DE102017113411A1

DE102017113411A1 - Beleuchtungssystem für ein Koordinatenmessgerät, Koordinatenmessgerät und Verfahren

Info

Publication number: DE102017113411A1
Application number: DE102017113411.5A
Authority: DE
Inventors: Aksel Göhnermeier
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2037-06-20
Also published as: DE102017113411B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem (24) für ein Koordinatenmessgerät zum optischen Vermessen eines Werkstücks (18), wobei das Beleuchtungssystem (24) einen Grundelement (68) mit einer Kopplungsseite (62) und einer Werkstückseite (60) aufweist, wobei die Kopplungsseite (62) eine Kopplungseinrichtung (64) zum Koppeln des Grundelements (68) aufweist, wobei das Grundelement (68) die Form eines Rings mit einem freien Zentralbereich (70) und einen Randbereich (72) aufweist, und wobei das Beleuchtungssystem (24) mindestens eine Lichtquelle (74) zum Beleuchten des Werkstücks (18) aufweist, wobei die Kopplungsseite (62) des Grundelements (68) mindestens einen optischen Sensor (66) aufweist, wobei das Beleuchtungssystem (24) eine Steuerungseinrichtung (76) zum Steuern der mindestens einen Lichtquelle (74) basierend auf mindestens einem von dem mindestens einen optischen Sensors (66) übermittelten Sensorsignal aufweist. Des Weiteren wird ein Koordinatenmessgerät und ein Verfahren zum Beleuchten eines Werkstücks (18) in einem Koordinatenmessgerät (10) vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungssystem für ein Koordinatenmessgerät zum optischen Vermessen eines Werkstücks, wobei das Beleuchtungssystem ein Grundelement mit einer Kopplungsseite und einer Werkstückseite aufweist, wobei die Kopplungsseite eine Kopplungseinrichtung zum Koppeln des Grundelements aufweist, wobei das Grundelement die Form eines Rings mit einem freien Zentralbereich und einem Randbereich aufweist, und wobei das Beleuchtungssystem mindestens eine Lichtquelle zum Beleuchten des Werkstücks aufweist, wobei die Kopplungsseite des Grundelements mindestens einen optischen Sensor aufweist, wobei das Beleuchtungssystem eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der mindestens einen Lichtquelle basierend auf mindestens einem von dem mindestens einen optischen Sensors übermittelten Sensorsignal aufweist.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Koordinatenmessgerät mit einer solchen Beleuchtungseinrichtung.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Beleuchten eines Werkstücks in einem Koordinatenmessgerät.
Koordinatenmessgeräte sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Sie dienen dazu, beispielsweise im Rahmen einer Qualitätssicherung Werkstücke zu überprüfen oder die Geometrie eines Werkstücks vollständig im Rahmen eines sogenannten „Reverse Engineering“ zu ermitteln. Darüber hinaus sind vielfältige weitere Anwendungsmöglichkeiten denkbar.
In derartigen Koordinatenmessgeräten können verschiedene Arten von Sensoren zur Anwendung kommen, um die Koordinaten eines zu vermessenden Werkstücks zu erfassen. Beispielsweise sind hierzu taktil messende Sensoren bekannt, wie sie beispielsweise von der Anmelderin unter der Produktbezeichnung „VAST“, „VAST XT“ oder „VAST XXT“ vertrieben werden. Hierbei wird die Oberfläche des zu vermessenden Werkstücks mit einem Taststift angetastet, dessen Koordinaten im Messraum ständig bekannt sind. Ein derartiger Taststift kann auch entlang der Oberfläche eines Werkstücks bewegt werden, so dass in einem solchen Messvorgang im Rahmen eines sogenannten „Scanning-Verfahrens“ eine Vielzahl von Messpunkten in festgelegten zeitlichen Abständen erfasst werden kann.
Darüber hinaus ist es bekannt, optische Sensoren einzusetzen, die ein berührungsloses Erfassen der Koordinaten eines Werkstücks ermöglichen. Ein Beispiel für einen derartigen optischen Sensor ist der unter der Produktbezeichnung „ViScan“ von der Anmelderin vertriebene optische Sensor.
Die Sensoren können dann in verschiedenen Arten von Messaufbauten verwendet werden. Ein Beispiel für einen solchen Messaufbau ist das Produkt „O-INSPECT“ der Anmelderin. Bei einem derartigen Gerät finden sowohl ein optischer Sensor als auch ein taktiler Sensor Anwendung, um verschiedene Prüfaufgaben an einer Maschine und idealerweise mit einer einzigen Aufspannung eines zu vermessenden Werkstücks durchzuführen.
Sensorsysteme mit optischen Sensoren finden in der Koordinatenmesstechnik zunehmend Bedeutung. Dabei zeichnen sich optische Sensoren insbesondere durch eine hohe Geschwindigkeit des Messvorgangs aus. Auf diese Weise lassen sich viele Prüfaufgaben beispielsweise in der Medizintechnik, der Kunststofftechnik, der Elektronik und der Feinmechanik durchführen. Selbstverständlich sind darüber hinaus auch verschiedene andere Aufbauten denkbar.
Klassischerweise ist der optische Sensorkopf bzw. der optische Sensor mit einem Trägersystem verbunden, welches das optische Sensorsystem stützt und bewegt. Im Stand der Technik sind verschiedene Trägersysteme bekannt, beispielsweise Portalsysteme, Ständer-, Horizontalarm- und Armsysteme, und alle Arten von Robotersystemen. Die Trägersysteme können dabei des Weiteren Systemkomponenten aufweisen, die ein möglichst flexibles Positionieren des Sensorkopfs ermöglichen. Ein Beispiel hierfür ist das unter der Bezeichnung „RDS“ vertriebene Dreh-Schwenk-Gelenk der Anmelderin. Darüber hinaus können verschiedene Adapter vorgesehen sein, um die unterschiedlichen Systemkomponenten des Trägersystems untereinander und mit dem Sensorsystem zu verbinden.
Des Weiteren ist es in der Koordinatenmesstechnik üblich, dass bei der Vermessung von Objekten mit unterschiedlichen Beleuchtungsarten gearbeitet werden kann. Die entsprechenden optischen Sensoren weisen dann eine Videokamera und/oder eine Bildkamera und eine entsprechende Beleuchtung für das Werkstück auf. Des Weiteren ist eine feste Abbildungsoptik vorgesehen, die das zu vermessende Werkstück auf die Kamera bzw. die optischen Sensoren der Kamera abbildet. Für jeden Anwendungsfall bzw. jede Messart sind dabei in der Regel spezifische optische Sensoren mit fest integrierten Beleuchtungen und Abbildungsoptiken vorgesehen.
Beispielsweise zeigt die eingangs genannte Druckschrift EP 0 362 625 A2 eine auswechselbare Frontoptik für einen optischen Tastkopf. Diese Frontoptik ist für einen bestimmten Arbeitsabstand und eine bestimmte Beleuchtungsart ausgebildet. Des Weiteren weist sie das gesamte Objektiv auf, das von dem Werkstück reflektierte Lichtstrahlen auf den optischen Sensor abbildet.
Eine derartige Frontoptik ist jedoch aufgrund der optischen Elemente zum Abbilden relativ schwer und weist ein relativ großes Volumen auf. Des Weiteren ist eine solche Frontoptik nur für einen bestimmten Anwendungsfall, d.h. in einem bestimmten Arbeitsabstand und für eine bestimmte Beleuchtungsart, verwendbar.
Die Druckschrift WO 2013/167167 A1 zeigt ein Beleuchtungssystem für ein Koordinatenmessgerät zum Vermessen eines Werkstücks mittels eines optischen Sensors, wobei das Beleuchtungssystem einen Grundkörper mit einer Sensorseite und einer Werkstückseite aufweist, wobei die Sensorseite eine erste Schnittstelleneinrichtung zumindest zum sensorseitigen Koppeln des Beleuchtungssystems in einer definierten Lage aufweist, und wobei das Beleuchtungssystem mindestens eine Beleuchtungsanordnung zum Beleuchten des Werkstücks aufweist. Des Weiteren weist der Grundkörper die Form eines Rings mit einem freien Zentralbereich und einem Randbereich auf, wobei die mindestens eine Beleuchtungsanordnung und die erste Schnittstelleneinrichtung in dem Randbereich angeordnet sind.
Die Druckschrift WO 2013/091697 A1 zeigt ein Verfahren zum Koppeln einer ersten Systemkomponente und einer zweiten Systemkomponente eines Koordinatenmessgeräts zum Ermitteln dreidimensionaler Koordinaten eines zu vermessenden Objekts mittels mindestens eines Sensors, wobei eine Schnittstellenanordnung zwischen der ersten Systemkomponente und der zweiten Systemkomponente bereitgestellt wird, wobei die Schnittstellenanordnung mit mindestens einer aus mindestens zwei elektrischen Übergangsstrecken gebildeten elektrischen Schnittstelle zum Übertragen einer ersten elektrischen Spannung zwischen der ersten Systemkomponente und der zweiten Systemkomponente und mindestens einer aus Lichtwellenleitern gebildeten optischen Schnittstelle bereitgestellt wird, wobei mindestens der mindestens eine Sensor mittels der mindestens zwei elektrischen Übergangsstrecken der elektrischen Schnittstelle mit der ersten elektrischen Spannung versorgt wird, dass ein mittels des Sensors erfasstes analoges Messsignal in ein digitales Messdatensignal transformiert wird, und dass das digitale Messdatensignal mittels der Lichtwellenleiter der mindestens einen optischen Schnittstelle übertragen wird.
Die Druckschrift WO 2013/091698 A1 zeigt eine Systemkomponente für ein Koordinatenmessgerät zum Ermitteln von dreidimensionalen Koordinaten eines zu vermessenden Objekts, wobei die Systemkomponente eine erste Wechselfläche aufweist, die dazu ausgebildet ist, mit einer zweiten Wechselfläche einer zweiten Systemkomponente eine Schnittstellenanordnung zu bilden, über die die Systemkomponente und die zweite Systemkomponente miteinander gekoppelt sind, wobei die erste Wechselfläche einen Zentralbereich und einen den Zentralbereich umgebenden Außenbereich aufweist. Des Weiteren weist der Zentralbereich eine optische Schnittstelleneinrichtung auf, wobei der Außenbereich Lagerelemente eines Dreipunktlagers zur eindeutigen Positionierung der ersten Systemkomponente und der zweiten Systemkomponente relativ zueinander aufweist, und wobei der Außenbereich mindestens ein Halteelement einer Halteeinrichtung zum Aneinanderhalten der ersten Systemkomponente und der zweiten Systemkomponente aufweist, und wobei der Außenbereich mindestens eine elektrische Schnittstelleneinrichtung aufweist.
Die Druckschrift DE 10 2006 035 179 B4 zeigt eine optische Vorrichtung mit einer Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines Objektes, wie beispielsweise ein optisches Koordinatenmessgerät, sowie eine entsprechende Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines Objektes. Damit die Beleuchtungseinrichtung auf einfache Weise zwischen einer gerichteten Strahlung und einer diffusen Strahlung umgeschaltet werden kann, ist im Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung ein elektronisch ansteuerbares Streuelement angeordnet, dessen optisches Streuverhalten elektronisch veränderbar ist.
Die Druckschrift DE 42 01 482 A1 zeigt einen optischen Tastkopf, der eine Frontoptik und ein die Frontoptik umgebendes Teil besitzt, das die Beleuchtungseinrichtung des Tastkopfs enthält. Die Frontoptik ist starr und das die Frontoptik umgebende Teil mit der Beleuchtungseinrichtung ist radial nachgiebig am Koordinatenmessgerät befestigt. Im Kollisionsfalle wird deshalb nur das Teil mit der Beleuchtungsoptik ausgelenkt, während die Abbildungsoptik ungestört bleibt.
Die Druckschrift US 6 948 825 B2 zeigt eine Beleuchtungsanordnung zum Beleuchten eines zu messenden Objektes, insbesondere bestimmt für ein Koordinatenmessgerät oder ein Messmikroskop, umfassend mehrere von einer Halterung ausgehende mit unterschiedlichen Einfallswinkeln zu einer optischen Achse einer Optik, über die das Objekt messbar bzw. abbildbar ist.
Die Druckschrift US 6 454 437 B1 zeigt eine ringförmige Beleuchtung und eine Leiterplatte zum Stützen eines Rings von lichtemittierenden Dioden (LEDs).
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungssystem für ein Koordinatenmessgerät mit einem optischen Sensor, ein Koordinatenmessgerät und ein Verfahren anzugeben, das einfach aufgebaut ist und eine größtmögliche Flexibilität bezüglich der Beleuchtung eines Werkstücks ermöglicht.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird daher ein Beleuchtungssystem für ein Koordinatenmessgerät zum optischen Vermessen eines Werkstücks bereitgestellt, wobei das Beleuchtungssystem ein Grundelement mit einer Kopplungsseite und einer Werkstückseite aufweist, wobei die Kopplungsseite eine Kopplungseinrichtung zum Koppeln des Grundelements aufweist, , und wobei das Beleuchtungssystem mindestens eine Lichtquelle zum Beleuchten des Werkstücks aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsseite des Grundelements mindestens einen optischen Sensor aufweist, wobei das Beleuchtungssystem eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der mindestens einen Lichtquelle basierend auf mindestens einem von dem mindestens einen optischen Sensor übermittelten Sensorsignal aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Koordinatenmessgerät zum optischen Vermessen eines Werkstücks bereitgestellt, mit einer Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere einem Ringlicht, und mit einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder einer seiner Ausgestaltungen, die mit der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung gekoppelt ist.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Beleuchten eines Werkstücks an einem Koordinatenmessgerät bereitgestellt, wobei das Koordinatenmessgerät eine Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung , insbesondere ein Ringlicht, aufweist, mit den folgenden Schritten:

Bereitstellen eines Beleuchtungssystems mit einem Grundelement mit einer Kopplungsseite und einer Werkstückseite, und wobei die Kopplungsseite eine Kopplungseinrichtung zum Koppeln des Grundelements an die Beleuchtungseinrichtung aufweist;
Koppeln des Grundelements mit der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung mittels der Kopplungseinrichtung;
Erfassen von von der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung emittiertem Licht mittels mindestens eines optischen Sensors des Grundelements als Sensorsignal;
Erzeugen von zumindest einem Steuerbefehl mittels einer Steuerungseinrichtung des Beleuchtungssystems aus dem von dem optischen Sensor an die Steuerungseinrichtung übermittelten Sensorsignal; und
Beleuchten des Werkstücks mittels mindestens einer Lichtquelle des Beleuchtungssystems basierend auf dem zumindest einen Steuerbefehl.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der optische Sensor dazu ausgebildet ist, eine Lichtintensität zu erfassen. Insbesondere kann während des Schritts des Erfassens eine Lichtintensität der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung erfasst werden, insbesondere mittels oder auf einem jeweiligen des mindestens einen optischen Sensors erfasst werden. Die Steuerungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, eine Lichtintensität der Lichtquelle des Beleuchtungssystems zu steuern. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass während des Schrittes des Erzeugens ein Steuerbefehl zur Steuerung einer Lichtintensität der mindestens einen Lichtquelle erzeugt wird.
In einer Ausgestaltung des Beleuchtungssystems oder des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Grundelement die Form eines Rings mit einem freien Zentralbereich und einem Randbereich aufweist. Auf diese Weise wird das Beleuchtungselement ebenfalls als eine Art Ringlicht bereitgestellt.
Unter einem „Ring“ bzw. „ringförmig“ ist dabei ein beliebiger geschlossener Querschnitt zu verstehen. Der Begriff „Ring“ bedeutet somit nicht zwangsweise, dass der Querschnitt um eine Achse rotiert wird, so dass sich ein kreisförmiger Ring ergibt. Unter einem „Ring“ wird das Extrudieren eines Querschnitts entlang einer beliebigen geschlossenen Linie verstanden. Beispielsweise kann der „Ring“ somit auch eine viereckige Außenform aufweisen, wie sie beispielsweise entsteht, wenn ein beliebiger Querschnitt, beispielsweise ein Kreis oder ein Rechteck, entlang einer geschlossenen quadratischen Linie extrudiert wird.
Dabei bleibt ein zentraler Bereich frei, der freie Zentralbereich. Der Bereich, in dem sich das Grundelement ringförmig erstrecken kann, ist dann der Randbereich. Unter „frei“ ist somit zu verstehen, dass das Beleuchtungsmodul letztendlich eine mittige Aussparung aufweist. Durch diese mittige Aussparung kann das Licht, das letztendlich auf den optischen Sensor abgebildet werden soll, ohne Strahlablenkung hindurchtreten.
Unter „Kopplungsseite“ wird dabei diejenige Seite des Beleuchtungssystems verstanden, die in Richtung des optischen Sensors und der eigenen Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung des Koordinatenmessgeräts weist. Sie liegt einer „werkstückseitigen“ Seite des Grundelements des Beleuchtungssystems gegenüber, die in Richtung des Werkstücks weist.
Die Strahlungsintensität einer Lichtquelle ist der Anteil der gesamten Strahlungsleistung der Lichtquelle in einer gegebenen Raumrichtung in einem beliebig kleinen Raumwinkelelement. Die Strahlungsleistung als SI-Einheit wird somit angegeben zu $I = \frac{d Φ}{d Ω}$
wobei I die Strahlungsintensität in Watt (W) pro Steradiant (sr) ist, Φ die gesamte Strahlungsleistung in Watt und Ω der Raumwinkel in Steradiant. Ist eine Richtungsverteilungsfunktion einer Lichtquelle bekannt, kann die Strahlungsintensität auch durch multiplizieren mit der gesamten Strahlungsleitung ermittelt werden. Im Falle von Licht spricht man statt Strahlungsintensität auch von „Lichtintensität“. In diesem Sinne wird der Begriff im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verwendet. Die Lichtintensität beschreibt die ungewichtete Verteilung der Strahlungs- bzw. Lichtleistung über den Raum. Die SI-Einheit „Lichtstärke“ beschreibt diese ebenfalls, jedoch gewichtet mit dem Helligkeitsempfinden eines Standardbeobachters. Da vorliegend grundsätzlich auch optische Sensoren und Beleuchtungsanordnungen denkbar sind, die bspw. in einem infraroten Wellenlängenbereich arbeiten, sind photometrische Einheiten, die auf das Helligkeitsempfinden des menschlichen Auges abstellen, jedoch ungeeignet. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird die Abstrahlcharakteristik der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung daher mit der Verteilung der Lichtintensität beschrieben, um tatsächlich einen reinen energetischen Vergleich zu geben.
Eine der Strahlungsintensität verwandte SI-Einheit ist die Bestrahlungsstärke, die mit $E = \frac{d Φ}{d A}$
angegeben wird, wobei I die Bestrahlungsstärke in Watt (W) pro Quadratmeter (m²) ist, Φ die gesamte Strahlungsleistung in Watt und A die Fläche in Quadratmetern. Die Bestrahlungsstärke lässt sich beispielsweise mittels eines Radiometers messen. Beide Größen sind mittels der Gleichung $E = \frac{I}{r^{2}}$
ineinander überführbar, wobei r ein Abstand zu der Strahlungsquelle ist. Auf diese Weise lässt sich eine Abstrahlcharakteristik einer Strahlungsquelle ausmessen, beispielsweise einer Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung.
Es wurde erkannt, dass in Koordinatenmessgeräten, insbesondere in Multisensorgeräten typischerweise Ringlichter mit ansteuerbaren Segmenten und gewissen optischen und elektronischen Eigenschaften häufig fest verbaut sind. Damit sind diese Koordinatenmessgeräte zwar häufig für ein bereites Anwendungsspektrum gut geeignet, allerdings kommt es immer wieder vor, dass gewisse optische Messaufgaben durch die verwendete Beleuchtung und deren Eigenschaften limitiert werden. Dies kann beispielsweise die Farbe des Beleuchtungslichtes, die Richtung des Lichtes oder die Lichtintensität betreffen. Daher sind Anwendungsfälle denkbar, in denen eine erhöhte Flexibilität der Ringbeleuchtung wünschenswert wäre. Bedingt aber durch einen Festeinbau und den hohen Automatisierungs- und Integrationsgrad aufseiten der Software ist eine flexible Implementierung einer neuen Beleuchtung häufig mit Aufwand verbunden. Insbesondere trifft dies zu, wenn eine nachträgliche Änderung der Beleuchtung nach Abschluss der Produktentwicklung angestrebt wird.
Erfindungsgemäß wird daher ein Beleuchtungssystem bereitgestellt, das diese Nachteile beseitigt und insbesondere vollkommen autark sein kann. Das Beleuchtungssystem weist eine Kopplungseinrichtung zum automatischen oder manuellen Befestigen des Lichtes direkt unter dem in dem Koordinatenmessgerät verbauten Beleuchtungssystem auf. Bevorzugt kann auch eine eingebaute Stromquelle zur Energieversorgung oder alternativ ein „frei fliegendes“ Kabel vorgesehen sein. Optische Sensoren, insbesondere Fotodioden, auf der dem eingebauten Beleuchtungssystem bzw. der eingebauten Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung zugewandten Seite können auf diese Weise Beleuchtungssignale erfassen. Fotodioden und/oder eine Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der Lichtquellen des Beleuchtungssystems sind des Weiteren vorgesehen und gegebenenfalls optische Elemente zur Lichtführung von den Lichtquellen in Richtung eines Werkstücks.
Die Steuerung eines solchen autarken Beleuchtungssystemes kann dann über die Lichtintensität des eingebauten Beleuchtungssystemes stattfinden. Das autarke Beleuchtungssystem misst über die optischen Sensoren bzw. Fotodioden die Intensität der räumlich zugeordneten Beleuchtungssegmente. Diese Messsignale werden gegebenenfalls verstärkt und von der elektronischen Schaltung direkt zur Ansteuerung der Beleuchtungselemente bzw. Lichtquellen des autarken Beleuchtungssystems genutzt. Insbesondere wird somit das Beleuchtungssystem mittels der optischen Sensoren aus der Lichtintensität eines bereits vorhandenen Beleuchtungssystems bzw. einer bereits vorhandenen Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung eines Koordinatenmessgeräts gesteuert.
In Ausführungsformen können beispielsweise Leuchtdioden räumlich getrennt von der Steuerungseinrichtung und den Fotodioden vorgesehen sein und können über ein Kabel oder funkgesteuert werden. Insbesondere können so auch Durchlichtbeleuchtungen oder auch Dunkelfeld-Durchlichtbeleuchtungen realisiert werden. Gegebenenfalls können dazu zur Strahlführung auch Kondensoroptiken vorgesehen werden. Allgemein kann die Beleuchtungsintensität der Fotodioden auch dazu genutzt werden, andere Elemente wie beispielsweise Motoren, Heizungen oder Kühlkörper des Koordinatenmessgeräts anzusteuern. Da Ringbeleuchtungen typischerweise segmentweise ansteuerbar sind, wobei ein Segment jeweils ein Kreissegment des Rings darstellt, ist auch denkbar, dass nur ausgewählte Segmente durch die Sensoren „übersetzt“ werden, das heißt nur dort Lichtintensität erfasst und eine jeweilige Lichtquelle angesteuert wird.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird daher vollkommen gelöst.
In einer Ausgestaltung des Beleuchtungssystems kann vorgesehen sein, dass die Kopplungseinrichtung eine mechanische Kopplungseinrichtung und/oder eine magnetische Kopplungseinrichtung ist.
Auf diese Weise kann eine besonders einfache manuelle oder automatisierte Kopplung des Beleuchtungssystems mit dem Koordinatenmessgerät, insbesondere in der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung des Koordinatenmessgeräts bzw. dessen Ringlicht bereitgestellt werden. Es kann vorgesehen sein, dass beispielsweise drei Kopplungseinrichtungen um jeweils 120° versetzt über den Umfang des Grundelements angeordnet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung des Beleuchtungssystems kann vorgesehen sein, dass das Beleuchtungssystem eine Energieschnittstelle zum kabelgebundenen Übertragen von Energie aufweist.
Es kann somit vorgesehen sein, dass die Energie kabelgebunden extern an das Beleuchtungssystem übertragen wird.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine optische Sensor eine Fotodiode aufweist.
Auf diese Weise kann besonders einfach der mindestens eine optische Sensor bereitgestellt werden. Insbesondere kann auf diese Weise eine Lichtintensität der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung erfasst werden und darauf aufbauend die mindestens eine Lichtquelle mittels der Steuerungseinrichtung des Beleuchtungssystems angesteuert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Beleuchtungssystem des Weiteren einen Verstärker zum Verstärken des Sensorsignals aufweist.
Auf diese Weise kann die Signalverarbeitung und die Ansteuerung des mindestens einen optischen Sensors des Beleuchtungssystems verbessert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Beleuchtungssystem mindestens ein optisches Element zur Verfügung des von der mindestens einen Lichtquelle emittierten Lichts aufweist.
Bei dem mindestens einen optischen Element kann es sich um ein refraktives und/oder diffraktives und/oder holographisches optisches Element handeln.
Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die mindestens eine Lichtquelle jeweils als Lichtquelle bereitgestellt wird, die ohne weitere optische Elemente direkt auf das Werkstück abstrahlt. Beispielsweise kann die mindestens eine Lichtquelle als lichtemittierende Diode (LED) oder organische lichtemittierende Diode (OLED) bereitgestellt sein.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Beleuchtungssystem mindestens eine Energiequelle zur Versorgung der mindestens einen Lichtquelle mit Energie aufweist.
Auf diese Weise kann ein vollkommen autarkes Beleuchtungssystem bereitgestellt werden. Eine externe Versorgung mit Energie ist dann nicht notwendig.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Grundelement die mindestens eine Lichtquelle und die mindestens eine Energiequelle aufweist.
Es ergibt sich dann ein Beleuchtungssystem, das lediglich ringförmig aufgebaut ist und lediglich das Grundelement aufweist, das heißt einteilig ist. Es wird somit im Grunde eine Art Vorsatz-Ringlicht bereitgestellt, das vollkommen autark mit Energie versorgt ist und eine modifizierte Beleuchtung basierend auf dem mittels der optischen Sensoren erfassten Sensorsignale des Koordinatenmessgeräts bereitstellt.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Grundelement die Steuerungseinrichtung aufweist.
Auf diese Weise muss somit das Beleuchtungssystem lediglich mittels der Kopplungseinrichtung befestigt werden und stellt dann die flexible modifizierte Beleuchtung bereit.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Beleuchtungssystem ein Beleuchtungselement aufweist, wobei das Beleuchtungselement die mindestens eine Lichtquelle aufweist, wobei das Beleuchtungselement räumlich getrennt und verschieden von dem Grundelement ist.
Auf diese Weise wird somit ein zweiteiliger Aufbau erreicht. Das Grundelement mit den optischen Sensoren wird direkt an der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung des bereits vorhandenen Koordinatenmessgeräts gekoppelt. Das Beleuchtungselement kann dann räumlich getrennt im Raum angeordnet werden. Beispielsweise ist es auf diese Weise möglich, eine Durchlichtbeleuchtung oder eine Durchlicht-Dunkelfeldbeleuchtung bereitzustellen.
In einer Ausgestaltung kann dann vorgesehen sein, dass das Beleuchtungselement hier mindestens eine Energiequelle aufweist.
Auf diese Weise kann beispielsweise die Energiequelle räumlich getrennt von den optischen Sensoren vorgesehen werden. Selbstverständlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass sowohl das Beleuchtungselement als auch das Grundelement mindestens eine Energiequelle aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann dann des Weiteren vorgesehen sein, dass das Beleuchtungselement die Form eines Rings mit einem freien Zentralbereich in einem Randbereich aufweist.
Auf diese Weise wird das Beleuchtungselement als eine Art Ringlicht bereitgestellt.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Beleuchtungselement die Steuerungseinrichtung aufweist.
Auf diese Weise kann die Steuerungseinrichtung in räumlicher Nähe zu der mindestens einen Lichtquelle des Beleuchtungselements angeordnet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann dann vorgesehen sein, dass das Grundelement und das Beleuchtungselement mittels einer Kabelverbindung verbunden sind.
Des Weiteren ist es in einer Ausgestaltung möglich, dass das Grundelement und das Beleuchtungselement drahtlos verbunden sind, wobei das Grundelement eine Grundelement-Kommunikationseinrichtung und das Beleuchtungselement eine Beleuchtungselement-Kommunikationseinrichtung zur drahtlosen Kommunikation aufweist.
Auf diese Weise kann die Kommunikation drahtgebunden oder drahtlos zwischen dem Grundelement und dem Beleuchtungselement bereitgestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Beleuchtungselement dazu ausgebildet ist, eine Durchlichtbeleuchtung oder eine Dunkelfeld-Durchlichtbeleuchtung bereitzustellen.
Entsprechend kann eine Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Beleuchtungselement dazu ausgebildet ist, eine Durchlichtbeleuchtung oder eine Dunkelfeld-Durchlichtbeleuchtung bereitzustellen.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Beleuchtungssystem eine Mehrzahl von optischen Sensoren aufweist, wobei die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Lichtquelle basierend auf Sensorsignalen einer Anzahl von optischen Sensoren zu steuern, die geringer als die Mehrzahl von optischen Sensoren ist.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass nicht alle Sensorsignale zur Steuerung der mindestens einen Lichtquelle herangezogen werden.
Abhängig von der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung des Koordinatenmessgeräts, an die das Grundelement gekoppelt ist, kann lediglich auf eine verminderte Anzahl von optischen Sensoren zurückgegriffen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Grundelement in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt ist, wobei jedes Segment einen optischen Sensor aufweist, und wobei für jedes Segment eine Lichtquelle bereitgestellt ist, und wobei die Steuerungseinrichtung jeder Lichtquelle basierend auf dem Sensorsignal des optischen Sensors desselben Segments ansteuert.
Auf diese Weise wird quasi eine segmentweise Übergabe der Lichtintensität des Koordinatenmessgeräts in dem Beleuchtungssystem bereitgestellt.
In einer Ausgestaltung des Koordinatenmessgeräts kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung des Weiteren zum Steuern von zumindest einem aus einer Gruppe bestehend aus einem Motor, einer Heizung und einem Kühlelement des Koordinatenmessgeräts ausgebildet ist.
Auf diese Weise kann beispielsweise basierend auf der Lichtintensität der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung des Koordinatenmessgeräts auch die Steuerung weiterer Elemente erfolgen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Grundelement in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt ist, wobei in jedem Segment ein Sensorsignal erfasst wird, und in jedem Segment zumindest eine Lichtquelle bereitgestellt ist, und wobei für die mindestens eine Lichtquelle jedes Segments ein Steuerbefehlt erzeugt wird.
Wie bereits voranstehend ausgeführt, kann auf diese Weise eine segmentweise Erfassung und Steuerung der Beleuchtung erfolgen.
In einer Ausgestaltung des Beleuchtungssystems kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine optische Sensor jeweils dazu ausgebildet ist, eine Lichtintensität zu erfassen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass während des Schrittes des Erfassens eine Lichtintensität der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung mittels eines jeweiligen des mindestens einen optischen Sensors erfasst wird.
In einer Ausgestaltung des Beleuchtungssystems kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Lichtquelle basierend auf dem mindestens einen Sensorsignal derart zu steuern, dass das von der Leuchtquelle emittierte Licht sich von dem von der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung emittierten und mittels des mindestens einen optischen Sensors des Grundelements erfassten Licht zumindest hinsichtlich einem von einer Gruppe bestehend aus einer Wellenlänge des Lichts, einer Winkel-Homogenität des Lichts, einer Lichtintensität und einer Ausbreitungsrichtung des Lichts unterscheidet.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das von der Leuchtquelle emittierte Licht sich von dem von der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung emittierten und mittels des mindestens einen optischen Sensors des Grundelements erfassten Licht zumindest hinsichtlich einem von einer Gruppe bestehend aus einer Wellenlänge des Lichts, einer Winkel-Homogenität des Lichts, einer Lichtintensität und einer Ausbreitungsrichtung des Lichts unterscheidet.
Auf diese Weise kann mittels des Beleuchtungssystems eine andere Beleuchtung bereitgestellt werden, die mittels der fest in dem Koordinatenmessgerät verbauten Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung nicht erzielt werden kann. So kann Licht einer anderen Wellenlänge, eine veränderte Abstrahlcharakteristik über eine geänderte Winkel-Homogenität, eine andere Lichtintensität und/oder eine andere Ausbreitungsrichtung, beispielsweise für andere Arbeitsabstände, bereitgestellt werden.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und nachfolgend noch erläuterten Merkmale des Beleuchtungssystems und des Koordinatenmessgeräts in korrespondierender Weise auch das Verfahren ausgestalten können und umgekehrt.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts,
2 eine Detailansicht eines mit einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem ausgestatteten optischen Sensors eines Koordinatenmessgeräts,
3 eine schematische Ansicht eines mit einem optischen Sensor gekoppelten Beleuchtungssystems,
4 eine schematische Ansicht eines weiteren mit einem optischen Sensor gekoppelten Beleuchtungssystems,
5 eine schematische Ansicht noch eines weiteren mit einem optischen Sensor gekoppelten Beleuchtungssystems,
6 eine schematische Ansicht noch eines weiteren mit einem optischen Sensor gekoppelten Beleuchtungssystems, und
7 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens.

1 zeigt eine Ausführungsform eines Koordinatenmessgeräts 10. Das Koordinatenmessgerät 10 weist eine Regelungseinrichtung 12 auf, die dazu ausgebildet ist, das Koordinatenmessgerät 10 automatisiert zu steuern. Hierzu kann die Regelungseinrichtung 12 eine Datenverarbeitungseinheit 14 aufweisen. Des Weiteren kann die Regelungseinrichtung 12 auch Anzeigevorrichtungen aufweisen, die einem Nutzer des Koordinatenmessgeräts 10 Informationen über angewählte Betriebsmodi, Messergebnisse usw. anzeigen. Des Weiteren weist das Koordinatenmessgerät 10 eine Bedienungseinrichtung 16 auf, die einem Nutzer ermöglicht, das Koordinatenmessgerät 10 zu steuern. Die Bedienungseinrichtung 16 ist dabei lediglich schematisch dargestellt. Dies soll zum einen ein manuelles Bewegen des Koordinatenmessgeräts 10 ermöglichen. Des Weiteren kann die Bedienungseinrichtung 16 dazu ausgebildet sein, dass der Nutzer Systemeingaben in die Regelungseinrichtung 12 eingeben kann, um einen Betriebs-modus usw. auszuwählen. Die Regelungseinrichtung 12 kann das Koordinatenmessgerät 10 des Weiteren auch automatisch regeln.
Das Koordinatenmessgerät 10 dient dazu, ein Werkstück 18 zu vermessen. Hierzu weist das Koordinatenmessgerät 10 einen optischen Sensorkopf 20 und ein Beleuchtungssystem 24 auf. Das Beleuchtungssystem 24 ist mit dem optischen Sensorkopf 20 gekoppelt.
Um den optischen Sensorkopf 20 relativ zu dem Werkstück 18 bewegen zu können, weist das Koordinatenmessgerät in der dargestellten Ausführungsform ein Portal 26 auf, das in einer Y-Richtung bewegbar ist. Ein Schlitten 28 ist in einer X-Richtung bewegbar an einer Traverse 30 des Portals 26 gelagert. Auf diese Weise kann der optische Sensorkopf 20 durch Bewegung des Schlittens 28 auf der Traverse 30 in X-Richtung bewegt werden. In dem Schlitten 28 ist eine Pinole 32 vorgesehen, die relativ zu dem Schlitten 28 in einer Z-Richtung bewegbar ist. An der Pinole 32 ist dann der optische Sensorkopf 20 angebracht. Auf diese Weise ist es möglich, den optischen Sensorkopf 20 in allen drei Raumrichtungen X, Y und Z zu bewegen. Eine Lagerung des Portals 26 des Schlittens 28 und der Pinole 32 zueinander kann beispielsweise mittels sogenannter Luftlager ausgeführt sein. Um eine Lage des Portals 26, des Schlittens 28 und der Pinole 32 zu erfassen, kann das Koordinatenmessgerät 10 Skalen aufweisen. Beispielsweise können eine Skala 34 für die X-Richtung, eine Skala 36 für die Y-Richtung und eine Skala 38 für die Z-Richtung vorgesehen sein. Grundsätzlich sind auch andere Konfigurationen denkbar, in denen das Werkstück entlang mindestens einer Achse, beispielsweise der Y-Achse, oder entlang zweier Achsen, beispielsweise der X- und Y-Achse, sogenannter Kreuztisch, bewegt wird. Auch ist eine dreidimensionale Bewegung des Werkstückes denkbar, bei der der Sensorkopf ortsfest bleibt. Weiterhin ist die Bewegung des Werkstückes über mindestens eine rotatorische Bewegung denkbar.
Des Weiteren kann das Koordinatenmessgerät 10 eine Magazineinrichtung 40 aufweisen. In der Magazineinrichtung 40 ist mindestens ein Magazinplatz vorgesehen, insbesondere sind mehrere Magazinplätze vorgesehen. Dargestellt sind ein erster Magazinplatz 42, ein zweiter Magazinplatz 44 und ein dritter Magazinplatz 46. Jeder der Magazinplätze 42, 44, 46 kann dazu vorgesehen sein, ein bestimmtes Beleuchtungssystem 24 zu tragen. Ein Wechseln eines Beleuchtungssystems 24 kann dann beispielsweise derart automatisiert erfolgen, dass die Regelungseinrichtung 12 ein momentan gekoppeltes Beleuchtungssystem 24 in einem der Magazinplätze 42, 44, 46 ablegt und ein weiteres Beleuchtungssystem (nicht dargestellt) aus einem anderen der Magazinplätze 42, 44, 46 aufnimmt.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Magazineinrichtung 40 an dem Portal 26 angebracht, so dass sich die Magazineinrichtung 40 unterhalb der Traverse 30 parallel zu der Traverse 30 in X-Richtung erstreckt. Alternativ kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass die Magazineinrichtung 40 direkt an der Traverse 30 angebracht ist. Durch eine entsprechende Anordnung der Magazineinrichtung 40 können Verfahrwege zum Wechseln eines Beleuchtungssystems 24 besonders kurz gehalten werden. Wie jedoch aus der dargestellten Ansicht ersichtlich ist, besteht in der dargestellten Anordnung zunächst keinerlei Möglichkeit, den optischen Sensor 22 und die Magazineinrichtung 40 in Y Richtung relativ zueinander zu verfahren. Daher ist die Magazineinrichtung 40 in der dargestellten Ausführungsform auf einem Schlitten 48 in dem Portal 26 gelagert, so dass ein relatives Bewegen der Magazineinrichtung 40 zu dem optischen Sensor 22 in Y-Richtung möglich wird. Dabei wird die Magazineinrichtung 40 in Y-Richtung relativ zu dem Portal 26 des Schlittens 28 bewegt.
Selbstverständlich sind darüber hinaus alternative Anordnungen der Magazineinrichtung 40 denkbar. Beispielsweise ist es möglich, dass an schematisch angedeuteten Aufstellungsorten 50, 52 die Magazineinrichtung 40 positioniert wird. Sie steht dann frei in dem Koordinatenmessgerät 10. Die Magazinplätze 42, 44, 46 können dann frei von dem optischen Sensor 22 angefahren werden, um ein Beleuchtungssystem 24 abzulegen oder aufzunehmen. Selbstverständlich kann ein Beleuchtungssystem 24 auch manuell angebracht bzw. abgenommen oder gewechselt werden.
2 zeigt eine schematische Detailansicht eines Teils des Koordinatenmessgeräts 10. Schematisch sind erneut der Schlitten 28 und die Pinole 32 dargestellt. Wie 2 zu entnehmen ist, kann an der Pinole 32 beispielsweise eine sogenannte Dreh-Schwenk-Einheit 54 angeordnet sein, die ein Drehen des optischen Sensors 22 sowohl um die Z-Richtung als auch die Y-Richtung ermöglicht. Auf diese Weise kann der optische Sensor 22 in einer Vielzahl von Richtungen ausgerichtet werden, um das Werkstück 18 aus einem gewünschten Betrachtungswinkel zu betrachten. Verschiedene Systemkomponenten sind dabei über Wechselflächen 56 gekoppelt, beispielsweise ist mittels einer Wechselfläche 56 der optische Sensor 22 mit der Drehschwenkeinheit 54 gekoppelt. Über die Wechselfläche 56 hinweg werden elektrische Versorgungsleitungen, Kommunikationsschnittstellen, optische Schnittstellen usw. bereitgestellt, um den optischen Sensor 22 zum einen mit Energie zu versorgen und zum anderen das Werkstück 18 anstrahlen zu können. Des Weiteren werden die von dem optischen Sensor 22 erfassten Daten über die Wechselfläche 56 und die dort bereitgestellten Schnittstellen hinweg zu der Regelungseinrichtung 12 und ihrer Datenverarbeitungseinheit 14 geleitet.
An dem optischen Sensor 22 ist entlang einer ersten Schnittstelle 58 das Beleuchtungssystem 24 gekoppelt. Das Beleuchtungssystem 24 weist in der dargestellten Ausführungsform die Form eines kreisförmigen Rings auf. Darüber hinaus weist der optische Sensor 22 noch eine Abbildungsoptik 60 auf, die dazu dient, von einem Werkstück 18 empfangene Lichtstrahlung auf den optischen Sensor 22 abzubilden. Dieses kann aufgrund der Ausgestaltung des Beleuchtungssystems als kreisförmiger Ring durch einen freien Zentralbereich des Beleuchtungssystems 24 hindurch erfolgen.
Die Ausgestaltung des Beleuchtungssystems 24 wird im Folgenden im Hinblick auf die weiteren Figuren erläutert.
3 zeigt eine Ausführungsform des Beleuchtungssystems 24. Das Beleuchtungssystem 24 ist mit einem optischen Sensorkopf 22 des Koordinatenmessgeräts 10 gekoppelt.
Auf der Seite des Koordinatenmessgeräts ist eine Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung 56, 56' vorgesehen. Des Weiteren ist aufseiten des optischen Sensorkopfs eine Kopplungseinrichtung 58, 58' vorgesehen, an die das Beleuchtungssystem 24 gekoppelt werden kann.
Das Beleuchtungssystem 24 weist ein Grundelement 68 auf. Das Grundelement ist ringförmig ausgebildet und weist einen freien Zentralbereich 70 auf sowie einen Randbereich 72. In Richtung eines Werkstücks 18 weist das Grundelement eine Werkstückseite 60 auf. Entgegengesetzt zu der Werkstückseite 60 und dem optischen Sensorkopf 22 des Koordinatenmessgeräts 10 zugewandt ist eine Kopplungsseite 62.
Auf der Kopplungsseite 62 in dem Randbereich 72 ist mindestens ein optischer Sensor 66, 66' vorgesehen sowie eine Kopplungseinrichtung 64, 64'.
Die Kopplungseinrichtung 64, 64' wirkt mit der Kopplungseinrichtung 58, 58' des Koordinatenmessgeräts zum Koppeln des Beleuchtungssystems 24 zusammen. Insbesondere kann es sich um eine magnetische Kopplungseinrichtung 64, 64' handeln, die mit entsprechend entgegengesetzt gepolten Elementen 58, 58' des Koordinatenmessgeräts 10 zusammenwirkt.
Die optischen Sensoren 66, 66' sind gegenüberliegend Beleuchtungsanordnungen 56, 56' des optischen Sensorkopfs 22 angeordnet. Wie mit Pfeilen angedeutet ist, beleuchten somit diese Beleuchtungsanordnungen 56, 56' direkt die optischen Sensoren 66, 66'. Die optischen Sensoren erfassen diese Beleuchtung bzw. das von den Beleuchtungsanordnungen 56, 56' emittierte Licht bzw. die Lichtintensität als Sensorsignal. Bei dem mindestens einen optischen Sensor kann es sich beispielsweise jeweils um eine oder mehrere Photodioden oder ein beliebiges Radiometer handeln. Dieses Sensorsignal kann über einen Verstärker 80 verstärkt werden. Dies ist jedoch gegebenenfalls nicht zwingend notwendig. Dieses Sensorsignal wird an eine Steuerungseinrichtung 76 weitergegeben. Die Steuerungseinrichtung 76 verarbeitet das Sensorsignal und erzeugt Steuerungsbefehle, mittels derer mindestens eine Lichtquelle 74, 74' des Beleuchtungssystems angesteuert wird.
Das Beleuchtungssystem 24 kann mehrere Lichtquellen aufweisen. In der 3 sind verschiedene Ausführungsformen derartiger Lichtquellen dargestellt. Eine Lichtquelle 74 kann beispielsweise eine LED oder eine OLED sein und direkt ein Werkstück 18 beleuchten. Die Lichtquelle 74' wirkt mit einem optischen Element, im dargestellten Beispiel ein refraktives optisches Element zusammen zur Lichtführung des von der Lichtquelle 74' emittierten Lichts in Richtung des Werkstücks 18.
Des Weiteren weist in der in 3 dargestellten Ausführungsform das Grundelement 68 eine Energiequelle 84 auf, die ebenfalls mit den Lichtquellen 74, 74' gekoppelt ist, wie dies über die Verbindung über A-A angedeutet ist. Auf diese Weise wird das Beleuchtungssystem 24 als autarkes Ringlicht bereitgestellt, das lediglich an den optischen Sensorkopf 22 mittels der Kopplungseinrichtung 64, 64' gekoppelt werden muss und dann eine gewünschte Beleuchtung bereitstellt, wenn der optische Sensorkopf 22 Licht emittiert.
In der 4 ist eine weitere Ausführungsform des Beleuchtungssystems 24 mit dem Bezugszeichen 24' bezeichnet.
Die Ausführungsform in der 4 ist eine zweiteilige Ausführungsform des Beleuchtungssystems 24. Über das Grundelement 68 hinaus weist diese zweiteilige Ausgestaltung noch ein Beleuchtungselement 86 auf.
Wie im Zusammenhang mit der 3 beschrieben kann das Grundelement 68 des Beleuchtungssystems 24' an einen optischen Sensorkopf 22 über die Kopplungseinrichtung 64, 64' gekoppelt werden.
Das Grundelement 68 ist über eine Grundelement-Kommunikationseinrichtung 90 mit dem Beleuchtungselement und dessen Beleuchtungselement-Kommunikationseinrichtung 92 in Kommunikationsverbindung. In der dargestellten Ausführungsform in 4 ist eine Kabelverbindung zwischen der Grundelement-Kommunikationseinrichtung 90 und der Beleuchtungselement-Kommunikationseinrichtung 92 bereitgestellt.
Mittels der Lichtquellen 74, 74' kann dann beispielsweise eine Durchlichtbeleuchtung des schematisch angedeuteten Werkstücks 18 erfolgen. Die Steuerungseinrichtung 76 ist in dem Beleuchtungselement angeordnet. Grundsätzlich kann sie auch in dem Grundelement angeordnet sein.
Während in der in 3 dargestellten Ausführungsform eine Energiequelle 84 in dem Grundelement bereitgestellt ist, ist in der 4 und der Ausführungsform des Beleuchtungssystems 24' eine Energieschnittstelle 78 in dem Beleuchtungselement angeordnet, die beispielsweise eine kabelgebundene Energieversorgung des Beleuchtungssystems 24' bereitstellen kann. Grundsätzlich kann auch in dem Grundelement eine solche Energieschnittstelle 78 vorgesehen sein. Es ist auch möglich, sowohl in dem Grundelement als auch dem Beleuchtungselement eine Energieschnittstelle 78 bzw. 78' bereitzustellen. Grundsätzlich ist es natürlich ebenfalls möglich, wie in der 3 das Beleuchtungssystem 24' als autarkes Beleuchtungssystem hinsichtlich der Energieversorgung bereitzustellen und eine Energiequelle 84 in dem Grundelement 68 und/oder in dem Beleuchtungselement 86 bereitzustellen.
In der 5 ist eine weitere Ausgestaltung eines einteiligen Beleuchtungssystems 24 bereitgestellt, das im Grund der der 3 ähnelt. Die gestrichelten Linien sind Segmentgrenzen schematisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, sind in dem dargestellten Halbquerschnitt des Beleuchtungssystems 24 drei optische Sensoren 66, 66', 66" bereitgestellt. Ein optischer Sensor in jedem der Segmente. Zugeordnet sind jeweils eine Lichtquelle 74, 74', 74" für jedes Segment. Auf diese Weise ist es möglich, in jedem Segment die Lichtintensität zu erfassen und entsprechend an die dem jeweiligen Segment zugeordnete Lichtquelle 74, 74' bzw. 74" zu übergeben über die Steuerungseinrichtung 76 und eine entsprechende modifiziere Beleuchtung bereitzustellen.
6 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Beleuchtungssystems 24', die der in 4 dargestellten Ausführungsform ähnelt.
Das Grundelement 68 und das Beleuchtungselement 86 sind hier über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mittels der Grundelement-Kommunikationseinrichtung 90 und der Beleuchtungselement-Kommunikationseinrichtung 92 verbunden.
7 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens 100 als schematisches Ablaufdiagramm.
In einem Schritt 102 wird zunächst ein Beleuchtungssystem 24 mit einem Grundelement 68 und mit einer Kopplungsseite 62 und einer Werkstückseite 60 bereitgestellt. Die Kopplungsseite 62 weist eine Kopplungseinrichtung 64 zum Koppeln des Grundelements 68 an die Beleuchtungseinrichtung auf. Das Grundelement 68 weist die Form eines Rings mit einem freien Zentralbereich 70 und einem Randbereich 72 auf.
In einem Schritt 104 wird dann das Grundelement 68 mit der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung 56 des Koordinatenmessgeräts 10 gekoppelt.
Hierzu wird die Kopplungseinrichtung 64 genutzt.
Mittels des mindestens einen optischen Sensors 66 des Grundelements 68 wird dann von der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung 56 emittiertes Licht als Sensorsignal erfasst bzw. dessen Lichtintensität erfasst.
Das Sensorsignal wird an einer Steuerungseinrichtung 76 in einem Schritt des Erzeugens von zumindest einem Steuerbefehl übermittelt. Nach der Übermittlung erzeugt die Steuerungseinrichtung den zumindest einen Steuerbefehl für das Beleuchtungssystem 74 aus dem von dem mindestens einen optischen Sensor an die Steuerungseinrichtung übermittelten Sensorsignal.
Letztlich erfolgt in einem Schritt 110 das Beleuchten des Werkstücks 18 mittels mindestens einer Lichtquelle des Beleuchtungssystems 24 basierend auf dem zumindest einen Steuerbefehl. Anschließend endet das Verfahren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0362625 A2 [0011]
WO 2013/167167 A1 [0013]
WO 2013/091697 A1 [0014]
WO 2013/091698 A1 [0015]
DE 102006035179 B4 [0016]
DE 4201482 A1 [0017]
US 6948825 B2 [0018]
US 6454437 B1 [0019]

Claims

Beleuchtungssystem (24) für ein Koordinatenmessgerät zum optischen Vermessen eines Werkstücks (18), wobei das Beleuchtungssystem (24) ein Grundelement (68) mit einer Kopplungsseite (62) und einer Werkstückseite (60) aufweist, wobei die Kopplungsseite (62) eine Kopplungseinrichtung (64) zum Koppeln des Grundelements (68) aufweist, , und wobei das Beleuchtungssystem (24) mindestens eine Lichtquelle (74) zum Beleuchten des Werkstücks (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsseite (62) des Grundelements (68) mindestens einen optischen Sensor (66) aufweist, wobei das Beleuchtungssystem (24) eine Steuerungseinrichtung (76) zum Steuern der mindestens einen Lichtquelle (74) basierend auf mindestens einem von dem mindestens einen optischen Sensor (66) übermittelten Sensorsignal aufweist.
Beleuchtungssystem (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (64) eine mechanische Kopplungseinrichtung (64) und/oder eine magnetische Kopplungseinrichtung (64) ist.
Beleuchtungssystem (24) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem (24) eine Energieschnittstelle (78) zum kabelgebundenen Übertragen von Energie aufweist.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine optische Sensor (66) eine Photodiode aufweist.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem (24) des Weiteren einen Verstärker (80) zum Verstärken des Sensorsignals aufweist.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem (24) mindestens ein optisches Element (82) zur Führung des von der mindestens einen Lichtquelle (74) emittierten Lichts aufweist.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem (24) mindestens eine Energiequelle (84) zur Versorgung der mindestens Lichtquelle (74) mit Energie aufweist.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (68) die mindestens eine Lichtquelle (74) und die mindestens eine Energiequelle (84) aufweist.
Beleuchtungssystem (24) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (68) die Steuerungseinrichtung (76) aufweist.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, das Beleuchtungssystem (24) ein Beleuchtungselement (86) aufweist, wobei das Beleuchtungselement (86) die mindestens eine Lichtquelle (74) aufweist, wobei das Beleuchtungselement (86) räumlich getrennt und verschieden von dem Grundelement (68) ist.
Beleuchtungssystem (24) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungselement (86) die mindestens eine Energiequelle (84) aufweist.
Beleuchtungssystem (24) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungselement (86) die Form eines Rings mit einem freien Zentralbereich (70) und einem Randbereich (72) aufweist.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungselement (86) die Steuerungseinrichtung (76) aufweist.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (68) und das Beleuchtungselement (86) mittels einer Kabelverbindung (88) verbunden sind.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (68) und das Beleuchtungselement (86) drahtlos verbunden sind, wobei das Grundelement (68) eine Grundelement-Kommunikationseinrichtung (90) und das Beleuchtungselement (86) eine Beleuchtungselement-Kommunikationseinrichtung (92) zur drahtlosen Kommunikation aufweist.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungselement (86) dazu ausgebildet ist, eine Durchlichtbeleuchtung oder eine Dunkelfeld-Durchlichtbeleuchtung bereitzustellen.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem (24) eine Mehrzahl von optischen Sensoren (66) aufweist, wobei die Steuerungseinrichtung (76) dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Lichtquelle (74) basierend auf Sensorsignalen einer Anzahl von optischen Sensoren (66) zu steuern, die geringer als die Mehrzahl von optischen Sensoren (66) ist.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (68) in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt ist, wobei jedes Segment einen optischen Sensor (66) aufweist, und wobei für jedes Segment eine Lichtquelle (74) bereitgestellt ist, und wobei die Steuerungseinrichtung (76) jede Lichtquelle (74) basierend auf dem Sensorsignal des optischen Sensors (66) desselben Segments ansteuert.
Beleuchtungssystem (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (68) die Form eines Rings mit einem freien Zentralbereich (70) und einem Randbereich (72) aufweist.
Koordinatenmessgerät (10) zum optischen Vermessen eines Werkstücks (18), mit einer Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung (56), insbesondere einem Ringlicht, und mit einer Beleuchtungseinrichtung (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, die mit der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung (56) gekoppelt ist.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (76) des Weiteren zum Steuern von mindestens einem aus einer Gruppe bestehend aus einem Motor, einer Heizung und einem Kühlelement des Koordinatenmessgeräts (10) ausgebildet ist.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (76) dazu eingerichtet ist, die Lichtquelle (74) basierend auf dem mindestens einen Sensorsignal derart zu steuern, dass das von der Leuchtquelle emittierte Licht sich von dem von der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung (56) emittierten und mittels des mindestens einen optischen Sensors (66) des Grundelements (68) erfassten Licht zumindest hinsichtlich einem von einer Gruppe bestehend aus einer Wellenlänge des Lichts, einer Winkel-Homogenität des Lichts, einer Lichtintensität und einer Ausbreitungsrichtung des Lichts unterscheidet.
Verfahren (100) zum Beleuchten eines Werkstücks (18) in einem Koordinatenmessgerät (10), wobei das Koordinatenmessgerät (10) eine Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung (56), insbesondere ein Ringlicht, aufweist, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen (102) eines Beleuchtungssystems (24) mit einem Grundelement (68) mit einer Kopplungsseite (62) und einer Werkstückseite (60), und wobei die Kopplungsseite (62) eine Kopplungseinrichtung (64) zum Koppeln des Grundelements (68) an die Beleuchtungseinrichtung aufweist; Koppeln (104) des Grundelements (68) mit der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung (56) mittels der Kopplungseinrichtung (64); Erfassen (106) von von der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung (56) emittiertem Licht mittels mindestens eines optischen Sensors (66) des Grundelements (68) als Sensorsignal; Erzeugen (108) von mindestens einem Steuerbefehl mittels einer Steuerungseinrichtung (76) des Beleuchtungssystems (24) aus dem von dem mindestens einen optischen Sensor (66) an die Steuerungseinrichtung (76) übermittelten Sensorsignal; und Beleuchten (110) des Werkstücks (18) mittels mindestens einer Lichtquelle (74) des Beleuchtungssystems (24) basierend auf dem zumindest einen Steuerbefehl.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt ist, wobei in jedem Segment ein Sensorsignal erfasst wird, und in jedem Segment mindestens eine Lichtquelle (74) bereitgestellt ist, und wobei für die mindestens eine Lichtquelle (74) jedes Segments ein Steuerbefehl, insbesondere zur Steuerung der Lichtintensität des Beleuchtungssystems (24), erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (68) die Form eines Rings mit einem freien Zentralbereich (70) und einem Randbereich (72) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Leuchtquelle emittierte Licht sich von dem von der Koordinatenmessgerät-Beleuchtungsvorrichtung (56) emittierten und mittels des mindestens einen optischen Sensors (66) des Grundelements (68) erfassten Licht zumindest hinsichtlich einem von einer Gruppe bestehend aus einer Wellenlänge des Lichts, einer Winkel-Homogenität des Lichts, einer Lichtintensität und einer Ausbreitungsrichtung des Lichts unterscheidet.