DE102021209178A1 - Method and device for determining relative poses and for calibration in a coordinate measuring machine or robot - Google Patents

Method and device for determining relative poses and for calibration in a coordinate measuring machine or robot Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Bestimmen zumindest einer Relativpose zwischen einer beweglichen Komponente (16) eines Koordinatenmessgeräts (13) oder Roboters, und zumindest einem Messaufnehmer (8, 9,10) eines Messsystems (7) mit Hilfe einer Bilderfassungseinrichtung,dadurch gekennzeichnet, dasszumindest eine bewegliche Komponente (16) und zumindest einer der Messaufnehmer (8, 9, 10) mit jeweils einem individuellen Marker (1, 2, 3, 4) markiert sind, wobei die individuellen Marker (1, 2, 3, 4) mittels der Bilderfassungseinrichtung in einem Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung erfasst und identifiziert werden, und das Verfahren die Schritte aufweist, dass die individuellen Marker (1, 2, 3, 4) identifiziert werden, bei jedem Marker (1, 2, 3, 4) eine Pose in einem Koordinatensystem innerhalb des Erfassungsbereichs ermittelt wird, und aus den zugeordneten Posen zumindest eine Relativpose der zumindest einen beweglichen Komponente (16) zu dem zumindest einen Messaufnehmer (8, 9, 10) bestimmt wird.Method for determining at least one relative pose between a movable component (16) of a coordinate measuring machine (13) or robot, and at least one measuring transducer (8, 9, 10) of a measuring system (7) with the aid of an image acquisition device, characterized in that at least one movable component ( 16) and at least one of the measuring sensors (8, 9, 10) are each marked with an individual marker (1, 2, 3, 4), the individual markers (1, 2, 3, 4) being in a detection area by means of the image recording device the image capturing device are captured and identified, and the method comprises the steps that the individual markers (1, 2, 3, 4) are identified, for each marker (1, 2, 3, 4) a pose in a coordinate system within the detection area is determined, and from the assigned poses at least one relative pose of the at least one movable component (16) to the at least one measuring sensor (8, 9, 10) is determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen von Relativposen zwischen beweglichen Komponenten eines Koordinatenmessgeräts oder Roboters, und Messaufnehmern eines Messsystems, sowie ein Verfahren zum Kalibrieren eines Koordinatenmessgeräts und eine Vorrichtung zum Bestimmen von Relativposen zwischen beweglichen Komponenten eines Koordinatenmessgeräts oder Roboters und Messaufnehmern eines Messsystems.The invention relates to a method and a device for determining relative positions between moving components of a coordinate measuring machine or robot and measuring sensors of a measuring system, as well as a method for calibrating a coordinate measuring machine and a device for determining relative positions between moving components of a coordinate measuring machine or robot and measuring sensors of a measuring system .

Messmaschinen, wie Koordinatenmessgeräte (KMG), Bearbeitungsmaschinen, Werkzeugmaschinen und Roboter genießen nach wie vor die Erwartung, höchste Präzision zu gewährleisten. Die bei den Geräten eingesetzten Bauteile können so gefertigt werden, dass die geforderte Reproduzierbarkeit gegeben ist. Auch bei genauster Fertigung sind Bewegungen beweglicher Komponenten aber in der Realität nicht genau so wie theoretisch gewünscht, beispielsweise nicht 100 % linear oder 100 % einer Soll-Trajektorie entsprechend. Die Absolutgenauigkeit der Maschinen wird in einem Kalibrierschritt dadurch gewährleistet, dass die systematischen Restfehler mit einem geeigneten Messsystem erfasst, gespeichert und im Betrieb vorgehalten werden. Im Betrieb werden dann die systematischen Restfehler rechnerisch korrigiert (computer aided accuracy, CAA).Measuring machines such as coordinate measuring machines (CMM), processing machines, machine tools and robots continue to enjoy the expectation of guaranteeing maximum precision. The components used in the devices can be manufactured in such a way that the required reproducibility is given. Even with the most precise production, movements of moving components are in reality not exactly as theoretically desired, for example not 100% linear or 100% corresponding to a target trajectory. The absolute accuracy of the machines is guaranteed in a calibration step in that the systematic residual errors are recorded with a suitable measuring system, stored and kept in operation. The systematic residual errors are then corrected arithmetically during operation (computer aided accuracy, CAA).

Zur Erfassung der systematischen Restfehler von traditionellen KMGs, die als kartesische Kinematik ausgeführt sind, werden typischerweise Lasermesssysteme eingesetzt. Diese sind in der Lage, die systematischen Fehlbewegungen einer beweglichen Komponente entlang einer Trajektorie in einem oder mehreren Freiheitsgraden zu erfassen.Laser measurement systems are typically used to record the systematic residual errors of traditional CMMs, which are designed as Cartesian kinematics. These are able to record the systematic incorrect movements of a movable component along a trajectory in one or more degrees of freedom.

Bauart- bzw. messprinzipbedingt kann mit einem solchen System nur die Fehlbewegung einer beweglichen Komponente entlang einer gerade gefahrenen Trajektorie erfasst werden. Soll mit einem solchen System die Fehlbewegung eines traditionellen KMG in einer nicht-geraden Trajektorie - z.B. einer Kreisfahrt - oder gar eine ToolCenterPoint(TCP)-Bewegung einer nicht-trivial- Kinemtik (wie z.B. ein Seriell-Roboter oder Parallel-Aktuator) erfasst werden, ist dies nur noch sehr aufwendig bis gar nicht mehr möglich.Due to the design or measurement principle, only the incorrect movement of a movable component along a trajectory that has just been driven can be recorded with such a system. Should such a system be used to record the incorrect movement of a traditional CMM in a non-straight trajectory - e.g. a circular travel - or even a ToolCenterPoint (TCP) movement of a non-trivial kinematic (such as a serial robot or parallel actuator) , this is only possible with great effort or even not at all.

Gelöst werden kann dies durch den Einsatz von 3D- bzw. 6D-Messsystemen wie z.B. Photogrammetrie, (Laser-)Multilaterations- oder Multiangulations-Messsysteme. Diese drei Möglichkeiten sind dabei nur Beispiele und umfassen nicht alle möglichen 6D-Messsysteme.This can be solved by using 3D or 6D measuring systems such as photogrammetry, (laser) multilateration or multiangulation measuring systems. These three possibilities are only examples and do not include all possible 6D measuring systems.

Multilaterationssysteme haben die Eigenschaft, dass die einzelnen Messwertaufnehmer lediglich einen Absolutabstand zu einer beweglichen Komponente erfassen, meistens jedoch auf Grund von inkrementeller Abstandsmessung dieser Abstand mit einer Totstrecke (Offset des Lasers beim „Nullen“ des Abstandes) verfälscht zur Verfügung steht.Multilateration systems have the property that the individual transducers only record an absolute distance to a moving component, but mostly due to incremental distance measurement this distance is available with a dead distance (offset of the laser when "zeroing" the distance).

Zudem ist es für eine Multilaterationsmessung zwingend erforderlich, dass die Positionen der Messwertaufnehmer zueinander und die Lage einer beweglichen Komponente bestmöglich bekannt sind.In addition, for a multilateration measurement it is imperative that the positions of the transducers in relation to one another and the position of a movable component are known as well as possible.

Diese Informationen werden typischerweise in einem der eigentlichen Messung vorgelagerten Schritt bestimmt. Es wird dabei mit der beweglichen Komponente eine Trajektorie abgefahren und während dessen die Distanzänderung der Messwertaufnehmer aufgezeichnet.This information is typically determined in a step prior to the actual measurement. A trajectory is followed with the moving component and during this the change in distance of the measured value recorders is recorded.

Die Mathematischen Zusammenhänge zwischen Distanzänderung und Position der beweglichen Komponente bzw. der Messaufnehmer können formuliert werden und somit können über das Lösen eines aufgestellten linearen Gleichungssystems die Unbekannten ermittelt werden.The mathematical relationships between the change in distance and the position of the movable component or the measuring transducer can be formulated and thus the unknowns can be determined by solving a set up linear system of equations.

Wie bei jedem iterativen Lösungsverfahren sollten die Startwerte der zu optimierenden Parameter bestmöglich bekannt sein, da sonst die realistische Gefahr besteht, auf ein Nebenoptimum gerechnet zu haben, bzw. der Löser erst gar nicht konvergiert.As with every iterative solution method, the starting values of the parameters to be optimized should be known as well as possible, since otherwise there is a realistic risk of having calculated on a secondary optimum or the solver not converging in the first place.

Kann der Startwert einer beweglichen Komponente, oder daran angebrachter Targets, deren Pose mit den Messwertaufnehmen erfasst werden kann, noch einigermaßen komfortabel bestimmt werden, z.B. durch Abstandsmessung mit einem Messstab, so ist die Bestimmung der Messwertaufnehmerpositionen und des ungefähren Abstandes von Messwertaufnehmer zur beweglichen Komponente, bzw. zu einem jeweils erfassbaren Target, nur sehr mühsam mit konventionellen Mitteln zu ermitteln. Zwar lässt sich auch die Distanz der Messwertaufnehmer zueinander mit einem geeigneten Abstandsmesser bestimmen, jedoch ist für die Multilaterations-Berechnung die tatsächliche kartesische Lage der Messwertaufnehmer zueinander notwendig, deren Bestimmung bei einer typischerweise unregelmäßigen Anordnung der Messwertaufnehmer nicht mehr trivial wird.If the starting value of a moving component, or targets attached to it, the pose of which can be recorded with the measured value recordings, can still be determined reasonably comfortably, e.g. by measuring the distance with a measuring stick, then the determination of the measured value sensor positions and the approximate distance from the measured value sensor to the moving component, or to a target that can be detected in each case, can only be determined with great difficulty using conventional means. Although the distance between the transducers can also be determined with a suitable distance meter, the actual Cartesian position of the transducers to one another is necessary for the multilateration calculation, and the determination of this is no longer trivial if the transducers are typically arranged irregularly.

Der Aufwand dieser Prozedur ist für einen Laboraufbau eventuell noch vertretbar, stellt jedoch für den Einsatz eines Multilaterationssystems in Produktions- oder Kundenumgebung eine regelmäßige, hohe zeitliche und somit auch monetäre Belastung dar.The effort of this procedure may still be justifiable for a laboratory setup, but it represents a regular, high time and thus also monetary burden for the use of a multilateration system in production or customer environments.

Es ist daher wünschenswert, auch unter Produktions- oder Kunden-/Servicebedingungen eine vereinfachte Einmessung eines Multilaterationssystems durchführen zu können.It is therefore desirable to be able to carry out a simplified calibration of a multilateration system under production or customer / service conditions.

Für die vorliegende Erfindung stellt sich somit das technische Problem, ein Verfahren zur Bestimmung von Relativposen zwischen einer beweglichen Komponente eines Koordinatenmessgeräts oder
Roboters, und Messaufnehmern eines Messsystems zu schaffen, welches zeiteffizient und kostengünstig durchgeführt werden kann.For the present invention, there is thus the technical problem of a method for determining relative poses between a movable component of a coordinate measuring device or
Robot, and sensors of a measuring system to create, which can be carried out time-efficiently and inexpensively.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to the technical problem results from the subjects with the features of the independent claims. Further advantageous refinements of the invention emerge from the subclaims.

Eine grundlegende Idee der Erfindung ist es, Relativposen zwischen beweglichen Komponenten eines Koordinatenmessgeräts oder Roboters und einem zum Kalibrieren des Koordinatenmessgeräts positionierten Messsystems mit Hilfe einer Bilderfassungseinrichtung zeiteffizient und kostengünstig zu bestimmen. Nach einer weiteren Idee werden Marker verwendet, um eine Relativpose zumindest einer beweglichen Komponente eines KMG oder Roboters zu einer Komponente des Messsystems, insbesondere zu zumindest einem Messaufnehmer des Messsystems, zu bestimmen. Marker weisen Identifizierungsmerkmale auf und sind unterscheidbar. Die Marker sind jeweils mit der Bilderfassungseinrichtung erfassbar, wobei die Pose jedes Markers ist jeweils bestimmbar ist und die Marker voneinander unterscheidbar sind. A fundamental idea of the invention is to determine relative poses between movable components of a coordinate measuring machine or robot and a measuring system positioned for calibrating the coordinate measuring machine with the aid of an image acquisition device in a time-efficient and cost-effective manner. According to a further idea, markers are used to determine a relative pose of at least one movable component of a CMM or robot to a component of the measuring system, in particular to at least one measuring transducer of the measuring system. Markers have identifying features and are distinguishable. The markers can each be recorded with the image recording device, the pose of each marker being able to be determined and the markers being distinguishable from one another.

Zum Zwecke der Erfindung haben die Begriffe „Messaufnehmer“ und „Messwertaufnehmer“ die gleiche Bedeutung.For the purposes of the invention, the terms “measuring transducer” and “measured value transducer” have the same meaning.

Vorgeschlagen wird insbesondere ein Verfahren
zum Bestimmen zumindest einer Relativpose zwischen einer beweglichen Komponente eines Koordinatenmessgeräts oder Roboters, und zumindest einem Messaufnehmer eines Messsystems mit Hilfe einer Bilderfassungseinrichtung,
wobei
zumindest eine bewegliche Komponente und zumindest einer der Messaufnehmer mit jeweils einem individuellen Marker markiert sind, wobei die individuellen Marker mittels der Bilderfassungseinrichtung in einem Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung erfasst und identifiziert werden, und das Verfahren die Schritte aufweist, dass die individuellen Marker identifiziert werden, bei jedem Marker eine Pose in einem Koordinatensystem innerhalb des Erfassungsbereichs ermittelt wird, und aus den zugeordneten Posen zumindest eine Relativpose der zumindest einen beweglichen Komponente zu dem zumindest einen Messaufnehmer bestimmt wird.In particular, one method is proposed
for determining at least one relative pose between a movable component of a coordinate measuring machine or robot, and at least one measuring transducer of a measuring system with the aid of an image acquisition device,
whereby
at least one movable component and at least one of the measuring sensors are each marked with an individual marker, the individual markers being captured and identified by means of the image capturing device in a capturing area of the image capturing device, and the method comprising the steps that the individual markers are identified for each Marker a pose is determined in a coordinate system within the detection area, and at least one pose relative to the at least one movable component to the at least one measuring transducer is determined from the assigned poses.

Ein Koordinatenmessgerät (KMG) kann zur Erfassung von Koordinaten von Punkten auf einer Oberfläche eines Werkstücks genutzt werden. Als eine oder mehrere bewegliche Komponenten kann ein KMG einen Arm, eine Pinole, ein Portal, einen Träger und/oder einen Ausleger umfassen. Eine solche bewegliche Komponente kann, insbesondere mit Hilfe von Aktoren, entlang einer linearen oder nicht-linearen Trajektorie bewegt werden. Mit Hilfe der beweglichen Komponente(n) kann ein Messsystem des KMG bewegt werden, welches üblicherweise an einer der beweglichen Komponenten angebracht ist. Eine Antastung einer Oberfläche eines Werkstücks kann z.B. mittels eines an einer beweglichen Komponente , beispielsweise einer Pinole, angeordneten Tasters durchgeführt werden. Insbesondere kann das Koordinatenmessgerät weitere bewegliche Komponenten aufweisen, die relativ zueinander, entlang einer Trajektorie, verfahren werden, und an denen kein Messsystem angebracht ist.A coordinate measuring machine (CMM) can be used to record the coordinates of points on a surface of a workpiece. A CMM can comprise an arm, a quill, a portal, a carrier and / or a boom as one or more movable components. Such a movable component can be moved along a linear or non-linear trajectory, in particular with the aid of actuators. With the help of the movable component (s), a measuring system of the CMM can be moved, which is usually attached to one of the movable components. A surface of a workpiece can be probed, for example, by means of a probe arranged on a movable component, for example a quill. In particular, the coordinate measuring machine can have further movable components which are moved relative to one another, along a trajectory, and to which no measuring system is attached.

Roboter, insbesondere Industrieroboter, können zum Vermessen, Montieren sowie Bearbeiten von Werkstücken dienen. Hierbei kann ein Roboter beispielsweise einen Greifarm mit mehreren Gelenken aufweisen. Der Greifarm und die Gelenke sind hierbei bewegliche Komponenten des Roboters, die mit Hilfe von Aktoren derart bewegt werden, dass beispielsweise ein Bewegen, und insbesondere Ergreifen, eines Werkstücks ermöglicht ist. Insbesondere kann ein Roboter bewegliche Komponenten aufweisen, um insbesondere ein Werkstück, entlang einer nicht-linearen Trajektorie zu bewegen.Robots, in particular industrial robots, can be used to measure, assemble and process workpieces. Here, a robot can, for example, have a gripper arm with several joints. The gripper arm and the joints are movable components of the robot that are moved with the aid of actuators in such a way that, for example, a workpiece can be moved, and in particular gripped. In particular, a robot can have movable components in order, in particular, to move a workpiece along a non-linear trajectory.

Weiterhin ist die Erfindung auch auf dem Gebiet der Werkzeugmaschinen einsetzbar.Furthermore, the invention can also be used in the field of machine tools.

Wenn nachfolgend von „einer beweglichen Komponente“ die Rede ist, umfasst dies auch den Fall „mehrerer beweglicher Komponenten“.When “one movable component” is mentioned below, this also includes the case of “several movable components”.

Eine bewegliche Komponente kann entlang einer Trajektorie bewegt werden, insbesondere entlang einer Ist-Trajektorie, die von einer vorgegebenen oder idealen Soll-Trajektorie abweicht. Eine solche Ist-Trajektorie kann beispielsweise durch eine Steuereinheit mit Aktorik gesteuert werden. Eine solche Steuereinheit mit Aktorik kann einen Mikrocontroller und Aktoren umfassen oder ausbilden und Teil eines Koordinatenmessgeräts oder Roboters sein.A movable component can be moved along a trajectory, in particular along an actual trajectory that deviates from a predetermined or ideal target trajectory. Such an actual trajectory can be controlled, for example, by a control unit with actuators. Such a control unit with actuators can comprise or form a microcontroller and actuators and be part of a coordinate measuring device or robot.

Das Messsystem umfasst einen oder mehrere Messaufnehmer. Ein Messaufnehmer dient zur Erfassung einer Trajektorie, insbesondere einer Ist-Trajektorie, zumindest einer beweglichen Komponente. Eine solche Erfassung kann beispielsweise mittels eines zur Erfassung an der beweglichen Komponente angeordneten Targets erfolgen. Mittels eines Messsystems können insbesondere sechs (drei translatorische und drei rotatorische) (Bewegungs)Freiheitsgrade einer beweglichen Komponente erfasst und bestimmt werden. Daher können die in dieser Offenbarung beschriebenen Messsysteme auch als 6D-Messysteme bezeichnet werden.The measuring system comprises one or more measuring sensors. A measuring sensor is used to record a trajectory, in particular an actual trajectory, of at least one movable component. Such a detection can, for example, by means of a detection on the movable component arranged targets. In particular, six (three translational and three rotary) (movement) degrees of freedom of a movable component can be recorded and determined by means of a measuring system. The measuring systems described in this disclosure can therefore also be referred to as 6D measuring systems.

Ein Messaufnehmer kann einen optischen Sensor umfassen. Der Messaufnehmer kann so ausgebildet sein, dass der optische Sensor derart bewegt werden kann, dass eine Erfassung der beweglichen Komponente bzw. des Targets ermöglicht ist. Hierzu kann ein Messaufnehmer Aktoren zur Bewegung des optischen Sensors umfassen. In einer speziellen Ausführungsform ist der Messaufnehmer ein Laser-basierter Messaufnehmer, insbesondere ein Laser-Tracker oder Laser-Abstandsmesser.A measuring transducer can comprise an optical sensor. The measuring transducer can be designed in such a way that the optical sensor can be moved in such a way that detection of the movable component or the target is made possible. For this purpose, a measuring sensor can comprise actuators for moving the optical sensor. In a special embodiment, the measuring sensor is a laser-based measuring sensor, in particular a laser tracker or laser distance meter.

Der Messaufnehmer kann insbesondere ein Koordinatensystem aufspannen, um beispielsweise eine Pose des optischen Sensors relativ zu anderen Komponenten des Messaufnehmers zu bestimmen. Mit mehreren Messaufnehmern kann die bewegliche Komponente aus unterschiedlichen Positionen und/oder (Erfassungs)Winkeln erfasst werden, was die Genauigkeit bei der Bestimmung einer Trajektorie erhöht.The measuring transducer can, in particular, set up a coordinate system in order, for example, to determine a pose of the optical sensor relative to other components of the measuring transducer. With a plurality of measuring sensors, the movable component can be recorded from different positions and / or (detection) angles, which increases the accuracy when determining a trajectory.

Das Messsystem kann weiter eine Steuereinrichtung und/oder eine Datenverarbeitungseinrichtung umfassen. Die Steuer- und/oder die Datenverarbeitungseinrichtung kann als Mikroprozessor ausgebildet sein oder einen solchen umfassen.The measuring system can further comprise a control device and / or a data processing device. The control and / or the data processing device can be designed as a microprocessor or comprise one.

Mehrere Messaufaufnehmer können, insbesondere zum Empfang bzw. zur Übertragung von Steuer- bzw. Datensignalen und/oder anderer, insbesondere elektrischer Signale, verbunden sein.Several measurement sensors can be connected, in particular for receiving or transmitting control or data signals and / or other, in particular electrical signals.

Der zumindest eine Messaufnehmer kann zur Erfassung einer Trajektorie zumindest einer beweglichen Komponente derart in einem Bereich eines Koordinatenmessgeräts oder eines Roboter herum angeordnet werden, dass der zumindest eine Messaufnehmer die bewegliche Komponente erfassen kann. Die Anordnung des zumindest einen Messaufnehmers kann beispielsweise auf einer Oberfläche stattfinden, wobei die Oberfläche auch zur Anordnung des Koordinatenmessgeräts oder Roboters dienen kann. In einer speziellen Variante kann der zumindest eine Messaufnehmer auf einer Basis eines KMG platziert werden.The at least one measuring transducer can be arranged in an area of a coordinate measuring device or a robot to detect a trajectory of at least one movable component in such a way that the at least one measuring transducer can detect the movable component. The arrangement of the at least one measuring transducer can take place, for example, on a surface, wherein the surface can also be used for the arrangement of the coordinate measuring device or robot. In a special variant, the at least one measuring sensor can be placed on a base of a CMM.

Eine Bilderfassungseinrichtung kann eine Kamera und/oder einen zur Erfassung ausgebildeten (Bild)Sensor, beispielsweise einen CCD oder CMOS-Sensor, umfassen. Die Bilderfassungseinrichtung kann vorgegebene Kameraparameter wie beispielsweise eine Brennweite und/oder ein Pixelpitch aufweisen. Mittels einer Bilderfassungseinrichtung kann ein Erfassungsbereich erfasst werden. Eine Auflösung der Bilderfassungseinrichtung kann so ausgebildet sein, dass der Marker, oder im Speziellen Identifizierungsmerkmale eines Markers, erfasst werden können.An image acquisition device can comprise a camera and / or an (image) sensor designed for acquisition, for example a CCD or CMOS sensor. The image acquisition device can have predetermined camera parameters such as a focal length and / or a pixel pitch. A detection area can be detected by means of an image detection device. A resolution of the image acquisition device can be designed in such a way that the marker, or in particular identification features of a marker, can be acquired.

Erfindungsgemäß sind die zumindest eine bewegliche Komponente und der zumindest eine Messaufnehmer mit jeweils einem individuellen Marker markiert.According to the invention, the at least one movable component and the at least one measuring sensor are each marked with an individual marker.

Ein individueller Marker kann beispielsweise ein Marker sein, welcher unterscheidbare, insbesondere binäre, Identifizierungsmerkmale aufweist. Ein spezielles Beispiel ist ein Aruco-Marker. Die verwendeten Marker sind voneinander unterscheidbar, beispielsweise durch die Identifizierungsmerkmale.An individual marker can be, for example, a marker which has distinguishable, in particular binary, identification features. A specific example is an aruco marker. The markers used can be distinguished from one another, for example by means of the identification features.

Ein Marker kann beispielsweise auf einen Träger, z.B. Papier, gedruckt sein.A marker can, for example, be printed on a carrier such as paper.

Ein Marker kann an oder auf einer Komponente des Messaufnehmers bzw. der beweglichen Komponente angebracht werden, wodurch der Messaufnehmer bzw. die bewegliche Komponente markiert ist. Auch denkbar ist ein als eine Gravur ausgebildeter Marker, wobei der Marker direkt auf dem Messaufnehmer aufgebracht wird, wie beispielsweise durch Lasern oder Ätzen.A marker can be attached to or on a component of the measuring transducer or the movable component, whereby the measuring transducer or the movable component is marked. A marker embodied as an engraving is also conceivable, the marker being applied directly to the measuring sensor, for example by laser or etching.

Durch einen Marker kann insbesondere ein kartesisches Koordinatensystem aufgespannt werden, beispielsweise mit Hilfe der Identifizierungsmerkmale. Einem Messaufnehmer kann ebenfalls ein internes Koordinatensystem zugeordnet sein. Zwischen einem (Koordinaten)Ursprung eines Koordinatensystems eines Markers und einem (Koordinaten)Ursprung eines Koordinatensystems eines Messaufnehmers kann ein Versatzvektor vorgegeben sein. Ein solcher Versatzvektor kann eine eindeutige räumliche Beziehung zwischen den (Koordinaten)Ursprüngen des Markers und des Messaufnehmers herstellen. Der beweglichen Komponente kann ebenfalls ein Koordinatensystem zugeordnetet sein. Zwischen einem (Koordinaten)Ursprung eines Koordinatensystems eines Markers, der der beweglichen Komponente zugeordnet ist, und einem (Koordinaten)Ursprung eines Koordinatensystems des beweglichen Teils kann ein Versatzvektor vorgegeben sein.In particular, a Cartesian coordinate system can be spanned by a marker, for example with the aid of the identification features. An internal coordinate system can also be assigned to a sensor. An offset vector can be specified between a (coordinate) origin of a coordinate system of a marker and a (coordinate) origin of a coordinate system of a measuring transducer. Such an offset vector can establish a clear spatial relationship between the (coordinates) origins of the marker and the measuring transducer. A coordinate system can also be assigned to the movable component. An offset vector can be specified between a (coordinate) origin of a coordinate system of a marker that is assigned to the movable component and a (coordinate) origin of a coordinate system of the movable part.

Weiter werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren die individuellen Marker mittels der Bilderfassungseinrichtung in einem Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung erfasst und identifiziert.Furthermore, in the method according to the invention, the individual markers are captured and identified by means of the image capture device in a capture area of the image capture device.

Dies bedeutet insbesondere, dass sich ein individueller Marker in einem Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung befindet. Es ist weiter denkbar, dass die Marker aus mehreren (Blick)winkeln bzw. mittels mehrerer Aufnahmen erfasst werden.This means in particular that an individual marker is located in a detection area of the image detection device. It is on It is conceivable that the markers are recorded from several (view) angles or by means of several recordings.

Die individuellen Marker werden nach Erfassung durch die Bilderfassungseinrichtung identifiziert. Hierzu werden vorzugsweise mittels der Bilderfassungseinrichtung die erfassten Identifizierungsmerkmale der individuellen Marker verarbeitet. Eine Identifizierung kann beispielsweise mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Augmented-Reality-Software stattfinden, wobei die Bilderfassungseinrichtung eine solche Software umfassen kann.The individual markers are identified after they have been captured by the image capture device. For this purpose, the recorded identification features of the individual markers are preferably processed by means of the image recording device. Identification can take place, for example, with an augmented reality software known from the prior art, wherein the image acquisition device can include such software.

In dem Verfahren wird jedem identifizierten Marker eine Pose, also eine Position und Orientierung, in einem Koordinatensystem des Erfassungsbereichs zugeordnet.In the method, each identified marker is assigned a pose, that is to say a position and orientation, in a coordinate system of the detection area.

Ein solches Koordinatensystem kann ein durch die Bilderfassungseinrichtung identifiziertes kartesisches Koordinatensystem sein, welches beispielsweise durch einen individuellen Referenzmarker ausgebildet bzw. aufgespannt wird. Ein solcher Referenzmarker kann auf einer Oberfläche angeordnet sein, die ebenfalls zur Anordnung des Messsystems und/oder des Koordinatenmessgeräts/Roboters dient. Das Koordinatensystem kann aber auch anders aufgespannt bzw. definiert werden, beispielsweise durch die Bilderfassungseinrichtung. Nach dem Identifizieren und dem Ermitteln der Posen sind die Posen der individuellen Marker bekannt und können in eine relative geometrische Beziehung gesetzt werden.Such a coordinate system can be a Cartesian coordinate system identified by the image acquisition device, which is formed or spanned, for example, by an individual reference marker. Such a reference marker can be arranged on a surface which is also used to arrange the measuring system and / or the coordinate measuring machine / robot. The coordinate system can, however, also be spanned or defined differently, for example by the image acquisition device. After the poses have been identified and determined, the poses of the individual markers are known and can be placed in a relative geometric relationship.

So wird zumindest eine Relativpose, also eine relative Position und Orientierung, der zumindest einen beweglichen Komponente zu dem zumindest einen Messaufnehmer bestimmt.At least one relative pose, that is to say a relative position and orientation, of the at least one movable component in relation to the at least one measuring sensor is thus determined.

In einer weiteren Ausführungsform wird zusätzlich zu dem Marker der beweglichen Komponente und zusätzlich zu dem Marker des Messaufnehmers ein weiterer individueller Marker im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung angeordnet, wobei vorzugsweise der weitere individuelle Marker einen Ursprung des Koordinatensystems innerhalb des Erfassungsbereichs bildet. Das Koordinatensystem innerhalb des Erfassungsbereiches kann ein Koordinatensystem des Erfassungsbereiches sein, also ein Koordinatensystem, das dem Erfassungsbereich zugeordnet ist.In a further embodiment, in addition to the marker of the movable component and in addition to the marker of the measuring transducer, a further individual marker is arranged in the detection area of the image detection device, the further individual marker preferably forming an origin of the coordinate system within the detection area. The coordinate system within the detection area can be a coordinate system of the detection area, that is to say a coordinate system that is assigned to the detection area.

Der weitere individuelle Marker kann ein Referenzmarker sein. Der weitere individuelle Marker ist insbesondere ein Aruco-Marker.
Der weitere individuelle Marker kann beispielsweise auf einer Oberfläche angeordnet werden, die auch zur Anordnung der Messsystems und/oder des Koordinatenmessgeräts bzw. Roboters genutzt wird. Der weitere individuelle Marker kann ein, insbesondere kartesisches, Koordinatensystem aufspannen, welches als Referenzkoordinatensystem für das Bestimmen der zumindest einen Relativpose genutzt werden kann. So kann in vorteilhafter Weise eine Genauigkeit beim Bestimmen von Relativposen erhöht werden.The further individual marker can be a reference marker. The further individual marker is in particular an aruco marker.
The further individual marker can be arranged, for example, on a surface that is also used to arrange the measuring system and / or the coordinate measuring device or robot. The further individual marker can span a, in particular Cartesian, coordinate system which can be used as a reference coordinate system for determining the at least one relative pose. In this way, the accuracy when determining relative poses can be increased in an advantageous manner.

In einer weiteren Ausführungsform wird zumindest einer der Marker innerhalb des Erfassungsbereichs derart identifiziert, dass die Pose des Markers bezüglich drei translatorischer und/oder drei rotatorischer (Bewegungs)Freiheitsgrade ermittelt wird.In a further embodiment, at least one of the markers is identified within the detection area in such a way that the pose of the marker is determined with respect to three translational and / or three rotational (movement) degrees of freedom.

Die drei translatorischen und drei rotatorischen (Bewegungs)Freiheitsgrade eines Markers werden durch Anordnung an einer beweglichen Komponente und/oder einem Messaufnehmer gebunden. Ist ein Marker im Erfassungsbereich einer Bilderfassungseinrichtung angeordnet und wird durch die Bilderfassungseinrichtung erfasst, so kann beim Identifizieren des Markers eine Änderung der Lage, durch Translationen entlang drei lotrechter Achsen (vor/zurück, hinauf/hinunter und links/rechts), kombiniert mit Änderungen der Orientierung durch Rotationen um die drei lotrechten Achsen (Rotation um die Längsachse, die Querachse, und/oder die Hochachse), gegenüber einer Referenzposition/orientierung ermittelt werden. Eine solche Referenzposition/ orientierung kann beispielsweise durch einen Referenzmarker vorgegeben sein. Insbesondere kann so eine 6D-Pose des Markers ermittelt werden. So kann in vorteilhafter Weise eine Genauigkeit beim Bestimmen der Relativposten erhöht werden.The three translational and three rotational (movement) degrees of freedom of a marker are tied to a movable component and / or a measuring sensor. If a marker is arranged in the detection area of an image capture device and is captured by the image capture device, when the marker is identified, a change in position can be made through translations along three perpendicular axes (forwards / backwards, up / down and left / right), combined with changes in the Orientation can be determined by rotations around the three vertical axes (rotation around the longitudinal axis, the transverse axis, and / or the vertical axis) in relation to a reference position / orientation. Such a reference position / orientation can be predetermined, for example, by a reference marker. In particular, a 6D pose of the marker can be determined in this way. In this way, an accuracy when determining the relative items can be increased in an advantageous manner.

Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines Koordinatenmessgeräts gemäß einem der in dieser Offenbarung genannten Ausführungsformen. In diesem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren, das auch als Kalibrierverfahren oder Fehler-Ermittlungsverfahren bezeichnet wird, wird zumindest eine bewegliche Komponente, insbesondere bei einem KMG oder einem Roboter, entlang einer vorgegebenen Soll-Trajektorie bewegt, wobei zumindest einer der zumindest einen Messaufnehmer die Bewegung der beweglichen Komponente erfasst und so eine Ist-Trajektorie der beweglichen Komponente erfasst, und weiterhin eine oder mehrere Abweichungen der Ist-Trajektorie von der Soll-Trajektorie ermittelt werden.A method for calibrating a coordinate measuring machine according to one of the embodiments mentioned in this disclosure is also proposed. In this further method according to the invention, which is also referred to as a calibration method or error detection method, at least one movable component, in particular in the case of a CMM or a robot, is moved along a predetermined target trajectory, with at least one of the at least one measuring transducer recording the movement of the movable component Component detected and thus detected an actual trajectory of the movable component, and one or more deviations of the actual trajectory from the target trajectory are also determined.

Die zumindest eine Abweichung umfasst insbesondere translatorische und rotatorische Komponenten, die eine Differenz zwischen vorgegebener Soll- und erfasster Ist-Trajektorie angeben. Die zumindest eine Abweichung dann wird zum Kalibrieren der Soll-Trajektorie der beweglichen Komponente verwendet. Vorzugsweise wird die zumindest eine Abweichung zur rechnerischen Korrektur von (Bewegungs)Posen der beweglichen Komponente genutzt wenn diese bewegt wird. Weiter kann die zumindest eine Abweichung dazu verwendet werden Sensorsignale eines durch das Koordinatenmessgerät oder den Roboter umfassten Sensors zu kalibrieren. Auch vorstellbar ist, dass die zumindest eine Abweichung zur Korrektur von durch das Koordinatenmessgerät oder den Roboter erzeugten Messwerten genutzt wird, insbesondere im Zusammenhang mit Computer Aided Accuracy (CAA) Verfahren.The at least one deviation includes, in particular, translational and rotational components that indicate a difference between the specified setpoint and the recorded actual trajectory. The at least one deviation is then used to calibrate the target trajectory of the movable component. The at least one deviation is preferably used for computational correction of (movement) poses of the movable component used when this is moved. Furthermore, the at least one deviation can be used to calibrate sensor signals from a sensor comprised by the coordinate measuring machine or the robot. It is also conceivable that the at least one deviation is used to correct measured values generated by the coordinate measuring machine or the robot, in particular in connection with Computer Aided Accuracy (CAA) methods.

Die mittels einem oder mehreren der vorangehend beschriebenen Verfahren zum Bestimmen einer Relativpose bestimmte Relativpose(n) kann/können hierbei als Startwert genutzt werden, um in dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren die Ist-Trajektorie zu ermitteln.The relative pose (s) determined by means of one or more of the methods described above for determining a relative pose can be used here as a starting value in order to determine the actual trajectory in the calibration method according to the invention.

Ein Startwert bezeichnet hierbei eine Position und Orientierung des zumindest einen Messaufnehmers zur beweglichen Komponente bevor diese in dem Kalibrier- Verfahren bewegt wird. Mit anderen Worten wird mit Hilfe der Relativpose eine Positions- und Orientierungsbeziehung zwischen Messaufnehmer und beweglicher Komponente bereitgestellt, so dass eine Ist-Trajektorie erfasst werden kann, wenn die bewegliche Komponente bewegt wird.A start value here denotes a position and orientation of the at least one measuring transducer with respect to the movable component before it is moved in the calibration method. In other words, with the aid of the relative pose, a position and orientation relationship between the measuring transducer and the movable component is provided, so that an actual trajectory can be recorded when the movable component is moved.

Die Relativpose kann insbesondere wie folgt als Startwert verwendet werden, wie nachfolgend beschrieben.
Das Kalibrierverfahren umfasst in einer Ausführungsform die Herstellung eines Zusammenhangs zwischen den folgenden:

  1. a) Distanzen oder Distanzänderungen von Messaufnehmer zu beweglicher Komponente, die während der Bewegung der beweglichen Komponente gemessen werden,
  2. b) Pose der beweglichen Komponente und
  3. c) Pose des zumindest einen Messaufnehmers
The relative pose can in particular be used as a starting value as follows, as described below.
In one embodiment, the calibration method comprises establishing a relationship between the following:
  1. a) Distances or changes in distance from the sensor to the moving component, which are measured during the movement of the moving component,
  2. b) Pose the moving component and
  3. c) Pose of the at least one measuring sensor

Die Messung in a) erfolgt durch die Messaufnehmer selbst.The measurement in a) is carried out by the sensors themselves.

Die Pose der beweglichen Komponente (b) ändert sich während des Kalibrierverfahrens, da das bewegliche Objekt bewegt wird.The pose of the movable component (b) changes during the calibration process as the movable object is moved.

Der vorgenannte Zusammenhang kann als mathematisches Gleichungssystem ausgedrückt werden, das vorzugsweise iterativ gelöst wird. Als Startwert zur Lösung des Gleichungssystems dient die zuvor in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen einer Relativpose erhaltene Relativpose zwischen der beweglichen Komponente und dem zumindest einen Messaufnehmer.The aforementioned relationship can be expressed as a mathematical system of equations, which is preferably solved iteratively. The relative pose previously obtained in the method according to the invention for determining a relative pose between the movable component and the at least one measuring sensor is used as the starting value for solving the system of equations.

Hierbei ist eine Absolutgenauigkeit eines Startwertes von 10 mm bei einem Messvolumen von 1 Kubikmeter für ein Kalibrieren bevorzugt. Ein Messvolumen kann ein durch die Bilderfassungseinrichtung erfassbares (Raum)Volumen sein.Here, an absolute accuracy of a starting value of 10 mm with a measurement volume of 1 cubic meter is preferred for calibration. A measurement volume can be a (space) volume that can be recorded by the image recording device.

Die Startwerte können somit zur Bestimmung einer Ist-Trajektorie genutzt werden. Der Zusammenhang, insbesondere das Gleichungssystem, kann weiter dazu genutzt werden, die zumindest eine (eventuelle) Abweichung zwischen Ist- und Soll-Trajektorie zu ermitteln. Durch ein iteratives Lösungsverfahren kann ein Fehler bei der Ermittlung der Abweichung verringert werden. Weiter kann in vorteilhafter Weise eine Genauigkeit beim Kalibrieren des Koordinatenmessgeräts oder Roboters erhöht werden.The start values can thus be used to determine an actual trajectory. The relationship, in particular the system of equations, can also be used to determine the at least one (possible) deviation between the actual and target trajectories. An error in determining the deviation can be reduced by an iterative solution method. Furthermore, the accuracy when calibrating the coordinate measuring machine or robot can advantageously be increased.

In einer weiteren Ausführungsform, die sowohl für erfindungsgemäße Vorrichtungen wie Verfahren gilt, weist die mindestens eine bewegliche Komponente zumindest ein Target auf, wobei das Erfassen der Ist-Trajektorie der beweglichen Komponente derart erfolgt, dass das zumindest eine Target durch zumindest einen der zumindest einen Messaufnehmer erfasst wird.In a further embodiment, which applies both to devices according to the invention and to methods, the at least one movable component has at least one target, the actual trajectory of the movable component being recorded in such a way that the at least one target is passed through at least one of the at least one measuring transducer is captured.

Ein Target bezeichnet ein durch einen Messaufnehmer erfassbares Objekt. Das zumindest eine Target wird derart an der beweglichen Komponente angeordnet, dass durch Erfassen mittels zumindest eines Messaufnehmers eine Position und Orientierung der beweglichen Komponente entlang einer Ist-Trajektorie, und zu verschiedenen Zeitpunkten, bestimmbar ist. Ein Target kann beispielsweise eine reflektierende Oberfläche aufweisen, die durch einen Messaufnehmer erfassbar ist. Jegliche geometrische Form, wie Kreis, Rechteck, sind denkbar. Auch kann ein Target einen Marker, beispielsweise einen Aruco-Marker, umfassen oder als ein solcher ausgebildet sein. Mittels des zumindest einen Targets kann eine Genauigkeit beim Kalibrieren eines Koordinatensystems oder Roboters erhöht werden.A target describes an object that can be detected by a sensor. The at least one target is arranged on the movable component in such a way that a position and orientation of the movable component along an actual trajectory and at different points in time can be determined by detection by means of at least one measuring transducer. A target can, for example, have a reflective surface that can be detected by a measuring transducer. Any geometric shape, such as a circle or rectangle, is conceivable. A target can also comprise a marker, for example an aruco marker, or be designed as such. The at least one target can be used to increase accuracy when calibrating a coordinate system or robot.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen von Relativposen zwischen beweglichen Komponenten eines Koordinatenmessgeräts oder Roboters und Messaufnehmern eines Messsystems, umfassend ein Koordinatenmessgerät oder einen Roboter mit zumindest einer beweglichen Komponente, und ein Messsystem aufweisend zumindest einen Messaufnehmer,
wobei die zumindest eine bewegliche Komponente und zumindest einer der Messaufnehmer jeweils einen individuellen Marker aufweisen, wobei die individuellen Marker mittels einer Bilderfassungseinrichtung in einem Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung erfassbar und identifizierbar sind, bei jedem Marker eine Pose in einem Koordinatensystem innerhalb des Erfassungsbereichs ermittelbar ist, und aus den zugeordneten Posen zumindest eine Relativpose der zumindest einen beweglichen Komponente zu dem zumindest einen Messaufnehmer bestimmbar ist.In a further aspect, the invention relates to a device for determining relative positions between movable components of a coordinate measuring machine or robot and measuring sensors of a measuring system, comprising a coordinate measuring machine or a robot with at least one movable component, and a measuring system having at least one measuring sensor,
wherein the at least one movable component and at least one of the measuring transducers each have an individual marker, the individual markers being detectable and identifiable by means of an image recording device in a detection area of the image detection device, a pose can be determined for each marker in a coordinate system within the detection area, and from the assigned poses at least one relative pose of the at least one movable component to the at least one measuring transducer can be determined.

Die Bilderfassungseinrichtung ist kein zwingender Teil der Vorrichtung, kann aber in einer Weiterbildung der Vorrichtung ein Teil der Vorrichtung sein.The image acquisition device is not a mandatory part of the device, but can be part of the device in a further development of the device.

In einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine bewegliche Komponente zumindest zwei Targets, mehr bevorzugt zumindest drei Targets, auf. Auf ein Target wurde vorangehend schon eingegangen. Weiter umfasst das Messsystem zum Erfassen der beweglichen Komponente zur Erfassung eines jeden Targets jeweils zumindest einen zugeordneten Messaufnehmer.In a further embodiment, the at least one movable component has at least two targets, more preferably at least three targets. A target has already been discussed above. The measuring system for detecting the movable component for detecting each target further comprises at least one assigned measuring transducer.

Durch zwei, oder mehr bevorzugt zumindest drei, Targets können in vorteilhafter Weise drei translatorische und drei rotatorische (Bewegungs)Freiheitsgrade einer beweglichen Komponente bestimmt werden. Sind die Targets im Erfassungsbereich zumindest eines Messaufnehmers angeordnet, so kann beim Erfassen der drei Targets eine Änderung der Position und Orientierung der beweglichen Komponente mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden.By means of two, or more preferably at least three, targets, three translational and three rotational (movement) degrees of freedom of a movable component can be determined in an advantageous manner. If the targets are arranged in the detection area of at least one measuring transducer, a change in the position and orientation of the movable component can be determined with increased accuracy when the three targets are detected.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Bilderfassungseinrichtung als Mobiltelefon und/oder tragbarer Computer mit Kamera ausgebildet.In a further embodiment, the image capturing device is designed as a mobile phone and / or portable computer with a camera.

Ein Mobiltelefon oder tragbarer Computer ist ein mobiles, insbesondere tragbares, Gerät, das eine als Bilderfassungseinrichtung ausgebildete Kamera umfasst. Das Gerät kann vorzugsweise ortsunabhängig und drahtlos eingesetzt werden. Die Kamera kann insbesondere einen Erfassungsbereich aufweisen, der individuelle Marker erfassen kann. Das Gerät kann Mikroprozessoren umfassen, so dass Software zum Identifizieren von individuellen Markern auf dem Gerät ausgeführt werden kann. Mit Hilfe des Geräts kann insbesondere eine Relativpose bestimmt werden. Das Gerät kann eine Anzeigeeinrichtung umfassen, die zum Anzeigen der Relativpose oder dafür relevanter Informationen genutzt wird. So kann in vorteilhafter Weise die Portabilität der Vorrichtung und beim Durchführen der in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren erhöht werden.A mobile phone or portable computer is a mobile, in particular portable, device that comprises a camera designed as an image capture device. The device can preferably be used wirelessly and independently of location. The camera can in particular have a detection area that can detect individual markers. The device may include microprocessors so that software for identifying individual markers can be executed on the device. In particular, a relative pose can be determined with the aid of the device. The device can comprise a display device that is used to display the relative pose or information relevant to it. In this way, the portability of the device and when carrying out the methods described in this disclosure can be increased in an advantageous manner.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Messsystem als Photogrammetrie-, Multilaterations- und/oder Multiangulationssystem ausgebildet.In a further embodiment, the measuring system is designed as a photogrammetry, multilateration and / or multiangulation system.

Photogrammetrie-, Multilaterations- und/oder Multiangulationssysteme bezeichnen Messsysteme, die mittels berührungsloser Messmethoden und Auswerteverfahren, durch Erfassen zumindest einer beweglichen Komponente die Position und Orientierung der zumindest einen beweglichen Komponente zu verschiedenen Zeitpunkten bestimmen können. So kann insbesondere eine Ist-Trajektorie der zumindest einen beweglichen Komponente bestimmt werden. In Photogrammetrie-, Multilaterations- und/oder Multiangulationssystemen werden beispielsweise Messaufnehmer mit Radar-Sensoren und/oder Laserscanner verwendet. So kann in vorteilhafter Weise eine höhere Genauigkeit gegenüber anderen Messsystemen beim Kalibrieren eines Koordinatenmessgeräts oder Roboters erzielt werden. Wie bereits vorangehend gesagt, kann der Messaufnehmer mit einem Laser-basiertes Messverfahren arbeiten.Photogrammetry, multilateration and / or multiangulation systems denote measuring systems that can determine the position and orientation of the at least one movable component at different times by detecting at least one movable component by means of non-contact measuring methods and evaluation processes. In this way, in particular, an actual trajectory of the at least one movable component can be determined. In photogrammetry, multilateration and / or multiangulation systems, for example, measuring sensors with radar sensors and / or laser scanners are used. In this way, a higher accuracy compared to other measuring systems can advantageously be achieved when calibrating a coordinate measuring machine or robot. As already mentioned above, the measuring sensor can work with a laser-based measuring method.

In noch einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Koordinatenmessgeräts, aufweisend

  • - Durchführen einer Bewegung einer beweglichen Komponente des Koordinatenmessgeräts entlang einer einer Ist-Trajektorie, die von einer vorgegebenen Soll-Trajektorie abweicht
  • - das rechnerische Korrigieren der Bewegung der beweglichen Komponente unter Verwendung von Abweichungen der Ist-Trajektorie von der Soll-Trajektorie, wobei diese Abweichungen nach einem Verfahren nach Anspruch 4 erhalten sind oder werden.
In another aspect, the invention relates to a method for operating a coordinate measuring machine, having
  • - Carrying out a movement of a movable component of the coordinate measuring machine along an actual trajectory that deviates from a predetermined target trajectory
  • the computational correction of the movement of the movable component using deviations of the actual trajectory from the target trajectory, these deviations being or being obtained according to a method according to claim 4.

Mit diesem Verfahren werden Bewegungsfehler, die genannten Abweichungen im Betrieb rechnerisch korrigiert, im Rahmen einer computer aided accuracy (CAA). Das bewegliche Teil kann in einer speziellen Variante einen Messsensor aufweisen oder ein Messensor sein.With this method, movement errors, the above-mentioned deviations, are corrected computationally during operation, within the framework of a computer-aided accuracy (CAA). In a special variant, the movable part can have a measuring sensor or be a measuring sensor.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

  • 1 ein Ensemble von individuellen Aruco Markern mit eingezeichnetem Koordinatensystem
  • 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung
The invention is explained in more detail using exemplary embodiments. The figures show:
  • 1 an ensemble of individual Aruco markers with a drawn-in coordinate system
  • 2 a device according to the invention

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.In the following, the same reference symbols designate elements with the same or similar technical features.

1 zeigt sechs Aruco Marker 1, 2, 3, 4, 5, 6, gedruckt auf ein Blatt Papier. Die Aruco - Marker zeichnen sich durch folgende Merkmale aus:

  • - Marker wird durch vier Punkte (Eckpunkte) und eine ID repräsentiert
  • - Äußerer Rand schwarz zur Erkennung, mit den genannten Eckpunkten
  • - Innen Bitmuster mit codierter ID
  • - die Pose des Markers wird aus den vier Eckpunkten, Kameramatrix (Matrix der Bilderfassungseinrichtung) und bekannter Markergröße berechnet
1 shows six Aruco markers 1 , 2 , 3 , 4th , 5 , 6th , printed on a sheet of paper. The Aruco markers are characterized by the following features:
  • - Marker is represented by four points (corner points) and an ID
  • - Black outer edge for identification, with the corner points mentioned
  • - Inside bit pattern with coded ID
  • - The pose of the marker is calculated from the four corner points, the camera matrix (matrix of the image capture device) and the known marker size

In 1 sind die verschiedenen Posen der Marker durch jeweils eingezeichnete kartesische Koordinatensysteme dargestellt.In 1 the different poses of the markers are represented by each drawn Cartesian coordinate system.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die zur Durchführung erfindungsgemäßer Verfahren geeignet ist. 2 shows a device according to the invention which is suitable for carrying out methods according to the invention.

Das Messsystem 7 weist die Messaufnehmer 8, 9, 10, 11 auf, die jeweils diesem Beispiel Laser-Tracker bzw. Laserabstandsmesser sind. Das Messsystem 7 ist auf der Basis 12 eines Koordinatenmessgeräts 13, das nur ausschnittweise gezeigt ist, angeordnet.The measuring system 7th instructs the sensor 8th , 9 , 10 , 11th which in this example are laser trackers or laser range finders. The measuring system 7th is on the base 12th a coordinate measuring machine 13th , which is only partially shown, arranged.

Auf der Basis 12 ist ferner ein nicht vollständig gezeigter Bewegungsarm 14 angeordnet, an dessen Endstück 15 die bewegliche Komponente 16, die hier ein Prüfkörper ist, angebracht ist. Die bewegliche Komponente 16 ist mithilfe des Arms 14 entlang einer nichtlinearen Trajektorie beweglich. Der Arm 14 könnte alternativ ein Roboterarm sein.On the base 12th is also a not fully shown movement arm 14th arranged at its end piece 15th the moving component 16 , which is a test body here, is attached. The moving component 16 is using the arm 14th movable along a non-linear trajectory. The arm 14th could alternatively be a robotic arm.

Dem Messaufnehmer 8 ist der Marker 1 zugeordnet, der neben seinem Fuß angebracht ist. Entsprechend ist dem Messaufnehmer 9 der Marker 2 zugeordnet und dem Messaufnehmer 10 der Marker 3. Dem Messaufnehmer 11 ist ebenfalls ein, hier in diesem Bild verdeckter, Marker zugeordnet. Die Zuordnung der Marker zu den jeweiligen Messaufnehmern ist beispielhaft zu verstehen und kann selbstverständlich auch eine andere sein.The sensor 8th is the marker 1 assigned, which is attached next to his foot. Corresponds to the sensor 9 the marker 2 assigned and the sensor 10 the marker 3 . The sensor 11th is also assigned a marker, hidden here in this picture. The assignment of the markers to the respective measuring sensors is to be understood as an example and can of course also be different.

An der beweglichen Komponente 16 ist der Marker 4 angebracht. Und an der Basis 12 ist der Marker 5 angebracht. Der Marker 5 kann dazu dienen, den Ursprung eines Gerätekoordinatensystems zu markieren und die Pose des Markers 5 beinhaltet die Orientierung dieses Gerätekoordinatensystems. Das durch Position und Orientierung des Markers 5 festgelegte Koordinatensystem kann zum Zwecke der Erfindung ein Koordinatensystem innerhalb des Erfassungsbereichs der Bilderfassungseinrichtung seinOn the moving component 16 is the marker 4th appropriate. And at the base 12th is the marker 5 appropriate. The marker 5 can be used to mark the origin of a device coordinate system and the pose of the marker 5 contains the orientation of this device coordinate system. This through the position and orientation of the marker 5 For the purposes of the invention, a defined coordinate system can be a coordinate system within the detection range of the image detection device

Der Bezug eines Ursprungs eines jeweiligen Markerkoordinatensystems, welches je Marker 1, 2, 3, 4, 5, 6 in 1 gezeigt ist, zum Ursprung eines internen Koordinatensystems des jeweils zugeordneten Messaufnehmers 8, 9, 10, 11 bzw. zum Ursprung eines internen Koordinatensystems der beweglichen Komponente 16 wird dabei entweder möglichst klein gehalten oder ist bekannt.The reference to an origin of a respective marker coordinate system, which for each marker 1 , 2 , 3 , 4th , 5 , 6th in 1 is shown, to the origin of an internal coordinate system of the respectively assigned sensor 8th , 9 , 10 , 11th or to the origin of an internal coordinate system of the moving component 16 is either kept as small as possible or is known.

Die bewegliche Komponente 16 weist die drei Targets 17, 18,19 auf, bei welchen es sich um reflektierende Strukturen handelt. Jeweils einem der Targets 17, 18,19 ist mindestens einer der Messaufnehmer 8, 9,10 zugeordnet, um bei Bewegung der beweglichen Komponente 16 die Bewegung zu verfolgen. Jeder der Messaufnehmer 8, 9,10 sendet einen Laserstrahl aus, der das jeweilige Target 17, 18,19 trifft, wodurch eine Abstandsmessung oder Abstandsänderungsmessung erfolgen kann.The moving component 16 assigns the three targets 17th , 18th , 19th which are reflective structures. One of the targets each 17th , 18th , 19th is at least one of the sensors 8th , 9 , 10 assigned to when moving the movable component 16 to follow the movement. Each of the sensors 8th , 9 , 10 sends out a laser beam that targets the respective target 17th , 18th , 19th hits, whereby a distance measurement or distance change measurement can take place.

Da jedem Messsaufnehmer 8, 9,10 und der beweglichen Komponente 16 mit dem Targetensemble 17, 18,19 jeweils ein individueller Marker zugeordnet ist, kann die gesamte Szene in einem Bild einer hier nicht gezeigten Bilderfassungseinrichtung, zum Beispiel einer Handykamera, erfasst werden und es kann nicht zu Doppelnennungen kommen. Der Blick des Betrachters geht hier durch die Bilderfassungseinrichtung.As every sensor 8th , 9 , 10 and the moving component 16 with the target ensemble 17th , 18th , 19th If an individual marker is assigned in each case, the entire scene can be recorded in an image of an image recording device (not shown here, for example a cell phone camera) and there cannot be duplicate entries. The viewer's gaze goes through the image capture device.

Mit dem Aufbau der 2 können erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden.With the construction of the 2 processes according to the invention can be carried out.

Bei einem Verfahren zum Bestimmen zumindest einer Relativpose wird bei jedem der Marker 1, 2, 3 ,4, und gegebenenfalls einem dem Messaufnehmer 11 zugeordneten Marker und optional auch bei dem Marker 5, eine Pose innerhalb des Erfassungsbereichs der Bilderfassungseinrichtung ermittelt, und es wird darauf hin eine Relativpose der beweglichen Komponente 16, im Speziellen des Markerensembles 17, 18, 19, zu den Messaufnehmern 8, 9,10 ermittelt. Dies wird auch als Einmessung bezeichnet. Spezielle Varianten der Einmessung werden nachfolgend beschrieben.In a method for determining at least one relative pose, the marker 1 , 2 , 3 , 4th , and possibly one of the sensor 11th assigned marker and optionally also with the marker 5 , a pose is determined within the detection range of the image detection device, and a relative pose of the movable component is thereupon 16 , especially the marker ensemble 17th , 18th , 19th , to the sensors 8th , 9 , 10 determined. This is also known as calibration. Special variants of the calibration are described below.

Der gesamte Aufbau aus 2 kann wahlweise in einem oder in mehreren Bildern mit der Bilderfassungseinrichtung aufgenommen werden. Obwohl eine einzelne Aufnahme genügt, kann es trotzdem notwendig sein, mehrere Bilder des Aufbaus aufzunehmen. Gründe hierfür können sein, dass der Aufbau von der Bilderfassungseinrichtung nicht in einem Bild erfasst werden kann oder dass in einer bestimmten Bildeinstellung Komponenten, wie Messaufnehmer 8, 9,10, bewegliche Komponente 16 oder Marker 17, 18,19, sich gegenseitig verdecken. Ein weiterer Grund für verschiedene Aufnahmen aus verschiedenen Perspektiven kann eine Stabilität der Einmessung sein.The entire structure 2 can optionally be recorded in one or in several images with the image acquisition device. Although a single picture is sufficient, it may still be necessary to take several pictures of the structure. Reasons for this can be that the structure of the image capturing device cannot be captured in an image or that components such as measuring sensors are in a specific image setting 8th , 9 , 10 , movable component 16 or markers 17th , 18th , 19th to hide each other. Another reason for different recordings from different perspectives can be the stability of the measurement.

Zur Einmessung ist keine spezielle Kamera notwendig und es kann beispielsweise eine Smartphone- Kamera verwendet werden. Lediglich die intrinsischen Kamera-Parameter der zu verwendenden Kamera sollten bekannt sein. Diese können in einem vorab durchzuführenden Schritt ermittelt werden. Bei aktuellen Smartphones ist davon auszugehen, dass diese Informationen wahlweise vom Hersteller des Smartphones oder über sogenannte Augmented Reality Toolboxen bereitgestellt werden.No special camera is required for the measurement and a smartphone camera, for example, can be used. Only the intrinsic camera parameters of the camera to be used should be known. These can be determined in a step to be carried out in advance. With current smartphones, it can be assumed that this information is optionally provided by the manufacturer of the smartphone or via so-called augmented reality toolboxes.

Das/die aufgenommene(n) Bild(er) wird/werden dann über eine z.B. auf dem Smartphone installierte App hinsichtlich der angebrachten Aruco-Marker 1, 2, 3, 4, optional 5, ausgewertet. Man erhält so die 6D-Pose jedes Markers und, da der Bezug von Marker-ID und Messaufnehmer 8, 9,10, optional auch des Messaufnehmers 11, bzw. deren Ursprüngen vorhergehend hergestellt wurde, auch die Grobposition der Messaufnehmer 8, 9, 10, optional 11. Relative Posen von Markern 1, 2, 3, 4 können in einem Koordinatensystem ermittelt werden, dessen Ursprung der Marker 5 markiert und das zum Zwecke der Erfindung ein Koordinatensystem innerhalb der Bilderfassungseinrichtung sein kann.The recorded image (s) is / are then via an app installed on the smartphone, for example, with regard to the attached Aruco markers 1 , 2 , 3 , 4th , optional 5 , evaluated. This gives the 6D pose of each marker and, there, the relationship between the marker ID and the measuring sensor 8th , 9 , 10 , optionally also of the sensor 11th , or whose origins were previously established, also the rough position of the sensors 8th , 9 , 10 , optional 11th . Relative poses of markers 1 , 2 , 3 , 4th can be determined in a coordinate system, the origin of which is the marker 5 marked and which can be a coordinate system within the image capture device for the purpose of the invention.

In einem sich anschließenden Kalibrier- oder Fehler-Ermittlungsverfahren kann diese Relativpose, bzw. können die ermittelten mehreren Relativposen als Startwert verwendet werden. Genaueres zu den Startwerten ist in der allgemeinen Beschreibung angegeben.In a subsequent calibration or error determination method, this relative pose or the determined multiple relative poses can be used as a starting value. More details on the start values are given in the general description.

In dem Kalibrier- oder Fehler-Ermittlungsverfahren wird die bewegliche Komponente 16 mit dem Markerensemble 17, 18, 19 mittels des beweglichen Arms 14 entlang einer vorgegebenen Soll-Trajektorie bewegt, zum Beispiel einer Kreissegmentbahn, wobei die Messaufnehmer 8, 9,10 die Bewegung der beweglichen Komponente 16 erfassen. Wie zuvor beschrieben, kann jeder der Messaufnehmer 8, 9,10 jeweils eines der Targets 17, 18, 19 während der Bewegung der beweglichen Komponente 16 erfassen, sodass die Bewegung permanent beobachtet wird und so eine Ist-Trajektorie der beweglichen Komponente 16 erfasst wird, und weiterhin eine oder mehrere Abweichungen der Ist-Trajektorie von der Soll-Trajektorie (ideale Kreissegmentbahn) ermittelt werden. Auch denkbar ist, dass die Messaufnehmer 8, 9, 10 (zunächst) nur eines des Targets 17, 18, 19 erfassen. Die ermittelten Abweichungen stellen Fehlerwerte dar, die zur Korrektur während des Betriebs des KMG 13 mit dem Arm 14 oder alternativ eines Roboters mit dem Arm 14 verwendet werden können. Im Verfahren zum Betrieb des KMG 13 wird eine einer Bewegung der beweglichen Komponente 16 entlang einer einer Ist-Trajektorie vorgenommen. Und mithilfe der zuvor erhaltenen Abweichungswerte erfolgt das rechnerische Korrigieren der Bewegung der beweglichen Komponente 14 unter Verwendung von Abweichungen der Ist-Trajektorie von der Soll-Trajektorie.In the calibration or error detection process, the movable component 16 with the marker ensemble 17th , 18th , 19th by means of the movable arm 14th moved along a predetermined target trajectory, for example a segment of a circle path, with the measuring transducer 8th , 9 , 10 the movement of the moving component 16 capture. As previously described, each of the sensors 8th , 9 , 10 each one of the targets 17th , 18th , 19th during the movement of the movable component 16 record so that the movement is permanently observed and thus an actual trajectory of the moving component 16 is detected, and one or more deviations of the actual trajectory from the target trajectory (ideal circle segment path) are determined. It is also conceivable that the measuring sensors 8th , 9 , 10 (initially) only one of the target 17th , 18th , 19th capture. The deviations determined represent error values that need to be corrected during operation of the CMM 13th with the arm 14th or alternatively a robot with the arm 14th can be used. In the process of operating the KMG 13th becomes one of a movement of the movable component 16 made along one of an actual trajectory. And with the aid of the previously obtained deviation values, the computational correction of the movement of the movable component is carried out 14th using deviations of the actual trajectory from the target trajectory.

Anders als hier gezeigt könnte die bewegliche Komponente 16 alternativ ein Messensor sein oder durch einen Messsensor ersetzt werden, der ebenso starr mit dem Arm 14 verbunden ist wie die bewegliche Komponente 16, sodass letztendlich aus der Bewegung des Arms 14 resultierende Bewegungsfehler genauso für den Messsensor gelten und die gleichen ermittelten Abweichungen zwischen Ist-Trajektorie und Soll-Trajektorie der rechnerischen Korrektur der Bewegung zugrunde gelegt werden können. Ein Messsensor ist aber keine Voraussetzung. Es kann sich bei dem Arm 14 auch um ein anderweitiges bewegliches Teil des KMG oder eines Roboters handeln, welches direkt keinen Messsensor tragen muss, dessen Bewegung aber rechnerisch korrigiert werden soll.The moving component could be different from what is shown here 16 alternatively be a measuring sensor or be replaced by a measuring sensor that is just as rigid with the arm 14th is connected like the moving component 16 so that ultimately from the movement of the arm 14th Resulting movement errors also apply to the measuring sensor and the same determined deviations between the actual trajectory and the target trajectory can be used as a basis for the computational correction of the movement. However, a measuring sensor is not a prerequisite. It can be on the arm 14th also be another moving part of the CMM or a robot, which does not have to directly carry a measuring sensor, but whose movement should be corrected mathematically.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Markermarker
22
Markermarker
33
Markermarker
44th
Markermarker
55
Markermarker
66th
Markermarker
77th
MesssystemMeasuring system
88th
MessaufnehmerSensor
99
MessaufnehmerSensor
1010
MessaufnehmerSensor
1111
MessaufnehmerSensor
1212th
BasisBase
1313th
KMG oder RoboterCMM or robot
1414th
Armpoor
1515th
EndstückEnd piece
1616
bewegliche Komponentemovable component
1717th
TargetTarget
1818th
TargetTarget
1919th
TargetTarget

Claims (10)

Verfahren zum Bestimmen zumindest einer Relativpose zwischen einer beweglichen Komponente (16) eines Koordinatenmessgeräts (13) oder Roboters, und zumindest einem Messaufnehmer (8, 9,10) eines Messsystems (7) mit Hilfe einer Bilderfassungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine bewegliche Komponente (16) und zumindest einer der Messaufnehmer (8, 9, 10) mit jeweils einem individuellen Marker (1, 2, 3, 4) markiert sind, wobei die individuellen Marker (1, 2, 3, 4) mittels der Bilderfassungseinrichtung in einem Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung erfasst und identifiziert werden, und das Verfahren die Schritte aufweist, dass die individuellen Marker (1, 2, 3, 4) identifiziert werden, bei jedem Marker (1, 2, 3, 4) eine Pose in einem Koordinatensystem innerhalb des Erfassungsbereichs ermittelt wird, und aus den zugeordneten Posen zumindest eine Relativpose der zumindest einen beweglichen Komponente (16) zu dem zumindest einen Messaufnehmer (8, 9, 10) bestimmt wird.Method for determining at least one relative pose between a movable component (16) of a coordinate measuring machine (13) or robot, and at least one measuring transducer (8, 9, 10) of a measuring system (7) with the aid of an image acquisition device, characterized in that at least one movable component (16) and at least one of the measuring sensors (8, 9, 10) are each marked with an individual marker (1, 2, 3, 4), the individual markers (1, 2, 3, 4) using the image acquisition device in one Detection area of the image detection device are detected and identified, and the method comprises the steps that the individual markers (1, 2, 3, 4) are identified, a pose in a coordinate system within the for each marker (1, 2, 3, 4) Detection area is determined, and at least one relative pose of the at least one movable component (16) to the at least one measuring sensor (8, 9, 10) is determined from the assigned poses approx. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Marker (4) der beweglichen Komponente (16) und zusätzlich zu dem Marker des zumindest einen Messaufnehmers (1, 2, 3) ein weiterer individueller Marker (5) im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung angeordnet wird, wobei vorzugsweise der weitere individuelle Marker (5) einen Ursprung des Koordinatensystems innerhalb des Erfassungsbereichs bildet.Procedure according to Claim 1 , characterized in that in addition to the marker (4) of the movable component (16) and in addition to the marker of the at least one measuring sensor (1, 2, 3), a further individual marker (5) is arranged in the detection area of the image detection device, preferably the further individual marker (5) forms an origin of the coordinate system within the detection area. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Marker (1, 2, 3, 4) derart identifiziert wird, dass die Pose bezüglich drei translatorischer und/oder drei rotatorischer (Bewegungs)Freiheitsgrade des Markers ermittelt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that at least one of the markers (1, 2, 3, 4) is identified in such a way that the pose is determined with respect to three translational and / or three rotational (movement) degrees of freedom of the marker. Verfahren zum Kalibrieren eines Koordinatenmessgeräts oder Roboters, aufweisend die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, und weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine bewegliche Komponente (16) entlang einer vorgegebenen Soll-Trajektorie bewegt wird, wobei zumindest einer der zumindest einen Messaufnehmer (8, 9, 10) die Bewegung der zumindest einen beweglichen Komponente (16) erfasst und so eine Ist-Trajektorie der zumindest einen beweglichen Komponente (16) erfasst, und weiterhin eine oder mehrere Abweichungen der Ist-Trajektorie von der Soll-Trajektorie ermittelt werden.Method for calibrating a coordinate measuring machine or robot, comprising the steps of the method according to one of the Claims 1 until 3 , and further characterized in that the at least one movable component (16) is moved along a predetermined target trajectory, with at least one of the at least one measuring transducer (8, 9, 10) detecting the movement of the at least one movable component (16) and an actual trajectory of the at least one movable component (16) is recorded, and one or more deviations of the actual trajectory from the target trajectory are also determined. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine bewegliche Komponente (16) zumindest ein Target (17, 18,19) aufweist, wobei das Erfassen der Ist-Trajektorie der beweglichen Komponente (16) derart stattfindet, dass das zumindest eine Target (17, 18,19) durch zumindest einen der zumindest einen Messaufnehmer (8, 9, 10) erfasst wird.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the at least one movable component (16) has at least one target (17, 18, 19), the acquisition of the actual trajectory of the movable component (16) taking place in such a way that the at least one target (17, 18 , 19) is detected by at least one of the at least one measuring sensor (8, 9, 10). Vorrichtung zum Bestimmen von Relativposen zwischen beweglichen Komponenten eines Koordinatenmessgeräts (13) oder Roboters und Messaufnehmern (8, 9,10) eines Messsystems (7), umfassend ein Koordinatenmessgerät (13) oder einen Roboter mit zumindest einer beweglichen Komponente (16), und ein Messsystem (7) aufweisend zumindest einen Messaufnehmer (8, 9,10), dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine bewegliche Komponente (16) und zumindest einer der Messaufnehmer jeweils einen individuellen Marker (1, 2, 3, 4) aufweisen, wobei die individuellen Marker (1, 2, 3, 4) mittels einer Bilderfassungseinrichtung in einem Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung erfassbar und identifizierbar sind, bei jedem Marker (1, 2, 3, 4) eine Pose in einem Koordinatensystem innerhalb des Erfassungsbereichs ermittelbar ist, und aus den zugeordneten Posen zumindest eine Relativpose der zumindest einen beweglichen Komponente (16) zu dem zumindest einen Messaufnehmer (8, 9,10) bestimmbar ist.Device for determining relative positions between movable components of a coordinate measuring machine (13) or robot and measuring sensors (8, 9, 10) of a measuring system (7), comprising a coordinate measuring machine (13) or a robot with at least one movable component (16), and a Measuring system (7) comprising at least one measuring transducer (8, 9, 10), characterized in that the at least one movable component (16) and at least one of the measuring transducers each have an individual marker (1, 2, 3, 4), the individual markers (1, 2, 3, 4) can be captured and identified by means of an image capture device in a capture area of the image capture device, for each marker (1, 2, 3, 4) a pose can be determined in a coordinate system within the capture area, and from the associated poses, at least one relative pose of the at least one movable component (16) to which at least one measuring sensor (8, 9, 10) can be determined. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine bewegliche Komponenten (16) zumindest zwei Targets (17, 18,19) aufweist und das Messsystem (7) zum Erfassen der zumindest einen beweglichen Komponente (16) zur Erfassung eines jeden Targets (17, 18,19) jeweils zumindest einen Messaufnehmer (8, 9, 10) umfasst.Device according to Claim 6 , characterized in that the at least one movable component (16) has at least two targets (17, 18, 19) and the measuring system (7) for detecting the at least one movable component (16) for detecting each target (17, 18, 19) each comprises at least one measuring sensor (8, 9, 10). Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinrichtung als Mobiltelefon und/oder tragbarer Computer mit Kamera ausgebildet ist.Device according to Claim 6 or 7th , characterized in that the image capture device is designed as a mobile phone and / or portable computer with a camera. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (7) als Photogrammetrie-, Multilaterations- und/oder Multiangulationssystem ausgebildet ist.Device according to one of the Claims 6 until 8th , characterized in that the measuring system (7) is designed as a photogrammetry, multilateration and / or multiangulation system. Verfahren zum Betrieb eines Koordinatenmessgeräts (13) oder Roboters, aufweisend - Durchführen einer Bewegung einer beweglichen Komponente (16) des Koordinatenmessgeräts (13) entlang einer Ist-Trajektorie, die von einer vorgegebenen Soll-Trajektorie abweicht - das rechnerische Korrigieren der Bewegung der beweglichen Komponente (16) unter Verwendung von Abweichungen der Ist-Trajektorie von der Soll-Trajektorie, wobei diese Abweichungen nach einem Verfahren nach Anspruch 4 erhalten sind oder werden.A method for operating a coordinate measuring machine (13) or robot, comprising - performing a movement of a movable component (16) of the coordinate measuring machine (13) along an actual trajectory that deviates from a predetermined target trajectory - computationally correcting the movement of the movable component (16) using deviations of the actual trajectory from the target trajectory, these deviations according to a method according to Claim 4 are or will be preserved.
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