DE102019124727A1 - Robotersystem mit bestimmungssystem für endwerkzeugmesstechnikpositionskoordinaten - Google Patents

Robotersystem mit bestimmungssystem für endwerkzeugmesstechnikpositionskoordinaten Download PDF

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DE102019124727A1
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Michael Nahum
Casey Edward Emtman
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Mitutoyo Corp
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Abstract

Ein Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten zum Gebrauch mit einem Roboter ist geschaffen. Ein erster Genauigkeitsgrad, der als eine Robotergenauigkeit definiert ist, (z. B. zum Steuern und Erfassen einer Endwerkzeugposition eines Endwerkzeugs, das nahe einem entfernten Ende einer beweglichen Armkonfiguration des Roboters montiert ist) basiert auf dem Verwenden von Positionssensoren (z. B. Messgebern), die in dem Roboter enthalten sind. Das System enthält das Endwerkzeug, eine Bildaufnahmekonfiguration, eine XY-Skala, einen Bildtriggerabschnitt und einen Verarbeitungsabschnitt. Eine aus der XY-Skala oder der Bildaufnahmekonfiguration ist mit dem Endwerkzeug gekoppelt, und die andere ist mit einem stationären Element (z. B. einem Rahmen, der sich oberhalb des Roboters befindet) gekoppelt. Die Bildaufnahmekonfiguration erfasst ein Bild der XY-Skala, das benutzt wird, um eine relative Position, die die Endwerkzeugposition angibt, mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, zu bestimmen.

Description

  • HINTERGRUND
  • Technisches Gebiet
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf Robotersysteme und insbesondere auf Systeme zum Bestimmen von Koordinaten einer Endwerkzeugposition eines Roboters.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Robotsysteme werden zunehmend zur Produktion und für andere Prozesse genutzt. Verschiedene Typen von Robotern können benutzt werden, die Knickarmroboter, „Selective Compliance Articulated Robot Arm“- (SCARA-) Roboter, kartesische Roboter, zylindrische Roboter, sphärische Roboter usw. enthalten. Als ein Beispiel für Komponenten, die in einem Roboter enthalten sein können, kann ein SCARA-Robotersystem typischerweise eine Basis aufweisen, wobei ein erster Armabschnitt mit der Basis drehbar gekoppelt ist und ein zweiter Armabschnitt mit einem Ende des ersten Armabschnitts drehbar gekoppelt ist. In verschiedenen Konfigurationen kann ein Endwerkzeug mit einem Ende des zweiten Armabschnitts gekoppelt sein (z. B. zum Ausführen spezieller Arbeits- und/oder Überprüfungsoperationen). Solche Systeme können Positionssensoren (z. B. Drehwinkelgeber) enthalten, die zum Bestimmen/Steuern der Positionierung der Armabschnitte und dementsprechend der Positionierung des Endwerkzeugs benutzt werden. In verschiedenen Implementierungen können solche Systeme eine Positionierungsgenauigkeit von ungefähr 100 Mikrometern aufweisen, wie sie durch spezielle Faktoren (z. B. Der Leistung des Drehwinkelgebers in Kombination mit der mechanischen Stabilität des Robotersystems usw.) begrenzt ist.
  • Das US-Patent Nr. 4,725,965 , das hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist, offenbart spezielle Kalibrierungstechniken zum Verbessern der Genauigkeit eines SCARA-Systems. Wie in dem '965-er Patent beschrieben ist, ist eine Technik zum Kalibrieren eines Roboters vom SCARA-Typ, der einen ersten drehbaren Armabschnitt und einen zweiten drehbaren Armabschnitt, der ein Endwerkzeug führt, umfasst, bereitgestellt. Die Kalibrierungstechnik steht in Beziehung zu der Tatsache, dass der SCARA-Roboter unter Verwendung eines kinematischen Modells gesteuert werden kann, das, wenn es genau ist, ermöglicht, dass die Armabschnitte in sowohl einer ersten als auch einer zweiten Winkelkonfiguration platziert werden können, wobei das Endwerkzeug, das durch den zweiten Armabschnitt geführt wird, an derselben Position bleibt. Um das kinematische Modell zu kalibrieren, werden die Armabschnitte in einer ersten Konfiguration platziert, so dass sich das Endwerkzeug oberhalb eines festen Bezugspunkts befindet. Dann werden die Armabschnitte in einer zweiten Winkelkonfiguration platziert, so dass sich das Endwerkzeug nominell wieder in Deckung mit dem Bezugspunkt befindet. Der Fehler in dem kinematischen Modell wird aus der Verschiebung der Position des Endwerkzeugs von dem Bezugspunkt, wenn die Armabschnitte von der ersten zu der zweiten Winkelkonfiguration umgeschaltet werden, berechnet. Das kinematische Modell wird dann in Übereinstimmung mit dem berechneten Fehler kompensiert. Die Schritte werden wiederholt, bis der Fehler null erreicht, wobei zu dieser Zeit das kinematische Modell des SCARA-Roboters als kalibriert betrachtet wird.
  • Wie in dem '965-er Patent ferner beschrieben ist, kann die Kalibrierungstechnik die Verwendung spezieller Kameras enthalten. Beispielsweise kann in einer Implementierung der Bezugspunkt die Mitte des Sichtbereichs einer stationären Fernsehkamera sein (d. h. sich auf dem Boden unterhalb des Endwerkzeugs befinden), und das Ausgangssignal der Kamera kann verarbeitet werden, um die Verschiebung der Position des Endwerkzeugs von der Mitte des Sichtbereichs der Kamera, wenn die Gelenke von der ersten Konfiguration zu der zweiten Konfiguration umgeschaltet werden, zu bestimmen. In einer weiteren Implementierung kann der zweite Armabschnitt eine Kamera führen, und die Technik kann durch Platzieren der Armabschnitte in einer ersten Winkelkonfiguration beginnen, an der ein zweiter vorbestimmter Innenwinkel zwischen den Armabschnitten gemessen wird, um die durch den zweiten Armabschnitt geführte Kamera direkt oberhalb eines festen Bezugspunkts zu zentrieren. Die Armabschnitte werden dann in einer zweiten Winkelkonfiguration platziert, in der ein Innenwinkel, der gleich dem zweiten vorbestimmten Innenwinkel ist, zwischen den Armabschnitten gemessen wird, um die Kamera wieder nominell oberhalb des Bezugspunkts zu platzieren. Das Ausgangssignal der Kamera wird dann verarbeitet, um die Verschiebung der Position des Bezugspunkts, wie er durch die Kamera gesehen wird, beim Umschalten der Armabschnitte von der ersten auf die zweite Winkelkonfiguration zu berechnen. Der Fehler der bekannten Position der Kamera wird dann in Übereinstimmung mit der Verschiebung der Position des Bezugspunkts, wie er durch die Kamera gesehen wird, bestimmt. Die Schritte werden dann als Teil des Kalibrierungsprozesses wiederholt, bis sich der Fehler null nähert.
  • Obwohl Techniken wie die in dem '956-er Patent beschriebenen zum Kalibrieren eines Robotersystems genutzt werden können, kann es in speziellen Anwendungen weniger wünschenswert sein, solche Techniken zu nutzen (die z. B. signifikante Zeit erforderlich können und/oder keinen gewünschten Genauigkeitsgrad für alle möglichen Orientierungen eines Roboters während spezieller Operationen bereitstellen können, usw.). Ein Robotersystem, das Verbesserungen hinsichtlich solcher Probleme bereitstellen kann, (z. B. zum Erhöhen der Zuverlässigkeit, Wiederholbarkeit, Geschwindigkeit usw. der Positionsbestimmung während Werkstückmessungen und anderen Prozessen) wäre wünschenswert.
  • KURZZUSAMMENFASSUNG
  • Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form einzuführen, die nachstehend in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Diese Zusammenfassung ist weder dazu vorgesehen, die Schlüsselmerkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch ist sie dafür vorgesehen, als eine Hilfe zum Bestimmen des Schutzbereichs des beanspruchten Gegenstands verwendet zu werden.
  • Es wird ein Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten zum Gebrauch zusammen mit einem Roboter als Teil eines Robotersystems geschaffen. Der Roboter (z. B. ein Knickarmroboter, ein SCARA-Roboter, ein kartesischer Roboter, ein zylindrischer Roboter, ein sphärischer Roboter usw.) enthält eine bewegliche Armkonfiguration und ein Bewegungssteuerungssystem. Die bewegliche Armkonfiguration enthält eine Endwerkzeugmontagekonfiguration, die sich nahe einem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration befindet. Der Roboter ist konfiguriert, die bewegliche Armkonfiguration zu bewegen, um wenigstens einen Abschnitt eines Endwerkzeugs, das an der Endwerkzeugmontagekonfiguration montiert ist, entlang wenigstens zweier Dimensionen in einem Endwerkzeugarbeitsvolumen zu bewegen. Das Bewegungssteuerungssystem ist konfiguriert, eine Endwerkzeugposition mit einem Genauigkeitsgrad, der als eine Robotergenauigkeit definiert ist, basierend wenigstens teilweise auf dem Erfassen und Steuern der Position der Position der beweglichen Armkonfiguration unter Verwendung wenigstens eines Positionssensors (z. B. eines Drehwinkelgebers, eines Linearmessgebers usw.), der in dem Roboter enthalten ist, zu steuern.
  • Das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten enthält ein Endwerkzeug, eine erste Bildaufnahmekonfiguration, eine XY-Skala, einen Bildtriggerabschnitt und einen Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt. Das Endwerkzeug ist konfiguriert, an der Endwerkzeugmontagekonfiguration nahe dem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration montiert zu sein. Die erste Bildaufnahmekonfiguration enthält eine erste Kamera und weist eine optische Achse auf. Die XY-Skala enthält ein nominell ebenes Substrat und mehrere entsprechende abbildungsfähige Merkmale, die auf dem Substrat verteilt sind, wobei sich die entsprechenden abbildungsfähigen Merkmale an jeweiligen bekannten XY-Skalenkoordinaten auf der XY-Skala befinden. Der Bildtriggerabschnitt ist konfiguriert, wenigstens ein Eingabesignal, das sich auf die Endwerkzeugposition bezieht, einzugeben und die Zeit eines ersten Bildaufnahmetriggersignals basierend auf dem wenigstens einen Eingabesignal zu bestimmen und das erste Bildaufnahmetriggersignal zu der ersten Bildaufnahmekonfiguration auszugeben. Die erste Bildaufnahmekonfiguration ist konfiguriert, ein digitales Bild der XY-Skala zu einer Bilderfassungszeit in Reaktion auf das Empfangen des ersten Bildaufnahmetriggersignals zu erfassen. Der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt ist konfiguriert, das erfasste Bild einzugeben und wenigstens ein entsprechendes abbildungsfähiges Merkmal, das in dem erfassten Bild enthalten ist, der XY-Skala und den zugehörigen entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinatenort zu identifizieren. In verschiedenen Implementierungen kann die XY-Skala eine inkrementelle Skala oder eine absolute Skala sein.
  • Das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten ist so konfiguriert, dass eine bewegliche aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration mit dem Endwerkzeug gekoppelt ist und die andere so konfiguriert ist, dass sie mit einem stationären Element nahe dem Roboter gekoppelt ist. Die stationäre aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration definiert eine erste Referenzposition. In einer Betriebskonfiguration des Bestimmungssystems für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten ist eine Skalenebene so definiert, dass sie nominell mit dem ebenen Substrat der XY-Skala zusammenfällt, und eine Richtung normal zu der Skalenebene als eine Skalenbildaufnahmeachsenrichtung definiert ist, und wenigstens eine aus der XY-Skala und der ersten Bildaufnahmekonfiguration ist so angeordnet, dass die optische Achse der ersten Bildaufnahmekonfiguration parallel zu der Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist und dass sich die Skalenebene innerhalb des Fokusbereichs der ersten Bildaufnahmekonfiguration entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung befindet.
  • Das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten ist so konfiguriert, dass dann, wenn die bewegliche aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration und die stationäre aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration in der Betriebskonfiguration angeordnet sind und die bewegliche Armkonfiguration so positioniert ist, dass die XY-Skala in einem Gesichtsfeld der ersten Bildaufnahmekonfiguration ist, der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt betrieben werden kann, um eine relative Position zwischen der beweglichen aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration und der ersten Referenzposition mit einem Genauigkeitsgrad, der besser ist als die Robotergenauigkeit, basierend auf dem Bestimmen einer Bildposition des identifizierten wenigstens einen entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals in dem erfassten Bild zu bestimmen. Die bestimmte relative Position gibt die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition zur Bilderfassungszeit wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, mit einem Genauigkeitsgrad an, der besser ist als die Robotergenauigkeit. In verschiedenen Implementierungen ist das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten konfiguriert, die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition zur Bilderfassungszeit basierend auf der bestimmten relativen Position und einem bekannten Koordinatenpositionsversatz zwischen der Endwerkzeugposition und der beweglichen aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration zu bestimmen.
  • In verschiedenen Implementierungen ist der Roboter konfiguriert, das Endwerkzeug und die XY-Skala oder der erste Bildaufnahmekonfiguration, je nachdem, welche beweglich ist, in einer Ebene parallel zu der Skalenebene zu bewegen, während das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten in der Betriebskonfiguration ist. In verschiedenen Implementierungen kann eine solche Bewegung in einer Ebene parallel zu der Skalenebene in zwei Dimensionen (z. B. der x- und der y-Dimension) vorgenommen werden, wie z. B. durch einen SCARA-Roboter, einen Knickarmroboter usw., oder alternativ kann eine solche Bewegung primär in einer Richtung (z. B. einer x- oder einer y-Richtung) vorgenommen werden, wie z. B. durch einen Linearroboter usw. In verschiedenen Implementierungen kann der Roboter wenigstens eine entsprechende Drehverbindung enthalten, die wenigstens einen jeweiligen Freiheitsgrad der Drehung für das Endwerkzeug bereitstellt, und der Roboter kann konfiguriert sein, die bewegliche aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration relativ zu der stationären aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration zu verschieben oder zu drehen, was das Drehen des Endwerkzeugs entsprechend dem wenigstens einen jeweiligen Freiheitsgrad der Drehung enthält, um die Betriebskonfiguration bereitzustellen.
  • In verschiedenen Implementierungen kann die XY-Skala mit dem Endwerkzeug gekoppelt sein, und die erste Bildaufnahmekonfiguration kann mit dem stationären Element gekoppelt sein. In verschiedenen Implementierungen kann das stationäre Element einen Rahmen umfassen, der oberhalb wenigstens eines Abschnitts eines Endwerkzeugarbeitsvolumens angeordnet ist. Die erste Bildaufnahmekonfiguration kann an dem Rahmen oberhalb eines Abschnitts des Endwerkzeugarbeitsvolumens befestigt sein.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das Robotersystem in entweder einer Betriebsart mit Roboterpositionskoordinaten oder einer Betriebsart mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten betrieben werden. Die Betriebsart mit Roboterpositionskoordinaten kann einer unabhängigen und/oder Standardbetriebsart für den Roboter entsprechen (z. B. einer Betriebsart, in der der Roboter unabhängig betrieben wird, wie z. B. wenn ein Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nicht aktiv ist oder anderweitig nicht bereitgestellt ist). In der Betriebsart mit Roboterpositionskoordinaten werden die Roboterbewegungen und die entsprechende Endwerkzeugposition mit dem Genauigkeitsgrad, der als die Robotergenauigkeit definiert ist, gesteuert und bestimmt (d. h. unter Nutzung der Positionssensoren, die in dem Roboter enthalten sind). Umgekehrt kann in der Betriebsart mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten eine relative Position durch das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten, das die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition zu einer Bilderfassungszeit mit einen Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist (z. B. besser als die Genauigkeit der Positionssensoren, die in dem Roboter enthalten sind), angibt, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, bestimmt werden. In verschiedenen Implementierungen können die bestimmten Positionsinformationen (z. B. die bestimmte relative Position angeben, die bestimmten Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition und/oder andere zugehörige bestimmte Positionsinformationen) dann zum Ausführen einer festgelegten Funktion benutzt werden (z. B. als Teil von Werkstückmessungen, Positionierungssteuerung des Roboters usw.).
  • Als ein Beispiel in Bezug auf die Positionierungssteuerung des Roboters während der Betriebsart mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten kann anstelle der Nutzung der Positionssensoren, die in dem Roboter enthalten sind, zum Steuern einer Positionierung des Endwerkzeugs eine Ausgabe aus dem Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten zu dem Bewegungssteuerungssystem rückgemeldet oder auf andere Weise benutzt werden, um die Positionierung des Endwerkzeugs zu steuern. In verschiedenen Implementierungen kann ein Hybridbetrieb implementiert sein, wobei die Positionssensoren, die in dem Roboter enthalten sind, während eines ersten Abschnitts einer Roboterbewegungszeit benutzt werden können (z. B. zum Bestimmen/Steuern der Positionen der Armabschnitte und entsprechenden Endwerkzeugposition als Teil initialer/schneller/grober Bewegungspositionierung). Dann kann, während eines zweiten Abschnitts der Roboterbewegungszeit, anstelle der Nutzung der Positionssensoren des Roboters eine Ausgabe des Bestimmungssystems für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten (z. B. die bestimmte relative Position oder zugehörige Positionsinformationen) zu dem Bewegungssteuerungssystem rückgemeldet oder auf andere Weise zum Steuern der Positionierung benutzt werden (z. B. zum Bestimmen/Steuern der Positionen der Armabschnitte und der entsprechenden Endwerkzeugposition als Teil einer genaueren endgültigen/langsameren/feinen Bewegungspositionierung).
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm einer ersten beispielhaften Implementierung eines Robotersystems, das einen Knickarmroboter und ein Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten enthält;
    • 2 ist ein isometrisches Diagramm eines Abschnitts einer zweiten beispielhaften Implementierung eines Robotersystems ähnlich dem Robotersystem von 1, das einen Knickarmroboter enthält, in dem eine erste Bildaufnahmekonfiguration mit einem stationären Element gekoppelt ist;
    • 3 ist ein isometrisches Diagramm eines Abschnitts einer dritten beispielhaften Implementierung eines Robotersystems, das einen SCARA-Roboter enthält, in dem eine erste Bildaufnahmekonfiguration mit einem stationären Element gekoppelt ist;
    • 4 ist ein isometrisches Diagramm eines Abschnitts einer vierten beispielhaften Implementierung eines Robotersystems, das einen SCARA-Roboter enthält, in dem eine XY-Skala mit einem stationären Element gekoppelt ist;
    • 5 ist ein isometrisches Diagramm einer beispielhaften Implementierung einer inkrementellen XY-Skala;
    • 6 ist ein isometrisches Diagramm einer beispielhaften Implementierung einer absoluten XY-Skala;
    • 7A und 7B sind Ablaufdiagramme, die beispielhafte Implementierungen von Routinen zum Betreiben eines Robotersystems, das einen Roboter und ein Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten enthält, darstellen; und
    • 8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung einer Routine zum Bestimmen einer Endwerkzeugposition darstellt, in der Positionssensoren während eines ersten Abschnitts einer Bewegungszeit benutzt werden können und eine bestimmte relative Position eines Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten während eines zweiten Abschnitts einer Bewegungszeit benutzt werden kann.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer ersten beispielhaften Implementierung eines Robotersystems 100, das einen Roboter 110 und ein Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten enthält. Der Roboter 110 (z. B. ein Knickarmroboter) enthält eine bewegliche Armkonfiguration MAC und ein Roboterbewegungssteuerungs- und verarbeitungssystem 140. Das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten enthält ein Endwerkzeug ETL, eine erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1, eine XY-Skala 170, einen Bildtriggerabschnitt 181 und einen Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190. In der Konfiguration von 1 ist die XY-Skala 170 mit dem Endwerkzeug ETL gekoppelt. Wie nachstehend genauer beschrieben wird, weist die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 eine erste optische Achse OA1 auf, die parallel zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA sein kann, wenn sie in einer Betriebskonfiguration ist.
  • In dem Beispiel von 1 enthält die bewegliche Armkonfiguration MAC einen unteren Basisabschnitt BSE, die Armabschnitte 121-125, die Bewegungsmechanismen 131-135, die Positionssensoren SEN1-SEN5 und eine Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC. Wie nachstehend genauer beschrieben wird und wie ferner in 2 dargestellt ist, kann jeder der Armabschnitte 121-125 entsprechende nahe Enden PE1-PE5 und entsprechende entfernte Enden DE1-DE5 aufweisen. In verschiedenen Implementierungen können einige der oder alle Armabschnitte 121-125 an entsprechende Bewegungsmechanismen 131-135 an entsprechenden nahen Enden PE1-PE5 der entsprechenden Armabschnitte 121-125 montiert sein. In dem Beispiel von 1 können einige der oder alle Bewegungsmechanismen 131-135 (z. B. Drehverbindungen mit entsprechenden Motoren) die Bewegung (z. B. Drehung) der entsprechenden Armabschnitte 121-125 (z. B. um entsprechende Drehachsen RA1-RA5 usw.) ermöglichen. In verschiedenen Implementierungen können die Positionssensoren SEN1-SEN5 (z. B. Drehwinkelgeber) zum Bestimmen der Positionen (z. B. Winkelorientierungen) der entsprechenden Armabschnitte 121-125 benutzt werden.
  • In verschiedenen Implementierungen kann die bewegliche Armkonfiguration MAC einen Abschnitt aufweisen, der als ein Anschlussabschnitt bezeichnet ist (z. B. den fünften Armabschnitt 125). In der Beispielkonfiguration von 1 befindet sich die Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC nahe dem (z. B. befindet sich an dem) entfernten Ende DE5 des fünften Armabschnitts 125 (der z. B. als der Anschlussabschnitt bezeichnet ist), das einem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration MAC entspricht. In verschiedenen alternativen Implementierungen kann ein Anschlussabschnitt einer beweglichen Armkonfiguration ein Element (z. B. ein drehbares Element usw.) sein, das kein Armabschnitt ist, sondern für das wenigstens ein Teil des Anschlussabschnitts einem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration, wo sich die Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC befindet, entspricht.
  • In verschiedenen Implementierungen kann die Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC verschiedene Elemente zum Koppeln und Beibehalten des Endwerkzeugs ETL nahe dem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration MAC enthalten. Beispielsweise kann in verschiedenen Implementierungen die Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC eine Autoaufnahmeverbindung, einen magnetischen Kopplungsabschnitt und/oder andere Kopplungselemente, wie sie in der Technik bekannt sind, zum Montieren eines Endwerkzeugs ETL an ein entsprechendes Element enthalten. Die Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC kann außerdem elektrische Verbindungen (z. B. eine Stromverbindung, eine oder mehrere Signalleitungen usw.) zum Bereitstellen von Leistung für wenigstens einen Teil des Endwerkzeugs und/oder Senden von Signalen zu und von ihm (z. B. zu und von dem Endwerkzeugabtastabschnitt ETSN) enthalten.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das Endwerkzeug ETL den Endwerkzeugabtastabschnitt ETSN und einen Endwerkzeugtaster ETST mit einem Kontaktpunkt CP (z. B. zum Kontaktieren einer Oberfläche eines Werkstücks WP) enthalten. Der fünfte Bewegungsmechanismus 135 befindet sich nahe dem entfernten Ende DE4 des vierten Armabschnitts 124. In verschiedenen Implementierungen kann der fünfte Bewegungsmechanismus 135 (z. B. eine Drehverbindung mit einem entsprechenden Motor) konfiguriert sein, den fünften Armabschnitt 125 um eine Drehachse RA5 (die z. B. in einigen Orientierungen parallel zu der optischen Achse OA1 und/oder Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA sein kann, wie z. B. wenn sie durch die Drehung des vierten Armabschnitts 124 durch den vierten Bewegungsmechanismus 134 so orientiert ist, dass sie in der Betriebskonfiguration ist, usw.) zu drehen. In einigen Implementierungen kann der fünfte Bewegungsmechanismus 135 außerdem oder alternativ einen anderen Typ eines Bewegungsmechanismus (z. B. einen linearen Aktor) enthalten, der konfiguriert ist, den fünften Armabschnitt 125 linear zu bewegen (z. B. nach oben und nach unten in der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA, wenn er in der Betriebskonfiguration so orientiert ist). In jedem Fall ist das Endwerkzeug ETL an die Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC montiert (z. B. damit gekoppelt) und weist eine entsprechende Endwerkzeugposition ETP mit entsprechenden Koordinaten (z. B. x-, y- und z-Koordinaten) auf. In verschiedenen Implementierungen kann die Endwerkzeugposition ETP der Position der Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC entsprechen oder ihr nahe sein (z. B. an oder nahe dem entfernten Ende DE5 des fünften Armabschnitts 125, das dem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration MAC entsprechen kann).
  • Das Bewegungssteuerungssystem 140 ist konfiguriert, die Endwerkzeugposition ETP des Endwerkzeugs ETL mit einem Genauigkeitsgrad, der als Robotergenauigkeit definiert ist, zu steuern. Insbesondere ist das Bewegungssteuerungssystem 140 allgemein konfiguriert, die Koordinaten (z. B. die x-, y- und z-Koordinaten) der Endwerkzeugposition ETP mit der Robotergenauigkeit basierend wenigstens teilweise auf dem Nutzen der Bewegungsmechanismen 131-135 und Positionssensoren SEN1-SEN5 zum Erfassen und Steuern der Positionen der Armabschnitte 121-125 zu steuern. In verschiedenen Implementierungen kann das Bewegungssteuerungs- und - verarbeitungssystem 140 Bewegungsmechanismussteuerungs- und - erfassungsabschnitte 141-145 enthalten, die jeweils Signale von den entsprechenden Positionssensoren SEN1-SEN5 zum Erfassen der Positionen (z. B. Winkelpositionen, linearen Positionen usw.) der entsprechenden Armabschnitte 121-125 empfangen können und/oder Steuersignale für die entsprechenden Bewegungsmechanismen 131-135 (die z. B. Motoren, lineare Aktoren usw. enthalten) zum Bewegen der entsprechenden Armabschnitte 121-125 bereitstellen können.
  • Das Bewegungssteuerungs- und -verarbeitungssystem 140 kann außerdem Signale von dem Endwerkzeugabtastabschnitt ETSN empfangen. In verschiedenen Implementierungen kann der Endwerkzeugabtastabschnitt ETSN eine Schaltungsanordnung und/oder Konfigurationen enthalten, die zu den Operationen des Endwerkzeugs ETL zum Ertasten eines Werkstücks WP gehören. Wie nachstehend genauer beschrieben wird, kann in verschiedenen Implementierungen das Endwerkzeug ETL (z. B. eine Berührungssonde, eine Abtastsonde, eine Kamera usw.) zum Kontaktieren oder auf andere Weise Ertasten von Oberflächen-Orten/Positionen/Punkten auf einem Werkstück WP, für das verschiedene entsprechende Signale durch den Endwerkzeugabtastabschnitt ETSN empfangen, bestimmt und/oder verarbeitet werden können, der entsprechende Signale für das Bewegungssteuerungs- und - verarbeitungssystem 140 bereitstellen kann, benutzt werden. In verschiedenen Implementierungen kann das Bewegungssteuerungs- und -verarbeitungssystem 140 einen Endwerkzeugsteuerungs- und erfassungsabschnitt 146 enthalten, der Steuersignale für den Endwerkzeugabtastabschnitt ETSN bereitstellen und/oder Abtastsignale von ihm empfangen kann. In verschiedenen Implementierungen können der Endwerkzeugsteuerungs- und erfassungsabschnitt 146 und der Endwerkzeugabtastabschnitt ETSN zusammengefasst und/oder ununterscheidbar sein. In verschiedenen Implementierungen können die Bewegungsmechanismussteuerungs- und erfassungsabschnitte 141-145 und der Endwerkzeugsteuerungs- und erfassungsabschnitt 146 alle Ausgaben für einen Roboterpositionsverarbeitungsabschnitt 147 bereitstellen und/oder Steuersignale von ihm empfangen, der die gesamte Positionierung der beweglichen Armkonfiguration MAC des Roboters 110 und entsprechenden Endwerkzeugposition ETP als Teil des Roboterbewegungssteuerungs- und verarbeitungssystems 140 steuern und/oder bestimmen kann.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten in einem Roboter 110 enthalten oder ihm auf andere Weise hinzugefügt sein (z. B. als Teil einer Nachrüstungskonfiguration, die einem existierenden Roboter 110 hinzuzufügen ist, usw.). Im Allgemeinen kann das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten benutzt werden, um einen verbesserten Genauigkeitsgrad für die Bestimmung der Endwerkzeugposition ETP bereitzustellen. Insbesondere kann, wie nachstehend genauer beschrieben wird, das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten benutzt werden, um eine relative Position, die die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP angibt, mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, zu bestimmen. In verschiedenen Implementierungen (z. B. wenn die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA und der Endwerkzeugtaster ETST parallel zu der z-Achse sind) kann das dem entsprechen, dass der Genauigkeitsgrad wenigstens für die x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten in einer x-y-Ebene, die senkrecht zu der z-Achse ist, besser als die Robotergenauigkeit ist.
  • Wie in 1 dargestellt ist die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 mit einem stationären Element STE nahe dem Roboter 110 gekoppelt. In verschiedenen Implementierungen kann das stationäre Element STE einen Rahmen umfassen, der oberhalb wenigstens eines Abschnitts eines Endwerkzeugarbeitsvolumens ETWV angeordnet ist, und wobei die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 an dem Rahmen oberhalb eines Abschnitts des Endwerkzeugarbeitsvolumens ETWV befestigt ist. In verschiedenen Implementierungen kann das stationäre Element STE ein oder mehrere Strukturträgerelemente SSP (die sich z. B. von einem Boden, einer Decke usw. erstrecken) zum Halten des stationären Elements STE an einem festen Ort (z. B. mit einer festen Position und/oder Orientierung) relativ zu dem Roboter 110 enthalten.
  • In verschiedenen Implementierungen besteht das Endwerkzeugarbeitsvolumen ETWV aus einem Volumen, in dem wenigstens ein Abschnitt wenigstens eines aus dem Endwerkzeug ETL und/oder der XY-Skala 170 bewegt werden kann. In dem Beispiel von 1 ist das Endwerkzeugarbeitsvolumen ETWV so dargestellt, dass es ein Volumen enthält, in dem der Kontaktpunkt CP des Endwerkzeugs ETL bewegt werden kann, wenn ein Werkstück untersucht wird. Als ein alternatives Beispiel kann ein Endwerkzeugarbeitsvolumen alternativ ein Volumen enthalten, in dem sich die XY-Skala 170 bewegen kann, wenn das Endwerkzeug ETL zum Untersuchen eines Werkstücks bewegt wird. In verschiedenen Implementierungen ist der Roboter 110 konfiguriert, die bewegliche Armkonfiguration MAC zu bewegen, um wenigstens einen Abschnitt eines Endwerkzeugs ETL (z. B. den Kontaktpunkt CP), das an die Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC montiert ist, entlang wenigstens zweier Dimensionen (z. B. x- und y-Dimensionen) in dem Endwerkzeugarbeitsvolumen ETWV zu bewegen. In dem Beispiel von 1 ist der Abschnitt des Endwerkzeugs ETL (z. B. der Kontaktpunkt CP) durch den Roboter 110 entlang drei Dimensionen (z. B. x-, y- und z-Dimensionen) beweglich.
  • Die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 enthält eine erste Kamera CAM1 und weist eine optische Achse OA1 auf. In einer Betriebskonfiguration des Bestimmungssystems 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten ist die optische Achse OA1 der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 parallel zu der Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA. Die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 weist einen effektiven Fokusbereich REFP entlang ihrer optischen Achse OA1 auf. In verschiedenen Implementierungen kann der Bereich REFP durch eine erste und zweite effektive Fokusposition EFP1 und EFP2 begrenzt sein, wie nachstehend genauer beschrieben wird. Zu einer gegebenen Zeit weist die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 eine effektive Fokusposition EFP auf, die in den Bereich REFP fällt. In einer Implementierung, in der ein Objektiv mit variabler Brennweite (VFL) verwendet ist, kann der Bereich REFP dem Brennweitenbereich des VFL-Objektivs entsprechen.
  • In verschiedenen Implementierungen kann ein VFL-Objektiv, das benutzt wird, ein Objektiv mit einem Brechungsindex mit einstellbarem akustischem Gradienten (TAG-Objektiv) sein. In Bezug auf die allgemeinen Operationen eines solchen TAG-Objektivs kann in verschiedenen Implementierungen eine Objektivsteuereinheit (z. B. wie sie in einem ersten Bildaufnahmekonfigurations- und verarbeitungsabschnitt 180 enthalten ist) die optische Leistung des TAG-Objektivs periodisch schnell anpassen oder modulieren, um ein Hochgeschwindigkeits-TAG-Objektiv zu erreichen, das zu einer periodischen Modulation (z. B. mit einer TAG-Objektiv-Resonanzfrequenz) von 250 kHz oder 70 kHz oder 30 kHz oder dergleichen fähig ist. In einer solchen Konfiguration kann die effektive Fokusposition EFP der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 innerhalb des Bereichs REFP (z. B. eines Autofokussuchbereichs) (z. B. schnell) bewegt werden. Die effektive Fokusposition EFP1 (oder EFPmax) kann einer maximalen optischen Leistung des TAG-Objektivs entsprechen, und die effektive Fokusposition EFP2 (oder EFPmin) kann einer maximalen negativen optischen Leistung des TAG-Objektivs entsprechen. In verschiedenen Implementierungen kann die Mitte des Bereichs REFP als EFPnom bezeichnet sein und kann der optischen Leistung null des TAG-Objektivs entsprechen.
  • In verschiedenen Implementierungen, kann ein solches VFL-Objektiv (z. B. ein TAG-Objektiv) und/oder ein entsprechender Bereich REFP vorteilhaft gewählt werden, so dass die Konfiguration die Notwendigkeit makroskopischer mechanischer Anpassungen der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 und/oder Anpassung von Abständen zwischen Komponenten, um die effektive Fokusposition EFP zu ändern, begrenzt oder eliminiert. Beispielsweise in einer Implementierung, in der eine unbekannte Größe der Neigung oder des „Durchhängens“ an dem entfernten Ende DE5 des fünften Armabschnitts 125 (der z. B. dem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration MAC entspricht) auftreten kann (z. B. aufgrund des Gewichts und/oder spezifischer Orientierungen der Armabschnitte 121-125 usw.), kann der präzise Fokusabstand von der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 zu der XY-Skala 170 unbekannt sein und/oder kann mit unterschiedlichen Orientierungen der Armabschnitte variieren, usw. Es ist auch zu verstehen, dass sich in der Beispielkonfiguration von 1 der Abstand zwischen der XY-Skala 170 und der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 im Allgemeinen in Übereinstimmung mit den allgemeinen Operationen der beweglichen Armkonfiguration MAC, die die Endwerkzeugposition ETP zu unterschiedlichen Orten/Abständen von der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA bewegen kann (z. B. als Teil der Operationen zum Abtasten einer Oberfläche eines Werkstücks WP usw.), ändern kann. In solchen Konfigurationen kann es wünschenswert sein, dass ein VFL-Objektiv benutzt wird, das die effektive Fokusposition EFP abtasten oder auf andere Weise einstellen kann, um die XY-Skala 170 zu bestimmen und genau auf sie zu fokussieren. In verschiedenen Implementierungen können solche Techniken, die ein VFL-Objektiv benutzen, in Kombination mit anderen Fokusanpassungstechniken benutzt werden (z. B. in Kombination mit Wechselobjektiven, die auch in der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 enthalten sein können, usw. benutzt werden).
  • In verschiedenen Implementierungen umfasst die XY-Skala 170 ein nominell ebenes Substrat SUB (das z. B. nominell senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA angeordnet ist, wenn es in der Betriebskonfiguration ist) und mehrere entsprechende abbildungsfähige Merkmale, die auf dem Substrat SUB verteilt sind. Die entsprechenden abbildungsfähigen Merkmale befinden sich an entsprechenden bekannten Skalenkoordinaten (z. B. x- und y-Skalenkoordinaten) auf der XY-Skala 170. In verschiedenen Implementierungen kann die XY-Skala 170 eine inkrementelle oder absolute Skala sein, wie nachstehend mit Bezug auf die 5 und 6 genauer beschrieben wird.
  • In verschiedenen Implementierungen ist die Skalenebene so definiert, dass sie nominell mit dem ebenen Substrat SUB der XY-Skala 170 zusammenfällt, und eine Richtung normal zu der Skalenebene ist als die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA definiert. In der Betriebskonfiguration des Bestimmungssystems 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten ist die bewegliche XY-Skala 170 so angeordnet, dass die Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA parallel zu der optischen Achse OA1 der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 ist und sich die Skalenebene innerhalb des Fokusbereichs REFP der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA befindet. Es ist zu verstehen, dass, um das Bestimmungssystems 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten wenigstens nominell in der Betriebskonfiguration mit den vorstehend genannten Eigenschaften zu platzieren, verschiedene Anpassungen an den Positionen/Orientierungen der Armabschnitte 121-125 der beweglichen Armkonfiguration MAC vorgenommen werden können.
  • Wie er hier verwendet ist, schließt der Begriff „nominell“ Variationen eines oder mehrerer Parameter ein, die in zulässige Toleranzen fallen. Als ein Beispiel können in einer Implementierung zwei Elemente hier so definiert sein, dass sie nominell parallel sind, wenn ein Winkel zwischen den beiden kleiner als 5 Grad ist. In einer Implementierung kann die optische Achse OA1 der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 dementsprechend so definiert sein, dass sie nominell parallel zu der Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA ist, wenn ein Winkel zwischen den beiden kleiner als 5 Grad ist. In Übereinstimmung mit dieser Definition kann das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten dementsprechend so definiert sein, dass es wenigstens nominell in der Betriebskonfiguration ist (dass es z. B. in und/oder nominell in der Betriebskonfiguration ist), wenn die Komponenten so angeordnet sind, dass die optische Achse OA1 der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 parallel und/oder nominell parallel zu der Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA ist und sich die Skalenebene innerhalb des Fokusbereichs der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA befindet. In verschiedenen Implementierungen kann das Bestimmungssystems 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten so konfiguriert sein, dass dann, wenn die bewegliche aus der XY-Skala 170 oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 und die stationäre aus der XY-Skala 170 oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 wenigstens nominell in der Betriebskonfiguration angeordnet sind und die bewegliche Armkonfiguration MAC so positioniert ist, dass die XY-Skala 170 in einem Gesichtsfeld FOV der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 ist, der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 betrieben werden kann, um eine relative Position zwischen der beweglichen aus der XY-Skala 170 oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 und der ersten Referenzposition REF1 mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, zu bestimmen.
  • In verschiedenen Implementierungen kann wenigstens ein Teil eines Roboters 110 (z. B. die bewegliche Armkonfiguration MAC) wenigstens eine entsprechende Drehverbindung enthalten, die wenigstens einen entsprechenden Freiheitsgrad der Drehung für das Endwerkzeug ETL bereitstellt, und der Roboter 110 kann konfiguriert sein, die bewegliche aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration relativ zu der stationären aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration zu verschieben und zu drehen, was das Drehen des Endwerkzeugs ETL entsprechend dem wenigstens einen jeweiligen Freiheitsgrad der Drehung enthält, um die Betriebskonfiguration wenigstens nominell bereitzustellen. In Bezug auf die Beispielkonfigurationen der 1 und 2 kann die wenigstens eine Drehverbindung wenigstens dem vierten Bewegungsmechanismus 134 entsprechen, und der wenigstens eine entsprechende Freiheitsgrad der Drehung kann wenigstens der Drehung um die Drehachse RA4 entsprechen. In Übereinstimmung mit dieser Konfiguration kann der vierte Bewegungsmechanismus 134 betrieben werden, um den vierten Armabschnitt 124 zu drehen, um zu bewirken, dass die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA parallel und/oder nominell parallel zu der optischen Achse OA1 ist (z. B. dass sie wenigstens nominell in der Betriebskonfiguration ist).
  • In speziellen Implementierungen können solche Anpassungen automatisch vorgenommen werden (z. B. eine Schaltung, Routine usw. kann benutzt werden, um die Orientierung des vierten Armabschnitts 124 kontinuierlich zu überwachen, wie z. B. unter Verwendung des Positionssensors SEN4 oder eines anderen Sensors, und den vierten Bewegungsmechanismus 134 zu benutzen, die Orientierung kontinuierlich anzupassen, um zu bewirken, dass die XY-Skala 170 und die Skalenebene auf gleicher Höhe/parallel zu einer x-y-Ebene sind, oder anderweitig die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA parallel zu der optischen Achse OA1 sein zu lassen). In verschiedenen Implementierungen können solche Operationen kontinuierlich ausgeführt werden, um das Bestimmungssystems 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten wenigstens nominell in der Betriebskonfiguration zu halten.
  • In verschiedenen Implementierungen kann der Roboter 110 auch konfiguriert sein, das Endwerkzeug ETL und die bewegliche aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration in einer Ebene parallel zu der Skalenebene zu bewegen, während das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten wenigstens nominell in der Betriebskonfiguration ist. In verschiedenen Implementierungen kann eine solche Bewegung in einer Ebene parallel zu der Skalenebene in zwei Dimensionen (z. B. der x- und der y-Dimension) vorgenommen werden, wie z. B. durch einen SCARA-Roboter, einen Knickarmroboter usw., oder eine solche Bewegung kann primär in einer Dimension (z. B. einer x- oder einer y-Dimension) vorgenommen werden, wie z. B. durch einen Linearroboter usw. In den Beispielkonfigurationen der 1 und 2 kann der Knickarmroboter 110 eine solche Bewegung in einer Ebene parallel zu der Skalenebene ausführen, beispielsweise durch Nutzen des ersten Bewegungsmechanismus 131, um den ersten Armabschnitt 121 um die Drehachse RA1 zu drehen, und somit eine Bewegung (z. B. an dem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration MAC) des Endwerkzeugs ETL und der befestigten XY-Skala 170 in zwei Dimensionen (z. B. der x- und der y-Dimension) in einer Ebene parallel zu der Skalenebene zu produzieren (was z. B. ermöglichen kann, dass das Bestimmungssystems 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten während solcher Bewegungen wenigstens nominell in der Betriebskonfiguration bleibt).
  • In verschiedenen Implementierungen können der Bildtriggerabschnitt 181 und/oder der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 als Teil eines externen Steuerungssystems ECS (z. B. als Teil eines externen Computers usw.) enthalten sein. Der Bildtriggerabschnitt 181 kann als Teil des ersten Bildaufnahmekonfigurations- und -verarbeitungsabschnitts 180 enthalten sein. In verschiedenen Implementierungen ist der Bildtriggerabschnitt 181 konfiguriert, wenigstens ein Eingabesignal, das zu der Endwerkzeugposition ETP gehört, einzugeben und die Zeit eines ersten Bildaufnahmetriggersignals basierend auf dem wenigstens einen Eingabesignal zu bestimmen und das erste Bildaufnahmetriggersignal zu der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 auszugeben. In verschiedenen Implementierungen ist die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 konfiguriert, ein digitales Bild der XY-Skala 170 zu einer Bilderfassungszeit in Reaktion auf das Empfangen des ersten Bildaufnahmetriggersignals zu erfassen. In verschiedenen Implementierungen ist der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 konfiguriert, das erfasste Bild einzugeben und wenigstens ein entsprechendes abbildungsfähiges Merkmal, das in dem erfassten Bild enthalten ist, der XY-Skala 170 und den zugehörigen entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinatenort zu identifizieren. In verschiedenen Implementierungen kann das externe Steuerungssystem ECS außerdem einen Abschnitt 149 für Standardbetriebsart mit Roboterpositionskoordinaten und einen Abschnitt 192 für Betriebsart mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten zum Implementieren entsprechender Betriebsarten enthalten, wie nachstehend genauer beschrieben wird.
  • In verschiedenen Implementierungen kann die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 eine Komponente (z. B. eine Teilschaltung, Routine usw.) enthalten, die eine Bildintegration der Kamera CAM1 periodisch aktiviert (z. B. mit einem eingestellten Zeitabstand), für die das erste Bildaufnahmetriggersignal aus dem Bildtriggerabschnitt 181 eine Stroboskoplichtzeit oder einen anderen Mechanismus aktivieren kann, um die Bewegung effektiv einzufrieren und eine Belichtung innerhalb der Integrationszeitspanne entsprechend zu bestimmen. In solchen Implementierungen kann dann, falls kein erstes Bildaufnahmetriggersignal während einer Integrationszeitspanne empfangen wird, ein resultierendes Bild verworfen werden, wobei dann, wenn ein erstes Bildaufnahmetriggersignal während der Integrationszeitspanne empfangen wird, das resultierende Bild gespeichert und/oder auf andere Weise verarbeitet/analysiert werden kann, um eine relative Position zu bestimmen, wie nachstehend genauer beschrieben wird.
  • In verschiedenen Implementierungen können unterschiedliche Typen von Endwerkzeugen ETL unterschiedliche Typen von Ausgaben bereitstellen, die in Bezug auf den Bildtriggerabschnitt 181 benutzt werden können. Beispielsweise kann in einer Implementierung, in der das Endwerkzeug ETL eine Berührungssonde ist, die zum Messen eines Werkstücks verwendet wird und die ein Berührungssignal ausgibt, wenn sie das Werkstück berührt (z. B. wenn der Kontaktpunkt CP das Werkstück kontaktiert), der Bildtriggerabschnitt 181 konfiguriert sein, dieses Berührungssignal oder ein davon abgeleitetes Signal als das wenigstens eine Eingabesignal einzugeben, auf dem basierend die Zeitplanung eines ersten Bildaufnahmetriggersignals bestimmt wird. In verschiedenen Implementierungen, in denen das Endwerkzeug ETL eine Berührungssonde ist, kann eine Mittelachse der Berührungssonde entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA orientiert sein (wobei z. B. die Mittelachse der Berührungssonde der Endwerkzeugachse EA entspricht). Als ein weiteres Beispiel kann in einer Implementierung, in dem das Endwerkzeug ETL eine Abtastsonde ist, die zum Messen eines Werkstücks verwendet wird und die entsprechende Werkstückmessungsabtastdaten, die einem entsprechenden Abtastzeitsignal entsprechen, bereitstellt, der Bildtriggerabschnitt 181 konfiguriert sein, dieses entsprechende Abtastzeitsignal oder ein davon abgeleitetes Signal als das wenigstens eine Eingabesignal einzugeben. Als ein weiteres Beispiel kann in einer Implementierung, in der das Endwerkzeug ETL eine Kamera ist, die verwendet wird, um ein entsprechendes Werkstückmessbild, das einem entsprechenden Werkstückbilderfassungssignal entspricht, bereitzustellen, der Bildtriggerabschnitt 181 konfiguriert sein, dieses Werkstückbilderfassungssignal oder ein davon abgeleitetes Signal als das wenigstens eine Eingabesignal einzugeben.
  • In der Beispielimplementierung von 1 ist das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten so konfiguriert, dass die XY-Skala 170 mit dem Endwerkzeug ETL gekoppelt ist. Zusätzlich ist die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 mit einem stationären Element STE (z. B. einem Rahmen, der oberhalb des und nahe dem Roboter 110 angeordnet ist) gekoppelt und definiert eine erste Referenzposition REF1. In einer alternativen Implementierung (wie sie z. B. mit Bezug auf 4 genauer beschrieben wird) kann ein Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten so konfiguriert sein, dass die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 mit einer beweglichen Armkonfiguration MAC nahe dem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration MAC gekoppelt ist und die XY-Skala 170 mit einem stationären Element STE gekoppelt ist und eine erste Referenzposition REF1 definiert.
  • In jedem Fall kann, wie nachstehend genauer beschrieben wird, das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten so konfiguriert sein, dass dann, wenn die bewegliche aus der XY-Skala 170 oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 und die stationäre aus der XY-Skala 170 oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 in der Betriebskonfiguration angeordnet sind und die bewegliche Armkonfiguration MAC mit der XY-Skala 170 in einem Gesichtsfeld FOV der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 positioniert ist, der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 betrieben werden kann, um eine relative Position zwischen der beweglichen aus der XY-Skala 170 oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 und der ersten Referenzposition REF1 mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, basierend auf dem Bestimmen einer Bildposition des identifizierten wenigstens einen entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals in dem erfassten Bild zu bestimmen. Die bestimmte relative Position gibt die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP zur Bilderfassungszeit mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA ist, an.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten konfiguriert sein, basierend auf der bestimmten relativen Position und einem bekannten Koordinatenpositionsversatz zwischen der Endwerkzeugposition ETP und der beweglichen aus der XY-Skala 170 oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP zur Bilderfassungszeit zu bestimmen. Es ist zu verstehen, dass ein solches System spezielle Vorteile gegenüber verschiedenen alternativen Systemen aufweisen kann. Beispielsweise kann in verschiedenen Implementierungen ein System wie das hier offenbarte kleiner und/oder weniger teuer sein als alternative Systeme, die Technologien wie z. B. Lasertracker oder Bildvermessung zum Verfolgen von Roboterbewegung/positionen benutzen, und kann in einigen Implementierungen auch eine höhere Genauigkeit aufweisen. Das offenbarte System verbraucht oder verdeckt außerdem keinen Teil des Endwerkzeugarbeitsvolumens ETWV wie z. B. alternative Systeme, die eine Skala oder einen Bezugspunkt auf dem Boden oder dem Objekttisch oder anderweitig in demselben Bereich (z. B. dem Endwerkzeugarbeitsvolumen ETWV), in dem andernfalls Werkstücke bearbeitet oder untersucht werden usw., enthalten können.
  • 2 ist ein isometrisches Diagramm eines Abschnitts einer zweiten beispielhaften Implementierung eines Robotersystems 200 ähnlich dem Robotersystem 100 von 1, wobei die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 mit einem stationären Element STE (z. B. dem stationären Element STE von 1) gekoppelt ist. Es ist zu verstehen, dass spezielle nummerierte Komponenten (z. B. 1XX, 1XX' oder 2XX) von 2 gleichen oder ähnlich nummerierten Gegenelementen (z. 1XX) von 1 entsprechen und/oder ähnliche Operationen wie sie aufweisen können und so verstanden werden können, dass sie ihnen ähnlich oder gleich sind, und anderweitig durch Analogie damit und wie andernfalls nachstehend beschrieben verstanden werden können. Dieses Nummerierungsschema zum Angeben von Elementen, die eine analoge und/oder gleiche Konstruktion und/oder Funktion aufweisen, ist auch auf die folgenden 3-6 angewandt.
  • In der Konfiguration von 2 (d. h. ähnlich der Konfiguration von 1) kann das stationäre Element STE, mit dem die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 gekoppelt ist, einen Rahmen umfassen, der oberhalb des Roboters 110 angeordnet ist. Die bewegliche Armkonfiguration MAC enthält die Armabschnitte 121-125, und die XY-Skala 170 ist mit dem Endwerkzeug ETL gekoppelt. In verschiedenen Implementierungen ist eine Halterung BRKT zum Koppeln der XY-Skala 170 mit dem Endwerkzeug ETL benutzt. In anderen Konfigurationen können andere Kopplungskonfigurationen zum Koppeln der XY-Skala 170 mit dem Endwerkzeug ETL benutzt werden. In verschiedenen Implementierungen (wie z. B. in den 1 und 2 dargestellt ist) kann sich die XY-Skala 170 primär auf einer Seite des Endwerkzeugs ETL oder des Tasters ETST befinden. In verschiedenen alternativen Implementierungen kann die XY-Skala 170 das Endwerkzeug ETL und/oder den Taster ETST in der Skalenebene wenigstens teilweise umgeben.
  • In verschiedenen Implementierungen kann die XY-Skala 170 so nahe wie möglich an dem Kontaktpunkt CP gekoppelt sein, wie z. B. so, dass sich die Skalenebene so nah wie möglich an dem Kontaktpunkt CP befindet (um z. B. die Größe spezieller Typen von Positionsfehlern, die unter speziellen Gegebenheiten auftreten können, zu reduzieren). Falls beispielsweise die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA nicht so ausgerichtet ist, dass sie parallel zu der optischen Achse OA1 ist, kann ein Unterschied zwischen der Position des Kontaktpunkts CP im Vergleich zu der durch die XY-Skala 170 angegeben Position (z. B. in einer x-y-Ebene) vorhanden sein, wobei solche Unterschiede durch Koppeln der XY-Skala 170 mit dem Endwerkzeug ETL so nahe wie möglich an dem Kontaktpunkt CP reduziert werden können.
  • Wie in 2 dargestellt ist, ist der erste Armabschnitt 121 (z. B. ein oberer Basisabschnitt) an den ersten Bewegungsmechanismus 131 (der z. B. eine Drehverbindung enthält) an einem nahen Ende PE1 des ersten Armabschnitts 121 montiert. Der erste Bewegungsmechanismus 131 befindet sich an einem oberen Ende des unteren tragenden Basisabschnitts BSE und weist eine Drehachse RA1 auf, die entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA ausgerichtet ist, so dass sich der erste Armabschnitt 121 in einer Ebene dreht, die senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA ist. In einer Implementierung, in der die optische Achse OA1 der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 (z. B. und dementsprechend die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA in der Betriebskonfiguration) parallel zu der z-Achse ist, kann sich der erste Armabschnitt 121 dementsprechend in einer x-y-Ebene, die senkrecht zu der z-Achse ist, drehen. In verschiedenen Implementierungen kann der Positionssensor SEN1 (z. B. ein Drehwinkelgeber) zum Bestimmen der Winkelposition (z. B. der Winkelorientierung) des ersten Armabschnitts 121 benutzt werden.
  • Der zweite Bewegungsmechanismus 132 (der z. B. eine Drehverbindung enthält) befindet sich nahe einem entfernten Ende DE1 des ersten Armabschnitts 121. Der zweite Bewegungsmechanismus 132 weist eine Drehachse RA2 auf (die z. B. nominell entlang einer Richtung, die senkrecht zu der optischen Achse OA1 und/oder der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA ist, ausgerichtet sein kann). Der zweite Armabschnitt 122 ist an den zweiten Bewegungsmechanismus 132 an einem nahen Ende PE2 des zweiten Armabschnitts 122 montiert, so dass sich der zweite Armabschnitt 122 um den zweiten Bewegungsmechanismus 132 bewegt (z. B. in einer Ebene, die nominell parallel zu der optischen Achse OA1 und/oder der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA sein kann). In verschiedenen Implementierungen kann der Positionssensor SEN2 (z. B. ein Drehwinkelgeber) zum Bestimmen der Winkelposition (z. B. in einer Ebene, die parallel zu der optischen Achse OA1 und/oder der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA sein kann) des zweiten Armabschnitts 122 benutzt werden.
  • Der dritte Bewegungsmechanismus 133 (der z. B. eine Drehverbindung enthält) befindet sich an einem entfernten Ende DE2 des zweiten Armabschnitts 122. Der dritte Bewegungsmechanismus 133 weist eine Drehachse RA3 auf (die z. B. nominell entlang einer Richtung, die senkrecht zu der optischen Achse OA1 und/oder der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA ist, ausgerichtet sein kann). Der dritte Armabschnitt 123 ist an den dritten Bewegungsmechanismus 133 an einem nahen Ende PE3 des dritten Armabschnitts 123 montiert, so dass sich der dritte Armabschnitt 123 um den dritten Bewegungsmechanismus 133 bewegt (z. B. in einer Ebene, die nominell parallel zu der optischen Achse OA1 und/oder der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA sein kann). In verschiedenen Implementierungen kann der Positionssensor SEN3 (z. B. ein Drehwinkelgeber) zum Bestimmen der Winkelposition (z. B. in einer Ebene, die parallel zu der optischen Achse OA1 und/oder der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA sein kann) des dritten Armabschnitts 123 benutzt werden.
  • Der vierte Bewegungsmechanismus 134 (der z. B. eine Drehverbindung enthält) befindet sich an einem entfernten Ende DE3 des dritten Armabschnitts 123. Der vierte Bewegungsmechanismus 134 weist eine Drehachse RA4 auf (die z. B. nominell entlang einer Richtung, die senkrecht zu der optischen Achse OA1 und/oder der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA ist, ausgerichtet sein kann). Der vierte Armabschnitt 124 ist an den vierten Bewegungsmechanismus 134 an einem nahen Ende PE4 des vierten Armabschnitts 124 montiert, so dass sich der vierte Armabschnitt 124 dreht (z. B. in einer Ebene, die nominell parallel zu der optischen Achse OA1 und/oder der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA sein kann). In verschiedenen Implementierungen kann der Positionssensor SEN4 (z. B. ein Drehwinkelgeber) zum Bestimmen der Winkelposition (z. B. in einer Ebene, die parallel zu der optischen Achse OA1 und/oder der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA sein kann) des vierten Armabschnitts 124 benutzt werden.
  • Der fünfte Bewegungsmechanismus 135 befindet sich an einem entfernten Ende DE4 des vierten Armabschnitts 124. Wie vorstehend erwähnt kann in einigen Implementierungen der fünfte Bewegungsmechanismus 135 (der z. B. eine Drehverbindung enthält) konfiguriert sein, den fünften Armabschnitt 125 um eine Drehachse RA5 (die z. B. parallel zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA sein kann und in einigen Orientierungen parallel zu der optischen Achse OA1 sein kann, wie z. B. wenn sie in der Betriebskonfiguration durch die Drehung des vierten Armabschnitts 124 durch den vierten Bewegungsmechanismus 134 so orientiert ist, usw.) zu drehen. In solchen Konfigurationen kann der fünfte Armabschnitt 125 an den fünften Bewegungsmechanismus 135 an einem nahen Ende PE5 des fünften Armabschnitts 125 montiert sein. In einigen Implementierungen kann der fünfte Bewegungsmechanismus 135 auch oder alternativ einen anderen Typ eines Bewegungsmechanismus (z. B. einen linearen Aktor) enthalten, der konfiguriert ist, den fünften Armabschnitt 125 linear zu bewegen (z. B. nach oben und nach unten in der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA, wenn er in der Betriebskonfiguration so orientiert ist). In verschiedenen Implementierungen kann der fünfte Armabschnitt 125 als ein Anschlussabschnitt der beweglichen Armkonfiguration MAC bezeichnet sein, wobei das entfernte Ende der beweglichen Armkonfiguration MAC dem entfernten Ende DE5 des fünften Armabschnitts 125, wo sich die Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC befinden kann, entspricht. In einer Implementierung, in der der fünfte Bewegungsmechanismus 135 eine Drehverbindung enthält und die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA parallel zu der z-Achse in der Betriebskonfiguration ist, kann sich die XY-Skala 170, da sie an das Endwerkzeug ETL gekoppelt ist, dementsprechend in einer x-y-Ebene die senkrecht zu der z-Achse ist, drehen.
  • In verschiedenen Implementierungen kann sich, wie vorstehend erwähnt, die XY-Skala 170 primär auf einer Seite des Tasters oder des Endwerkzeugs ETL befinden (z. B. wie in 2 dargestellt ist), und das Endwerkzeug ETL kann so konfiguriert sein, dass es (z. B. durch den fünften Bewegungsmechanismus 135) gedreht werden kann, so dass der Kontaktpunkt CP des Endwerkzeugs ETL in Kontakt mit einem Werkstück WP bewegt werden kann, ohne dass die XY-Skala 170 stört. Insbesondere kann in einer Konfiguration, in der sich die XY-Skala 170 primär auf einer Seite befindet, wenn der Kontaktpunkt CP zu einem Werkstück bewegt wird, in speziellen Fällen und für spezielle Orientierungen die XY-Skala unbeabsichtigterweise in physikalischen Kontakt mit dem Werkstück WP kommen, bevor der Kontaktpunkt CP in Kontakt mit dem Werkstück WP bewegt werden kann. Um solche Ereignisse zu vermeiden, kann das Endwerkzeug ETL oder ein Abschnitt davon (z. B. durch den Bewegungsmechanismus 135) gedreht werden, um die XY-Skala 170 von dem Werkstück WP weg zu drehen, um zu ermöglichen, dass der Kontaktpunkt CP in Kontakt mit dem Werkstück WP kommt, ohne dass die XY-Skala 170 im Weg ist oder anderweitig stört.
  • In verschiedenen Implementierungen können unterschiedliche Referenzachsen und Linien zum Referenzieren spezieller Bewegungen, Koordinaten und Winkel der Komponenten der beweglichen Armkonfiguration MAC festgelegt sein. In einigen spezifischen Beispielen können, wie in 2 dargestellt ist, der zweite und dritte Armabschnitt 122 und 123 jeweils festgelegte Mittellinien CL2 bzw. CL3 aufweisen, die durch die Mitten der jeweiligen Armabschnitte verlaufen. Ein Winkel A2 (der einer Größe der Drehung des zweiten Bewegungsmechanismus 132 entsprechen kann) kann so festgelegt sein, dass er zwischen der Mittellinie CL2 des zweiten Armabschnitts 122 und der Ebene (z. B. parallel zu der Skalenebene in der Betriebskonfiguration, die in einer x-y-Ebene sein kann, wenn die optische Achse OA1 parallel zu der z-Achse ist) auftritt. Der Winkel A3 kann so festgelegt sein, dass er zwischen der Mittellinie CL2 des zweiten Armabschnitts 122 und der Mittellinie CL3 des dritten Armabschnitts 123 auftritt (z. B. in Übereinstimmung mit einer Größe der Drehung des dritten Bewegungsmechanismus 133 um die dritte Drehachse RA3). Es ist zu verstehen, dass die anderen Armabschnitte 121, 124 und 125 auf ähnliche Weise entsprechende Referenzlinien und/oder Achsen usw. zum Referenzieren spezieller Bewegungen, Koordinaten und Winkel der Komponenten der beweglichen Armkonfiguration MAC aufweisen können.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das Endwerkzeug ETL an die Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC nahe dem entfernten Ende DE5 des fünften Armabschnitts 125 montiert (z. B. gekoppelt) sein. Das Endwerkzeug ETL kann so gekennzeichnet sein, dass es eine Endwerkzeugachse EA (die z. B. durch die Mitte und/oder Mittelachse des Tasters ETST verläuft) aufweist, die mit der fünften Drehachse RA5 des fünften Bewegungsmechanismus 135 zusammenfallen kann und die eine Verlängerungslinie der vierten Drehachse RA4 des vierten Bewegungsmechanismus 134 schneiden kann. In verschiedenen Implementierungen durchläuft die Endwerkzeugachse EA die Endwerkzeugposition ETP und weist einen bekannten Koordinatenpositionsversatz von der XY-Skala 170 auf und ist in der Betriebskonfiguration parallel zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA (so dass z. B. das Endwerkzeug ETL mit dem Taster ETST parallel zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA orientiert ist). Dementsprechend kann ein bekannter Koordinatenpositionsversatz zwischen der Endwerkzeugposition ETP und der XY-Skala 170 vorhanden sein. Beispielsweise kann die XY-Skala 170 einen festgelegten Referenzpunkt aufweisen (z. B. in einer Mitte oder an einem Rand der XY-Skala 170), der einen bekannten Koordinatenpositionsversatz (z. B. einen bekannten Abstand in einer Ebene, die parallel zu der Skalenebene ist, oder auf andere Weise) von der Endwerkzeugachse EA (und z. B. dementsprechend von der Endwerkzeugposition ETP) aufweist. In verschiedenen Implementierungen kann ein solcher Koordinatenpositionsversatz bezogen auf bekannte Versatzkomponente ausgedrückt sein (z. B. einen bekannten x-Versatz und einen bekannten y-Versatz und/oder einen bekannten Abstand kombiniert mit einer Winkelorientierung des fünften Armabschnitts 125 um die Drehachse RA5, wie sie z. B. aus dem Positionssensor SEN5 bestimmt werden kann).
  • In verschiedenen Implementierungen kann der bekannte Koordinatenpositionsversatz zwischen der Endwerkzeugposition ETP und der XY-Skala 170 als Teil des Prozesses zum Bestimmen der Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP benutzt werden. Insbesondere kann, wie vorstehend erwähnt, das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten so konfiguriert sein, dass der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 arbeitet, um eine relativen Position zwischen der XY-Skala 170 und der ersten Referenzposition REF1 (d. h. wie sie durch die stationäre erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 definiert ist) basierend auf dem Bestimmen einer Bildposition des identifizierten wenigstens einen entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals (d. h. der XY-Skala 170) in dem erfassten Bild zu bestimmen. Das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten kann ferner konfiguriert sein, die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP basierend auf der bestimmten relativen Position und einem bekannten Koordinatenpositionsversatz zwischen der Endwerkzeugposition ETP und der beweglichen XY-Skala 170 zu bestimmen. In einer spezifischen Beispielimplementierung kann der bekannte Koordinatenpositionsversatz (z. B. ausgedrückt bezogen auf bekannte Versatzkomponenten, wie z. B. einen bekannten x-Versatz und einen bekannten y-Versatz und/oder einen bekannten Abstand kombiniert mit einer Winkelorientierung des fünften Armabschnitts 125 um die Drehachse RA5, wie sie z. B. aus dem Positionssensor SEN5 bestimmt werden kann) zu der bestimmten relativen Position addiert oder auf andere Weise mit ihr kombiniert werden, um die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP zu bestimmen.
  • Als ein spezifisches Beispiel für die Positionskoordinatenkonfiguration kann in einer Implementierung, wo in der Betriebskonfiguration die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA parallel zu der z-Achse ist, die XY-Skala 170 so festgelegt sein, dass sie eine Referenzposition (z. B. einen Ursprungsort) bei X0, Y0, Z0 aufweist (der z. B. für einen Ursprungsort die Werte 0,0,0 aufweisen kann). In einer solchen Konfiguration kann der Referenzort REF1 (d. h. wie er durch die stationäre erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 definiert ist) an relativen Koordinaten X1, Y1, Z1 sein, und eine Mitte eines entsprechenden Gesichtsfelds FOV (das z. B. einem erfassten Bild entspricht) kann an den relativen Koordinaten X1, Y1, Z0 sein. Ein Ort der Endwerkzeugachse EA in einer x-y-Ebene, die sich von der XY-Skala 170 erstreckt, kann so festgelegt sein, dass er die relativen Koordinaten X2, Y2, Z0 aufweist. Die Endwerkzeugposition ETP kann so festgelegt sein, dass sie die Koordinaten X2, Y2, Z2 aufweist. In verschiedenen Implementierungen kann das Endwerkzeug ETL einen Kontaktpunkt CP (z. B. an dem Ende eines Endwerkzeugtasters ETST zum Kontaktieren eines Werkstücks) aufweist, der so festgelegt sein kann, dass er die Koordinaten X3, Y3, Z3 aufweist. In einer Implementierung, in der der Kontaktpunkt CP des Endwerkzeugs ETL in der x- oder y-Richtung relativ zu dem Rest des Endwerkzeugs nicht variiert, können die X3- und Y3-Koordinaten gleich den X2- bzw. Y2-Koordinaten sein.
  • In einer spezifischen Beispielimplementierung kann ein erfasstes Bild durch den Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 analysiert werden, um eine relative Position zu bestimmen (z. B. um die X1-, Y1-Koordinaten zu bestimmen, die der Mitte des Gesichtsfelds FOV der stationären ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 entsprechen). Eine solche Bestimmung kann in Übereinstimmung mit Standard-Kamera/Skalenbildverarbeitungstechniken vorgenommen werden (z. B. zum Bestimmen eines Orts der Kamera relativ zu der Skala). Verschiedene Beispiele für solche Techniken sind in den US-Patenten mit den Nrn. 6,781,694; 6,937,349; 5,798,947; 6,222,940 und 6,640,008 beschrieben, die alle hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen sind. In verschiedenen Implementierungen können solche Techniken benutzt werden, um den Ort eines Gesichtsfelds (wie er z. B. einer Position einer Kamera entspricht) innerhalb eines Skalenbereichs (z. B. innerhalb der XY-Skala 170) zu bestimmen, wie nachstehend mit Bezug auf die 5 und 6 genauer beschrieben wird. In verschiedenen Implementierungen kann eine solche Bestimmung Identifizieren wenigstens eines entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals, das in dem erfassten Bild der XY-Skala 170 enthalten ist, und des zugehörigen entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinatenorts enthalten. Eine solche Bestimmung kann dem Bestimmen einer relativen Position zwischen der XY-Skala 170 und der ersten Referenzposition REF1 (d. h. wie sie durch die stationäre erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 definiert ist) entsprechen. Die relativen X2-, Y2-Koordinaten (d. h. der Endwerkzeugposition ETP) können dann gemäß dem bekannten Koordinatenpositionsversatz zwischen der Endwerkzeugposition ETP und der XY-Skala 170 bestimmt werden (z. B. Addieren bekannter x- und y-Positionsversatzwerte zu X1 und Y1, um X2 und Y2 zu bestimmen).
  • Wie vorstehend erwähnt gibt in verschiedenen Implementierungen die bestimmte relative Position (die z. B. der Bestimmung der X1-, Y1-Koordinaten relativ zu den X0-, Y0-Koordinaten entspricht) die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition (z. B. die X2-, Y2-Koordinaten) zur Bilderfassungszeit mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, an. In dem vorstehenden Beispiel kann das in einer Konfiguration, in der die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA parallel zu der z-Achse in der Betriebskonfiguration ist, dem entsprechen, dass der Genauigkeitsgrad wenigstens für x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten in einer x-y-Ebene, die senkrecht zu der z-Achse ist, besser als die Robotergenauigkeit ist (oder allgemeiner in verschiedenen Implementierungen besser als die Robotergenauigkeit für Messtechnikpositionskoordinaten in einer Koordinatenebene analog der x-y-Ebene, die jedoch querverlaufend zu der z-Achse und nicht notwendigerweise perfekt senkrecht zu der z-Achse ist). Insbesondere kann in einer solchen Konfiguration eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA ist, einem Vektor entsprechen, der durch das Komponentenpaar (X1-X0, Y1-Y0) oder, wenn X0 und Y0 gleich 0 sind, einfach (X1, Y1) repräsentiert ist.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten ferner eine oder mehrere zusätzliche Bildaufnahmekonfigurationen enthalten. Beispielsweise kann, wie in 2 dargestellt ist, das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten eine zweite Bildaufnahmekonfiguration 160-2 enthalten, die eine zweite Kamera CAM2 und eine zweite optischen Achse OA2, die parallel zu der Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA ist, wenn sie in der Betriebskonfiguration ist, aufweist. Die zweite Bildaufnahmekonfiguration 160-2 kann eine zweite Referenzposition REF2 definieren (die z. B. relative Koordinaten X1', Y1' und Z1 aufweist). Die zweite Bildaufnahmekonfiguration 160-2 kann einen effektiven Fokusbereich REFP entlang ihrer optischen Achse OA2 aufweisen. In einer solchen Konfiguration kann der Bildtriggerabschnitt 181 ferner konfiguriert sein, wenigstens ein Eingabesignal, das zu der Endwerkzeugposition ETP gehört, einzugeben und die Zeit eines zweiten Bildaufnahmetriggersignals basierend auf dem wenigstens einen Eingabesignal zu bestimmen und das zweite Bildaufnahmetriggersignal zu der zweiten Bildaufnahmekonfiguration 160-2 auszugeben. In verschiedenen Implementierungen kann die zweite Bildaufnahmekonfiguration 160-2 konfiguriert sein, ein digitales Bild der XY-Skala 170 zu einer Bilderfassungszeit in Reaktion auf das Empfangen des zweiten Bildaufnahmetriggersignals zu erfassen. Der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 kann ferner konfiguriert sein, das erfasste Bild einzugeben und wenigstens ein entsprechendes abbildungsfähiges Merkmal, das in dem erfassten Bild enthalten ist, der XY-Skala 170 und den zugehörigen entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinatenort zu identifizieren.
  • In verschiedenen Implementierungen kann der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 betreibbar sein, um eine relative Position zwischen der XY-Skala 170 und der zweiten Referenzposition REF2 mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, basierend auf dem Bestimmen einer Bildposition des identifizierten wenigstens einen entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals in dem erfassten Bild zu bestimmen. In einer solchen Implementierung gibt die bestimmte relative Position die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP zur Bilderfassungszeit mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, an.
  • In verschiedenen Implementierungen enthält das wenigstens eine Eingabesignal, das in den Bildtriggerabschnitt 181 eingegeben wird, ein oder mehrere Signale, die aus dem Bewegungssteuerungssystem 140 abgeleitet sind. In solchen Konfigurationen kann der Bildtriggerabschnitt 181 konfiguriert sein, basierend auf dem einen oder den mehreren Signalen, die aus dem Bewegungssteuerungssystem 140 abgeleitet sind, zu bestimmen, ob die XY-Skala 170 an der ersten oder zweiten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 oder 160-2 ausgerichtet ist. Falls bestimmt wird, dass die XY-Skala 170 an der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 ausgerichtet ist (so dass z. B. ein ausreichender Abschnitt der XY-Skala 170 durch die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 aufgenommen wird), ist der Bildtriggerabschnitt 181 konfiguriert, das erste Bildaufnahmetriggersignal auszugeben. Falls andererseits bestimmt wird, dass die XY-Skala 170 an der zweiten Bildaufnahmekonfiguration 160-2 ausgerichtet ist (so dass z. B. ein ausreichender Abschnitt der XY-Skala 170 durch die zweite Bildaufnahmekonfiguration 160-2 aufgenommen wird), ist der Bildtriggerabschnitt 181 konfiguriert, das zweite Bildaufnahmetriggersignal auszugeben. Es ist zu verstehen, dass in einer solchen Implementierung die XY-Skala 170 in der Bildaufnahmekonfiguration in Bezug auf die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 und/oder die zweite Bildaufnahmekonfiguration 160-2 in der Betriebskonfiguration sein kann.
  • 3 ist ein isometrisches Diagramm eines Abschnitts einer dritten beispielhaften Implementierung eines Robotersystems 300, das einen Roboter 110' (z. B. einen SCARA-Roboter) enthält, wobei die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 mit dem stationären Element STE nahe dem Roboter 110' gekoppelt ist. In dem Beispiel von 3 enthält die bewegliche Armkonfiguration MAC' einen unteren Basisabschnitt BSE', die Armabschnitte 121'-123', die Bewegungsmechanismen 131'-133', die Positionssensoren SEN1'-SEN3' und eine Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC. Jeder der Armabschnitte 121'-123' weist entsprechende nahe Enden PE1'-PE3' und entsprechende entfernte Enden DE1'-DE3' auf. In verschiedenen Implementierungen können einige der oder alle Armabschnitte 121'-123' an entsprechende Bewegungsmechanismen 131'-133' an entsprechenden nahen Enden PE1'-PE3' der entsprechenden Armabschnitte 121'-123' montiert sein.
  • In dem Beispiel von 3 können einige der oder alle Bewegungsmechanismen 131'-133' (die z. B. Drehverbindungen mit entsprechenden Drehmotoren, lineare Bewegungsmechanismen mit linearen Aktoren usw. enthalten) die Bewegung (z. B. Drehbewegung, lineare Bewegung usw.) der entsprechenden Armabschnitte 121'-123' (z. B. um und/oder entlang entsprechender Achsen RA1'-RA3' usw.) ermöglichen. In verschiedenen Implementierungen können die Positionssensoren SEN1'-SEN3' (z. B. Drehwinkelgeber, Linearmessgeber usw.) zum Bestimmen der Positionen (z. B. Winkelorientierungen, lineare Positionen, usw.) der entsprechenden Armabschnitte 121'-123' benutzt werden. In verschiedenen Implementierungen kann die bewegliche Armkonfiguration MAC' einen Abschnitt aufweisen, der als ein Anschlussabschnitt festgelegt ist (z. B. den dritten Armabschnitt 123'). In der Beispielkonfiguration von 3 befindet sich die Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC nahe dem (z. B. befindet sich an dem) entfernten Ende DE3' des dritten Armabschnitts 123' (der z. B. als der Anschlussabschnitt der beweglichen Armkonfiguration MAC' gekennzeichnet ist), das einem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration MAC' entspricht. In verschiedenen alternativen Implementierungen kann ein Anschlussabschnitt einer beweglichen Armkonfiguration ein Element (z. B. ein drehbares Element usw.) sein, das kein Armabschnitt ist, sondern für das wenigstens ein Teil des Anschlussabschnitts einem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration, in dessen Nähe sich eine Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC befinden kann, entspricht.
  • Wie vorstehend erwähnt kann in verschiedenen Implementierungen das Endwerkzeug ETL den Endwerkzeugabtastabschnitt ETSN und den Endwerkzeugtaster ETST mit dem Kontaktpunkt CP (z. B. zum Kontaktieren einer Oberfläche eines Werkstücks WP) enthalten. Der dritte Bewegungsmechanismus 133' befindet sich nahe dem entfernten Ende DE2' des zweiten Armabschnitts 122'. Wie vorstehend erwähnt kann in einigen Implementierungen der dritte Bewegungsmechanismus 133' (z. B. eine Drehverbindung mit einem entsprechenden Motor) konfiguriert sein, den dritten Armabschnitt 123' um eine Drehachse RA3' (die z. B. parallel zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA und/oder der optischen Achse OA1' sein kann, wenn sie in der Betriebskonfiguration ist) zu drehen. In einigen Implementierungen kann der dritte Bewegungsmechanismus 133' auch oder alternativ einen anderen Typ eines Bewegungsmechanismus (z. B. einen linearen Aktor) enthalten, der konfiguriert ist, den dritten Armabschnitt 123' linear zu bewegen (z. B. nach oben und nach unten in der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA, wie z. B. um zu bewirken, dass der Kontaktpunkt CP einen Oberflächenpunkt auf einem Werkstück WP kontaktiert). In jedem Fall ist das Endwerkzeug ETL an die Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC montiert (z. B. damit gekoppelt) und weist eine entsprechende Endwerkzeugposition ETP mit entsprechenden Koordinaten (z. B. x-, y- und z-Koordinaten) auf. In verschiedenen Implementierungen kann die Endwerkzeugposition ETP der Position der Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC entsprechen oder ihr nahe sein (z. B. an oder nahe dem entfernten Ende DE3' des dritten Armabschnitts 123', der dem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration MAC' entspricht).
  • Wie vorstehend erwähnt ist in verschiedenen Implementierungen der Roboter 110' konfiguriert, die bewegliche Armkonfiguration MAC' zu bewegen, um wenigstens einen Abschnitt des Endwerkzeugs ETL (z. B. des Kontaktpunkts CP), das an die Endwerkzeugmontagekonfiguration ETMC montiert ist, entlang wenigstens zweier Dimensionen (z. B. x- und y-Dimensionen) in einem Endwerkzeugarbeitsvolumen zu bewegen. In dem Beispiel von 3 ist der Abschnitt des Endwerkzeugs ETL (z. B. der Kontaktpunkt CP) durch den Roboter 110' entlang wenigstens zweier Dimensionen (z. B. den x- und y-Dimensionen) durch Bewegung des ersten und des zweiten Armabschnitts 121' und 122' beweglich, und kann ferner entlang einer dritten Dimension (z. B. der z-Dimension) durch Bewegen des dritten Armabschnitts 123' (z. B. unter Nutzung eines linearen Aktors als Teil des dritten Bewegungsmechanismus 133' usw.) beweglich sein.
  • Wie vorstehend erwähnt ist das Bewegungssteuerungssystem 140 von 1 konfiguriert, die Endwerkzeugposition ETP des Endwerkzeugs ETL mit einem Genauigkeitsgrad, der als Robotergenauigkeit definiert ist, zu steuern. Insbesondere ist das Bewegungssteuerungssystem 140 allgemein konfiguriert, die Koordinaten (z. B. die x-, y- und z-Koordinaten) der Endwerkzeugposition ETP mit der Robotergenauigkeit basierend wenigstens teilweise auf dem Nutzen der Bewegungsmechanismen 131'-133' und Positionssensoren SEN1'-SEN3' zum Erfassen und Steuern der Positionen des Armabschnitts 121'-123' zu steuern. In verschiedenen Implementierungen kann das Bewegungssteuerungs- und - verarbeitungssystem 140 Bewegungsmechanismussteuerungs- und - erfassungsabschnitte (z. B. die Bewegungsmechanismussteuerungs- und erfassungsabschnitte 141-143) enthalten, die jeweils Signale von den entsprechenden Positionssensoren SEN1'-SEN3' zum Erfassen der Positionen (z. B. Winkelpositionen, linearen Positionen usw.) der entsprechenden Armabschnitte 121'-123' empfangen können und/oder Steuersignale für die entsprechenden Bewegungsmechanismen 131'-133' (die z. B. Motoren, Drehverbindungen, lineare Aktoren usw. enthalten) zum Bewegen der entsprechenden Armabschnitte 121'-123' bereitstellen können.
  • In der Beispielimplementierung von 3 kann die bewegliche Armkonfiguration MAC' des Roboters 110' so konfiguriert sein, dass die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA allgemein parallel zu einer z-Achsenrichtung ist. In einer solchen Konfiguration kann der erste Bewegungsmechanismus 131' (der sich z. B. an einem oberen Ende des tragenden Basisabschnitts BSE' befindet) seine Drehachse RA1' ausgerichtet entlang der z-Achsenrichtung (z. B. parallel zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA) aufweisen, so dass sich der erste Armabschnitt 121' um den ersten Bewegungsmechanismus 131' in einer x-y-Ebene (z. B. parallel zu der Skalenebene), die senkrecht zu der z-Achse ist, bewegt. Der erste Armabschnitt 121' ist an den ersten Bewegungsmechanismus 131' an dem nahen Ende PE1' des ersten Armabschnitts 121' montiert. Der zweite Bewegungsmechanismus 132' befindet sich an dem entfernten Ende DE1' des ersten Armabschnitts 121'. Der zweite Bewegungsmechanismus 132' weist seine Drehachse RA2' auf, die nominell entlang der z-Achsenrichtung (z. B. parallel zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA) ausgerichtet sein kann. Der zweite Armabschnitt 122' ist an den zweiten Bewegungsmechanismus 132' an dem nahen Ende PE2' des zweiten Armabschnitts 122' montiert, so dass sich der zweite Armabschnitt 122' um den zweiten Bewegungsmechanismus 132' in einer x-y-Ebene, die nominell senkrecht zu der z-Achse ist, bewegen kann.
  • Der dritte Bewegungsmechanismus 133' (der z. B. eine Drehverbindung enthält) befindet sich an dem entfernten Ende DE2 des zweiten Armabschnitts 122'. Der dritte Bewegungsmechanismus 133' weist die Drehachse RA3' auf, die nominell entlang der z-Achsenrichtung (z. B. parallel zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA) ausgerichtet sein kann. Der dritte Armabschnitt 123' kann an den dritten Bewegungsmechanismus 133' an dem nahen Ende PE3' des dritten Armabschnitts 123' montiert sein. In verschiedenen Implementierungen kann der Positionssensor SEN3 (der z. B. einen Drehwinkelgeber enthält) zum Bestimmen der Winkelposition (z. B. der Winkelorientierung) des dritten Armabschnitts 123' benutzt werden. Wie vorstehend erwähnt kann in einigen Implementierungen der dritten Bewegungsmechanismus 133' auch oder alternativ einen anderen Typ eines Bewegungsmechanismus (z. B. einen linearen Aktor) enthalten, der konfiguriert sein kann, den dritten Armabschnitt 123' nach oben und nach unten (z. B. in der z-Achsenrichtung) zu bewegen. Der Positionssensor SEN3 kann auch oder alternativ einen Linearmessgeber zum Erfassen der linearen Position (z. B. entlang der z-Achsenrichtung) des dritten Armabschnitts 123' enthalten.
  • Wie vorstehend erwähnt ist das Bewegungssteuerungssystem 140 konfiguriert, die Endwerkzeugposition ETP des Endwerkzeugs ETL mit einem Genauigkeitsgrad, der als eine Robotergenauigkeit definiert ist, zu steuern. Insbesondere ist in der Beispielkonfiguration von 3 das Bewegungssteuerungssystem 140 allgemein konfiguriert, die x-und y-Koordinaten der Endwerkzeugposition ETP mit der Robotergenauigkeit basierend wenigstens teilweise auf dem Erfassen und Steuern der Winkelpositionen (d. h. in der x-y-Ebene) des ersten und zweiten Armabschnitts 121' und 122' um den ersten bzw. zweiten Bewegungsmechanismus 131' und 132' unter Verwendung der Positionssensoren SEN1' und SEN2' zu steuern. In verschiedenen Implementierungen kann das Bewegungssteuerungs- und -verarbeitungssystem 140 Bewegungsmechanismussteuerungs- und erfassungsabschnitte (z. B. erste und zweite Bewegungsmechanismussteuerungs- und erfassungsabschnitte 141 und 142) enthalten, die Signale von den Positionssensoren SEN1' bzw. SEN2' zum Erfassen der Winkelpositionen des ersten und des zweiten Armabschnitts 121' und 122' empfangen können und/oder Steuersignale (z. B. für Motoren usw.) in den ersten und zweiten Bewegungsmechanismen 131' und 132' zum Drehen des ersten und zweiten Armabschnitts 121' und 122' bereitstellen können.
  • Zusätzlich kann das Bewegungssteuerungs- und - verarbeitungssystem 140 allgemein konfiguriert sein, die z-Koordinate der Endwerkzeugposition ETP mit der Robotergenauigkeit basierend wenigstens teilweise auf dem Erfassen und Steuern der linearen Position (z. B. entlang der z-Achse) des dritten Armabschnitts 123' unter Verwendung des dritten Bewegungsmechanismus 133' (der z. B. einen linearen Aktor enthält) und des Positionssensors SEN3' (der z. B. einen Linearmessgeber enthält) zu steuern. In verschiedenen Implementierungen kann das Bewegungssteuerungs- und - verarbeitungssystem 140 einen Bewegungsmechanismussteuerungs- und erfassungsabschnitt (z. B. den Bewegungsmechanismussteuerungs- und erfassungsabschnitt 143) enthalten, der Signale von dem Positionssensor SEN3' (z. B. zum Erfassen der linearen Position des dritten Armabschnitts 123') empfangen kann und/oder Steuersignale für den dritten Bewegungsmechanismus 133' (der z. B. einen linearen Aktor enthält) bereitstellen kann, um die Position (z. B. die z-Position) des dritten Armabschnitts 123' zu steuern. Wie vorstehend erwähnt kann das Bewegungssteuerungs- und - verarbeitungssystem 140 außerdem Signale von dem Endwerkzeugabtastabschnitt ETSN empfangen.
  • Wie vorstehend erwähnt kann das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten benutzt werden, um eine relative Position, die die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP angibt, mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, zu bestimmen. In verschiedenen Implementierungen (z. B. in der Konfiguration von 3, in der die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA parallel zu der z-Achse ist) kann das dem entsprechen, dass der Genauigkeitsgrad wenigstens für x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten in einer x-y-Ebene, die senkrecht zu der z-Achse ist, besser als die Robotergenauigkeit ist.
  • Die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 und die XY-Skala 170 arbeiten allgemein wie vorstehend mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben. In der Beispielkonfiguration von 3 enthält die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 die erste Kamera CAM1 und weist die optischen Achse OA1' auf, die parallel zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA (z. B. parallel zu der z-Achse) sein kann, wenn sie in der Betriebskonfiguration ist. In verschiedenen Implementierungen, können ein VFL-Objektiv (z. B. ein TAG-Objektiv) und ein entsprechender Bereich REFP der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 vorteilhaft gewählt werden, so dass die Konfiguration die Notwendigkeit makroskopischer mechanischer Anpassungen der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 und/oder Anpassung von Abständen zwischen Komponenten, um die effektive Fokusposition EFP zu ändern, begrenzt oder eliminiert. Beispielsweise in einer Implementierung, in der eine unbekannte Größe der Neigung oder „Durchhängen“ an dem entfernten Ende DE2' des zweiten Armabschnitts 122' auftreten kann (z. B. aufgrund des Gewichts und/oder spezifischer Orientierungen des ersten und zweiten Armabschnitts 121' und 122' usw.), kann der präzise Fokusabstand von der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 zu der XY-Skala 170 unbekannt sein und/oder kann mit unterschiedlichen Orientierungen der Arme variieren, usw. In einer solchen Konfiguration kann es wünschenswert sein, dass ein VFL-Objektiv benutzt wird, das die effektive Fokusposition EFP abtasten oder auf andere Weise einstellen kann, um den korrekten Fokusabstand zu bestimmen und die genau auf die XY-Skala 170 zu fokussieren.
  • In der Konfiguration von 3 können unterschiedliche Referenzachsen und Linien zum Referenzieren spezieller Bewegungen, Koordinaten und Winkel der Komponenten des beweglichen Armkonfiguration MAC' festgelegt sein. Beispielsweise können der erste und der zweite Armabschnitt 121' und 122' jeweils festgelegte horizontale Mittellinien CL1' bzw. CL2' aufweisen, die durch die Mitten der jeweiligen Armabschnitte verlaufen. Ein Winkel A1' kann so festgelegt sein, dass er zwischen der Mittellinie CL1' des ersten Armabschnitts 121' und einer Ebene (z. B. einer x-z-Ebene) in Übereinstimmung mit einer Größe der Drehung des ersten Bewegungsmechanismus 131' um die erste Drehachse RA1' auftritt. Der Winkel A2' kann so festgelegt sein, dass er zwischen der horizontalen Mittellinie CL1' des ersten Armabschnitts 121' und der horizontalen Mittellinie CL2' des zweiten Armabschnitts 122' auftritt, in Übereinstimmung mit einer Größe der Drehung des zweiten Bewegungsmechanismus 132' um die zweite Drehachse RA2'.
  • In verschiedenen Implementierungen kann eine Endwerkzeugachse EA (die z. B. durch die Mitte des dritten Armabschnitts 123', die Endwerkzeugposition ETP und/oder die Mitte des Endwerkzeugtasters ETST verläuft) nominell die Mittellinie CL2' des zweiten Armabschnitts 122' schneiden, und wobei allgemein angenommen werden kann, dass die Endwerkzeugachse EA nominell mit der Drehachse RA2' (z. B. parallel zu der z-Achsenrichtung) zusammenfällt. In verschiedenen Implementierungen durchläuft die Endwerkzeugachse EA die Endwerkzeugposition ETP und weist einen bekannten Koordinatenpositionsversatz (z. B. für die x- und y-Koordinaten) von der XY-Skala 170 auf. Dementsprechend kann ein bekannter Koordinatenpositionsversatz zwischen der Endwerkzeugposition ETP und der XY-Skala 170 vorhanden sein. Beispielsweise kann die XY-Skala 170 einen festgelegten Referenzpunkt aufweisen (z. B. in einer Mitte oder an einem Rand der XY-Skala 170), der einen bekannten Koordinatenpositionsversatz (z. B. einen bekannten Abstand) in einer x-y-Ebene von der Endwerkzeugachse EA und dementsprechend von der Endwerkzeugposition ETP aufweist. In verschiedenen Implementierungen kann ein solcher bekannter Koordinatenpositionsversatz bezogen auf einen bekannten x-Versatz und einen bekannten y-Versatz und/oder einen bekannten Abstand kombiniert mit einer Winkelorientierung des dritten Armabschnitts 123' um die Drehachse RA3', wie sie z. B. aus dem Positionssensor SEN3' bestimmt werden kann, ausgedrückt sein.
  • Als eine spezifische Beispiel-Positionskoordinatenkonfiguration kann, ähnlich der vorstehend mit Bezug auf 2 beschriebenen Konfiguration, die XY-Skala 170 so festgelegt sein, dass sie eine Referenzposition (z. B. einen Ursprungsort) bei X0, Y0, Z0 aufweist (der z. B. für einen Ursprungsort die Werte 0,0,0 aufweisen kann). In einer solchen Konfiguration kann der Referenzort REF1' (d. h. wie er durch die stationäre erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 definiert ist) an relativen Koordinaten X1, Y1, Z1 sein, und eine Mitte eines entsprechenden Gesichtsfelds FOV (das z. B. einem erfassten Bild entspricht), kann an den relativen Koordinaten X1, Y1, Z0 sein. Ein Ort der Endwerkzeugachse EA in einer x-y-Ebene, die sich von der XY-Skala 170 erstreckt, kann so festgelegt sein, dass er die relativen Koordinaten X2, Y2, Z0 aufweist. Die Endwerkzeugposition ETP kann so festgelegt sein, dass sie die Koordinaten X2, Y2, Z2 aufweist. In verschiedenen Implementierungen kann der Kontaktpunkt CP (z. B. an dem Ende eines Endwerkzeugtasters ETST zum Kontaktieren eines Werkstücks) so festgelegt sein, dass er die Koordinaten X3, Y3, Z3 aufweist. In einer Implementierung, in der der Kontaktpunkt CP des Endwerkzeugs ETL in der x- oder y-Richtung relativ zu dem Rest des Endwerkzeugs nicht variiert, können die X3- und Y3-Koordinaten gleich den X2-bzw. Y2-Koordinaten sein.
  • Ähnlich zu den vorstehend mit Bezug auf 2 beschriebenen Beispielen gibt in verschiedenen Implementierungen die bestimmte relative Position (die z. B. der Bestimmung der X1-, Y1-Koordinaten relativ zu den X0-, Y0-Koordinaten entspricht) die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition (z. B. die X2-, Y2-Koordinaten) zur Bilderfassungszeit mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, an. In verschiedenen Implementierungen kann das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten ferner eine oder mehrere zusätzliche Bildaufnahmekonfigurationen (z. B. die Bildaufnahmekonfiguration 160-2, die eine zweite Referenzposition REF2 definiert, wie vorstehend mit Bezug auf 2 beschrieben ist) enthalten, die auf ähnliche Weise zum Bestimmen einer relativen Position (z. B. zwischen der XY-Skala 170 und der zweiten Referenzposition REF2) benutzt werden können.
  • Wie vorstehend beschrieben können in verschiedenen Implementierungen der Roboter 110' und das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten so ausgelegt sein, dass sie wenigstens nominell eine Betriebskonfiguration des Bestimmungssystems 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten bereitstellen. Die Skalenebene ist so definiert, dass sie nominell mit dem ebenen Substrat der XY-Skala 170 zusammenfällt, und eine Richtung normal zu der Skalenebene ist als die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA definiert. Wenigstens eine aus der XY-Skala 170 oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 kann so angeordnet sein, dass die optische Achse OA1 der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 parallel und/oder nominell parallel zu der Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA ist und sich die Skalenebene innerhalb des Fokusbereichs der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA befindet.
  • Wie vorstehend beschrieben ist der Roboter 110' (d. h. einschließlich der beweglichen Armkonfiguration MAC') konfiguriert, das Endwerkzeug ETL und die XY-Skala 170 (d. h. gekoppelt an das Endwerkzeug) in einer Ebene parallel zu der Skalenebene zu bewegen, während das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten wenigstens nominell in der Betriebskonfiguration sein kann. Insbesondere kann in den Beispielkonfigurationen der 3 und 4 der SCARA-Roboter 110' eine solche Bewegung in einer Ebene, die parallel und/oder nominell parallel zu der Skalenebene ist, ausführen, beispielsweise durch Nutzen eines oder beider aus dem ersten und dem zweiten Bewegungsmechanismus 131' oder 132', um den jeweiligen Armabschnitt 121' oder 122' um die entsprechende Drehachse RA1' oder RA2' zu drehen. Solche Drehungen eines oder beider Armabschnitte 121' und 121' produzieren eine entsprechende Bewegung (z. B. an dem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration MAC') des Endwerkzeugs ETL und entweder der angebrachten XY-Skala 170 (3) oder der angebrachten ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 (4) in zwei Dimensionen (z. B. x- und y-Dimensionen) in einer Ebene parallel zu der Skalenebene (was es z. B. ermöglicht dass das Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten während solcher Bewegungen wenigstens nominell in der Betriebskonfiguration bleibt).
  • Es ist zu verstehen, dass in der Beispielimplementierung von 3, wie vorstehend beschrieben, (z. B. für die allgemeinen Operationen und Orientierungen der beweglichen Armkonfiguration MAC') in verschiedenen Implementierungen wenige oder keine Anpassungen erforderlich sein können, um wenigstens nominell die Betriebskonfiguration zu erreichen. Insbesondere können, wie vorstehend beschrieben, die allgemeinen Bewegungen der beweglichen Armkonfiguration MAC' so sein, dass die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA parallel und/oder nominell parallel zu der optischen Achse OA1 ist (und z. B. in Übereinstimmung mit der Drehung des ersten und des zweiten Armabschnitts 121' und 122' in und/oder nominell in einer x-y-Ebene so bleiben kann). Eine solche Konfiguration kann die Notwendigkeit spezieller Typen von Anpassungen reduzieren oder eliminieren (z. B. die Notwendigkeit spezieller Typen von Anpassungen für die Orientierung der XY-Skala 170 reduzieren oder eliminieren, wie z. B. in den Beispielimplementierungen der 1 und 2, wo der vierte Bewegungsmechanismus 134 zum Anpassen der Orientierung der XY-Skala 170 benutzt werden kann, usw.). In verschiedenen Implementierungen können solche Merkmale (die z. B. enthalten, dass die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA während der Bewegung der beweglichen Armkonfiguration MAC' parallel und/oder nominell parallel zu der optischen Achse OA bleibt und somit weniger Anpassungen erfordert, um wenigstens nominell die Betriebskonfiguration aufrechtzuerhalten) als ein Vorteil der Verwendung der beweglichen Armkonfiguration MAC' zusammen mit dem Bestimmungssystem 150 für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten betrachtet werden.
  • 4 ist ein isometrisches Diagramm eines Abschnitts einer vierten beispielhaften Implementierung eines Robotersystems 400, das den Roboter 110' (z. B. einen SCARA-Roboter) und ein Bestimmungssystem 150' für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten enthält, wobei eine XY-Skala 170' mit dem stationären Element STE nahe dem Roboter 110' gekoppelt ist und eine erste Referenzposition REF1' definiert. In der Konfiguration von 4 ist die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1' mit dem Endwerkzeug ETL gekoppelt (z. B. durch eine Halterung BRKT oder einen anderen Kopplungsmechanismus). In verschiedenen Implementierungen kann die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1' mit dem Endwerkzeug ETL so gekoppelt sein, dass ihre optische Achse OA1' so nahe wie möglich daran ist, an dem Kontaktpunkt CP entlang der Z-Achsenrichtung ausgerichtet zu sein (um z. B. die Größe spezieller Typen von Positionsfehlern, die aufgrund von Durchhängen oder Neigung des Endwerkzeugs ETL unter speziellen Bedingungen auftreten können, zu reduzieren). In jedem Fall kann in einer Betriebskonfiguration des Bestimmungssystems 150' für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1' so angeordnet sein, dass die optische Achse OA1' der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1' parallel zu der Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA' ist und dass sich die Skalenebene innerhalb des Fokusbereichs der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1' entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA' befindet.
  • In verschiedenen Implementierungen kann die XY-Skala 170' relativ groß sein (z. B. einen gesamten Bereich oberhalb eines Endwerkzeugarbeitsvolumens bedecken, usw.). Es ist zu verstehen, dass in einigen Fällen die XY-Skala 170' relativ größer sein kann als die XY-Skala 170 der 1, 2 und 3, insofern als die XY-Skala 170' nicht an der beweglichen Armkonfiguration MAC' angebracht ist und somit keine spezielle entsprechende Größen- oder Gewichtsbeschränkungen aufweist (z. B. wird die Größe der XY-Skala 170' die Bewegungen der beweglichen Armkonfiguration MAC' in begrenzten räumlichen Bereichen und/oder neben einem Werkstück nicht stören, usw.).
  • In verschiedenen Implementierungen weist die Endwerkzeugachse EA einen bekannten Koordinatenpositionsversatz (z. B. für die x- und y-Koordinaten) gegen die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1' auf. Dementsprechend kann ein bekannter Koordinatenpositionsversatz zwischen der Endwerkzeugposition ETP und der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1' vorhanden sein. Beispielsweise kann die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1' einen festgelegten Referenzpunkt aufweisen (z. B. in einer Mitte der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1'), der einen bekannten Koordinatenpositionsversatz (z. B. einen bekannten Abstand in einer x-y-Ebene) von der Endwerkzeugachse EA und dementsprechend von der Endwerkzeugposition ETP aufweist. In verschiedenen Implementierungen kann ein solcher bekannter Koordinatenpositionsversatz bezogen auf einen bekannten x-Versatz und einen bekannten y-Versatz und/oder einen bekannten Abstand kombiniert mit einer Winkelorientierung des dritten Armabschnitts 123' um die Drehachse RA3', wie sie z. B. aus dem Positionssensor SEN3' bestimmt werden kann, ausgedrückt werden.
  • In verschiedenen Implementierungen kann der bekannte Koordinatenpositionsversatz zwischen der Endwerkzeugposition ETP und der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1' als Teil des Prozesses zum Bestimmen der Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP benutzt werden. Insbesondere kann, wie vorstehend erwähnt, das Bestimmungssystem 150' für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten so konfiguriert sein, dass der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 arbeitet, um eine relative Position zwischen der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1' und der ersten Referenzposition REF1' (d. h. wie sie durch die stationäre erste XY-Skala 170' definiert ist) basierend auf dem Bestimmen einer Bildposition eines identifizierten wenigstens einen entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals (d. h. der XY-Skala 170') in dem erfassten Bild zu bestimmen. Das Bestimmungssystem 150' für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten kann ferner konfiguriert sein, die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP basierend auf der bestimmten relativen Position und einem bekannten Koordinatenpositionsversatz zwischen der Endwerkzeugposition ETP und der beweglichen ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1' zu bestimmen. In einer spezifischen Beispielimplementierung kann der bekannte Koordinatenpositionsversatz (z. B. ausgedrückt bezogen auf einen bekannten x-Versatz und einen bekannten y-Versatz und/oder einen bekannten Abstand kombiniert mit einer Winkelorientierung des dritten Armabschnitts 123' um die Drehachse RA3', wie sie z. B. aus dem Positionssensor SEN3' bestimmt werden kann) zu der bestimmten relativen Position addiert oder auf andere Weise mit ihr kombiniert werden, um die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP zu bestimmen.
  • Als eine spezifische Beispiel-Positionskoordinatenkonfiguration kann die XY-Skala 170' so festgelegt sein, dass sie einen Referenzort REF1' (z. B. einen Ursprungsort) bei X0, Y0, Z0 aufweist (der z. B. die Werte 0,0,0 aufweisen kann). Die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1' kann an einem Ort mit den relativen Koordinaten X1, Y1, Z1 sein, und eine Mitte eines entsprechenden Gesichtsfelds FOV (wie es z. B. in einem erfassten Bild aufgenommen ist) kann an den relativen Koordinaten X1, Y1, Z0 sein. Ein Ort der Endwerkzeugachse EA in einer x-y-Ebene, die sich von der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1' erstreckt, kann so festgelegt sein, dass er die relativen Koordinaten X2, Y2, Z1 aufweist. Die Endwerkzeugposition ETP kann so festgelegt sein, dass sie die Koordinaten X2, Y2, Z2 aufweist. In verschiedenen Implementierungen kann der Kontaktpunkt CP (z. B. an dem Ende des Endwerkzeugtasters ETST zum Kontaktieren eines Werkstücks) so festgelegt sein, dass er die Koordinaten X3, Y3, Z3 aufweist. In einer Implementierung, in der die Richtung des Kontaktpunkts CP des Endwerkzeugs ETL in der Richtung (z. B. in der x- oder y-Richtung) relativ zu dem Rest des Endwerkzeugs nicht variiert, können die X3- und Y3-Koordinaten gleich den X2- bzw. Y2-Koordinaten sein. Es ist zu verstehen, dass einige Implementierungen zusätzliche jeweilige XY-Skalen enthalten können analog der XY-Skala 170', die so festgelegt sein können, dass sie entsprechende Referenzorte aufweisen (z. B. analog, jedoch von dem Referenzort REF1' verschieden). In solchen Implementierungen können die XY-Skalen zusätzlich zu der „ersten“ XY-Skala 170' (z. B. die zweite XY-Skala, dritte XY-Skala und so weiter) entsprechenden Bestimmungsvolumen für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten von hoher Genauigkeit an entsprechenden Orten innerhalb des gesamten Arbeitsvolumens eines Roboters zugeordnet sein.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das Robotersystem 400 von 4 spezielle unterschiedliche Konstruktionsgesichtspunkte und Aspekte im Vergleich zu dem Robotersystem 300 von 3 aufweisen (die sich z. B. auf ein/e mögliche/s vertikale/s Verlagerung oder Durchhängen an den entfernten Enden DE1' und DE2' des ersten bzw. zweiten Armabschnitts 121' und 122' beziehen). In einer Implementierung, in der ein/e solche/s Verlagerung oder Durchhängen auftreten kann (z. B. aufgrund des Gewichts und/oder unterschiedlicher Orientierungen der Armabschnitte, Bildaufnahmekonfiguration 160-1' usw.), kann ein besonders unerwünschter Effekt in dem Robotersystem 400 von 4 in Bezug darauf erfahren werden, dass das Gesichtsfeld FOV der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1' entsprechend verschoben ist. Insbesondere kann ein/e solche/s vertikale Verlagerung oder Durchhängen eine relativ signifikante Verschiebung/Änderung des Orts des Gesichtsfelds FOV auf der XY-Skala 170' verursachen (die z. B. einer Verschiebung der Orientierung der optischen Achse OA1' weg von parallel zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA und somit weiter entfernt von der Betriebskonfiguration entspricht), was zu einem relativ signifikanten Fehler der bestimmten relativen Position und der entsprechenden Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP führen kann. Aufgrund solcher Probleme kann in speziellen Implementierungen die Konfiguration des Robotersystems 300 von 3 so betrachtet werden, dass sie die entsprechenden Vorteile gegenüber dem Robotersystem 400 von 4 aufweist.
  • 5 ist ein isometrisches Diagramm einer beispielhaften Implementierung einer inkrementellen XY-Skala 170A (z. B. als die XY-Skala 170 oder 170' benutzbar, wie vorstehend beschrieben). Wie vorstehend erwähnt umfasst in verschiedenen Implementierungen die XY-Skala 170A ein nominell ebenes Substrat SUB (das z. B. nominell senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA angeordnet ist, wenn sie in der Betriebskonfiguration ist) und mehrere entsprechende abbildungsfähige Merkmale IIF, die auf dem Substrat SUB verteilt sind, wobei sich die entsprechenden abbildungsfähigen Merkmale IIF an entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinaten (z. B. x- und y-Koordinaten) auf der XY-Skala 170A befinden (d. h. somit jeweils einem bekannten XY-Skalenkoordinatenort entsprechen). In der Beispielimplementierung von 5 ist die Gruppe inkrementeller abbildungsfähiger Merkmale IIF gleichmäßig beabstandet. In verschiedenen Implementierungen kann die inkrementelle XY-Skala 170A eine Periodizität aufweisen, die kleiner als 100 Mikrometer ist (für die z. B. die periodischen Beabstandungen Xsp1 und Ysp1 zwischen den inkrementellen abbildungsfähigen Merkmalen IIF, wie z. B. entlang den entsprechenden x- und y-Achsen, jeweils weniger als 100 Mikrometer sein können). In verschiedenen Implementierungen können die Positionsinformationen, die unter Nutzung der inkrementellen XY-Skala 170A bestimmt werden, eine Genauigkeit von wenigstens 10 Mikrometern aufweisen. Im Gegensatz zu einer Robotergenauigkeit, die in speziellen Implementierungen ungefähr 100 Mikrometer sein kann, kann die Genauigkeit, die unter Nutzung einer solchen XY-Skala 170A bestimmt wird, wenigstens 10x die der Robotergenauigkeit sein. In einer spezifischen Beispielimplementierung kann die inkrementelle XY-Skala 170A eine sogar höhere Periodizität von ungefähr 10 Mikrometer aufweisen, für die, falls die Vergrößerung der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 ungefähr 1x ist und Interpolation um einen Faktor von 10x ausgeführt wird, dann eine Genauigkeit von etwa 1 Mikrometer erreicht werden kann. Eine solche Konfiguration hätte eine Verbesserung der Genauigkeit von ungefähr 100x gegenüber einer Robotergenauigkeit von ungefähr 100 Mikrometern.
  • In verschiedenen Implementierungen kann ein Ort eines Gesichtsfelds FOV der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 innerhalb der inkrementellen XY-Skala 170A eine Angabe einer relativen Position zwischen der XY-Skala 170A und der ersten Referenzposition REF1 bereitstellen. In verschiedenen Implementierungen kann die erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 in Kombination mit der inkrementellen XY-Skala 170A als Teil einer Kamera/Skalenbildverarbeitungskonfiguration benutzt werden. Beispielsweise kann der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 (1) eine relative inkrementelle Position zwischen der XY-Skala 170A und der ersten Referenzposition REF1 basierend auf dem Ort des Gesichtsfelds FOV innerhalb der inkrementellen XY-Skala 170A, wie er durch den Abschnitt der XY-Skala 170A in dem erfassten Bild angegeben ist, bestimmen und ist in der Technik für Kamera/Skalenbildverarbeitungstechniken bekannt (z. B. wie in den vorstehend aufgenommenen Bezugnahmen beschrieben ist). In verschiedenen Implementierungen kann die inkrementelle XY-Skala 170A von verschiedener Größe relativ zu dem Gesichtsfeld FOV sein (z. B. kann die inkrementelle XY-Skala 170A wenigstens 4x, 10x, 20x usw. größer sein als das Gesichtsfeld FOV).
  • In verschiedenen Implementierungen kann die durch die XY-Skala 170A angegebene inkrementelle Position mit Positionsinformationen aus dem Roboter 110 oder 110' kombiniert werden, um eine relativ präzise und/oder absolute Position zu bestimmen. Beispielsweise können die Positionssensoren SEN1 und SEN2 oder SEN1' und SEN2' (z. B. Drehwinkelgeber) des Roboters 110 oder 110' die Endwerkzeugposition ETP mit der Robotergenauigkeit angeben, für die die inkrementelle Position, die durch die XY-Skala 170A angegeben ist, benutzt werden kann, um die bestimmte Endwerkzeugposition ETP weiter zu verfeinern, so dass sie eine Genauigkeit aufweist, die besser ist als die Robotergenauigkeit. In einer solchen Konfiguration kann der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 konfiguriert sein, ein oder mehrere entsprechende abbildungsfähige Merkmale IIF, die in dem erfassten Bild enthalten sind, der XY-Skala 170A basierend auf den Bildpositionen des einen oder der mehreren abbildungsfähigen Merkmalen IIF in dem erfassten Bild und basierend auf Positionsdaten des Roboters, die aus dem Bewegungssteuerungssystem 140 entsprechend der Bilderfassungszeit abgeleitet werden, zu identifizieren.
  • In solchen Konfigurationen können die entsprechenden abbildungsfähigen Merkmale IIF der XY-Skala 170A eine Menge ähnlicher abbildungsfähiger Merkmale IIF enthalten, die auf dem Substrat verteilt sind, so dass sie mit regelmäßigen Zwischenräumen um einen Abstand, der größer ist als ein maximaler Positionsfehler, der innerhalb der Robotergenauigkeit erlaubt ist, voneinander beabstandet sind. Wie in 5 dargestellt ist, sind die abbildungsfähigen Merkmale IIF um mehr als einen maximalen Positionsfehler MPE, wie er durch einen Kreis, der ein repräsentatives abbildungsfähiges Merkmal IIF repräsentiert ist, beabstandet (z. B. mit den Abständen Xsp1 und Ysp1). Es ist zu verstehen, dass in einer solchen Konfiguration die Robotergenauigkeit für die Positionsbestimmung ausreichend ist, um den Ort mit einer Genauigkeit, die größer ist als die Beabstandung zwischen den abbildungsfähigen Merkmalen IIF, zu bestimmen. Insbesondere kann in verschiedenen Implementierungen ein einziges abbildungsfähiges Merkmal IIF auf der XY-Skala 170A (wobei z. B. die abbildungsfähigen Merkmale alle an bekannten Messtechnikpositionskoordinaten wie z. B. bekannten x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten auf der XY-Skala 170A gemäß der gleichmäßigen Beabstandungen über die Skala sind) somit durch die Positionsdaten des Roboters mit ausreichender Genauigkeit identifiziert werden, so dass keine zwei abbildungsfähigen Merkmale IIF miteinander verwechselt werden können. In einer solchen Konfiguration kann der Ort eines einzelnen abbildungsfähigen Merkmals IIF in dem erfassten Bild dann benutzt werden, um die Endwerkzeugposition ETP weiter zu verfeinern, so dass sie eine Genauigkeit, die besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, aufweist (z. B. wenigstens für x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP in einer x-y-Ebene, die senkrecht zu der z-Achse ist).
  • Wie vorstehend mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben ist, kann in speziellen spezifischen Beispielimplementierungen die XY-Skala 170A so festgelegt sein, dass sie eine Referenzposition (z. B. einen Ursprungsort) bei X0, Y0, Z0 aufweist (die z. B. für einen Ursprungsort die Werte 0,0,0 aufweisen kann). In einer solchen Konfiguration kann der Referenzort REF1 (d. h. wie er durch die stationäre erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 definiert ist) an relativen Koordinaten X1, Y1, Z1 sein, und eine Mitte eines entsprechenden Gesichtsfelds FOV (wie es z. B. in einem erfassten Bild aufgenommen ist), kann an den relativen Koordinaten X1, Y1, Z0 sein. Ein Ort der Endwerkzeugachse EA (z. B. in einer x-y-Ebene, die sich von der XY-Skala 170 erstreckt) kann so festgelegt sein, dass er die relativen Koordinaten X2, Y2, Z0 aufweist. Die Endwerkzeugposition ETP kann so festgelegt sein, dass sie die Koordinaten X2, Y2, Z2 aufweist.
  • Im Betrieb kann ein erfasstes Bild durch den Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 analysiert werden, um die X1-, Y1-Koordinaten, die der Mitte des Gesichtsfelds FOV der stationären ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 entsprechen, zu bestimmen. In verschiedenen Implementierungen kann eine solche Bestimmung in Übereinstimmung mit Standard-Kamera/Skalenbildverarbeitungstechniken zum Bestimmen eines Orts eines Gesichtsfelds (der z. B. einem Ort einer Kamera entspricht) innerhalb eines Skalenbereichs (z. B. innerhalb der XY-Skala 170A) vorgenommen werden. Es ist zu verstehen, dass es in Übereinstimmung mit Standard-Kamera/Skalenbildverarbeitungstechniken nicht erforderlich ist, dass die/der Referenzposition/Ursprungsort X0, Y0, Z0 in dem Gesichtsfeld FOV ist, damit eine solche Bestimmung vorgenommen werden kann (d. h. die relative Position kann aus den Skaleninformationen an irgendeinem Ort entlang der XY-Skala 170A, wie sie teilweise durch die Skalenelemente, die die gleichmäßig beabstandeten inkrementellen abbildungsfähigen Merkmale IIF umfassen, bereitgestellt sind, bestimmt werden). In verschiedenen Implementierungen kann eine solche Bestimmung das Identifizieren wenigstens eines entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals, das in dem erfassten Bild enthalten ist, der XY-Skala 170 und des zugehörigen entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinatenorts enthalten. Eine solche Bestimmung kann dem Bestimmen einer relativen Position zwischen der XY-Skala 170 und der ersten Referenzposition REF1 (d. h. wie sie durch die stationäre erste Bildaufnahmekonfiguration 160-1 definiert ist) entsprechen. Die relativen X2-, Y2-Koordinaten (d. h. der Endwerkzeugposition ETP) können dann gemäß dem bekannten Koordinatenpositionsversatz zwischen der Endwerkzeugposition ETP und der XY-Skala 170 bestimmt werden (z. B. Addieren der x- und y-Positionsversatzwerte zu X1 und Y1, um X2 und Y2 zu bestimmen).
  • Ein spezifisches anschauliches Beispiel für das Kombinieren der Positionsinformationen aus dem Roboter 110 oder 110' mit den inkrementellen Positionsinformationen, die durch die XY-Skala 170A angegeben sind, um eine relativ präzise und/oder absolute Position zu bestimmen, ist wie folgt. Wie in 5 dargestellt ist, kann das erfasste Bild angeben, dass die Mitte des Gesichtsfelds FOV in der Mitte von vier inkrementellen abbildungsfähigen Merkmalen IIF ist, kann jedoch nicht angeben, welche spezifischen vier inkrementellen abbildungsfähigen Merkmale IIF der XY-Skala 170 in dem Bild enthalten sind. Die Positionsinformationen aus dem Roboter 110 oder 110' können genau genug sein, um solche Informationen bereitzustellen, für die die spezifischen vier inkrementellen abbildungsfähigen Merkmale IIF der XY-Skala 170A identifiziert werden können (z. B. basierend teilweise auf den vorstehend genannten Prinzipien, durch die die abbildungsfähigen Merkmale IIF um mehr als einen maximalen Positionsfehler, wie er durch eine repräsentative runde Fläche MPE repräsentiert ist, beabstandet sind, so dass jedes abbildungsfähige Merkmal IIF eindeutig identifiziert werden kann). Das erfasste Bild kann dann durch den Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 analysiert werden, um präzise zu bestimmen, wo die Mitte des Gesichtsfelds (d. h. an den Koordinaten X1, Y1, Z0) innerhalb dieses Teilabschnitts der XY-Skala (d. h. der die spezifischen vier inkrementellen abbildungsfähigen Merkmale IIF enthält) auftritt. Der Prozess kann dann wie vorstehend angegeben fortfahren (z. B. zum entsprechenden Bestimmen der X2- und Y2-Koordinaten der Endwerkzeugposition ETP usw.).
  • 6 ist ein isometrisches Diagramm einer beispielhaften Implementierung einer absoluten XY-Skala 170B (z. B. benutzbar als die XY-Skala 170 oder 170', wie vorstehend beschrieben). In dem Beispiel von 6 enthält die absolute XY-Skala 170B, ähnlich zu der inkrementellen XY-Skala 170A, eine Gruppe gleichmäßig beabstandeter inkrementeller abbildungsfähiger Merkmale IIF und enthält außerdem eine Menge absoluter abbildungsfähiger Merkmale AIF, die eindeutig identifizierbare Strukturen (z. B. eine 16-Bit-Struktur) aufweisen. In verschiedenen Implementierungen befinden sich die abbildungsfähigen Merkmale IIF und AIF alle an entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinaten (z. B. x- und y-Koordinaten) auf der XY-Skala (d. h. somit entspricht jedes einem bekannten XY-Skalenkoordinatenort).
  • Im Betrieb stellt ein Ort eines Gesichtsfelds FOV der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 innerhalb der absoluten XY-Skala 170B (d. h. wie er in einem aufgenommenen Bild enthalten ist) eine Angabe einer absoluten Position zwischen der XY-Skala 170B und der ersten Referenzposition REF1 bereit. In der Implementierung von 6 ist die Menge absoluter abbildungsfähiger Merkmale AIF auf dem Substrat SUB so verteilt, dass sie um weniger als einen Abstand, der einem Abstand über ein Gesichtsfeld FOV der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 entspricht, beabstandet sind (z. B. in Abständen Xsp2 und Ysp2) (d. h. so dass immer wenigstens ein abbildungsfähiges Merkmal AIF in einem Gesichtsfeld enthalten sein wird). Im Betrieb ist der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 konfiguriert, wenigstens ein entsprechendes absolutes abbildungsfähiges Merkmal AIF, das in dem erfassten Bild enthalten ist, der XY-Skala 170B basierend auf der eindeutig identifizierbaren Struktur des entsprechenden absoluten abbildungsfähigen Merkmals AIF zu identifizieren. Es ist zu verstehen, dass solche Implementierungen fähig sind, eine absolute Position, die die Endwerkzeugposition ETP angibt, mit einer Genauigkeit, die besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, unabhängig zu bestimmen (z. B. wenigstens für x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition ETP in einer x-y-Ebene, die senkrecht zu der z-Achse ist), und die im Gegensatz zu der inkrementellen XY-Skala 170B das Kombinieren mit Positionsinformationen aus dem Roboter 110 oder 110' nicht erfordern kann, um die absolute Position zu bestimmen.
  • Ein spezifisches erläuterndes Beispiel der Nutzung der absoluten abbildungsfähigen Merkmale AIF zum Bestimmen einer relativ präzisen und absoluten Position ist wie folgt. Wie in 6 dargestellt ist, kann das erfasste Bild angeben, dass die Mitte des Gesichtsfelds FOV in der Mitte einer Anzahl inkrementeller abbildungsfähiger Merkmale IIF ist. Die Positionsinformationen aus den enthaltenen zwei absoluten abbildungsfähigen Merkmalen AIF geben an, welchen Teilabschnitt der XY-Skala 170B das Bild enthält, für den die enthaltenen inkrementellen abbildungsfähigen Merkmale IIF der XY-Skala 170B ebenfalls identifiziert werden können. Das erfasste Bild kann dementsprechend durch den Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt 190 analysiert werden, um präzise zu bestimmen, wo die Mitte des Gesichtsfelds (d. h. an den Koordinaten X1, Y1, Z0) innerhalb dieses Teilabschnitts der XY-Skala (d. h. der die zwei absoluten abbildungsfähigen Merkmale und die inkrementellen abbildungsfähigen Merkmale IIF enthält) auftritt. Der Prozess kann dann wie vorstehend angegeben fortfahren (z. B. zum entsprechenden Bestimmen der X2- und Y2-Koordinaten der Endwerkzeugposition ETP usw.).
  • Die 7A und 7B sind Ablaufdiagramme, die beispielhafte Implementierungen von Routinen 700A und 700B zum Betreiben eines Robotersystems, das einen Roboter und ein Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten enthält, darstellen. Wie in 7A gezeigt ist, wird in einem Entscheidungsblock 710 eine Bestimmen vorgenommen, ob das Robotersystem in einer Betriebsart mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten betrieben werden soll. In verschiedenen Implementierungen kann eine Auswahl und/oder Aktivierung einer Betriebsart mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten oder einer Standardbetriebsart mit Roboterpositionskoordinaten durch einen Anwender vorgenommen werden und/oder kann automatisch durch das System in Reaktion auf spezielle Operationen und/oder Anweisungen vorgenommen werden. Beispielsweise kann in einer Implementierung in eine Betriebsart mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten eingetreten werden (z. B. automatisch oder in Übereinstimmung mit einer Auswahl durch einen Anwender), wenn sich der Roboter in eine spezielle Position bewegt (z. B. ein Endwerkzeug von einem allgemeinen Bereich, in dem Montage oder andere Operationen ausgeführt werden, zu einem spezifischeren Bereich, wo typischerweise Werkstückuntersuchungsoperationen ausgeführt werden und/oder wo andernfalls die Betriebsart mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten benutzt würde). In verschiedenen Implementierungen können solche Betriebsarten durch ein externes Steuerungssystem ECS implementiert sein (wie z. B. das externe Steuerungssystem ECS von 1, das einen Standardbetriebsartabschnitt 149 mit Roboterpositionskoordinaten und einen Betriebsartabschnitt 192 mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten benutzt). In verschiedenen Implementierungen kann eine Hybridbetriebsart entweder unabhängig oder als Teil einer Betriebsart mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten betrieben werden und/oder kann als ein Umschalten zwischen den Betriebsarten implementiert sein, wie nachstehend mit Bezug auf 8 genauer beschrieben wird.
  • Falls in dem Entscheidungsblock 710 bestimmt wird, dass das Robotersystem nicht in einer Betriebsart mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten betrieben werden soll, fährt die Routine zu einem Block 715 fort, wo das Robotersystem in einer Standardbetriebsart mit Roboterpositionskoordinaten betrieben wird. Als Teil der Standardbetriebsart mit Roboterpositionskoordinaten werden die Positionssensoren (z. B. Drehwinkelgeber, Linearmessgeber usw.) des Roboters benutzt, um die Bewegungen des Roboters und entsprechende Endwerkzeugposition mit der Robotergenauigkeit (die z. B. wenigstens teilweise auf der Genauigkeit der Positionssensoren des Roboters basiert) zu steuern und zu bestimmen. Wie vorstehend mit Bezug auf die 1-6 erwähnt, können die Positionssensoren des Roboters die Position der beweglichen Armkonfiguration MAC oder MAC' (z. B. die Positionen der Armabschnitte) mit einem niedrigeren Genauigkeitsgrad als die Positionsinformationen, die unter Nutzung der XY-Skala bestimmt werden, angeben. Im Allgemeinen kann die Betriebsart mit Roboterpositionskoordinaten einer unabhängigen und/oder Standardbetriebsart für den Roboter entsprechen (z. B. einer Betriebsart, in der der Roboter unabhängig betrieben wird, wie z. B. wenn ein Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nicht aktiv ist oder anderweitig nicht bereitgestellt ist).
  • Falls das Robotersystem in einer Betriebsart mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten betrieben werden soll, fährt die Routine zu einem Block 720 fort, wo der Roboter und das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten ausgelegt sind, um wenigstens nominell eine Betriebskonfiguration des Bestimmungssystems für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten bereitzustellen. Eine Skalenebene ist so definiert, dass sie nominell mit dem ebenen Substrat der XY-Skala zusammenfällt, und eine Richtung normal zu der Skalenebene ist als eine Skalenbildaufnahmeachsenrichtung definiert. Wenigstens eine aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration ist so angeordnet, dass die optische Achse der ersten Bildaufnahmekonfiguration parallel und/oder nominell parallel zu der Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist und sich die Skalenebene innerhalb des Fokusbereichs der ersten Bildaufnahmekonfiguration entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung befindet.
  • Wie vorstehend beschrieben kann in verschiedenen Implementierungen dieser Prozess zum wenigstens nominellen Erreichen der Betriebskonfiguration das Ausführen verschiedener Einstellungen (z. B. an den Positionen der Armabschnitte der beweglichen Armkonfiguration MAC usw.) enthalten. Als ein spezifisches Beispiel kann in den Implementierungen der 1 und 2 der vierte Bewegungsmechanismus 134 betrieben werden, um den vierten Armabschnitt 124 zu drehen, um die XY-Skala 170 zu drehen, um zu bewirken, dass die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA parallel und/oder nominell parallel zu der optischen Achse OA1 ist. In speziellen Implementierungen können solche Einstellungen automatisch vorgenommen werden (z. B. kann eine Schaltung, Routine usw. benutzt werden, um die Orientierung des vierten Armabschnitts 124 kontinuierlich zu überwachen und den vierten Bewegungsmechanismus 134 zu benutzen, um kontinuierlich die Orientierung einzustellen, um zu bewirken, dass die XY-Skala 170 ungefähr auf gleicher Höhe ist oder anderweitig die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA parallel und/oder nominell parallel zu der optischen Achse OA1 sein lässt). In verschiedenen Implementierungen können verschiedene Einstellungen an der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 vorgenommen werden (z. B. können die Vergrößerung und/oder der Fokusbereich eingestellt werden, usw.), um zu bewirken, dass sich die Skalenebene innerhalb des Fokusbereichs der ersten Bildaufnahmekonfiguration 160-1 entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA befindet. In speziellen anderen Implementierungen (z. B. in den Beispielkonfigurationen der 3 und 4) können manchmal weniger oder keine Einstellungen erforderlich sein, um die Betriebskonfiguration zu erreichen (z. B. kann die Konfiguration der beweglichen Armkonfiguration MAC' so sein, dass die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung SIA wenigstens nominell parallel zu der optischen Achse OA1 ist, in Übereinstimmung mit der Drehung des ersten und zweiten Armabschnitts 121' und 122' nominell in einer x-y-Ebene in speziellen Implementierungen).
  • In einem Block 730 wird wenigstens ein Eingabesignal empfangen (z. B. in einem Bildtriggerabschnitt), das zu einer Endwerkzeugposition des Roboters gehört. Eine Zeit eines ersten Bildaufnahmetriggersignals wird basierend auf wenigstens einem Eingabesignal bestimmt, und das erste Bildaufnahmetriggersignal wird zu einer ersten Bildaufnahmekonfiguration ausgegeben. Die erste Bildaufnahmekonfiguration erfasst ein digitales Bild einer XY-Skala zu einer Bilderfassungszeit in Reaktion auf das Empfangen des ersten Bildaufnahmetriggersignals. In verschiedenen Implementierungen können unterschiedliche Typen von Endwerkzeugen unterschiedliche Typen von Ausgaben bereitstellen, die in Bezug auf das wenigstens eine Eingabesignal benutzt werden können. Beispielsweise kann in einer Implementierung, in der das Endwerkzeug eine Berührungssonde ist, die zum Messen eines Werkstücks verwendet wird und die ein Berührungssignal ausgibt, wenn sie das Werkstück berührt, dieses Berührungssignal oder ein davon abgeleitetes Signal als das wenigstens eine Eingabesignal, auf dem basierend die Zeit eines ersten Bildaufnahmetriggersignals bestimmt wird, eingegeben werden. Als ein weiteres Beispiel kann in einer Implementierung, in dem das Endwerkzeug eine Abtastsonde ist, die zum Messen eines Werkstücks verwendet wird und die entsprechende Werkstückmessungsabtastdaten, die einem entsprechenden Abtastzeitsignal entsprechen, bereitstellt, dieses entsprechende Abtastzeitsignal oder ein davon abgeleitetes Signal als das wenigstens eine Eingabesignal eingegeben werden. Als ein weiteres Beispiel kann in einer Implementierung, in der das Endwerkzeug eine Kamera ist, die verwendet wird, um ein entsprechendes Werkstückmessbild, das einem entsprechenden Werkstückbilderfassungssignal entspricht, bereitzustellen, dieses Werkstückbilderfassungssignal oder ein davon abgeleitetes Signal als das wenigstens eine Eingabesignal eingegeben werden.
  • In einem Block 740 wird das erfasste Bild empfangen (z. B. in einem Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt), und wenigstens ein entsprechendes abbildungsfähiges Merkmal, das in dem erfassten Bild enthalten ist, der XY-Skala und der zugehörige entsprechende bekannte XY-Skalenkoordinatenort werden identifiziert. In einem Block 750 wird eine relative Position zwischen einer beweglichen aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration und der ersten Referenzposition mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als eine Robotergenauigkeit ist, basierend auf dem Bestimmen einer Bildposition des identifizierten wenigstens einen abbildungsfähigen Merkmals in dem erfassten Bild bestimmt. Die bestimmte relative Position gibt die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition zur Bilderfassungszeit mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, an. In einem Block 760 werden die bestimmten Positionsinformationen (z. B. die bestimmte relative Position, die bestimmten Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition und/oder andere zugehörige bestimmte Positionsinformationen) für eine festgelegte Funktion (z. B. zur Werkstückmessung, Positionierungssteuerung beweglichen Armkonfiguration des Roboters usw.) benutzt. Als Teil solcher Operationen oder anderweitig kann die Routine dann zu einem Punkt A fortfahren, wo in verschiedenen Implementierungen die Routine enden kann oder anderweitig fortfahren kann, wie nachstehend mit Bezug auf 7B genauer beschrieben wird.
  • Wie in 7B angegeben ist, kann die Routine 700B von Punkt A zu einem Block 765 fortfahren. Wie nachstehend genauer beschrieben wird, können als Teil der Routine 700B die bestimmten Positionsinformationen (z. B. aus dem Block 760) dem Bestimmen eines ersten Oberflächenorts auf einem Werkstück entsprechen oder auf andere Weise dafür verwendet werden, und für die ein zweiter Oberflächenort auf dem Werkstück dann bestimmt werden kann (z. B. als Teil einer Werkstückmessung). In Block 765 sind der Roboter und das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten ausgelegt, wenigstens nominell die Betriebskonfiguration des Bestimmungssystems für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten bereitzustellen, wobei wenigstens eine aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration so angeordnet ist, dass die optische Achse der ersten Bildaufnahmekonfiguration parallel und/oder nominell parallel zu der Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist und die sich Skalenebene innerhalb des Fokusbereichs der ersten Bildaufnahmekonfiguration entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung befindet. Beispielsweise kann das in der Implementierung der 1 und 2 dem entsprechen, dass sich die bewegliche Armkonfiguration MAC zu dem Endwerkzeug ETL (z. B. und dem Kontaktpunkt CP) nahe einem (z. B. oberhalb eines) zweiten Oberflächenort auf einem Werkstück, für das eine Einstellung vorgenommen werden kann (z. B. durch den vierten Bewegungsmechanismus 134 zum Einstellen der Orientierung der XY-Skala 170) bewegt, um wenigstens nominell die Betriebskonfiguration nahe dem zweiten Oberflächenort auf dem Werkstück zu erreichen.
  • In einem Block 770 wird wenigstens ein zweites Eingabesignal empfangen (z. B. in dem Bildtriggerabschnitt), das sich auf die Endwerkzeugposition bezieht, und die Zeit eines zweiten Bildaufnahmetriggersignals wird basierend auf dem wenigstens einen zweiten Eingabesignal bestimmt. Das zweite Bildaufnahmetriggersignal wird zu der ersten Bildaufnahmekonfiguration ausgegeben, wobei die erste Bildaufnahmekonfiguration ein zweites digitales Bild der XY-Skala zu einer zweiten Bilderfassungszeit in Reaktion auf das Empfangen des zweiten Bildaufnahmetriggersignals erfasst. In einem Block 780 wird das erfasst Bild empfangen (z. B. in dem Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt), und wenigstens ein zweites entsprechendes abbildungsfähiges Merkmal, das in dem zweiten erfassten Bild enthalten ist, der XY-Skala und ein zugehöriger entsprechender zweiter bekannter XY-Skalenkoordinatenort werden identifiziert.
  • In einem Block 790 wird eine zweite relative Position zwischen der beweglichen aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration und der zweiten Referenzposition mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, basierend auf dem Bestimmen einer zweiten Bildposition des identifizierten wenigstens einen zweiten entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals in dem zweiten erfassten Bild bestimmt. Die bestimmte zweite relative Position gibt die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition zur zweiten Bilderfassungszeit mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist an. Die zweite relative Position ist von der ersten relativen Position verschieden und entspricht einem zweiten Oberflächenort auf dem Werkstück, der von dem ersten Oberflächenort verschieden ist (und für den z. B. das erste entsprechende abbildungsfähige Merkmal nicht in dem zweiten erfassten Bild enthalten sein kann und/oder das zweite entsprechende abbildungsfähige Merkmal nicht in dem ersten erfassten Bild enthalten sein kann). Solche Techniken sind dafür bekannt, dass sie verschieden sind von Techniken, die Bezugspunkte oder andere Referenzmarkierungen benutzen (für die z. B. erforderlich ist, dass derselbe Bezugspunkt oder dieselbe Referenzmarkierung in jedem Bild ist, im Vergleich zu einer XY-Skala 170, für die Positionsinformationen über den gesamten Bereich der XY-Skala 170 und dementsprechend für jeden Abschnitt in der XY-Skala 170, der in einem Bild enthalten ist, das einem Gesichtsfeld FOV einer Bildaufnahmekonfiguration 160 entspricht, bestimmt werden können).
  • In einem Block 795 werden die ersten und zweiten relativen Positionen angeben, und/oder zugehörige Positionsinformationen benutzt, um eine Abmessung des Werkstücks zu bestimmen, die einem Abstand zwischen ersten und zweiten Oberflächenorten auf dem Werkstück entspricht, die den entsprechenden Endwerkzeugposition (wie sie z. B. die Kontaktpunktpositionen angeben, wenn sie die entsprechenden ersten und zweiten Oberflächenorte auf dem Werkstück kontaktieren, usw.) zu ersten und zweiten Bilderfassungszeiten entsprechen. Es ist zu verstehen, dass anstelle der Verwendung der Positionssensoren (z. B. Drehwinkelgeber, Linearmessgeber usw.) des Roboters, um den ersten und den zweiten Oberflächenort auf dem Werkstück mit der Robotergenauigkeit zu bestimmen, genauere Positionsinformationen unter Benutzung von Techniken bestimmt werden können, wie vorstehend beschrieben ist. Insbesondere ermöglicht die Bestimmung des ersten und des zweiten Oberflächenorts (d. h. wie sie dem ersten und dem zweiten Ort auf der XY-Skala entsprechen, für die ein präziser Abstand zwischen solchen Orten unter Nutzung der vorstehend beschriebenen Techniken in Übereinstimmung der Genauigkeit der XY-Skala bestimmt werden kann), dass die entsprechende Abmessung auf dem Werkstück zwischen dem ersten und dem zweiten Oberflächenort mit einem hohen Genauigkeitsgrad bestimmt werden kann.
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung einer Routine 800 zum Bestimmen einer Endwerkzeugposition darstellt, wobei unterschiedliche Techniken während unterschiedlicher Abschnitte einer Bewegungszeit benutzt werden können. Im Allgemeinen werden während der Bewegungszeit ein oder mehrere Armabschnitte des Roboters von einer ersten Position zu zweiten Positionen bewegt (was z. B. Drehen eines oder mehrerer Armabschnitte um Bewegungsmechanismen von ersten Drehorientierungen zu zweiten Drehorientierungen enthalten kann). Wie in 8 gezeigt ist, wird in einem Entscheidungsblock 810 eine Bestimmung vorgenommen, ob eine Hybridbetriebsart zum Bestimmen der Endwerkzeugposition während der Bewegungszeit benutzt wird. In verschiedenen Implementierungen kann eine Hybridbetriebsart auch für einen Prozess repräsentativ sein, der das Umschalten zwischen der Betriebsart mit Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten und der Standardbetriebsart mit Roboterpositionskoordinaten enthält, wie vorstehend mit Bezug auf 7A beschrieben ist. Falls die Hybridbetriebsart nicht benutzt werden soll, fährt die Routine zu einem Block 820 fort, wo die Positionssensoren (z. B. Drehwinkelgeber, Linearmessgeber usw.) des Roboters (z. B. der beweglichen Armkonfiguration) allein zum Bestimmen der Endwerkzeugposition während der Bewegungszeit benutzt werden.
  • Falls die Hybridbetriebsart benutzt werden soll, fährt die Routine zu einem Block 830 fort, für den während eines ersten Abschnitts einer Bewegungszeit die Positionssensoren, die in dem Roboter enthalten sind (z. B. in der beweglichen Armkonfiguration des Roboters enthalten sind), zum Bestimmen der Endwerkzeugposition benutzt werden. Während solcher Operationen kann eine relative Position eines Bestimmungssystems für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nicht bestimmt werden und/oder anderweitig nicht benutzt werden, um die Endwerkzeugposition zu bestimmen. In einem Block 840 wird während eines zweiten Abschnitts der Bewegungszeit, der nach dem ersten Abschnitt der Bewegungszeit stattfindet, eine bestimmte relative Position des Bestimmungssystems für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten benutzt, um die Endwerkzeugposition zu bestimmen. Es ist zu verstehen, dass solche Operationen ermöglichen, dass das System initiale/schnelle/grobe Bewegung der Endwerkzeugposition während des ersten Abschnitts der Bewegungszeit ausführt und genauere endgültige/langsamere/feinere Bewegung der Endwerkzeugposition während des zweiten Abschnitts der Bewegungszeit ausführt.
  • Es ist zu verstehen, dass, obwohl der Elementname „XY-Skala“ in dieser Offenbarung in Bezug auf die Elemente 170, 170', 170A, 170B und dergleichen verwendet worden ist, dieser Elementname nur beispielhaft und nicht einschränkend ist. Es wird darauf als eine „XY-Skala“ in Bezug auf ein kartesisches Koordinatensystem Bezug genommen, und sie ist so beschrieben, dass sie eine nominell ebenes Substrat umfasst (das z. B. nominell senkrecht zu einer Skalenbildaufnahmeachsenrichtung angeordnet ist, die parallel zu einer z-Achse in speziellen Implementierungen sein kann). Allgemeiner sollte der Elementname XY-Skala jedoch so verstanden werden, dass er sich auf irgendeine Referenzskala bezieht, die mehrere Merkmale oder Markierungen umfasst, die bekannten zweidimensionalen Koordinaten auf dieser Referenzskala (z. B. genauen und/oder genau kalibrierten Orten in zwei Dimensionen) entsprechen, vorausgesetzt, dass die Skala wie hier offenbart funktionieren kann. Beispielsweise können solche Skalenmerkmale so ausgedrückt oder markiert sein, dass sie in einem kartesischen Koordinatensystem auf dieser Referenzskala oder in einem Polarkoordinatensystem oder irgendeinem anderen geeigneten Koordinatensystem sind. Darüber hinaus können solche Merkmale Merkmale umfassen, die gleichmäßig oder ungleichmäßig über einen Skalenbetriebsbereich verteilt sind, und können unterteilte oder nicht unterteilte Skalenmarkierungen umfassen, vorausgesetzt, dass solche Merkmale bekannten zweidimensionalen Koordinaten auf der Skala entsprechen und wie hier offenbart funktionieren können.
  • Es ist zu verstehen, dass, obwohl die Robotersysteme, die hier offenbart und dargestellt sind, allgemein mit Bezug auf eine spezielle Anzahl von Armabschnitten (z. B. 3 Armabschnitte, 5 Armabschnitte usw.) gezeigt und beschrieben sind, solche Systeme nicht so eingeschränkt sind. In verschiedenen Implementierungen, unter der Voraussetzung, dass sie Armabschnitte wie die hier beschriebenen und/oder beanspruchten enthalten, kann das Robotersystem weniger oder mehr Armabschnitte enthalten, falls gewünscht.
  • Es ist zu verstehen, dass die XY-Skala oder Referenzskala und eine Kamera, die verwendet wird, um die Skala aufzunehmen, einer Drehung relativ zueinander unterzogen werden können, abhängig von der Bewegung und/oder Position des Robotersystems. Es ist zu verstehen, dass Verfahren aus dem Stand der Technik (wie sie z. B. in den aufgenommenen Referenzen offenbart sind) verwendet werden können, um irgendeine solche relative Drehung genau zu bestimmen und/oder irgendwelche erforderlichen Koordinatentransformationen auszuführen und/oder die relative Position der Kamera und der Skala gemäß den offenbarten Prinzipien zu analysieren, trotz solcher relativer Drehungen. Es ist zu versehen, dass die Messtechnikpositionskoordinaten, auf die hier Bezug genommen ist, irgendwelche solchen Drehungen berücksichtigen. Darüber hinaus ist zu verstehen, dass in einigen Implementierungen die Messtechnikpositionskoordinaten, auf die hier Bezug genommen ist, eine Menge von Koordinaten umfassen können, die eine präzise Bestimmung und/oder Angabe irgendeiner solchen relativen Drehung enthalten, falls gewünscht.
  • Obwohl bevorzugte Implementierungen der vorliegenden Offenbarung dargestellt und beschrieben worden sind, werden zahlreiche Variationen der dargestellten und beschriebenen Anordnungen der Merkmale und Folgen von Operationen für einen Fachmann basierend auf dieser Offenbarung offensichtlich. Verschiedene alternative Formen können verwendet werden, um die hier offenbarten Prinzipien zu implementieren. Zusätzlich können die verschiedenen vorstehend beschriebenen Implementierungen kombiniert werden, um weitere Implementierungen zu schaffen. Alle U.S.-Patente und U.S.-Patentanmeldungen, auf die in dieser Spezifikation Bezug genommen ist, sind hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen. Aspekte der Implementierungen können modifiziert werden, falls es notwendig ist, um Konzepte der verschiedenen Patente und Anmeldungen einzusetzen, um noch weitere Implementierungen zu schaffen.
  • Diese und andere Änderungen können an den Implementierungen angesichts der vorstehenden genauen Beschreibung vorgenommen werden. Allgemein sollten in den folgenden Ansprüchen die verwendeten Begriffe nicht so gedeutet werden, dass sie die Ansprüche auf die in der Spezifikation und den Ansprüchen offenbarten spezifischen Implementierungen beschränken, sondern sollten so gedeutet werden, dass sie alle möglichen Implementierungen zusammen mit dem vollständigen Umfang von Äquivalenten, für den solche Ansprüche berechtigt sind, enthalten.
  • 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
    • US 4725965 [0003]

Claims (22)

  1. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten zum Gebrauch zusammen mit einem Roboter, wobei der Roboter umfasst: eine bewegliche Armkonfiguration, wobei die bewegliche Armkonfiguration eine Endwerkzeugmontagekonfiguration umfasst, die sich nahe einem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration befindet, und wobei der Roboter konfiguriert ist, die bewegliche Armkonfiguration zu bewegen, um wenigstens einen Abschnitt eines Endwerkzeugs, das an die Endwerkzeugmontagekonfiguration montiert ist, entlang wenigstens zweier Dimensionen in einem Endwerkzeugarbeitsvolumen zu bewegen; und ein Bewegungssteuerungssystem, das konfiguriert ist, eine Endwerkzeugposition mit einem Genauigkeitsgrad, der als die Robotergenauigkeit definiert ist, basierend wenigstens teilweise auf dem Erfassen und Steuern einer Position der beweglichen Armkonfiguration unter Verwendung wenigstens eines in dem Roboter enthaltenen Positionssensors zu steuern, wobei das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten umfasst: ein Endwerkzeug, das konfiguriert ist, an die Endwerkzeugmontagekonfiguration nahe dem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration montiert zu sein; eine erste Bildaufnahmekonfiguration, die eine erste Kamera umfasst, wobei die erste Bildaufnahmekonfiguration eine optische Achse aufweist; eine XY-Skala, die ein nominell ebenes Substrat und mehrere entsprechende abbildungsfähige Merkmale, die auf dem ebenen Substrat verteilt sind, umfasst, wobei sich die entsprechenden abbildungsfähigen Merkmale an entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinaten auf der XY-Skala befinden; einen Bildtriggerabschnitt, der konfiguriert ist, wenigstens ein Eingabesignal, das zu der Endwerkzeugposition gehört, einzugeben und eine Zeit eines ersten Bildaufnahmetriggersignals basierend auf dem wenigstens einen Eingabesignal zu bestimmen und das erste Bildaufnahmetriggersignal zu der ersten Bildaufnahmekonfiguration auszugeben, wobei die erste Bildaufnahmekonfiguration konfiguriert ist, ein digitales Bild der XY-Skala zu einer Bilderfassungszeit in Reaktion auf das Empfangen des ersten Bildaufnahmetriggersignals zu erfassen, und einen Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt, der konfiguriert ist, das erfasste Bild einzugeben und wenigstens ein entsprechendes abbildungsfähiges Merkmal, das in dem erfassten Bild enthalten ist, der XY-Skala und den zugehörigen entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinatenort zu identifizieren, wobei: das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten mit einer beweglichen aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration, die mit Endwerkzeug gekoppelt ist, und der anderen, die konfiguriert ist, dass sie mit einem stationären Element nahe dem Roboter gekoppelt und stationär ist, konfiguriert ist, wobei die stationäre aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration eine erste Referenzposition definiert; in einer Betriebskonfiguration des Bestimmungssystems für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten eine Skalenebene so definiert ist, dass sie nominell mit dem ebenen Substrat der XY-Skala zusammenfällt, und eine Richtung normal zu der Skalenebene als eine Skalenbildaufnahmeachsenrichtung definiert ist und wenigstens eine aus der XY-Skala und der ersten Bildaufnahmekonfiguration so angeordnet ist, dass die optische Achse der ersten Bildaufnahmekonfiguration parallel zu einer Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist und sich die Skalenebene innerhalb eines Fokusbereichs der ersten Bildaufnahmekonfiguration entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung befindet; das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten so konfiguriert ist, dass dann, wenn die bewegliche der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration und die stationäre der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration in der Betriebskonfiguration angeordnet sind und die bewegliche Armkonfiguration so positioniert ist, dass die XY-Skala in einem Gesichtsfeld der ersten Bildaufnahmekonfiguration ist, der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt betrieben werden kann, um eine relative Position zwischen der beweglichen aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration und der ersten Referenzposition mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, basierend auf dem Bestimmen einer Bildposition des identifizierten wenigstens einen entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals in dem erfassten Bild zu bestimmen; und die bestimmte relative Position die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition zur Bilderfassungszeit mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, angibt.
  2. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 1, wobei: der Roboter konfiguriert ist, das Endwerkzeug und die bewegliche aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration in einer Ebene parallel zu der Skalenebene zu bewegen, während das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten in der Betriebskonfiguration ist.
  3. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 2, wobei: der Roboter wenigstens eine entsprechend Drehverbindung umfasst, die wenigstens einen entsprechenden Freiheitsgrad der Drehung für das Endwerkzeug bereitstellt; und der Roboter konfiguriert ist, die bewegliche aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration relativ zu der stationären aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration zu verschieben und zu drehen, was das Drehen des Endwerkzeugs entsprechend dem wenigstens einen entsprechenden Freiheitsgrad der Drehung enthält, um wenigstens nominell die Betriebskonfiguration bereitzustellen.
  4. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 1, das ferner eine Halterung umfasst, die die bewegliche aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration mit dem Endwerkzeug koppelt.
  5. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 1, wobei die XY-Skala mit dem Endwerkzeug gekoppelt ist und die erste Bildaufnahmekonfiguration mit dem stationären Element gekoppelt ist.
  6. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 5, wobei das Endwerkzeug einen Taster mit einem Kontaktpunkt zum Kontaktieren einer Oberfläche eines Werkstücks umfasst, sich die XY-Skala primär auf einer Seite des Endwerkzeugs oder des Tasters befindet und das Endwerkzeug konfiguriert ist, gedreht zu werden, so dass der Kontaktpunkt in Kontakt mit dem Werkstück bewegt werden kann, ohne dass die XY-Skala stört.
  7. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 5, wobei das Endwerkzeug einen Taster mit einem Kontaktpunkt zum Kontaktieren einer Oberfläche eines Werkstücks umfasst und die XY-Skala das Endwerkzeug und/oder den Taster in der Skalenebene wenigstens teilweise umgibt.
  8. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 5, wobei das stationäre Element einen Rahmen, der oberhalb wenigstens eines Abschnitts des Endwerkzeugarbeitsvolumens angeordnet ist, umfasst und die erste Bildaufnahmekonfiguration an dem Rahmen oberhalb eines Abschnitts des Endwerkzeugarbeitsvolumens befestigt ist.
  9. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 1, wobei dann, wenn das Endwerkzeug eine Berührungssonde ist, die zum Messen eines Werkstücks verwendet wird und die ein Berührungssignal ausgibt, wenn sie das Werkstück berührt, und der Bildtriggerabschnitt konfiguriert ist, das Berührungssignal oder ein davon abgeleitetes Signal als sein wenigstens eines Eingabesignal einzugeben.
  10. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 9, wobei eine Mittelachse der Berührungssonde wenigstens nominell parallel zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist.
  11. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 1, wobei dann, wenn Endwerkzeug eine Abtastsonde ist, die zum Messen eines Werkstücks verwendet wird und die entsprechende Werkstückmessungsabtastdaten, die einem entsprechenden Abtastzeitsignal entsprechen, bereitstellt, der Bildtriggerabschnitt konfiguriert ist, dieses entsprechende Abtastzeitsignal oder ein davon abgeleitetes Signal als sein wenigstens eines Eingabesignal einzugeben.
  12. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 1, wobei dann, wenn das Endwerkzeug eine Kamera ist, die verwendet wird, um ein entsprechendes Werkstückmessbild, das einem entsprechenden Werkstückbilderfassungssignal entspricht, bereitzustellen, der Bildtriggerabschnitt konfiguriert ist, dieses Werkstückbilderfassungssignal oder ein davon abgeleitetes Signal als sein wenigstens eines Eingabesignal einzugeben.
  13. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 1, wobei das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten konfiguriert ist, die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition zu der Bilderfassungszeit basierend auf der bestimmten relativen Position und einem bekannten Koordinatenpositionsversatz zwischen der Endwerkzeugposition und der beweglichen aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration zu bestimmen.
  14. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 1, wobei: die entsprechenden abbildungsfähigen Merkmale der XY-Skala eine Menge abbildungsfähiger Merkmale umfasst, die eindeutig identifizierbare Strukturen aufweisen, wobei diese Menge abbildungsfähiger Merkmale auf dem ebenen Substrat verteilt sind, so das sie um weniger als einen Abstand, der einem Abstand über das Gesichtsfeld der ersten Bildaufnahmekonfiguration entspricht, voneinander beabstandet sind; und der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt konfiguriert ist, wenigstens ein entsprechendes abbildungsfähiges Merkmal, das in dem erfassten Bild enthalten ist, der XY-Skala basierend auf seiner eindeutigen identifizierbaren Struktur zu identifizieren.
  15. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 1, wobei der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt konfiguriert ist, wenigstens ein entsprechendes abbildungsfähiges Merkmal, das in dem erfassten Bild enthalten ist, der XY-Skala basierend auf seiner Bildposition in dem erfassten Bild und basierend auf den Roboterpositionsdaten, die aus dem Bewegungssteuerungssystem abgeleitet sind, die der Bilderfassungszeit entsprechen, zu identifizieren.
  16. Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten nach Anspruch 15, wobei die entsprechenden abbildungsfähigen Merkmale der XY-Skala eine Menge ähnlicher abbildungsfähiger Merkmale umfassen, die auf dem ebenen Substrat verteilt sind, so dass sie um einen Abstand, der größer ist als ein maximaler Positionsfehler, der innerhalb der Robotergenauigkeit erlaubt ist, voneinander beabstandet sind.
  17. Robotersystem, das umfasst: einen Roboter, der umfasst: eine bewegliche Armkonfiguration, wobei die bewegliche Armkonfiguration eine Endwerkzeugmontagekonfiguration umfasst, die sich nahe einem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration befindet, und wobei der Roboter konfiguriert ist, die bewegliche Armkonfiguration zu bewegen, um wenigstens einen Abschnitt eines Endwerkzeugs, das an die Endwerkzeugmontagekonfiguration montiert ist, entlang wenigstens zweier Dimensionen in einem Endwerkzeugarbeitsvolumen zu bewegen; und ein Bewegungssteuerungssystem, das konfiguriert ist, eine Endwerkzeugposition mit einem Genauigkeitsgrad, der als die Robotergenauigkeit definiert ist, basierend wenigstens teilweise auf dem Erfassen und Steuern der Position der beweglichen Armkonfiguration unter Verwendung wenigstens eines in dem Roboter enthaltenen Positionssensors zu steuern; und ein Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten, das umfasst: ein Endwerkzeug, das konfiguriert ist, an die Endwerkzeugmontagekonfiguration nahe dem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration montiert zu sein; eine erste Bildaufnahmekonfiguration, die eine erste Kamera umfasst, wobei die erste Bildaufnahmekonfiguration eine optische Achse aufweist; eine XY-Skala, die ein nominell ebenes Substrat und mehrere entsprechende abbildungsfähige Merkmale, die auf dem ebenen Substrat verteilt sind, umfasst, wobei sich die entsprechenden abbildungsfähigen Merkmale an entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinaten auf der XY-Skala befinden; einen Bildtriggerabschnitt, der konfiguriert ist, wenigstens ein Eingabesignal, das zu der Endwerkzeugposition gehört, einzugeben und die Zeit eines ersten Bildaufnahmetriggersignals basierend auf dem wenigstens einen Eingabesignal zu bestimmen und das erste Bildaufnahmetriggersignal zu der ersten Bildaufnahmekonfiguration auszugeben, wobei die erste Bildaufnahmekonfiguration konfiguriert ist, ein digitales Bild der XY-Skala zu einer Bilderfassungszeit in Reaktion auf das Empfangen des ersten Bildaufnahmetriggersignals zu erfassen, und einen Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt, der konfiguriert ist, das erfasste Bild einzugeben und wenigstens ein entsprechendes abbildungsfähiges Merkmal, das in dem erfassten Bild enthalten ist, der XY-Skala und den zugehörigen entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinatenort zu identifizieren, wobei: das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten so konfiguriert ist, dass eine bewegliche aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration mit dem Endwerkzeug gekoppelt ist und die andere mit einem stationären Element gekoppelt ist, wobei die stationäre aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration eine erste Referenzposition definiert; in einer Betriebskonfiguration des Bestimmungssystems für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten eine Skalenebene so definiert ist, dass sie nominell mit dem ebenen Substrat der XY-Skala zusammenfällt, und eine Richtung normal zu der Skalenebene als eine Skalenbildaufnahmeachsenrichtung definiert ist und wenigstens eine aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration so angeordnet ist, dass die optische Achse der ersten Bildaufnahmekonfiguration parallel zu der Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist und sich die Skalenebene innerhalb des Fokusbereichs der ersten Bildaufnahmekonfiguration entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung befindet; das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten so konfiguriert ist, dass dann, wenn die bewegliche aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration und die stationäre aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration in der Betriebskonfiguration angeordnet sind und die bewegliche Armkonfiguration so positioniert ist, dass die XY-Skala in einem Gesichtsfeld der ersten Bildaufnahmekonfiguration ist, der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt betrieben werden kann, um eine relative Position zwischen der beweglichen aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration und der ersten Referenzposition mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, basierend auf dem Bestimmen einer Bildposition des identifizierten wenigstens einen entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals in dem erfassten Bild zu bestimmen; und die bestimmte relative Position die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition zur Bilderfassungszeit mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, angibt.
  18. Robotersystem nach Anspruch 17, wobei der Roboter ein Roboter vom SCARA-Typ ist und die bewegliche Armkonfiguration einen Anschlussarmabschnitt umfasst und das entfernte Ende des Anschlussarmabschnitts dem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration entspricht und sich die Endwerkzeugmontagekonfiguration nahe dem entfernten Ende des Anschlussarmabschnitts befindet.
  19. Robotersystem nach Anspruch 18, wobei die bewegliche Armkonfiguration ferner umfasst: einen ersten Armabschnitt, der an eine erste Drehverbindung an einem nahen Ende des ersten Armabschnitts montiert ist, wobei die erste Drehverbindung eine Drehachse aufweist, die nominell entlang einer z-Achsenrichtung ausgerichtet ist, so dass sich der erste Armabschnitt um die erste Drehverbindung nominell in einer x-y-Ebene, die senkrecht zu der z-Achse ist, bewegt, wobei der erste Armabschnitt eine zweite Drehverbindung aufweist, die sich an einem entfernten Ende des ersten Armabschnitts befindet, wobei die Drehachse der zweiten Drehverbindung nominell entlang der z-Achsenrichtung ausgerichtet ist; einen zweiten Armabschnitt, der an die zweite Drehverbindung an einem nahen Ende des zweiten Armabschnitts montiert ist, so dass sich der zweite Armabschnitt um die zweite Drehverbindung nominell in einer x-y-Ebene, die senkrecht zu der z-Achse ist, bewegt; und wobei: der Anschlussarmabschnitt ein dritter Abschnitt ist, der nahe dem entfernten Ende des zweiten Armabschnitts gekoppelt ist und konfiguriert ist, wenigstens eines aus einer Bewegung nominell entlang der z-Achsenrichtung oder der Drehung des Endwerkzeugs nominell um die z-Achsenrichtung bereitzustellen; und die Skalenebene so konfiguriert ist, dass sie nominell senkrecht zu der z-Achsenrichtung ist und die Skalenbildaufnahmeachsenrichtung nominell der z-Achsenrichtung entspricht.
  20. Robotersystem nach Anspruch 19, wobei die XY-Skala mit dem Endwerkzeug gekoppelt ist und die erste Bildaufnahmekonfiguration mit dem stationären Element gekoppelt ist.
  21. Verfahren zum Betreiben eines Bestimmungssystems für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten, das mit einem Roboter benutzt wird, wobei der Roboter umfasst: eine bewegliche Armkonfiguration, wobei die bewegliche Armkonfiguration eine Endwerkzeugmontagekonfiguration umfasst, die sich nahe einem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration befindet, und wobei der Roboter konfiguriert ist, die bewegliche Armkonfiguration zu bewegen, um wenigstens einen Abschnitt eines Endwerkzeugs, das an die Endwerkzeugmontagekonfiguration montiert ist, entlang wenigstens zweier Dimensionen in einem Endwerkzeugarbeitsvolumen zu bewegen; und ein Bewegungssteuerungssystem, das konfiguriert ist, eine Endwerkzeugposition mit einem Genauigkeitsgrad, der als die Robotergenauigkeit definiert ist, basierend wenigstens teilweise auf dem Erfassen und Steuern der Position der beweglichen Armkonfiguration unter Verwendung wenigstens eines in dem Roboter enthaltenen Positionssensors zu steuern, wobei das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten umfasst: ein Endwerkzeug, das konfiguriert ist, an die Endwerkzeugmontagekonfiguration nahe dem entfernten Ende der beweglichen Armkonfiguration montiert zu sein; eine erste Bildaufnahmekonfiguration, die eine erste Kamera umfasst, wobei die erste Bildaufnahmekonfiguration eine optische Achse aufweist; eine XY-Skala, die ein nominell ebenes Substrat und mehrere entsprechende abbildungsfähige Merkmale, die auf dem ebenen Substrat verteilt sind, umfasst, wobei sich die entsprechenden abbildungsfähigen Merkmale an entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinaten auf der XY-Skala befinden; einen Bildtriggerabschnitt; und einen Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt; wobei: das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten mit einer beweglichen aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration, die mit dem Endwerkzeug gekoppelt ist, und der anderen, die so konfiguriert ist, dass sie mit einem stationären Element nahe dem Roboter gekoppelt ist, konfiguriert ist, wobei die stationäre aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration eine erste Referenzposition definiert; in einer Betriebskonfiguration des Bestimmungssystems für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten eine Skalenebene so definiert ist, dass sie nominell mit dem ebenen Substrat der XY-Skala zusammenfällt, und eine Richtung normal zu der Skalenebene als eine Skalenbildaufnahmeachsenrichtung definiert ist und wenigstens eine aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration so angeordnet ist, dass die optische Achse der ersten Bildaufnahmekonfiguration parallel zu der Richtung der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist und sich die Skalenebene innerhalb des Fokusbereichs der ersten Bildaufnahmekonfiguration entlang der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung befindet; und das Bestimmungssystem für Endwerkzeug-Messtechnikpositionskoordinaten so konfiguriert ist, dass dann, wenn die bewegliche aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration und die stationäre aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration in der Betriebskonfiguration angeordnet sind und die bewegliche Armkonfiguration so positioniert ist, dass die XY-Skala in einem Gesichtsfeld der ersten Bildaufnahmekonfiguration ist, der Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt betrieben werden kann, um eine relative Position zwischen der beweglichen aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration und der ersten Referenzposition mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, basierend auf dem Bestimmen einer Bildposition des identifizierten wenigstens einen entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals in dem erfassten Bild zu bestimmen; wobei das Verfahren umfasst: Empfangen in dem Bildtriggerabschnitt wenigstens eines Eingabesignals, das sich auf die Endwerkzeugposition bezieht, und Bestimmen der Zeit eines ersten Bildaufnahmetriggersignals basierend auf dem wenigstens einen Eingabesignal und Ausgeben des ersten Bildaufnahmetriggersignal zu der ersten Bildaufnahmekonfiguration, wobei die erste Bildaufnahmekonfiguration ein digitales Bild der XY-Skala zu einer Bilderfassungszeit in Reaktion auf das Empfangen des ersten Bildaufnahmetriggersignals erfasst; Empfangen des erfassten Bilds in dem Messtechnikpositionskoordinatenverarbeitungsabschnitt und Identifizieren wenigstens eines entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals, das in dem erfassten enthalten ist, der XY-Skala und des zugehörigen entsprechenden bekannten XY-Skalenkoordinatenorts; und Bestimmen einer relativen Position zwischen der beweglichen aus der XY-Skala oder der ersten Bildaufnahmekonfiguration und der ersten Referenzposition mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, basierend auf dem Bestimmen einer Bildposition des identifizierten wenigstens einen entsprechenden abbildungsfähigen Merkmals in dem erfassten Bild, wobei die bestimmte relative Position die Messtechnikpositionskoordinaten der Endwerkzeugposition zu der Bilderfassungszeit, mit einem Genauigkeitsgrad, der besser als die Robotergenauigkeit ist, wenigstens für eine Vektorkomponente der x- und y-Messtechnikpositionskoordinaten, die querverlaufend und/oder senkrecht zu der Skalenbildaufnahmeachsenrichtung ist, angibt.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, das ferner das Benutzen der bestimmten relativen Position zum Messen eines Werkstücks und/oder Bestimmen einer Position der beweglichen Armkonfiguration umfasst.
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