DE102015109960A1 - Vorrichtung und Verfahren zum optischen Bestimmen einer Position und/oder Orientierung eines Manipulators - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum optischen Bestimmen einer Position und/oder Orientierung eines Manipulators Download PDF

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    • G05B2219/40613Camera, laser scanner on end effector, hand eye manipulator, local

Abstract

Vorrichtung (100) zum optischen Bestimmen einer Position und/oder Orientierung eines Manipulators (102), wobei die Vorrichtung (100) einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden der Vorrichtung mit dem Manipulator (102) und wenigstens zwei Laser (106, 110, 114) aufweist, deren Laserstrahlen (108, 112, 116) sich in einem Schnittpunkt (118) kreuzen, um eine optische Messspitze zu bilden, und Verfahren zum optischen Bestimmen einer Position und/oder Orientierung eines Manipulators (102), wobei der Manipulator (102) mit einer derartigen Vorrichtung (100) relativ zu einer Messoberfläche positioniert und/oder orientiert wird und mithilfe einer Abbildung der Laserstrahlen (108, 112, 116) auf der Messoberfläche eine Position und/oder Orientierung des Manipulators (102) bestimmt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Bestimmen einer Position und/oder Orientierung eines Manipulators. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum optischen Bestimmen einer Position und/oder Orientierung eines Manipulators.
  • Aus der DE 101 53 049 A1 ist eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren bekannt zur Bestimmung der Position eines Referenzpunktes eines Referenzkörpers relativ zur Vorrichtung, wobei die Vorrichtung wenigstens drei Sensoren umfasst, die bezüglich der Vorrichtung fest angeordnet sind und mittels denen jeweils ein Abstand in Wirkrichtung des jeweiligen Sensors von einem bezüglich des jeweiligen Sensors festen Sensorpunkt zu einem Oberflächenpunkt auf der Oberfläche des Referenzkörpers bestimmbar ist; die Form der Oberfläche des Referenzkörpers bezüglich des Referenzpunktes geometrisch bekannt ist; und die Position des Referenzpunktes relativ zur Vorrichtung dadurch bestimmt wird, dass mittels jedes Sensors je ein Abstand zu je einem Oberflächenpunkt des Referenzkörpers bestimmt wird; und ein Gleichungssystem gelöst wird, das Beziehungen zwischen den bekannten Positionen der Sensorpunkte, den bekannten Wirkrichtungen der Sensoren, den gemessenen Abständen, der bekannten Form der Oberfläche des Referenzkörpers und der gesuchten Position des Referenzpunktes beschreibt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Insbesondere soll ein berührungsloses Bestimmen der Position und/oder Orientierung ermöglicht werden. Insbesondere soll eine Kollisionsgefahr zwischen einer Messspitze und einem Messobjekt verhindert werden. Insbesondere soll ein Bestimmen der Position und/oder Orientierung mit einer erhöhten Genauigkeit ermöglicht werden. Insbesondere soll ein Anfahren eines Messpunkts mit einer erhöhten Genauigkeit ermöglicht werden. Insbesondere soll eine verbesserte optische Rückmeldung ermöglicht werden. Insbesondere soll ein Aufwand reduziert werden. Insbesondere soll ein gesonderter Referenzkörper nicht erforderlich sein. Insbesondere sollen Einsatzmöglichkeiten erweitert werden. Insbesondere soll eine Erreichbarkeit schwer zugänglicher Messpunkte verbessert werden. Insbesondere soll eine Automatisierbarkeit ermöglicht oder verbessert werden.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung zum optischen Bestimmen einer Position und/oder Orientierung eines Manipulators, wobei die Vorrichtung einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden der Vorrichtung mit dem Manipulator und wenigstens zwei Laser aufweist, deren Laserstrahlen sich in einem Schnittpunkt kreuzen, um eine optische Messspitze zu bilden.
  • Die Vorrichtung kann dazu dienen, eine Position und/oder Orientierung eines Manipulators berührungslos zu bestimmen. Die Vorrichtung kann zum Messen dienen. Die Vorrichtung kann zum Messen eines Werkstücks dienen. Die Vorrichtung kann zum Kalibrieren dienen. Die Vorrichtung kann zum Kalibrieren eines Manipulators und/oder eines Werkstücks dienen. Die Vorrichtung kann dazu dienen, eine optische Messspitze zu erzeugen. Die Vorrichtung kann dazu dienen, eine Lasermessspitze zu erzeugen.
  • Die Vorrichtung kann als Effektor dienen. Der Manipulator kann im Raum bewegbar sein. Der Manipulator kann ferngesteuert bewegbar sein. Eine Richtungseinstellung des Manipulators kann änderbar sein. Eine Richtungseinstellung kann ferngesteuert änderbar sein. Der Manipulator kann einen Verbindungsabschnitt für einen Effektor aufweisen. Der Verbindungsabschnitt des Manipulators kann als Anschlussflansch ausgeführt sein. Der Manipulator kann Teil eines Industrieroboters sein. Der Industrieroboter kann eine Steuereinrichtung aufweisen. Der Industrieroboter kann programmierbar sein. Die Vorrichtung kann eine Basis aufweisen. Der Verbindungsabschnitt der Vorrichtung kann an der Basis angeordnet sein. Der Verbindungsabschnitt der Vorrichtung kann als Anschlussflansch ausgeführt sein. Der Schnittpunkt kann auch als Laserstrahlschnittpunkt bezeichnet werden.
  • Die Vorrichtung kann wenigstens drei Laser aufweisen, deren Laserstrahlen sich in einem Schnittpunkt kreuzen, um eine optische Messspitze zu bilden. Die Vorrichtung kann auch als Lasermesseffektor bezeichnet werden. Die Vorrichtung kann einen ersten Laser aufweisen, mit dem ein erster Laserstrahl erzeugbar ist. Die Vorrichtung kann einen zweiten Laser aufweisen, mit dem ein zweiter Laserstrahl erzeugbar ist. Die Vorrichtung kann einen dritten Laser aufweisen, mit dem ein dritter Laserstrahl erzeugbar ist. Der erste Laserstrahl, der zweite Laserstrahl und der dritte Laserstrahl können sich in einem Schnittpunkt kreuzen, um eine optische Messspitze zu bilden.
  • Wenigstens zwei Laserstrahlen können zueinander winklig verlaufen. Wenigstens drei Laserstrahlen können zueinander winklig verlaufen. Die wenigstens drei zueinander winklig verlaufenden Laserstrahlen können sich in einem pyramidenspitzenartigen Schnittpunkt schneiden.
  • Wenigstens zwei Laserstrahlen können in zueinander rechtwinkligen Ebenen verlaufen. Wenigstens zwei Laserstrahlen können zueinander rechtwinklig verlaufen. Wenigstens drei Laserstrahlen können in zueinander rechtwinklign Ebenen verlaufen. Wenigstens drei Laserstrahlen können zueinander rechtwinklig verlaufen. Ein zueinander rechtwinkliger Verlauf der Laserstrahlen kann dazu dienen, ein kartesisches Koordinatensystem zu bilden. Ein zueinander rechtwinkliger Verlauf der wenigstens zwei Laserstrahlen kann dazu dienen, ein kartesisches 2D-Koordinatensystem zu bilden. Ein zueinander rechtwinkliger Verlauf der wenigstens drei Laserstrahlen kann dazu dienen, ein kartesisches 3D-Koordinatensystem zu bilden. Die Laserstrahlen können ein rechtshändiges Koordinatensystem bilden.
  • Wenigstens ein Laserstrahl kann justierbar sein. Wenigstens zwei Laserstrahlen können justierbar sein. Eine Verlaufsrichtung eines Laserstrahls kann justierbar sein. Eine Justierbarkeit eines Laserstrahls kann dazu dienen, den Schnittpunkt einzustellen. Die Vorrichtung kann wenigstens einen Antrieb aufweisen. Der wenigstens eine Antrieb kann einen elektrischen Motor, insbesondere einen Schrittmotor, aufweisen. Die Vorrichtung kann wenigstens einen optischen Sensor aufweisen. Der wenigstens eine Antrieb und/oder der wenigstens eine optische Sensor kann dazu dienen, wenigstens einen Laserstrahl automatisiert zu justieren. Der wenigstens eine optische Sensor kann ein 2D-Sensor sein.
  • Wenigstens zwei Laserstrahlen können unterschiedliche Farben aufweisen. Wenigstens drei Laserstrahlen können unterschiedliche Farben aufweisen. Die Laserstrahlen können die Farben Rot, Grün und/oder Blau aufweisen. Die Laserstrahlen können derart unterschiedliche Farben aufweisen, dass im Schnittpunkt der Laserstrahlen zumindest annähernd weißes Licht resultiert.
  • Die Laser können Diodenlaser sein. Die Laser können eine Kollimationsoptik aufweisen. Die Laser können eine Fokussieroptik aufweisen.
  • Die Vorrichtung kann eine Aerosolerzeugungseinrichtung aufweisen. Eine Aerosolerzeugungseinrichtung kann dazu dienen, eine Sichtbarkeit der Laserstrahlen, insbesondere im Schnittpunkt, zu verbessern. Mithilfe der Aerosolerzeugungseinrichtung kann Aerosol aus Luft und Wasser oder einer wasserbasierten Flüssigkeit erzeugbar sein. Die Aerosolerzeugungseinrichtung kann wenigstens eine einem Laserstrahl zugeordnete Düse aufweisen. Die Düse kann eine zum Laserstrahl zumindest annähernd parallele Längsachse aufweisen. Die Düse kann eine zum Laserstrahl zumindest annähernd koaxiale Längsachse aufweisen. Die Aerosolerzeugungseinrichtung kann für jeden Laserstrahl eine Düse aufweisen.
  • Die Vorrichtung kann eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Vorrichtung kann wenigstens einen optischen Sensor aufweisen. Der wenigstens eine optische Sensor kann ein 2D-Sensor sein. Die Steuereinrichtung und der wenigstens eine optische Sensor können dazu dienen, eine Position und/oder Orientierung des Manipulators automatisiert zu bestimmen. Die Steuereinrichtung der Vorrichtung kann mit einer Steuereinrichtung eines Industrieroboters signalleitend verbindbar sein. Eine Steuereinrichtung eines Industrieroboters kann als Steuereinrichtung der Vorrichtung dienen.
  • Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum optischen Bestimmen einer Position und/oder Orientierung eines Manipulators, wobei der Manipulator mit einer derartigen Vorrichtung relativ zu einer Messoberfläche positioniert und/oder orientiert wird und mithilfe von Abbildungen der Laserstrahlen auf der Messoberfläche eine Position und/oder Orientierung eines Manipulators bestimmt wird. Der Manipulator mit der Vorrichtung kann bewegt werden. Bei einem Bewegen des Manipulators mit der Vorrichtung kann aus einer Abstandsänderung der Abbildungen der Laserstrahlen auf der Messoberfläche kann eine Information über eine Position und/oder Orientierung des Manipulators entnehmbar sein.
  • Der Manipulator mit der Vorrichtung kann bewegt werden, um den Schnittpunkt mit der Messoberfläche in Übereinstimmung zu bringen. Der Manipulator mit der Vorrichtung kann gezielt bewegt werden, bis der Schnittpunkt mit der Messoberfläche in Übereinstimmung gebracht ist.
  • Wenn sich bei einem Annähern des Manipulators mit der Vorrichtung an die Messoberfläche ein Abstand der Abbildungen der Laserstrahlen verringert, kann eine Annäherung fortgesetzt werden, um den Schnittpunkt mit der Messoberfläche in Übereinstimmung zu bringen. Wenn sich bei einem Annähern des Manipulators mit der Vorrichtung an die Messoberfläche ein Abstand der Abbildungen der Laserstrahlen vergrößert, kann der Manipulator mit der Vorrichtung von der Messoberfläche entfernt werden, um den Schnittpunkt mit der Messoberfläche in Übereinstimmung zu bringen. Wenn sich bei einem Entfernen des Manipulators mit der Vorrichtung von der Messoberfläche ein Abstand der Abbildungen der Laserstrahlen verringert, kann ein Entfernen fortgesetzt werden, um den Schnittpunkt mit der Messoberfläche in Übereinstimmung zu bringen. Wenn sich bei einem Entfernen des Manipulators mit der Vorrichtung von der Messoberfläche ein Abstand der Abbildungen der Laserstrahlen vergrößert, kann der Manipulator mit der Vorrichtung an die Messoberfläche angenähert werden, um den Schnittpunkt mit der Messoberfläche in Übereinstimmung zu bringen.
  • Wenn Abbildungen der Laserstrahlen unterschiedliche Abstände aufweisen, kann der Manipulator mit der Vorrichtung gekippt werden, bis die Abbildungen der Laserstrahlen zumindest annähernd gleiche Abstände aufweisen.
  • Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine lasergestützte Apparatur zur berührungslosen Kalibrierung von Werkstücken und Vorrichtungen. Mit der Erfindung kann ein pseudotaktiles Prinzip von mechanischen Messspitzen durch ein optisches Prinzip ersetzt werden, das auch als Lasermessspitze bezeichnet werden kann. Dazu können an einem Flansch eines Roboters drei Laser so angebracht werden, dass deren Strahlen sich in einem Punkt in einem bestimmten Abstand vom Flansch schneiden. Dieser Schnittpunkt kann die Messspitze der Apparatur darstellen, die vor dem Flansch des Roboters schweben kann. Damit eine Bedienperson die Apparatur als Messspitze verwenden kann, kann die Bedienperson ein entsprechendes optisches Feedback erhalten, durch das die Bedienperson die Lage des Schnittpunktes der Laserstrahlen im Raum erkennen bzw. darauf schließen kann. Weiterhin besteht die Möglichkeit, durch geeignete optische Sensoren eine Lage der Lasermessspitze teil- oder sogar vollautomatisch zu ermitteln bzw. zu kalibrieren.
  • Die Erfindung stellt ein optisches, berührungsloses Prinzip zu Verfügung, dass ohne problematische Herstellung eines Kontaktes zwischen Messspitze und Objekt auskommen kann. Das Prinzip stellt keine besonderen Anforderungen an die zu kalibrierenden Objekte wie beispielsweise zusätzlich anzubringende Teile.
  • Mit „kann” sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
  • Mit der Erfindung wird ein berührungsloses Bestimmen der Position und/oder Orientierung eines Manipulators ermöglicht. Eine Kollisionsgefahr zwischen einer Messspitze und einem Messobjekt wird verhindert. Ein Bestimmen der Position und/oder Orientierung mit einer erhöhten Genauigkeit wird ermöglicht. Ein Anfahren eines Messpunkts mit einer erhöhten Genauigkeit wird ermöglicht. Eine verbesserte optische Rückmeldung wird ermöglicht. Ein Aufwand wird reduziert. Ein gesonderter Referenzkörper ist nicht erforderlich. Einsatzmöglichkeiten werden erweitert. Eine Erreichbarkeit schwer zugänglicher Messpunkte wird verbessert. Eine Automatisierbarkeit wird ermöglicht oder verbessert.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
  • Es zeigen schematisch und beispielhaft:
  • 1 ausschnittsweise einen Lasermesseffektor an einem Manipulator eines Industrieroboters,
  • 2 ausschnittsweise einen Lasermesseffektor mit einer Aerosolerzeugungseinrichtung an einem Manipulator eines Industrieroboters,
  • 3 einen horizontal angeordneten Laser eines Lasermesseffektors mit einer Justiereinrichtung,
  • 4 einen vertikal angeordneten Laser eines Lasermesseffektors mit einer Justiereinrichtung,
  • 5 eine Lasermessspitze mit einem Laserstrahlschnittpunkt oberhalb einer Messoberfläche,
  • 6 eine Lasermessspitze mit einem Laserstrahlschnittpunkt auf einer Messoberfläche,
  • 7 eine Lasermessspitze mit einem Laserstrahlschnittpunkt unterhalb einer Messoberfläche,
  • 8 eine Lasermessspitze mit einem Laserstrahlschnittpunkt unterhalb einer Messoberfläche und verkipptem Lasermesseffektor und
  • 9 ein Entfernen einer Lasermessspitze mit einem Laserstrahlschnittpunkt von einer Messoberfläche.
  • 1 zeigt ausschnittsweise einen Lasermesseffektor 100 an einem Manipulator 102 eines Industrieroboters. Der Manipulator 102 weist einen Anschlussflansch 104 für den Lasermesseffektor 100 auf. Der Lasermesseffektor 100 weist einen hier nicht dargestellten Anschlussflansch auf, der mit dem Anschlussflansch 104 des Manipulators 102 korrespondiert und mit diesem verbunden ist.
  • Der Lasermesseffektor 100 weist einen ersten Laser 106 zum Erzeugen eines ersten Laserstrahls 108, einen zweiten Laser 110 zum Erzeugen eines zweiten Laserstrahls 112 und einen dritten Laser 114 zum Erzeugen eines dritten Laserstrahls 116 auf.
  • Der erste Laser 106 ist relativ zu dem Anschlussflansch des Lasermesseffektors 100 fest angeordnet. Die Laserstrahlen 112, 116 sind justierbar, um einem Schnittpunkt 118 der Laserstrahlen 108, 112, 116 einzustellen. Zum Justieren sind die Laserstrahlen 112, 116 in zwei Richtungen räumlich ausrichtbar. Der Schnittpunkt 118 liegt beabstandet vor dem Anschlussflansch des Lasermesseffektors 100 und entspricht einem Tool Center Point (TCP) des Industrieroboters.
  • Der erste Laserstrahl 108 zeigt vorliegend in eine z-Richtung. Der zweite Laserstrahl 112 verläuft zu den Laserstrahlen 108, 116 winklig und bildet eine Halbgerade, die vorliegend in einer xz-Ebene in negativer x-Richtung und positiver z-Richtung verläuft. Der dritte Laserstrahl 116 verläuft zu den Laserstrahlen 108, 112 winklig und bildet eine Halbgerade, die vorliegend in einer yz-Ebene in negativer y-Richtung und positiver z-Richtung verläuft.
  • Die Laser 106, 110, 114 sind vorliegend Diodenlaser. Der erste Laser 106 erzeugt vorliegend einen blauen Laserstrahl 108. Der zweite Laser 110 erzeugt vorliegend einen roten Laserstrahl 108. Der dritte Laser 114 erzeugt vorliegend einen grünen Laserstrahl 108.
  • 2 zeigt ausschnittsweise einen Lasermesseffektor 200 mit einer Aerosolerzeugungseinrichtung an einem Manipulator eines Industrieroboters. Die Aerosolerzeugungseinrichtung weist für jeden Laser 202, 204, 206 eine Düse 208, 210, 212 auf. Mithilfe der Düsen 208, 210, 212 kann ein Aerosol entlang der Laserstrahlen 214, 216, 218 ausgebracht werden. Damit wird eine Sichtbarkeit der Laserstrahlen 214, 216, 218 und insbesondere des Schnittpunkts 220 verbessert, sodass eine Bedienung durch eine Bedienperson erleichtert wird. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 3 zeigt einen horizontal angeordneten Laser 300 eines Lasermesseffektors mit einer Justiereinrichtung. Der Laser 300 ist horizontal zu einer Ebene 302 angeordnet. Die Justiereinrichtung ermöglicht ein Einstellen der Verlaufsrichtung eines Laserstrahls des Lasers 300 um eine erste Achse 304 und um eine zweite Achse 306. Die erste Achse 304 verläuft in der Ebene 302. Die zweite Achse 306 verläuft senkrecht zu Ebene 302. Die erste Achse 304 und die zweite Achse 306 verlaufen zueinander und zu einer Längsachse des Lasers 300 senkrecht. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 4 zeigt einen vertikal angeordneten Laser 400 eines Lasermesseffektors mit einer Justiereinrichtung. Der Laser 400 ist mit seiner Längsachse senkrecht zu einer Ebene 402 angeordnet. Die Justiereinrichtung ermöglicht ein Einstellen der Verlaufsrichtung eines Laserstrahls des Lasers 400 um eine erste Achse 404 und um eine zweite Achse 406. Die erste Achse 404 und die zweite Achse 406 verlaufen in der Ebene 402. Die erste Achse 404 und die zweite Achse 406 verlaufen zueinander und zur Längsachse des Lasers 400 senkrecht. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 5 zeigt eine Lasermessspitze mit einem Laserstrahlschnittpunkt 500 oberhalb einer Messoberfläche 502. Anhand von Abbildungen 504, 506, 508 der Laserstrahlen 510, 512 auf der Messoberfläche 502 kann auf eine Position des Laserstrahlschnittpunkts 500 geschlossen werden. Vorliegend liegt der Laserstrahlschnittpunkt 500 oberhalb einer Messoberfläche 502, sodass die Abbildungen 504, 506, 508 der Laserstrahlen 510, 512 auf der Messoberfläche 502 bezogen auf eine Anordnung der Laser punktgespiegelt angeordnet sind. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1, 6, 7 und 8 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 6 zeigt eine Lasermessspitze mit einem Laserstrahlschnittpunkt 600 auf einer Messoberfläche 602. Im Laserstrahlschnittpunkt 600 mischen sich die Farben der Laserstrahlen 604, 606 überdeckend, sodass im Laserstrahlschnittpunkt 600 zumindest annähernd weißes Licht resultiert. Damit ist ein optisches Erkennen eines korrekten Abstands erleichtert. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1, 5, 7 und 8 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 7 zeigt eine Lasermessspitze mit einem Laserstrahlschnittpunkt 700 unterhalb einer Messoberfläche 702. Anhand von Abbildungen 704, 706, 708 der Laserstrahlen 710, 712 auf der Messoberfläche 702 kann auf eine Position des Laserstrahlschnittpunkts 700 geschlossen werden. Vorliegend liegt der Laserstrahlschnittpunkt 700 unterhalb einer Messoberfläche 702, sodass die Abbildungen 704, 706, 708 der Laserstrahlen 710, 712 auf der Messoberfläche 702 entsprechend einer Anordnung der Laser angeordnet sind. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1, 5, 6 und 8 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 8 zeigt eine Lasermessspitze mit einem Laserstrahlschnittpunkt 800 unterhalb einer Messoberfläche 802 und verkipptem Lasermesseffektor. Anhand von Abbildungen 804, 806, 808 der Laserstrahlen 810, 812 auf der Messoberfläche 802 kann auch auf eine Orientierung des Laserstrahlschnittpunkts 800 geschlossen werden. Vorliegend ist die Lasermessspitze zur Messoberfläche 802 verkippt, sodass Abstände der Abbildungen 804, 806, 808 der Laserstrahlen 810, 812 auf der Messoberfläche 802 bezogen auf eine Anordnung der Laser verzerrt sind. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1, 5, 6 und 7 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 9 zeigt ein Entfernen einer Lasermessspitze mit einem Laserstrahlschnittpunkt von einer Messoberfläche 900. Dabei liegt der Laserstrahlschnittpunkt zunächst unterhalb der Messoberfläche 900. Bei einem Entfernen der Lasermessspitze von der Messoberfläche 900 bewegen sich die Abbildungen 902, 904 in Pfeilrichtung zur Abbildung 906 hin. Wenn der Laserstrahlschnittpunkt nachfolgend auf der Messoberfläche 900 zu liegen kommt, überdecken sich die Abbildungen 902, 904, 906 und es resultiert ein zumindest annähernd weißer Schnittpunkt 908 auf der Messoberfläche 900. Bei einem weiteren Entfernen der Lasermessspitze von der Messoberfläche 900 liegt der Laserstrahlschnittpunkt oberhalb der Messoberfläche 900 und die Abbildungen 902, 904 bewegen wieder von der Abbildung 906 weg.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Lasermesseffektor
    102
    Manipulator
    104
    Anschlussflansch
    106
    erster Laser
    108
    erster Laserstrahl
    110
    zweiter Laser
    112
    zweiter Laserstrahl
    114
    dritter Laser
    116
    dritter Laserstrahl
    118
    Schnittpunkt
    200
    Lasermesseffektor
    202
    Laser
    204
    Laser
    206
    Laser
    208
    Düse
    210
    Düse
    212
    Düse
    214
    Laserstrahl
    216
    Laserstrahl
    218
    Laserstrahl
    220
    Schnittpunkt
    300
    Laser
    302
    Ebene
    304
    erste Achse
    306
    zweite Achse
    400
    Laser
    402
    Ebene
    404
    erste Achse
    406
    zweite Achse
    500
    Laserstrahlschnittpunkt
    502
    Messoberfläche
    504
    Abbildung
    506
    Abbildung
    508
    Abbildung
    510
    Laserstrahl
    512
    Laserstrahl
    600
    Laserstrahlschnittpunkt
    602
    Messoberfläche
    604
    Laserstrahl
    606
    Laserstrahl
    700
    Laserstrahlschnittpunkt
    702
    Messoberfläche
    704
    Abbildung
    706
    Abbildung
    708
    Abbildung
    710
    Laserstrahl
    712
    Laserstrahl
    800
    Laserstrahlschnittpunkt
    802
    Messoberfläche
    804
    Abbildung
    806
    Abbildung
    808
    Abbildung
    810
    Laserstrahl
    812
    Laserstrahl
    900
    Messoberfläche
    902
    Abbildung
    904
    Abbildung
    906
    Abbildung
    908
    Schnittpunkt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10153049 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Vorrichtung (100, 200) zum optischen Bestimmen einer Position und/oder Orientierung eines Manipulators (102), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100, 200) einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden der Vorrichtung mit dem Manipulator (102) und wenigstens zwei Laser (106, 110, 114, 202, 204, 206, 300, 400) aufweist, deren Laserstrahlen (108, 112, 116, 214, 216, 218, 510, 512, 604, 606, 710, 712, 810, 812) sich in einem Schnittpunkt (118, 220, 500, 600, 700, 800, 908) kreuzen, um eine optische Messspitze zu bilden.
  2. Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100, 200) wenigstens drei Laser (106, 110, 114, 202, 204, 206, 300, 400) aufweist, deren Laserstrahlen (108, 112, 116, 214, 216, 218, 510, 512, 604, 606, 710, 712, 810, 812) sich in einem Schnittpunkt (118, 220, 500, 600, 700, 800, 908) kreuzen, um eine optische Messspitze zu bilden.
  3. Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Laserstrahlen (108, 112, 116, 214, 216, 218, 510, 512, 604, 606, 710, 712, 810, 812) in zueinander rechtwinkligen Ebenen verlaufen.
  4. Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Laserstrahl (108, 112, 116, 214, 216, 218, 510, 512, 604, 606, 710, 712, 810, 812) justierbar ist, um den Schnittpunkt (118, 220, 500, 600, 700, 800, 908) einzustellen.
  5. Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100, 200) wenigstens einen Antrieb und wenigstens einen optischen Sensor aufweist, um wenigstens einen Laserstrahl (108, 112, 116, 214, 216, 218, 510, 512, 604, 606, 710, 712, 810, 812) automatisiert zu justieren.
  6. Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Laserstrahlen (108, 112, 116, 214, 216, 218, 510, 512, 604, 606, 710, 712, 810, 812) unterschiedliche Farben aufweisen.
  7. Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlen (108, 112, 116, 214, 216, 218, 510, 512, 604, 606, 710, 712, 810, 812) die Farben Rot, Grün und/oder Blau aufweisen.
  8. Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100, 200) eine Aerosolerzeugungseinrichtung aufweist, um eine Sichtbarkeit der Laserstrahlen (108, 112, 116, 214, 216, 218, 510, 512, 604, 606, 710, 712, 810, 812), insbesondere im Schnittpunkt (118, 220, 500, 600, 700, 800, 908), zu verbessern.
  9. Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aerosolerzeugungseinrichtung wenigstens eine einem Laserstrahl (108, 112, 116, 214, 216, 218, 510, 512, 604, 606, 710, 712, 810, 812) zugeordnete Düse (208, 210, 212) aufweist.
  10. Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100, 200) eine Steuereinrichtung und wenigstens einen optischen Sensor aufweist, um eine Position und/oder Orientierung des Manipulators automatisiert zu bestimmen.
  11. Verfahren zum optischen Bestimmen einer Position und/oder Orientierung eines Manipulators (102), dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (102) mit einer Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche relativ zu einer Messoberfläche (502, 602, 702, 802, 900) positioniert und/oder orientiert wird und mithilfe einer Abbildung (504, 506, 508, 704, 706, 708, 804, 806, 808, 902, 904, 906) der Laserstrahlen (108, 112, 116, 214, 216, 218, 510, 512, 604, 606, 710, 712, 810, 812) auf der Messoberfläche (502, 602, 702, 802, 900) eine Position und/oder Orientierung des Manipulators (102) bestimmt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (102) mit der Vorrichtung (100, 200) bewegt wird, um den Schnittpunkt (118, 220, 500, 600, 700, 800, 908) mit der Messoberfläche (502, 602, 702, 802, 900) in Übereinstimmung zu bringen.
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