DE102022200260A1 - System zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät - Google Patents

Abstract

Es wird ein System (112) zur Positionierung mindestens eines Sensors (114) an einem Koordinatenmessgerät (110) vorgeschlagen. Das System (112) umfasst:- mindestens einen Sensor (114);- mindestens eine Sensorträgervorrichtung (116) zur Aufnahme des Sensors (114), wobei die Sensorträgervorrichtung (116) mindestens eine Befestigungsvorrichtung (118) mit mindestens einem Befestigungsarm (120) aufweist, wobei der Sensor (114) an dem Befestigungsarm (120) angeordnet ist; und- mindestens eine Fassung (122) zur Aufnahme der Sensorträgervorrichtung (116), wobei die Fassung (122) an dem Koordinatenmessgerät (110) anbringbar ist, wobei die Fassung (122) eine Negativform (124) der Sensorträgervorrichtung (116) aufweist.

Description

• Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft ein System zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät sowie ein Koordinatenmessgerät zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät und ein Verfahren zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere das Gebiet der Koordinatenmesstechnik.
• Technischer Hintergrund
• Auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik erfordern hochgenaue sowie über längere Zeit andauernde Abstandsmessungen im Allgemeinen eine gleichbleibende Lage eines Messgerätes und/oder eines Messsensors relativ zu einem betrachteten Objekt. Beispielsweise Temperaturschwankungen hervorgerufen durch Ein- oder Ausschaltvorgänge interner Wärmequellen, wie zum Beispiel elektronische Komponenten, Lampen und/oder Motoren, können zu Rotations- und/oder Längenänderungen der Messgeräte und/oder der Messsensoren führen. Darüber hinaus können Schwankungen der Umgebungstemperatur in das System eingekoppelt werden und so weitere thermische Längen- und/oder Rotationsänderungen verursachen. Die Längen- und/oder Rotationsänderungen können zu einem Wegwandern oder Driften eines zu messenden Objekts führend. Diese Effekte können insbesondere auf eine Genauigkeit des Messgeräts und/oder der Messsensoren einen negativen Einfluss haben.
• Zur Korrektur der durch interne und/oder externe Wärmequellen resultierenden Längen- und/oder Rotationsänderungen kann beispielsweise eine Temperatur-Dehnungs-Korrektur verwendet werden. Dafür kann an verschiedenen Stellen des Messgeräts und/oder der Messsensoren zusätzliche Sensoren, insbesondere Temperatursensoren, angebracht werden. Im Falle von Temperatursensoren kann ein auf das Messgerät und/oder die Messsensoren einwirkendes Temperaturfeld approximiert werden. Durch Anwendung eines Korrekturmodells, welches einen Zusammenhang von Temperatur- zu Dehnungsfeld beschreibt, können die Längen- und/oder Rotationsänderungen aufgrund thermischer Verformung an unterschiedlichen Strukturpunkten und/oder -Elementen berechnet und korrigiert werden. Die einzelnen Sensoren werden im Allgemeinen an dem Messgerät und/oder den Messsensoren durch Klebe- und/oder Schraubverbindungen befestigt.
• Darüber hinaus sind Vorrichtungen zum Halten von Sensoren bekannt. Beispielweise offenbart US 10,833,531 B2 ein Sensormodul zum Überwachen einer Anlage in einem Stromerzeugungs- oder Stromverteilungssystem umfassend einen Modulkörper, einen Sensor, eine Sensor-Nahfeld-Kopplungsstruktur und eine Abfrage-Nahfeld-Kopplungsstruktur. Der Sensor wird von dem Modulkörper getragen und ist derart angeordnet, dass er einen Parameter der Anlage erfasst. Weiterhin beschreibt DE 10 2018 110 169 A1 einen Temperatursensor für ein Zubereitungsgerät für Nahrung und/oder Flüssigkeit, umfassend mindestens einen Kontakt-Temperaturfühler mit einer Temperaturmessfläche und mindestens ein Haltemittel zur lösbaren Befestigung des Temperatursensors an einer Außenfläche des Zubereitungsgeräts.
• Trotz der mit den beschriebenen Vorrichtungen erzielten Vorteile bestehen nach wie vor zahlreiche technische Herausforderungen. Insbesondere bleibt eine eindeutige Positionierung von Sensoren an einem definierten Ort des Messgeräts und/oder der Messsensoren, welche beispielsweise für ein robustes und zuverlässiges Funktionieren einer Temperatur-Dehnungs-Korrektur essentiell ist, weiterhin herausfordernd. Schwankungen der Sensorlage können hierbei eine Schwankung der Korrekturgüte bewirken. Die Gewährleistung einer konstanten Positionierung von Sensoren an verschiedenen Messgeräten und/oder Messsensoren ist im Allgemeinen mit einem sehr hohen Aufwand verbunden. Insbesondere bei einigen Geometrien, wie beispielsweise innerhalb rohrähnlicher Profile mit geringem Durchmesser, stellt die kontante Positionierung der Sensoren eine große technische Herausforderung dar. Zusätzlich kann die Handhabung einer größeren Anzahl an Sensoren, insbesondere bei Verwendung längerer Zuleitungen zu den Sensoren, erschwert sein. Beispielsweise kann auch die Zuordnung der einzelnen Sensoren zur jeweiligen Lage an dem Messgerät und/oder den Messsensoren ein erhebliches Problem darstellen. Darüber hinaus kann insbesondere bei Verwendung von Klebeverbindungen die Gefahr der Ablösung der Sensoren von dem Messgerät und/oder den Messsensoren bestehen. In diesem Fall würde der Sensor nicht die Temperatur des Messgeräts und/oder der Messsensoren bestimmen, wodurch es zu einer Korrekturverfälschung und somit zu Ungenauigkeiten kommen kann.
• Aufgabe der Erfindung
• Es wäre daher wünschenswert, ein System, ein Koordinatenmessgerät und Verfahren bereitzustellen, welche die Nachteile bekannter Vorrichtungen und Verfahren zumindest weitgehend vermeiden. Insbesondere soll eine konstante und eindeutige Positionierung von Sensoren an Koordinatenmessgeräten auf einfache Weise ermöglicht werden.
• Allgemeine Beschreibung der Erfindung
• Diese Aufgabe wird adressiert durch ein System zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät, ein Koordinatenmessgerät zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts, ein Verfahren zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät und ein Verfahren zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen, welche einzeln oder in beliebiger Kombination realisierbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
• Im Folgenden werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben den durch diese Begriffe eingeführten Merkmalen, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck „A hat B“, „A weist B auf“, „A umfasst B“ oder „A schließt B ein“ sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.
• Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.
• Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nicht-optionale Merkmale, unangetastet bleiben.
• In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät vorgeschlagen.
• Der Begriff „System“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Vorrichtung umfassend eine Mehrzahl von Komponenten oder Elementen beziehen, welche zumindest teilweise zusammenwirken, um mindestens eine Funktion zu erfüllen. Die Mehrzahl der Komponenten oder Elemente des Systems kann unabhängig voneinander gehandhabt werden und/oder miteinander gekoppelt oder verbunden werden, insbesondere derart, dass das System als Ganzes gehandhabt werden kann.
• Der Begriff „Koordinatenmessgerät“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Vorrichtung beziehen, welche eingerichtet ist, mindestens eine Koordinate eines Messobjekts unter Verwendung mindestens einer optischen und/oder taktilen Messmethode zu bestimmen. Das Koordinatenmessgerät kann ein berührungslos messendes Koordinatenmessgerät, beispielsweise ein optisches Koordinatenmessgerät, und/oder ein das zu vermessende Messobjekt berührendes Koordinatenmessgerät, beispielsweise ein taktiles Koordinatenmessgerät, sein. Das Koordinatenmessgerät kann insbesondere auch eine Kombination aus einem optischen und taktilen Koordinatenmessgerät sein. Das Koordinatenmessgerät kann ein Portalmessgerät oder ein Brückenmessgerät sein. Das Koordinatenmessgerät kann einen Messtisch zur Auflage mindestens eines Werkstückes aufweisen. Das Koordinatenmessgerät kann mindestens ein Portal aufweisen, welches mindestens eine erste vertikale Säule, mindestens eine zweite vertikale Säule und eine die erste vertikale Säule und die zweite vertikale Säule verbindende Traverse aufweist. Das Koordinatenmessgerät kann ein Koordinatensystem, beispielsweise ein kartesisches Koordinatensystem oder ein Kugelkoordinatensystem, aufweisen. Auch andere Koordinatensysteme sind denkbar. Ein Ursprung oder Nullpunkt des Koordinatensystems kann beispielsweise durch einen taktilen und/oder optischen Sensor des Koordinatenmessgeräts gegeben sein. Senkrecht zu der Ebene der Auflagefläche, in eine vertikale Richtung, kann sich eine z-Achse erstrecken. Die vertikalen Säulen können sich entlang der z-Achse erstrecken. Die Traverse kann sich entlang einer x-Achse erstrecken. Senkrecht zur x-Achse kann eine y-Achse, in einer Ebene der Auflagefläche des Messtischs verlaufen.
• Der Begriff „Sensor“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine beliebige Vorrichtung beziehen, welche dazu eingerichtet ist, mindestens eine Messgröße zu detektieren, zu bestimmen und/oder zu überwachen. Insbesondere ist der Sensor dazu eingerichtet, mindestens ein Messsignal, beispielsweise ein elektronisches Signal, zu erzeugen, welches eine qualitative oder quantitative Angabe der Messgröße erlaubt. Die Messgröße kann beispielsweise eine physikalische und/oder mechanische Eigenschaft eines Objekts, einer Vorrichtung oder eines Systems sein. Der Sensor kann eingerichtet sein, um mindestens eine physikalische und/oder mechanische Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts zu erfassen. Der Sensor kann mindestens ein Element aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: ein Temperatursensor; ein Beschleunigungssensor; ein Neigesensor, ein Umweltsensor, insbesondere einen Sensor zur Bestimmung von Luftfeuchte oder Luftdruck; ein Kraftsensor, ein Dehnungssensor.
• Die physikalische und/oder mechanische Eigenschaft kann beispielsweise eine Temperatur und/oder eine Beschleunigung umfassen.
• Der Begriff „Positionierung“ mindestens eines Sensors, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf einen Vorgang beziehen, der ein Anbringen, Anordnen und/oder Ausrichten eines Sensors in einer räumlichen Position umfasst. Die räumliche Position kann dabei durch einen dreidimensionalen Punkt (X, Y, Z) in einem Koordinatensystem beschrieben werden. Die räumliche Position kann insbesondere durch die Ortskoordinaten X, Y und Z in einem kartesischen Koordinatensystem definiert sein. Auch andere Ortskoordinaten, beispielsweise Zylinderkoordinaten, Kugelkoordinaten und/oder andere Ortskoordinaten in einem krummlinigen Koordinatensystem, sind zur Angabe der räumlichen Position ebenfalls geeignet. Bei der Positionierung eines Objekts kann die räumliche Position vorgegeben und/oder vorgebbar und damit insbesondere bekannt sein. Die Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät kann also ein Anbringen, Anordnen und/oder Ausrichten eines Sensors in einer räumlichen Position an dem Koordinatenmessgerät umfassen, insbesondere derart, dass sich die räumliche Position des Sensors an dem Koordinatenmessgerät nicht verändert.
• Das System umfasst:
• - den mindestens einen Sensor;
• - mindestens eine Sensorträgervorrichtung zur Aufnahme des Sensors, wobei die Sensorträgervorrichtung mindestens eine Befestigungsvorrichtung mit mindestens einem Befestigungsarm aufweist, wobei der Sensor an dem Befestigungsarm angeordnet ist; und
• - mindestens eine Fassung zur Aufnahme der Sensorträgervorrichtung, wobei die Fassung an dem Koordinatenmessgerät anbringbar ist, wobei die Fassung eine Negativform der Sensorträgervorrichtung aufweist.
• Der Begriff „Sensorträgervorrichtung“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine beliebige Vorrichtung beziehen, welche eingerichtet ist, den mindestens einen Sensor aufzunehmen und den Sensor in einer eingestellten oder einstellbaren Position an dem Koordinatenmessgerät zu halten und/oder zu tragen und/oder zu fixieren. Die Sensorträgervorrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, den mindestens einen Sensor in einer festen und/oder eindeutigen Position an dem Koordinatenmessgerät zu halten. Die Sensorträgervorrichtung kann ein oder mehrere Elemente umfassen, welche eingerichtet sind, den mindestens einen Sensor aufzunehmen, insbesondere mindestens eine Halterung. Die Sensorträgervorrichtung kann weiterhin ein oder mehrere Elemente umfassen, welche eingerichtet sind, sich einer Form des Koordinatenmessgeräts anzupassen, sodass der Sensor in der eingestellten oder einstellbaren Position an dem Koordinatenmessgerät gehalten und/oder getragen werden kann.
• Der Begriff „Aufnahme“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein Herstellen einer dauerhaften und/oder lösbaren Verbindung zwischen einem aufnehmenden Element und mindestens einem aufzunehmenden Element beziehen. Die Verbindung kann dabei insbesondere formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig sein. Die Aufnahme kann beispielsweise ein Herstellen einer Verbindung umfassen, derart, dass das aufnehmende Element das auf zunehmende Element zumindest teilweise umgibt, insbesondere derart, dass das aufzunehmende Element in dem aufnehmenden Element zumindest teilweise aufgenommen und/oder fixiert ist. Die Aufnahme kann eine Herstellung einer lösbaren Verbindung umfassen, wobei das aufgenommene Element zunächst in oder an dem aufnehmenden Element befestigt werden kann und anschließend wieder von diesem Element gelöst werden kann, insbesondere derart, dass kein Zerlegen oder Auseinandernehmen des aufzunehmenden Elements nötig ist und/oder keine Beschädigungen an dem aufzunehmenden Element entstehen. Die Sensorträgervorrichtung ist eingerichtet zur Aufnahme des Sensors in der Sensorträgervorrichtung. Die Fassung ist eingerichtet zur Aufnahme der Sensorträgervorrichtung in der Fassung.
• Der Begriff „Befestigungsvorrichtung“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Vorrichtung beziehen, an welcher und/oder mit welcher der Sensor befestigt werden kann. Insbesondere kann die Befestigungsvorrichtung mindestens eine Halterung aufweisen. Die Halterung kann insbesondere an dem Befestigungsarm der Befestigungsvorrichtung angeordnet sein.
• Der Begriff „Befestigungsarm“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein beliebiges Bauteil beziehen, welches entlang zumindest einer Erstreckungsachse ausgedehnt ist. Die Erstreckungsachse kann eine gerade Erstreckungsachse sein. Eine gebogene und/oder abgewinkelte Erstreckungsachse ist jedoch ebenfalls möglich. So kann der Befestigungsarm grundsätzlich gerade ausgestaltet sein. Der Befestigungsarm kann ebenso bogenförmig oder gewinkelt, insbesondere rechtwinklig, ausgestaltet sein. Dadurch kann beispielsweise auch eine Positionierung des Sensors an gebogenen Strukturen, wie beispielsweise in einem gezogenen Profil und/oder einem Rohr, oder an einer Kante des Koordinatenmessgeräts möglich sein. Der Befestigungsarm kann einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein. Beispielsweise kann ein mehrteilig ausgestalteter Befestigungsarm mehrere Abschnitte von gleichen oder von unterschiedlichen Bauteilen aufweisen. Die einzelnen Bauteile des Befestigungsarms können untereinander starr oder beweglich miteinander verbunden sein. Der Befestigungsarm kann eine längliche Form aufweisen, beispielsweise derart, dass eine Länge des Befestigungsarms eine Höhe, eine Breite und/oder einen Durchmesser des Befestigungsarms um mindestens einen Faktor von 2, bevorzugt um mindestens einen Faktor von 5, besonders bevorzugt um einen Faktor von mindestens 10 oder gar um mindestens einen Faktor von 20, übertrifft. Der Befestigungsarm kann dazu eingerichtet sein, durch mechanische Einwirkung, den Sensor in mindestens einer Position und/oder Orientierung zu halten und/oder zu fixieren, beispielsweise mittels der Halterung zur Aufnahme des Sensors.
• Das System kann insbesondere eine Mehrzahl an Sensoren, beispielsweise mindestens zwei Sensoren, bevorzugt mindestens drei Sensoren, besonders bevorzugt mindestens vier Sensoren oder gar fünf oder mehr Sensoren, aufweisen. Jeder der Sensoren kann eingerichtet sein eine Sensorinformation zu erzeugen. Die Sensorinformation kann insbesondere die von dem Sensor erfasste physikalische und/oder mechanische Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts umfassen. Beispielsweise ermöglicht eine Mehrzahl an Sensoren das Erfassen einer Verteilung der von den Sensoren erfassten physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts. Beispielsweise kann die Mehrzahl an Sensoren Temperatursensoren umfassen, wodurch eine Temperaturverteilung des Koordinatenmessgeräts oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts erfasst werden kann. Beispielsweise kann die Mehrzahl an Sensoren auch verschiedenartige Sensoren umfassen, sodass eine Erfassung verschiedener physikalischer und/oder mechanischer Eigenschaften möglich ist.
• Die Befestigungsvorrichtung kann eine Mehrzahl an Befestigungsarmen aufweisen. An jeweils einem Befestigungsarm kann mindestens ein Sensor angeordnet sein. Die Mehrzahl der Befestigungsarme kann strahlenförmig angeordnet sein. Die Befestigungsvorrichtung kann beispielsweise als eine Art „Spinne“ mit einer Anzahl n, wobei n = 1, 2, 3, ..., strahlenförmig angeordneter Befestigungsarme ausgestaltet sein. Die Mehrzahl der Befestigungsarme kann einheitlich, insbesondere hinsichtlich ihrer Form und/oder Länge, ausgestaltet sein. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass die Befestigungsarme eine unterschiedliche Länge und/oder Form aufweisen.
• Beispielsweise kann die Mehrzahl an Befestigungsarme vier Befestigungsarme umfassen. Die vier Befestigungsarme können symmetrisch angeordnet sein. An jedem der vier Befestigungsarme kann mindestens ein Sensor angeordnet sein.
• Der Befestigungsarm, insbesondere einer oder jeder Befestigungsarm der Mehrzahl an Befestigungsarmen, der Sensorträgervorrichtung kann ein elastischer Befestigungsarm sein. Der Begriff „elastisch“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Eigenschaft eines Bauteils, insbesondere des Befestigungsarms, beziehen, sich unter Krafteinwirkung zu verformen und bei Wegfall der Krafteinwirkung wieder in die Ausgangsform zurückzukehren. Beispielsweise kann der Befestigungsarm lineare elastische Eigenschaften aufweisen, welche dem Hookeschen Gesetz folgen. Beispielsweise kann der Befestigungsarm aus mindestens einem elastischen Material hergestellt sein. Beispielsweise kann eine Blattfeder und/oder ein Festkörpergelenk genutzt werden. Beispielsweise kann der Befestigungsarm einen starren Körper aufweisen und eine, über mindestens ein elastisches Verbindungelement mit dem Körper elastisch gekoppelte, Halterung, beispielsweise mindestens eine Feder, bspw. eine Spiralfeder oder eine Blattfeder.
• Der Befestigungsarm, insbesondere einer oder jeder Befestigungsarm der Mehrzahl an Befestigungsarmen, der Sensorträgervorrichtung kann ein starrer Befestigungsarm sein. Der Begriff „starr“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Eigenschaft eines Bauteils, insbesondere des Befestigungsarms, beziehen, sich unter Krafteinwirkung nicht oder nur gering, insbesondere nicht mehr als 10 %, bevorzugt nur mehr als 5 %, besonders bevorzugt nicht mehr als 1 %, in zumindest einer Ausdehnungsrichtung zu verformen. Der Sensor kann dabei mittels mindestens eines Verbindungelements an dem starren Befestigungsarm angeordnet sein. Das Verbindungselement kann mindestens ein Element umfassen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem beweglichen Verbindungselement, insbesondere einem Gelenk, wie beispielsweise einem Festkörpergelenk und/oder einem Kugelgelenk; einem elastischen Verbindungselement, insbesondere einem Federelement und/oder einer Druckfeder. Beispielsweise kann an dem Befestigungsarm das mindestens eine Verbindungselement angebracht sein. Das Verbindungselement kann den Befestigungsarm mit einer Halterung zur Aufnahme des Sensors verbinden. Der Sensor kann in der Halterung aufgenommen werden. Mit dem Verbindungselement, insbesondere dem beweglichen und/oder elastischen Verbindungselement, und/oder dem elastischen Befestigungsarm, wie oben beschrieben, können Winkelfehler sowie Höhen- und/oder Ebenheitsunterschiede, beispielsweise aufgrund von Unebenheiten des Koordinatenmessgeräts, ausgeglichen werden, sodass ein gleichmäßiges Anliegen des Sensors an dem Koordinatenmessgerät sichergestellt werden kann.
• Die Befestigungsvorrichtung der Sensorträgervorrichtung, insbesondere der Befestigungsarm, kann aus mindestens einem Material hergestellt sein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Kunststoff, insbesondere Polycarbonat, Polyethylen und/oder Polypropylen; einem Metall, insbesondere Aluminium und/oder Stahl; einem Faser-Verbundwerkstoff, insbesondere Carbon und/oder glasfaserverstärkter Kunststoff; einer Keramik. Besonders bevorzugt kann ein Material mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sein, beispielsweise Invar.
• Die Befestigungsvorrichtung der Sensorträgervorrichtung kann weiterhin mindestens einen Druckschalter aufweisen, insbesondere einen mechanischen und/oder einen elektronischen Druckschalter. Der Druckschalter kann zwischen dem Sensor und dem Befestigungsarm angeordnet sein. Der Druckschalter kann insbesondere direkt am Befestigungsarm und/oder am Verbindungselement angeordnet sein. Der Druckschalter kann über mindestens zwei Ausgangszustände verfügen, wobei der Druckschalter in einem ersten Ausgangszustand geöffnet ist und in einem zweiten Ausgangszustand geschlossen ist. Die Sensorträgervorrichtung kann weiterhin mindestens eine Signalvorrichtung aufweisen. Die Signalvorrichtung kann eingerichtet sein, die mindestens zwei Ausgangszustände des Druckschalters mittels mindestens eines akustischen, optischen und/oder elektronischen Signals anzugeben. So kann die Signalvorrichtung eine Beleuchtungsvorrichtung, beispielsweise eine RGB-Leuchtdiode (RGB-LED), umfassen, wobei die Beleuchtungsvorrichtung eingerichtet ist, die zwei Ausgangszustände des Druckschalters optisch anzuzeigen. Beispielsweise kann die Beleuchtungsvorrichtung bei einem geschlossenen Druckschalter ein grünes Signal und bei einem offenen Druckschalter ein rotes Signal anzeigen. So kann der Druckschalter und die Signalvorrichtung signalisieren, dass der Sensor in Kontakt mit dem Koordinatenmessgerät ist. Mittels des Druckschalters kann überprüft werden kann, ob ein Sensor, insbesondere ein Temperatursensor, tatsächlich in Kontakt mit dem Koordinatenmessgerät ist, sodass ermittelt werden kann, ob eine Datenerfassung des Sensors, beispielsweise für eine Temperaturkorrektur, gültig ist.
• Die Sensorträgervorrichtung kann weiterhin mindestens einen Marker aufweisen, insbesondere mindestens einen Aruco-Marker. Das System kann weiterhin mindestens eine Kamera umfassen. Die Kamera kann eingerichtet sein, die Sensorträgervorrichtung mittels des Markers eindeutig zu identifizieren. Beispielsweise kann der Sensorträgervorrichtung und/oder jedem Sensor mindestens ein Marker eindeutig zugeordnet sein. Die Kamera kann dazu eingerichtet sein, mindestens ein Bild der Sensorträgervorrichtung inklusive der Marker aufzunehmen. Eine Auswerteeinheit der Kamera kann das aufgenommene Bild auswerten, insbesondere durch Erkennen und/oder Auslesen des Markers in den Bilddaten. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise mindestens eine Datenbank umfassen, wobei die Datenbank eine Verknüpfung von Sensorträgervorrichtung und/oder Sensor zu Marker enthält. So kann eine Position der Sensorvorrichtung und/oder des Sensors an dem Koordinatenmessgerät bestimmt werden. Eine Verknüpfung der Position des Sensors mit der von diesem Sensor erfassten physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts oder der mindestens einen Komponente des Koordinatenmessgeräts ermöglicht eine Anwendung einer Korrekturmatrix, beispielweise, im Falle von Temperatursensoren, einer Temperatur-Dehnungs-Korrekturmatrix.
• Wie oben ausgeführt, umfasst das System weiterhin die Fassung zur Aufnahme der Sensorträgervorrichtung. Die Fassung ist an dem Koordinatenmessgerät anbringbar. Die Fassung weist eine Negativform der Sensorträgervorrichtung auf. Der Begriff „Fassung“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine aufnehmende Vorrichtung beziehen, welche ein Befestigen und Lösen eines aufzunehmenden Elements ermöglicht. Die Fassung kann also zur Aufnahme, wie sie oben beschrieben ist, der Sensorträgervorrichtung eingerichtet sein. Die Fassung kann insbesondere mindestens ein Bauteil umfassen, welches eine lösbare Verbindung zwischen der Sensorträgervorrichtung und der Fassung herstellen kann. Die Sensorträgervorrichtung kann in der Fassung lösbar aufgenommen sein, beispielsweise durch Einstecken oder Einschrauben. Die in der Fassung aufgenommene Sensorträgervorrichtung kann aus der Fassung entnommen und/oder ausgewechselt werden. Die Fassung kann auch als Sockel bezeichnet werden.
• Der Begriff „Negativform“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Eigenschaft eines ersten Elements beziehen, eine innere Form aufzuweisen die einer äußeren Form eines zweiten Elements übereinstimmt. Zum Beispiel kann diese Eigenschaft ein Schlüssel-Schloss-Prinzip beinhalten, wobei die äußere Form eines Schlüssels mit der inneren Form eines Schlosses übereinstimmt. Die Negativform kann insbesondere die Eigenschaft einer formschlüssigen Verbindung aufweisen. So kann beispielweise die Fassung, welche die Negativform der Sensorträgervorrichtung aufweist, eine formschlüssige Verbindung mit eben jener Sensorträgervorrichtung aufweisen.
• Die Sensorträgervorrichtung kann weiterhin mindestens ein Orientierungsmerkmal aufweisen. Mittels des Orientierungsmerkmals kann eine eindeutige Orientierung der Sensorträgervorrichtung relativ zu der Fassung vorgebbar sein. Das Orientierungsmerkmal kann beispielsweise eine nach innen oder nach außen gewandte geometrische Form sein, welche an der Sensorträgervorrichtung angebracht und/oder von dieser umfasst ist. Die geometrische Form kann beispielsweise eine runde und/oder eckige Geometrie aufweisen. Die Fassung kann eine Negativform dieses Orientierungsmerkmals aufweisen. Hierdurch ist es möglich, die Sensorträgervorrichtung, ähnlich einem Steckkastensystem, in die sich auf dem Koordinatenmessgerät befindliche Fassung umfassend die Negativform der Sensorträgervorrichtung einzubringen. So kann die Orientierung der Sensorträgervorrichtung in der Fassung vorgegeben werden, womit eine feste und eindeutige Positionierung des Sensors am Koordinatenmessgerät gewährleistet werden kann. Weist das System eine Mehrzahl an Sensorträgervorrichtungen auf, können die Sensorträgervorrichtungen mittels des Orientierungsmerkmals, das jeder Sensorträgervorrichtung eindeutig zugeordnet ist, identifiziert werden. So kann auch insbesondere eine Vertauschung der einzelnen Positionen der Sensorträgervorrichtung an dem Koordinatenmessgerät vermieden werden.
• Die Sensorträgervorrichtung kann über mindestens eine Schraub- und/oder Klebe- und/oder Klemmverbindung in der Fassung befestigbar sein. Die Fassung wiederum kann über mindestens eine Schraub- und/oder Klebe- und/oder Klemm- und/oder Nietverbindung an dem Koordinatenmessgerät befestigbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Fassung auch über Fräsen und/oder andere spanende Fertigungsverfahren an das Koordinatenmessgerät anbringbar sein. Zur Verbesserung des Kontakts, insbesondere bei Temperatursensoren, kann zwischen dem Sensor und dem Koordinatenmessgerät Wärmeleitpaste verwendet werden.
• Die Fassung kann aus mindestens einem Material hergestellt sein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Kunststoff, insbesondere Polycarbonat, Polyethylen und/oder Polypropylen; einem Metall, insbesondere Aluminium und/oder Stahl; einem Faser-Verbundwerkstoff, insbesondere Carbon und/oder glasfaserverstärkter Kunststoff; einer Keramik. Besonders bevorzugt kann ein Material der Fassung mit einem Material der Sensorträgervorrichtung übereinstimmen. So kann gleiches Temperaturverhalten der Materialien für die Befestigungsvorrichtung und die Fassung ein Wegdriften der Sensorposition bei Temperaturänderungen verhindern oder zumindest verringern. Alternativ oder zusätzlich kann ein Spalt zwischen der Sensorträgervorrichtung und der Fassung ausreichend groß gewählt sein, sodass thermischen Verspannungen vermieden und/oder reduziert werden können.
• Das System kann weiterhin mindestens eine Sensorauswerteeinheit aufweisen. Die Sensorauswerteeinheit kann eingerichtet sein, mindestens eine Sensorinformation des Sensors zu erfassen und/oder zu verarbeiten. Die Sensorauswerteeinheit kann insbesondere mindestens einen Prozessor umfassen. Der Begriff „Prozessor“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf einen grundsätzlich beliebigen logischen Schaltkreis beziehen, welcher eingerichtet ist, um grundlegende Operationen eines Computers oder Systems durchzuführen, und/oder, auf eine Vorrichtung, welche eingerichtet ist, um Rechnungen oder logische Operationen durchzuführen. Insbesondere kann der Prozessor eingerichtet sein, um grundlegende Instruktionen umzusetzen, welche einen Computer oder ein Computersystem steuern. Beispielsweise kann der Prozessor mindestens eine Komponente aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer arithmetischen logischen Einheit (arithmetic logic unit, ALU); eine Fließkomma-Einheit (floating-point unit, FPU), wie beispielsweise einen mathematischen Coprozessor oder einen numerischen Coprozessor; eine Mehrzahl an Registern, insbesondere Register, welche eingerichtet sind, um Operanden an die ALU zu liefern und um Resultate von Operationen zu speichern; einen Speicher, insbesondere einen Datenspeicher, wie beispielsweise einen L1 und/oder L2 Cache-Datenspeicher. Insbesondere kann der Prozessor einen einzelnen Kern aufweisen oder auch mehrere Kerne. Insbesondere kann der Prozessor eine zentrale Prozessoreinheit (central processing unit, CPU) sein oder eine derartige zentrale Prozessoreinheit umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der Prozessor ein Mikroprozessor sein oder einen Mikroprozessor umfassen, so dass, insbesondere, die Komponenten des Prozessors in einem einzelnen integrierten Schaltkreis-Chip umfasst sein können. Alternativ oder zusätzlich kann der Prozessor jedoch auch einen oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (application-specific integrated circuits, ASICs) und/oder ein oder mehrere Feld-programmierbare Gate Arrays (fieldprogrammable gate arrays, FPGAs) oder ähnliche Komponenten umfassen. Die Sensorauswerteeinheit kann insbesondere eingerichtet sein, insbesondere durch Software Programmierung, um eine oder mehrere Auswertungsoperationen, insbesondere das Erfassen und/oder Verarbeiten der Sensorinformationen, durchzuführen. Die Sensorauswerteeinheit kann beispielsweise mindestens einen Mikrocontroller umfassen.
• Weist das System eine Mehrzahl an Sensoren auf, so kann das Verarbeiten der Sensorinformation eine Mittelung mehrerer Sensorinformationen von der Mehrzahl an Sensoren umfassen. So kann beispielsweise durch Mittelung von Daten der Mehrzahl an Sensoren, beispielsweise umfassend Temperatursensoren, auf einen mittig liegenden virtuellen Sensor, beispielsweise einen virtuellen Temperatursensor, geschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Verarbeiten der Sensorinformation eine Bestimmung lokaler Gradienten zwischen Sensorinformationen der Mehrzahl an Sensoren umfassen. Die Verarbeitung der von der Mehrzahl an Sensoren erfassten physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaften ermöglicht insbesondere Messfehler zu reduzieren und/oder eine Robustheit der Messung zu erhöhen. Beispielsweise kann bei Verwendung einer Mehrzahl an Temperatursensoren eine Temperaturverteilung des Koordinatenmessgeräts und/oder einer Komponente des Koordinatenmessgeräts bestimmt werden. Die Temperaturverteilung kann zur Korrektur einer thermischen Verformung des Koordinatenmessgeräts, wie unten ausführlich beschrieben, verwendet werden.
• Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorauswerteeinheit eingerichtet sein, eine Temperatur-Dehnungskorrektur zumindest teilweise zu bestimmen und/oder auszuwerten, sodass eine modulweise Korrektur für das Koordinatenmessgerät durchgeführt werden kann. Für eine Mehrzahl an Sensoren kann insbesondere jedem Sensor eine Identifikationsnummer (ID) zugeordnet werden, sodass diese Sensoren innerhalb der Sensorträgervorrichtung elektronisch identifiziert werden können. Somit können die von den Sensoren erfassten Daten auch einzelnen Komponenten des Koordinatenmessgeräts, wie beispielsweise elektronischen Bauteilen, einer Controllereinheit, einem Motor und/oder einer Kamera, zugeordnet werden.
• Das System kann weiterhin eine Mehrzahl an Sensorträgervorrichtungen umfassen. Die Mehrzahl an Sensorträgervorrichtungen können gleichartig und/oder verschieden ausgestaltet sein, beispielsweise hinsichtlich einer Form und/oder Gestalt der Befestigungsvorrichtung und/oder einer Anzahl an aufgenommenen Sensoren. Die Sensoren der Mehrzahl an Sensorträgervorrichtungen können über eine zentrale Recheneinheit miteinander gekoppelt werden, beispielsweise über eine Steuer- und Auswerteeinheit des Koordinatenmessgeräts, wie nachfolgend noch näher beschrieben.
• In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Koordinatenmessgerät zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts vorgeschlagen.
• Der Begriff „Erfassung“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf einen Vorgang der Vermessung und/oder Bestimmung mindestens einer Koordinate eines Messobjekts beziehen.
• Unter einem „Messobjekt“ kann dabei allgemein im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein beliebig geformtes und zu vermessendes Objekt verstanden werden. Beispielsweise kann das Messobjekt ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus einem Prüfling, einem zu vermessenden Werkstück und einem zu vermessenden Bauteil. Das Messobjekt, insbesondere die Oberfläche des Messobjekts, kann starke Krümmungen, d.h. kleine Radien bis hin zu scharfen Kanten, aufweisen. Das Messobjekt kann beispielsweise einen Chip, insbesondere einen Mikrochip, mit Leiterbahnstrukturen umfassen. Auch andere Messobjekte sind jedoch denkbar.
• Unter einer „Koordinate“ kann dabei allgemein im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine beliebige Ortskoordinate X, Y und Z in einem kartesischen Koordinatensystem und/oder andere Ortskoordinaten, beispielsweise Zylinderkoordinaten, Kugelkoordinaten und/oder andere Ortskoordinaten in einem krummlinigen Koordinatensystem, welche zur Angabe der räumlichen Position geeignet ist, verstanden werden.
• Das Koordinatenmessgerät weist mindestens ein System zur Positionierung mindestens eines Sensors an dem Koordinatenmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung auf, beispielsweise gemäß einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen und/oder gemäß einer oder mehreren der nachfolgend noch näher beschriebenen Ausführungsformen.
• Weiterhin umfasst das Koordinatenmessgerät mindestens eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit. Die Steuer- und/oder Auswerteeinheit umfasst mindestens einen Prozessor und ist eingerichtet, bei der Erfassung der Koordinate eine durch den Sensor erfasste physikalische und/oder mechanische Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts zu berücksichtigen. Das Berücksichtigen der physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft kann beispielsweise ein Bestimmen einer Korrektur der Erfassung der Koordinate umfassen.
• Der Begriff „Steuer- und/oder Auswerteeinheit“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf einteilige oder mehrteilige Vorrichtung des Koordinatenmessgeräts beziehen, welche eingerichtet ist, um einen Betrieb des Koordinatenmessgeräts vollständig oder teilweise zu steuern und/oder eine Auswertung von Messdaten bei der Erfassung der Koordinate vorzunehmen. Die Steuer- und/oder Auswerteeinheit kann mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen, beispielsweise mindestens einen Prozessor, wie oben näher beschrieben. Die Steuer- und/oder Auswerteeinheit kann teilweise durch Hardware realisiert werden oder/auch, alternativ oder zusätzlich, vollständig oder teilweise durch Software. Weiterhin kann die Steuer- und/oder Auswerteeinheit mindestens eine Schnittstelle umfassen, beispielsweise eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Eingabe von Befehlen und/oder zur Ausgabe von Informationen, insbesondere eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle. Die Steuer- und/oder Auswerteeinheit kann insbesondere mindestens einen Computer umfassen.
• Die Steuer- und/oder Auswerteeinheit kann insbesondere eingerichtet sein, Messdaten des Koordinatenmessgeräts auszuwerten um die Koordinate des Messobjekts zu erfassen. Die Auswertung der Messdaten kann die von dem Sensor erfassten physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaften des Koordinatenmessgeräts und/oder einer Komponente des Koordinatenmessgeräts berücksichtigen. Beispielsweise kann der Sensor ein Temperatursensor sein und die physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaften eine Temperatur des Koordinatenmessgeräts umfassen. Bevorzugt kann eine Mehrzahl an Temperatursensoren verwendet werden, sodass eine Temperaturverteilung des Koordinatenmessgeräts und/oder einer Komponente des Koordinatenmessgeräts bestimmt werden kann. Die Temperaturverteilung des Koordinatenmessgeräts kann zur Approximation eines auf das Koordinatenmessgerät einwirkendes Gesamttemperaturfelds verwendet werden. Unter Verwendung einer bekannten oder bestimmten Temperatur-Dehnungs-Korrekturmatrix kann eine thermische Verformung an unterschiedlichen Strukturpunkten und/oder Strukturelementen des Koordinatenmessgeräts bestimmt und/oder korrigiert werden. So kann der aus internen und/oder externen Wärmequellen resultierende thermale Strukturdrift des Koordinatenmessgeräts korrigiert werden.
• Für weitere Definitionen und mögliche Ausführungsformen in Bezug auf das Koordinatenmessgerät wird auf die obige Beschreibung des Systems verwiesen.
• In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die nachfolgend näher beschriebenen und definierten Schritte, welche vorzugsweise in der genannten Reihenfolge durchgeführt werden können. Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere Reihenfolge möglich. Weiterhin ist es möglich, zwei oder mehr der beschriebenen Verfahrensschritte gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchzuführen. Zudem können einer, mehrere oder alle der genannten Verfahrensschritte, einzeln oder auch in Gruppen, auch einfach oder mehrfach wiederholt durchgeführt werden. Zudem kann das Verfahren zusätzliche, nicht genannte Verfahrensschritte umfassen.
• Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
1. i. Bereitstellen des Koordinatenmessgeräts und mindestens eines Systems zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung, beispielsweise gemäß einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen und/oder gemäß einer oder mehreren der nachfolgend noch näher beschriebenen Ausführungsformen; und
2. ii. Anbringen des Systems an dem Koordinatenmessgerät.
• Für Definitionen und mögliche Ausführungsformen in Bezug auf das Verfahren wird auf die obige Beschreibung des Systems und/oder des Koordinatenmessgeräts verwiesen.
• Das Anbringen des Systems in Schritt ii. an dem Koordinatenmessgerät kann insbesondere das Aufnehmen und/oder Anbringen des Sensors an dem Befestigungsarm, beispielsweise in der Halterung des Befestigungsarms, umfassen. Weiterhin kann Schritt ii. die Aufnahme der Sensorträgervorrichtung in der Fassung umfassen, insbesondere ein Einsetzen der Sensorträgervorrichtung in die Fassung. Bei der Aufnahme der Sensorträgervorrichtung kann über das Orientierungsmerkmal eine Orientierung der Sensorträgervorrichtung relativ zu der Fassung vorgegeben werden. Bei der Aufnahme der Sensorträgervorrichtung kann die Fassung an dem Koordinatenmessgerät angebracht sein oder von diesem getrennt sein. Ist die Fassung getrennt von dem Koordinatenmessgerät kann Schritt ii. zusätzlich ein Anbringen der Fassung an dem Koordinatenmessgerät umfassen.
• In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die nachfolgend näher beschriebenen und definierten Schritte, welche vorzugsweise in der genannten Reihenfolge durchgeführt werden können. Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere Reihenfolge möglich. Weiterhin ist es möglich, zwei oder mehr der beschriebenen Verfahrensschritte gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchzuführen. Zudem können einer, mehrere oder alle der genannten Verfahrensschritte, einzeln oder auch in Gruppen, auch einfach oder mehrfach wiederholt durchgeführt werden. Zudem kann das Verfahren zusätzliche, nicht genannte Verfahrensschritte umfassen.
• Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
1. a. Positionieren mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät, wobei ein Verfahren zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung, beispielsweise gemäß einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen und/oder gemäß einer oder mehreren der nachfolgend noch näher beschriebenen Ausführungsformen, verwendet wird;
2. b. Erfassen mindestens einer physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts mittels des Sensors; und
3. c. Auswerten der physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts mittels mindestens einer Steuer- und/oder Auswerteeinheit.
• Für Definitionen und mögliche Ausführungsformen in Bezug auf das Verfahren wird auf die obige Beschreibung des Systems und/oder des Koordinatenmessgeräts verwiesen.
• Das System, das Koordinatenmessgerät und die Verfahren gemäß einer oder mehreren der vorgeschlagenen Ausgestaltungen weisen gegenüber bekannten Vorrichtung und Verfahren ähnlicher Art zahlreiche Vorteile auf. Insbesondere ermöglicht das System eine feste und eindeutige Positionierung von Sensoren, beispielsweise von Temperatursensoren, an dem Koordinatenmessgerät. Weiterhin vereinfacht das System die Handhabung insbesondere einer Mehrzahl an Sensoren. Darüber hinaus kann das System an spezielle Geometrien, wie beispielsweise an rohrähnliche Profile mit geringem Durchmesser, angepasst werden.
• Zusammenfassend werden, ohne Beschränkung weiterer möglicher Ausgestaltungen, folgende Ausführungsformen vorgeschlagen:
• Ausführungsform 1: System zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät, umfassend:
  • - mindestens einen Sensor;
  • - mindestens eine Sensorträgervorrichtung zur Aufnahme des Sensors, wobei die Sensorträgervorrichtung mindestens eine Befestigungsvorrichtung mit mindestens einem Befestigungsarm aufweist, wobei der Sensor an dem Befestigungsarm angeordnet ist; und
  • - mindestens eine Fassung zur Aufnahme der Sensorträgervorrichtung, wobei die Fassung an dem Koordinatenmessgerät anbringbar ist, wobei die Fassung eine Negativform der Sensorträgervorrichtung aufweist.
• Ausführungsform 2: System nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Sensor eingerichtet ist, um mindestens eine physikalische und/oder mechanische Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts zu erfassen.
• Ausführungsform 3: System nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Sensor mindestens ein Element aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: ein Temperatursensor; ein Beschleunigungssensor; ein Umweltsensor, insbesondere einen Sensor zur Bestimmung von Luftfeuchte oder Luftdruck; ein Neigesensor; ein Kraftsensor; ein Dehnungssensor.
• Ausführungsform 4: System nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das System eine Mehrzahl an Sensoren aufweist.
• Ausführungsform 5: System nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Befestigungsvorrichtung eine Mehrzahl an Befestigungsarmen aufweist, wobei mindestens ein Sensor an jeweils einem Befestigungsarm angeordnet ist.
• Ausführungsform 6: System nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Mehrzahl der Befestigungsarme strahlenförmig angeordnet ist.
• Ausführungsform 7: System nach einer der zwei vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Mehrzahl an Befestigungsarme vier Befestigungsarme umfasst, wobei die vier Befestigungsarme symmetrisch angeordnet sind.
• Ausführungsform 8: System nach einer der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Befestigungsarm der Sensorträgervorrichtung ein elastischer Befestigungsarm ist.
• Ausführungsform 9: System nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Befestigungsarm der Sensorträgervorrichtung ein starrer Befestigungsarm ist, wobei der mindestens eine Sensor mittels mindestens eines Verbindungelements an dem starren Befestigungsarm angeordnet ist.
• Ausführungsform 10: System nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Verbindungselement mindestens ein Element umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem beweglichen Verbindungselement, insbesondere einem Gelenk, wie beispielsweise einem Festkörpergelenk und/oder einem Kugelgelenk; einem elastischen Verbindungselement, insbesondere einem Federelement.
• Ausführungsform 11: System nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Sensorträgervorrichtung weiterhin mindestens ein Orientierungsmerkmal aufweist, wobei mittels des Orientierungsmerkmals eine eindeutige Orientierung der Sensorträgervorrichtung relativ zu der Fassung vorgebbar ist.
• Ausführungsform 12: System nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Befestigungsvorrichtung der Sensorträgervorrichtung weiterhin mindestens einen Druckschalter aufweist, insbesondere einen mechanischen und/oder einen elektronischen Druckschalter, wobei der Druckschalter zwischen dem Sensor und dem Befestigungsarm angeordnet ist.
• Ausführungsform 13: System nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Druckschalter über mindestens zwei Ausgangszustände verfügt, wobei der Druckschalter in einem ersten Ausgangszustand geöffnet ist und in einem zweiten Ausgangszustand geschlossen ist.
• Ausführungsform 14: System nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Sensorträgervorrichtung weiterhin mindestens eine Signalvorrichtung aufweist, wobei die Signalvorrichtung eingerichtet ist, die mindestens zwei Ausgangszustände des Druckschalters mittels mindestens eines akustischen, optischen und/oder elektronischen Signals anzugeben.
• Ausführungsform 15: System nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Befestigungsvorrichtung der Sensorträgervorrichtung aus mindestens einem Material hergestellt ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Kunststoff, insbesondere Polycarbonat, Polyethylen und/oder Polypropylen; einem Metall, insbesondere Aluminium und/oder Stahl; einem Faser-Verbundwerkstoff, insbesondere Carbon und/oder glasfaserverstärkter Kunststoff; einer Keramik.
• Ausführungsform 16: System nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Fassung aus mindestens einem Material hergestellt ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Kunststoff, insbesondere Polycarbonat, Polyethylen und/oder Polypropylen; einem Metall, insbesondere Aluminium und/oder Stahl; einem Faser-Verbundwerkstoff, insbesondere Carbon und/oder glasfaserverstärkter Kunststoff; einer Keramik.
• Ausführungsform 17: System nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Sensorträgervorrichtung über mindestens eine Schraub- und/oder Klebe- und/oder Klemmverbindung in der Fassung befestigbar ist.
• Ausführungsform 18: System nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Fassung über mindestens eine Schraub- und/oder Klebe- und/oder Klemm- und/oder Nietverbindung an dem Koordinatenmessgerät befestigbar ist.
• Ausführungsform 19: System nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das System weiterhin mindestens eine Sensorauswerteeinheit aufweist, wobei die Sensorauswerteeinheit eingerichtet ist, mindestens eine Sensorinformation des Sensors zu erfassen und/oder zu verarbeiten.
• Ausführungsform 20: System nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das System eine Mehrzahl an Sensoren aufweist, wobei das Verarbeiten der Sensorinformation eine Mittelung mehrerer Sensorinformationen von der Mehrzahl an Sensoren umfasst.
• Ausführungsform 21: System nach einer der zwei vorangehenden Ausführungsformen, wobei das System eine Mehrzahl an Sensoren aufweist, wobei das Verarbeiten der Sensorinformation eine Bestimmung lokaler Gradienten zwischen Sensorinformationen der Mehrzahl an Sensoren umfasst.
• Ausführungsform 22: System nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Sensorträgervorrichtung weiterhin mindestens einen Marker aufweist, insbesondere mindestens einen Aruco-Marker.
• Ausführungsform 23: System nach der vorhergehenden Ausführungsform, weiterhin umfassend mindestens eine Kamera, wobei die Kamera eingerichtet ist, die Sensorträgervorrichtung mittels des Markers eindeutig zu identifizieren.
• Ausführungsform 24: Koordinatenmessgerät zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts, wobei das Koordinatenmessgerät mindestens ein System zur Positionierung mindestens eines Sensors an dem Koordinatenmessgerät nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen aufweist, weiterhin umfassend mindestens eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit, wobei die Steuer- und/oder Auswerteeinheit mindestens einen Prozessor umfasst und eingerichtet ist, bei der Erfassung der Koordinate eine durch den Sensor erfasste physikalische und/oder mechanische Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts zu berücksichtigen.
• Ausführungsform 25: Koordinatenmessgerät nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Berücksichtigen der physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft ein Bestimmen einer Korrektur der Erfassung der Koordinate umfasst.
• Ausführungsform 26: Verfahren zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
1. i. Bereitstellen des Koordinatenmessgeräts und mindestens eines Systems zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät nach einer der vorhergehenden, ein System betreffenden Ausführungsformen; und
2. ii. Anbringen des Systems an dem Koordinatenmessgerät.
• Ausführungsform 27: Verfahren zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
1. a. Positionieren mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät, wobei ein Verfahren zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät nach der vorhergehenden Ausführungsform verwendet wird;
2. b. Erfassen mindestens einer physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts mittels des Sensors; und
3. c. Auswerten der physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts mittels mindestens einer Steuer- und/oder Auswerteeinheit.
• Figurenliste
• Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, insbesondere in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
• Im Einzelnen zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Koordinatenmessgeräts zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts;
• 2A bis 4 schematische Darstellung von Ausführungsbeispielen eines Systems zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät;
• 5 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Positionierung mindestens eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät; und
• 6 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobj ekts.
• Beschreibung der Ausführungsbeispiele
• 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Koordinatenmessgeräts 110 zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts (nicht dargestellt in 1). Das Koordinatenmessgerät 110 weist mindestens ein erfindungsgemäßes System 112 zur Positionierung mindestens eines Sensors 114 an dem Koordinatenmessgerät 110 auf. Das System 112 kann dabei wie in 1 dargestellt ausgestaltet sein. Auch andere Ausgestaltung, beispielsweise gemäß einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen und/oder gemäß einer oder mehreren der nachfolgend noch näher beschriebenen Ausführungsformen, sind jedoch ebenfalls möglich. Beispielweise kann das Koordinatenmessgerät 110, wie in 1 dargestellt, auch mehrere Systeme 112 zur Positionierung mindestens eines Sensors 114 an dem Koordinatenmessgerät 110 aufweisen, insbesondere unterschiedlich ausgestaltete Systems 112.
• Das System 112 umfasst den mindestens einen Sensor 114 und mindestens eine Sensorträgervorrichtung 116 zur Aufnahme des Sensors 114. Die Sensorträgervorrichtung 116 weist mindestens eine Befestigungsvorrichtung 118 mit mindestens einem Befestigungsarm 120 auf. Der Sensor 114 ist an dem Befestigungsarm 120 angeordnet. Der Sensor 114 kann eingerichtet sein, um mindestens eine physikalische und/oder mechanische Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts 110 oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts 110 zu erfassen. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Sensor 114 beispielsweise ein Temperatursensor sein. Jedoch sind auch andere Sensoren, wie beispielsweise Beschleunigungssensoren und/oder Umweltsensoren, ebenfalls denkbar.
• Das System 112 umfasst weiterhin mindestens eine Fassung 122 zur Aufnahme der Sensorträgervorrichtung 116. Die Fassung 122 ist an dem Koordinatenmessgerät 110 anbringbar. Die Fassung 122 weist eine Negativform 124 der Sensorträgervorrichtung 116 auf.
• Das System 112 kann weiterhin mindestens eine Sensorauswerteeinheit 126 aufweisen. Die Sensorauswerteeinheit 126 kann eingerichtet sein, mindestens eine Sensorinformation des Sensors 114 zu erfassen und/oder zu verarbeiten. Die Sensorauswerteeinheit 126 kann beispielsweise mindestens einen Mikrocontroller 128 umfassen. Wie in 1 zu sehen ist, umfasst jedes der System 112 eine Mehrzahl an Sensoren 114. Das Verarbeiten der Sensorinformation kann dann beispielsweise eine Mittelung mehrerer Sensorinformationen von der Mehrzahl an Sensoren 114 umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Verarbeiten der Sensorinformation eine Bestimmung lokaler Gradienten zwischen Sensorinformationen der Mehrzahl an Sensoren 114 umfassen.
• Die Sensorträgervorrichtung 116 kann weiterhin mindestens einen Marker 130 aufweisen, insbesondere mindestens einen Aruco-Marker. In 1 ist dieser Marker 130 zur besseren Sichtbarkeit neben der Sensorträgervorrichtung 116 dargestellt. Das System 112 kann weiterhin mindestens eine Kamera 132 umfassen. Die Kamera 132 kann eingerichtet sein, die Sensorträgervorrichtung 116 mittels des Markers 130 eindeutig zu identifizieren. Für weitere, optionale Ausgestaltungen des System 112 wird auf die Beschreibung der 2A bis 4 verwiesen.
• Das Koordinatenmessgerät 110 umfasst weiterhin mindestens eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit 134. Die Steuer- und/oder Auswerteeinheit 134 umfasst mindestens einen Prozessor 136 und ist eingerichtet, bei der Erfassung der Koordinate eine durch den Sensor 114 erfasste physikalische und/oder mechanische Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts 110 oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts 110 zu berücksichtigen. Das Berücksichtigen der physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft kann beispielsweise ein Bestimmen einer Korrektur der Erfassung der Koordinate umfassen. Wie in 1 dargestellt, können die Sensorauswerteeinheiten 126 der Systeme 112 mit der Steuer- und/oder Auswerteeinheit 134 des Koordinatenmessgeräts 110 verbunden sein. Insbesondere kann eine Verbindung zum Austausch von Daten, beispielsweise zum Austausch der vom Sensor 114 erfassten physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft und/oder zum Austausch von Steuerungsbefehlen, vorgesehen sein.
• Weiterhin kann das Koordinatenmessgerät 110, wie in 1 schematisch dargestellt, eine Sensoreinheit 138 umfassen, welche eingerichtet ist, die Koordinaten des Messobjekts zu erfassen. Die Sensoreinheit 138 kann insbesondere eine optische und/oder taktile Sensoreinheit sein. Das Koordinatenmessgerät 110 umfasst weiterhin zumindest eine Achsführungen 140 zur Führung der Sensoreinheit 138 entlang mindestens einer Richtung umfassen. Weiterhin kann das Koordinatenmessgerät 110 einen Messtisch 142 mit mindestens einer Auflagefläche zur Auflage des Messobjektes umfassen.
• Die 2A bis 2C zeigen schematische Darstellungen von Komponenten eines ersten Ausführungsbeispiels eines Systems 112 zur Positionierung mindestens eines Sensors 114 an einem Koordinatenmessgerät 110, wie es beispielsweise in dem Koordinatenmessgerät aus 1 verwendet wird. Die Komponenten des Systems 112 sind in den 2A bis 2C im Einzelnen dargestellt, insbesondere zeigt 2A eine beispielhafte Sensorträgervorrichtung 116, 2B zeigt eine beispielhafte Fassung 122 und 2C zeigt die in der Fassung 122 aufgenommene Sensorträgervorrichtung 116.
• Wie in 2A zu sehen ist, kann das System 112 eine Mehrzahl an Sensoren 114 umfassen. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das System 112 vier Sensoren 114. Die Befestigungsvorrichtung 118 kann dabei eine Mehrzahl an Befestigungsarmen 120 aufweisen. Beispielsweise umfasst die Befestigungsvorrichtung 118 vier Befestigungsarme 120. An jeweils einem Befestigungsarm 120 kann mindestens ein Sensor 114 angeordnet sein. Die Mehrzahl der Befestigungsarme 120 kann einheitlich, insbesondere hinsichtlich ihrer Form und/oder Länge, ausgestaltet sein. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass die Befestigungsarme 120 eine unterschiedliche Länge aufweisen. Die vier Befestigungsarme 120 können, wie in 2A dargestellt ist, strahlenförmig und/oder symmetrisch angeordnet sein. An jedem der vier Befestigungsarme 120 kann ein Sensor 114 angeordnet sein.
• Die Sensorträgervorrichtung 116 kann weiterhin mindestens ein Orientierungsmerkmal 144 aufweisen. Mittels des Orientierungsmerkmals 144 kann eine eindeutige Orientierung der Sensorträgervorrichtung 116 relativ zu der Fassung 122 vorgebbar sein. In dem in 2A gezeigtem Ausführungsbeispiel ist das Orientierungsmerkmal 144 beispielsweise eine nach außen gewandte geometrische Form sein, welche an der Sensorträgervorrichtung 116 angebracht und/oder von dieser umfasst ist. Es sind jedoch ebenso nach innen gewandte geometrische Formen als Orientierungsmerkmal 144 denkbar.
• In 2B ist eine der Sensorträgervorrichtung 116 aus 2A zugehörige Fassung 122 zu sehen. Die Fassung 122 weist, wie oben bereits erläutert, die Negativform 124 der Sensorträgervorrichtung 116 auf. So kann beispielsweise die Fassung 122 ebenso eine Negativform 124 des Orientierungsmerkmals 144 aufweisen. Die Fassung 122 ist zur Aufnahme der Sensorträgervorrichtung 116 eingerichtet. Die in der Fassung 122 aufgenommen Sensorträgervorrichtung 116 ist in 2C dargestellt.
• In den 3A und 3B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems 112 zur Positionierung mindestens eines Sensors 114 an einem Koordinatenmessgerät 110 in einer Draufsicht (3A) und einer seitlichen Ansicht (3B) schematisch dargestellt. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht weitestgehend dem in den 2A bis 2C gezeigtem Ausführungsbeispiel. Daher kann auf obige Beschreibung verwiesen werden.
• Wie in 3A zu sehen ist, weisen die in diesem Ausführungsbeispiel an den vier Befestigungsarmen 120 angeordneten Sensoren 114 jeweils einen Temperatursensor 146 auf.
• Weiterhin können die Befestigungsarme 120 der Sensorträgervorrichtung 116 beispielsweise starre Befestigungsarme 148 sein. Der Sensor 114 kann dabei mittels mindestens eines Verbindungelements 150 an dem starren Befestigungsarm 148 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können jedoch grundsätzlich auch elastische Befestigungsarme vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Blattfeder und/oder ein Festkörpergelenk genutzt werden. Das Verbindungselement 150 kann beispielsweise ein Kugelgelenk 152 umfassen. Jedoch sind auch andere Verbindungselemente 150, insbesondere bewegliche Verbindungselement, wie beispielsweise einem Festkörpergelenk, und/oder elastische Verbindungselement, wie beispielsweise einem Federelement, denkbar. Das Verbindungselement 150, insbesondere das Kugelgelenk 152, kann dazu eingerichtet sein, Winkelfehler, beispielsweise aufgrund von Unebenheiten der Unterstruktur, auszugleichen oder zumindest zu verringern.
• In der in 3B gezeigten seitlichen Ansicht, ist die Anordnung des Sensors 114 an dem Befestigungsarms 120 detailliert und in einem vergrößerten Ausschnitt zu sehen. Das Verbindungselement 150, insbesondere das Kugelgelenk 152, ist dabei an dem Befestigungsarm 120 angeordnet und umfasst weiterhin eine Halterung 154 zur Aufnahme des Sensors 114. Zwischen Sensor 114 und dem Koordinatenmessgerät kann zusätzlich Wärmepaste vorgesehen sein, um den Wärmeübertag auf den Sensor 114 zu verbessern.
• 4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Systems 112 zur Positionierung mindestens eines Sensors 114 an einem Koordinatenmessgerät 110 in einer seitlichen Ansicht. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht weitestgehend dem in den 2A bis 2C gezeigtem Ausführungsbeispiel. Daher kann auf obige Beschreibung verwiesen werden.
• Wie in 4 dargestellt ist, kann die Befestigungsvorrichtung 118 der Sensorträgervorrichtung 116 weiterhin mindestens einen Druckschalter 156 aufweisen. Beispielsweise kann der Druckschalter 156 ein elektronischer Druckschalter sein. Andere Druckschalter 156, beispielsweise mechanische Druckschalter, sind jedoch grundsätzlich ebenfalls möglich. Der Druckschalter 156 kann zwischen dem Sensor 114 und dem Befestigungsarm 120 angeordnet sein. Der Druckschalter 156 kann über mindestens zwei Ausgangszustände verfügen, wobei der Druckschalter 156 in einem ersten Ausgangszustand geöffnet ist und in einem zweiten Ausgangszustand geschlossen ist. Die Sensorträgervorrichtung 116 kann weiterhin mindestens eine Signalvorrichtung 158 aufweisen. Die Signalvorrichtung 158 kann eingerichtet sein, die mindestens zwei Ausgangszustände des Druckschalters 156 mittels mindestens eines akustischen, optischen und/oder elektronischen Signals anzugeben. In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiels umfasst die Signalvorrichtung 158 eine Beleuchtungsvorrichtung 160, beispielsweise eine RGB-Leuchtdiode (RGB-LED). Die Beleuchtungsvorrichtung 160 kann eingerichtet sein, die zwei Ausgangszustände des Druckschalters 156 optisch anzuzeigen. Beispielsweise kann die Beleuchtungsvorrichtung 160 bei einem geschlossenen Druckschalter 156 ein grünes Signal 162 und bei einem offenen Druckschalter 156 ein rotes Signal 164 anzeigen. So kann der Druckschalter 156 und die Signalvorrichtung 158 signalisieren, dass der Sensor 114 in Kontakt mit dem Koordinatenmessgerät 110 ist.
• In 5 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Positionierung mindestens eines Sensors 114 an einem Koordinatenmessgerät 110 gezeigt (gekennzeichnet durch Bezugszeichen 166). Das Verfahren kann insbesondere eine Verwendung von erfindungsgemäßen Ausgestaltungen des Systems 112 und des Koordinatenmessgeräts 110 umfassen, wie sie beispielsweise in 1 beschrieben sind. Daher kann für die Beschreibung des Systems 112 und des Koordinatenmessgeräts 110 auf obige Beschreibung verwiesen werden.
• Das Verfahren umfasst die nachfolgend näher beschriebenen und definierten Schritte, welche vorzugsweise in der genannten Reihenfolge durchgeführt werden können. Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere Reihenfolge möglich. Weiterhin ist es möglich, zwei oder mehr der beschriebenen Verfahrensschritte gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchzuführen. Zudem können einer, mehrere oder alle der genannten Verfahrensschritte, einzeln oder auch in Gruppen, auch einfach oder mehrfach wiederholt durchgeführt werden. Zudem kann das Verfahren zusätzliche, nicht genannte Verfahrensschritte umfassen.
• Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
• i. (gekennzeichnet durch Bezugszeichen 168) Bereitstellen des Koordinatenmessgeräts 110 und des mindestens einen Systems 112 zur Positionierung des mindestens einen Sensors 114 an dem Koordinatenmessgerät 110; und
• ii. (gekennzeichnet durch Bezugszeichen 170) Anbringen des Systems 112 an dem Koordinatenmessgerät 110.
• 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts. Das Verfahren kann insbesondere eine Verwendung von erfindungsgemäßen Ausgestaltungen des Systems 112 und des Koordinatenmessgeräts 110 umfassen, wie sie beispielsweise in 1 beschrieben sind. Daher kann für die Beschreibung des Systems 112 und des Koordinatenmessgeräts 110 auf obige Beschreibung verwiesen werden.
• Das Verfahren umfasst die nachfolgend näher beschriebenen und definierten Schritte, welche vorzugsweise in der genannten Reihenfolge durchgeführt werden können. Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere Reihenfolge möglich. Weiterhin ist es möglich, zwei oder mehr der beschriebenen Verfahrensschritte gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchzuführen. Zudem können einer, mehrere oder alle der genannten Verfahrensschritte, einzeln oder auch in Gruppen, auch einfach oder mehrfach wiederholt durchgeführt werden. Zudem kann das Verfahren zusätzliche, nicht genannte Verfahrensschritte umfassen.
• Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
1. a. (gekennzeichnet durch Bezugszeichen 166) Positionieren mindestens eines Sensors 114 an einem Koordinatenmessgerät 110, wobei ein Verfahren zur Positionierung mindestens eines Sensors 114 an einem Koordinatenmessgerät 110 gemäß der vorliegenden Erfindung, beispielsweise gemäß der in 5 beschriebenen Ausgestaltung und/oder gemäß einer anderen, erfindungsgemäßen Ausgestaltung, verwendet wird;
2. b. (gekennzeichnet durch Bezugszeichen 172) Erfassen mindestens einer physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts 110 oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts 110 mittels des Sensors 114; und
3. c. (gekennzeichnet durch Bezugszeichen 174) Auswerten der physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts 110 oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts 110 mittels mindestens einer Steuer- und/oder Auswerteeinheit 134.
• Bezugszeichenliste

110

Koordinatenmessgeräts

112

System

114

Sensor

116

Sensorträgervorrichtung

118

Befestigungsvorrichtung

120

Befestigungsarm

122

Fassung

124

Negativform

126

Sensorauswerteeinheit

128

Mikrocontroller

130

Marker

132

Kamera

134

Steuer- und/oder Auswerteeinheit

136

Prozessor

138

Sensoreinheit

140

Achsführungen

142

Messtisch

144

Orientierungsmerkmal

146

Temperatursensor

148

Befestigungsarm

150

Verbindungelement

152

Kugelgelenk

154

Halterung zur Aufnahme des Sensors

156

Druckschalter

158

Signalvorrichtung

160

Beleuchtungsvorrichtung

162

grünes Signal

164

rotes Signal

166

Verfahrens zur Positionierung eines Sensors an einem Koordinatenmessgerät

168

Bereitstellen des Koordinatenmessgeräts und des Systems

170

Anbringen des Systems

172

Erfassen einer physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft

174

Auswerten der physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft

• 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 10833531 B2 [0004]
• DE 102018110169 A1 [0004]

Claims (10)

1. System (112) zur Positionierung mindestens eines Sensors (114) an einem Koordinatenmessgerät (110), umfassend: - mindestens einen Sensor (114); - mindestens eine Sensorträgervorrichtung (116) zur Aufnahme des Sensors (114), wobei die Sensorträgervorrichtung (116) mindestens eine Befestigungsvorrichtung (118) mit mindestens einem Befestigungsarm (120) aufweist, wobei der Sensor (114) an dem Befestigungsarm (120) angeordnet ist; und - mindestens eine Fassung (122) zur Aufnahme der Sensorträgervorrichtung (116), wobei die Fassung (122) an dem Koordinatenmessgerät (110) anbringbar ist, wobei die Fassung (122) eine Negativform (124) der Sensorträgervorrichtung (116) aufweist.
2. System (112) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Sensor (114) eingerichtet ist, um mindestens eine physikalische und/oder mechanische Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts (110) oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts (110) zu erfassen.
3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor mindestens ein Element aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: ein Temperatursensor; ein Beschleunigungssensor; ein Umweltsensor; ein Kraftsensor, ein Dehnungssensor.
4. System nach (112) einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System (112) eine Mehrzahl an Sensoren (114) aufweist, wobei die Befestigungsvorrichtung (118) eine Mehrzahl an Befestigungsarmen (120) aufweist, wobei mindestens ein Sensor (114) an jeweils einem Befestigungsarm (120) angeordnet ist.
5. System (112) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Befestigungsarm (120) der Sensorträgervorrichtung (116) ein elastischer Befestigungsarm ist, oder wobei der Befestigungsarm (120) der Sensorträgervorrichtung (116) ein starrer Befestigungsarm (148) ist, wobei der mindestens eine Sensor (114) mittels mindestens eines Verbindungelements (150) an dem starren Befestigungsarm (148) angeordnet ist.
6. System (112) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorträgervorrichtung (116) weiterhin mindestens ein Orientierungsmerkmal (144) aufweist, wobei mittels des Orientierungsmerkmals (144) eine eindeutige Orientierung der Sensorträgervorrichtung (116) relativ zu der Fassung (122) vorgebbar ist.
7. System (112) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Befestigungsvorrichtung (118) der Sensorträgervorrichtung (116) weiterhin mindestens einen Druckschalter (156) aufweist, wobei der Druckschalter (156) zwischen dem Sensor (114) und dem Befestigungsarm (120) angeordnet ist, wobei der Druckschalter (156) über mindestens zwei Ausgangszustände verfügt, wobei der Druckschalter (156) in einem ersten Ausgangszustand geöffnet ist und in einem zweiten Ausgangszustand geschlossen ist, wobei die Sensorträgervorrichtung (116) weiterhin mindestens eine Signalvorrichtung (158) aufweist, wobei die Signalvorrichtung (158) eingerichtet ist, die mindestens zwei Ausgangszustände des Druckschalters (156) mittels mindestens eines akustischen, optischen und/oder elektronischen Signals anzugeben.
8. Koordinatenmessgerät (110) zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts, wobei das Koordinatenmessgerät (110) mindestens ein System (112) zur Positionierung mindestens eines Sensors (114) an dem Koordinatenmessgerät (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, weiterhin umfassend mindestens eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit (134), wobei die Steuer- und/oder Auswerteeinheit (134) mindestens einen Prozessor (136) umfasst und eingerichtet ist, bei der Erfassung der Koordinate eine durch den Sensor (114) erfasste physikalische und/oder mechanische Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts (110) oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts (110) zu berücksichtigen.
9. Verfahren zur Positionierung mindestens eines Sensors (114) an einem Koordinatenmessgerät (110), wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: i. Bereitstellen des Koordinatenmessgeräts (110) und mindestens eines Systems (112) zur Positionierung mindestens eines Sensors (114) an einem Koordinatenmessgerät (110) nach einem der vorhergehenden, ein System betreffenden Ansprüche; und ii. Anbringen des Systems (112) an dem Koordinatenmessgerät (110).
10. Verfahren zur Erfassung mindestens einer Koordinate mindestens eines Messobjekts, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: a. Positionieren mindestens eines Sensors (114) an einem Koordinatenmessgerät (110), wobei ein Verfahren zur Positionierung mindestens eines Sensors (114) an einem Koordinatenmessgerät (110) nach dem vorhergehenden Anspruch verwendet wird; b. Erfassen mindestens einer physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts (110) oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts (110) mittels des Sensors (114); und c. Auswerten der physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaft des Koordinatenmessgeräts (110) oder mindestens einer Komponente des Koordinatenmessgeräts (110) mittels mindestens einer Steuer- und/oder Auswerteeinheit (134).

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