 empfangenen Daten steuert. Die Steuerungseinrichtung 46 ist ausgeführt, die Größe der Projektion auf der Projektionsfläche 42 zu variieren. Weiterhin umfasst die Projektionsvorrichtung 40 eine Abstandmesseinheit 48 zur Bestimmung des Abstandes der Projektionsvorrichtung 40 von der Projektionsfläche 42. Die Projektionsvorrichtung 40 ist mit Hilfe einer durch die Beine 50 angedeuteten Standvorrichtung mit einem Abstand H oberhalb der Projektionsfläche 42 positioniert.
  • Zum Zuschneiden der in 2 fehlenden Gipskartonplatte 26 wird der von dem Messwerkzeug 10 generierte und die Kontur 30 der Raumwand 28 repräsentierende Datensatz via Bluetooth an die Projektionsvorrichtung 40 übertragen.
  • Anschließend werden die Projektionsvorrichtung 40 und die zuzuschneidende Gipskartonplatte 26 zueinander ausgerichtet. Hierzu projiziert die Steuerungseinrichtung 46 Kreuzlinien 52, 54, an die die Gipskartonplatte 26 fluchtend angelegt wird. Eine weitere Ausrichtung der Projektionsfläche 42 und der Projektionsvorrichtung 40 erfolgt, indem die Abstandsmesseinheit 48 eingeschaltet und die Projektionsvorrichtung 40 daraufhin so lange bewegt wird, bis der von der Abstandsmesseinheit 48 gemessene Abstand zur Projektionsfläche 42 minimal ist. Dies kann automatisch erfolgen. Der Koordinatenursprung wird daraufhin automatisch auf den Kreuzungspunkt der Kreuzlinien 52 und 54 und somit auf die Ecke der Gipskartonplatte 26 gelegt.
  • In einem weiteren Schritt führt die Abstandsmesseinheit 48 erneut eine Abstandsmessung in Bezug auf die Oberseite der ausgerichteten Gipskartonplatte 26 durch, wie es durch den Strahl A angedeutet ist. Auf diese Weise wird der Abstandes H der Projektionsvorrichtung 40 zur Projektionsfläche 42 bestimmt. Basierend auf dem Abstand H steuert die Steuerungseinrichtung 46 die Projektion mittels Laserstrahl 55 derart, dass die Kontur 30 der Raumwand 28 unter Berücksichtung des Koordinatenursprungs in Originalgröße auf die Projektionsfläche 42 bzw. auf die Oberseite der Gipskartonplatte 26 projiziert wird. Wie es in 10 schematisch dargestellt ist, kann entsprechend auch eine Bearbeitung von stapelweise angeordneten Gipskartonplatten 26 der Reihe nach durchgeführt werden. Die Gipskartonplatten 26 sind dabei durch Distanzstücke 57 voneinander beabstandet, deren Höhe größer als der benötigte Werkzeugauslauf des Trennwerkzeugs ist.
  • In einem weiteren Schritt wird die Gipskartonplatte 26 entlang der Projektion beispielsweise mit einer Säge oder einem Messer zugeschnitten und anschließend zur Fertigstellung der Trockenwand 24 in den in 2 dargestellten Freiraum eingesetzt.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Projektionsvorrichtung 40, auch wenn dies nicht im Einzelnen dargestellt ist, ein Kamerasystem mit Bilderkennung zur Erfassung der Ist-Position eines zuzuschneidenden Werkstücks 26 aufweisen, wobei die Steuerungseinrichtung 46 in diesem Fall derart ausgeführt ist, dass die Projektion der Kontur auf der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks 26 automatisch unter Berücksichtigung der erfassten Ist-Position des Werkstücks 26 erfolgt. Entsprechend kann auf die Projektion der Kreuzlinien 52, 54 verzichtet werden. Die Erfassung der Ist-Position unter Einsatz eines solchen Kamerasystems mit Bilderkennung setzt voraus, dass zwischen dem Werkstück und dem Untergrund ein hinreichender Farbkontrast vorhanden ist. Dieser muss gegebenenfalls künstlich erzeugt werden. So können beispielsweise bei der Stapelanordnung von Werkstücken 26 gemäß 10 Distanzstücke 57 verwendet werden, die über die Außenkontur der Gipskartonplatten 26 vorstehen und eine dunkele Oberfläche aufweisen, so dass sie einen guten Kontrast zu den weißen Gipskartonplatten 26 bilden.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die in 2 fehlende Gipskartonplatte 26 auch mit einem autonom arbeitenden Bearbeitungswerkzeug zugeschnitten werden. 11 zeigt eine Ausführungsform eines solchen autonomen Bearbeitungswerkzeugs 56 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dem Bearbeitungswerkzeug 56 handelt es sich um eine über einen Antrieb in alle Richtungen bewegbare Fingerfräse mit einer Bluetooth-Datenschnittstelle 58 zum Empfangen der von dem Messwerkzeug 10 erfassten und die Kontur 30 der Raumwand 28 repräsentierenden Daten. Das Bearbeitungswerkzeug 56 umfasst eine Steuerungseinheit 60, die eine Bearbeitung des Werkstücks 26 in Übereinstimmung mit der über die Datenschnittstelle 58 empfangenen Konturdaten steuert. Ferner ist das Bearbeitungswerkzeug 56 mit einer nicht näher dargestellten Ausrichteinrichtung zum Ausrichten des Bearbeitungswerkzeugs 56 an einer Kante eines zu bearbeitenden Werkstückes ausgeführt, beispielsweise mit Markierungen in Form eines Fadenkreuzes oder dergleichen. Das Bearbeitungswerkzeug 56 wird über ein Stromkabel 62 mit Energie versorgt.
  • Zum Zuschneiden der in 2 fehlenden Gipskartonplatte 26 werden die die Kontur 30 der Raumwand 28 repräsentierenden Daten als eine Funktion y = f(x) von dem Messwerkzeug 10 an das Bearbeitungswerkzeug 56 via Bluetooth übermittelt. Anschließend wird das Bearbeitungswerkzeug 56 unter Verwendung der Ausrichteinrichtung an der zuzuschneidenden Gipskartonplatte 26 ausgerichtet. Nunmehr bewegt der Antrieb das Bearbeitungswerkzeug 56 basierend auf den empfangenen Daten automatisch entlang der Kontur 30, wodurch der Zuschnitt erfolgt. Anschließend wird die zugeschnittene Gipskartonplatte 26 zur Fertigstellung der Trockenwand 24 in den in 2 dargestellten Freiraum eingesetzt.
  • Sowohl die Projektionsvorrichtung 40 als auch das Bearbeitungswerkzeug 56 können prinzipiell integral mit dem Messwerkzeug 10 ausgeführt sein, auch wenn dies vorliegend nicht dargestellt ist.

Claims (17)

  1. Messwerkzeug (10), das zum Erfassen einer Kontur (30, 30a, 30b, 30c) eines Gegenstands (28, 28a, 28b, 28c) ausgelegt ist und eine berührungslos messende Abstandsmesseinrichtung (22), eine Wegerfassungseinrichtung (16), mit der eine Bewegung der Abstandsmesseinrichtung (22) quer, bevorzugt senkrecht zu ihrer Messrichtung erfassbar ist, und eine Auswerteeinrichtung (18) umfasst, die zur automatischen Generierung eines eine zu erfassende Kontur (30, 30a, 30b, 30c) repräsentierenden Datensatzes basierend auf einer Mehrzahl von Messwertpaaren aus gemessenen Abständen und erfassten Wegstrecken eingerichtet ist.
  2. Messwerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anlageelement (32) zum Führen der Abstandsmesseinrichtung (22) entlang einer Bezugskante vorgesehen ist.
  3. Messwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate Führungsschiene (38) als Zubehörteil vorgesehen ist, die eine Bezugskante definiert, entlang der die Abstandsmesseinrichtung (22) geführt werden kann.
  4. Messwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegerfassungseinrichtung (16) einen Rollkörper zum Ablaufen auf einer Anlagefläche oder optische Wegerfassungsmittel umfasst.
  5. Messwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmesseinrichtung (22) als Laserabstandsmesseinrichtung ausgeführt ist.
  6. Messwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messwerkzeug (10) eine Datenschnittstelle (20), insbesondere nach dem Übertragungsstandard Bluetooth umfasst, über die von der Auswerteeinrichtung (18) generierte Datensätze versendet werden können.
  7. Projektionsvorrichtung (40), die zur Projektion einer Kontur (30, 30a, 30b, 30c), insbesondere einer mit einem Messwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche erfassten Kontur, auf eine zuzuschneidende Fläche eines im Abstand angeordneten Werkstücks (26) ausgelegt ist und eine Datenschnittstelle (44) zum Empfangen eines eine zu projizierende Kontur (30, 30a, 30b, 30c) repräsentierenden Datensatzes umfasst, wobei die Projektionsvorrichtung (40) ausgeführt ist, die Größe der Projektion auf der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks (26) zu variieren, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (46) vorgesehen ist, die derart ausgeführt ist, dass die Projektion der Kontur (30, 30a, 30b, 30c) auf der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks (26) automatisch in Originalgröße erfolgt.
  8. Projektionsvorrichtung (40) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (40) eine Abstandsmesseinheit (48) zur Bestimmung des Abstands der Projektionsvorrichtung (40) von der Ebene der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks (26) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (46) ausgeführt ist, basierend auf einem von der Abstandsmesseinheit (48) bestimmten Abstand die Größe der Projektion auf Originalgröße einzustellen.
  9. Projektionsvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (46) ausgeführt ist, um die Projektion von Linien (52, 54), insbesondere Kreuzlinien zur relativen Ausrichtung der Projektionsvorrichtung (40) und der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks (26) zueinander zu steuern.
  10. Projektionsvorrichtung (40) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (46) ausgeführt ist, die Kontur (30, 30a, 30b, 30c) von einer ersten projizierten Linie bis zu einer zweiten parallelen projizierten Linie zu projizieren, an denen einander gegenüberliegende Seitenkanten des zuzuschneidenden Werkstücks ausgerichtet ist.
  11. Projektionsvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kamerasystem mit Bilderkennung zur Erfassung der Ist-Position eines zuzuschneidenden Werkstücks (26) vorgesehen ist, wobei die Steuerungseinrichtung (46) derart ausgeführt ist, dass die Projektion der Kontur (30, 30a, 30b, 30c) auf der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks (26) unter Berücksichtigung der erfassten Ist-Position des Werkstücks (26) erfolgt.
  12. Projektionsvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (40) als Laserprojektionsvorrichtung oder als Bildprojektor, insbesondere als Beamer ausgeführt ist.
  13. Projektionsvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (40) mit einer Selbstnivellierungsvorrichtung zur Ausrichtung an der Schwerkraft oder an der zuzuschneidenden Fläche des Werkstücks (26) ausgeführt ist.
  14. Projektionsvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (40) integral mit einem Messwerkzeug (10) zur Erfassung einer Kontur (30, 30a, 30b, 30c) eines Gegenstands (28, 28a, 28b, 28c), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgeführt ist.
  15. Bearbeitungswerkzeug (56), insbesondere ein Trennwerkzeug oder eine Fingerfräse, das zur autonomen Bearbeitung einer Fläche eines Werkstücks (26) entlang einer Kontur (30, 30a, 30b, 30c) ausgelegt ist und eine Datenschnittstelle zum Empfangen eines eine Kontur (30, 30a, 30b, 30c) repräsentierenden Datensatzes, insbesondere eines von einem Messwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6 generierten Datensatzes, und eine Steuerungseinheit umfasst, wobei die Steuerungseinheit ausgeführt ist, eine Bearbeitung des Werkstücks (26) in Übereinstimmung mit dem über die Datenschnittstelle empfangenen Datensatzes zu steuern.
  16. Bearbeitungswerkzeug (56) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausrichteinrichtung vorgesehen ist, mit der das Bearbeitungswerkzeug und die bearbeitende Fläche des Werkstücks (26) relativ zueinander ausrichtbar sind.
  17. Bearbeitungswerkzeug (56) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (56) integral mit einem Messwerkzeug (10) zur Erfassung einer Kontur (30, 30a, 30b, 30c) eines Gegenstands (28, 28a, 28b, 28c), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgeführt ist.
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