DE112011100310T5 - Intelligentes wiederholtes Armmontagesystem - Google Patents

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David M. Danielson
Herbert Gordon Seegers
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Abstract

Beispielhafte Ausgestaltungen umfassen ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät, das Folgendes umfasst: einen manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung von Positionssignalen umfasst; eine Messvorrichtung, die an dem ersten Ende des Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts befestigt ist; eine elektronische Schaltung zum Empfang der Positionssignale von den Positionsmessgeräten und zur Bereitstellung von Daten, die einer Lage der Messvorrichtung entsprechen; ein an das zweite Ende gekoppeltes Unterteil; einen auf dem Unterteil angeordneten oberen Halterungsabschnitt; einen unteren Halterungsabschnitt, der an einer Montagestruktur befestigt ist und dafür konfiguriert ist, wiederholt mit dem oberen Halterungsabschnitt verbunden zu werden; und ein elektronisches Identifikationssystem, das dafür konfiguriert ist, eine den unteren Halterungsabschnitt identifizierende Kennungsinformation an die elektronische Schaltung zu senden.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 20. Januar 2010 angemeldeten vorläufigen Patentanmeldung, Aktenzeichen 61/296,555, deren Inhalt hiermit in seiner Gesamtheit einbezogen wird.
  • Hintergrund
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Koordinatenmessgerät und insbesondere ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät mit einer wiederholten Unterteilhalterung, die ein elektronisches Unterteilhalterungs-Identifikationssystem aufweist.
  • Tragbare Gelenkarm-Koordinatenmessgeräte (Gelenkarm-KMGs) fanden eine weit verbreitete Verwendung bei der Fertigung bzw. Herstellung von Teilen, wo ein Bedarf daran besteht, die Abmessungen des Teils während verschiedener Schritte der Fertigung bzw. Herstellung (z. B. der mechanischen Bearbeitung) des Teils schnell und genau nachzuprüfen. Tragbare Gelenkarm-KMGs stellen eine weitgehende Verbesserung gegenüber bekannten unbeweglichen bzw. feststehenden, kostenintensiven und relativ schwer zu bedienenden Messeinrichtungen dar, und zwar insbesondere hinsichtlich des Zeitaufwands, der für die Durchführung der Messungen der Dimensionen relativ komplexer Teile anfällt. Normalerweise führt ein Bediener eines tragbaren Gelenkarm-KMG einfach eine Sonde entlang der Oberfläche des zu messenden Teils oder Objekts. Die Messdaten werden dann aufgezeichnet und dem Bediener bereitgestellt. In einigen Fällen werden die Daten dem Bediener in optischer Form bereitgestellt, beispielsweise in dreidimensionaler (3-D) Form auf einem Computerbildschirm. In anderen Fällen werden die Daten dem Bediener in numerischer Form bereitgestellt, beispielsweise wenn bei der Messung des Durchmessers eines Lochs der Text „Durchmesser = 1,0034” auf einem Computerbildschirm angezeigt wird.
  • Ein Beispiel eines tragbaren Gelenkarm-KMG des Stands der Technik wird in dem US-Patent Nr. 5,402,582 ('582) des gleichen Inhabers offenbart, welches hierin in seiner Gesamtheit einbezogen wird. Das Patent '582 offenbart ein 3-D-Messsystem, das ein manuell bedientes Gelenkarm-KMG mit einem Tragunterteil an einem Ende und einer Messsonde am anderen Ende umfasst. Das US-Patent Nr. 5,611,147 ('147) des gleichen Inhabers, welches hierin in seiner Gesamtheit einbezogen wird, offenbart ein ähnliches Gelenkarm-KMG. In dem Patent '147 umfasst das Gelenkarm-KMG mehrere Merkmale einschließlich einer zusätzlichen Drehachse am Sondenende, wodurch für einen Arm eine Konfiguration mit zwei-zwei-zwei oder zwei-zwei-drei Achsen bereitgestellt wird (wobei Letztere ein Arm mit sieben Achsen ist).
  • Es besteht Bedarf an einem Gelenkarm-KMG, das wiederholt schnell montiert und demontiert werden kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Beispielhafte Ausgestaltungen umfassen ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät, das Folgendes umfasst: einen manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung von Positionssignalen umfasst; eine Messvorrichtung, die an dem ersten Ende des Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts befestigt ist; eine elektronische Schaltung zum Empfang der Positionssignale von den Positionsmessgeräten und zur Bereitstellung von Daten, die einer Lage der Messvorrichtung entsprechen; ein an das zweite Ende gekoppeltes Unterteil; einen auf dem Unterteil angeordneten oberen Halterungsabschnitt; einen unteren Halterungsabschnitt, der an einer Montagestruktur befestigt ist und dafür konfiguriert ist, wiederholt mit dem oberen Halterungsabschnitt verbunden zu werden; und ein elektronisches Identifikationssystem, das dafür konfiguriert ist, eine den unteren Halterungsabschnitt identifizierende Kennungsinformation an die elektronische Schaltung zu senden.
  • Weitere beispielhafte Ausgestaltungen umfassen ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät, das Folgendes umfasst: einen manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung von Positionssignalen umfasst; eine Messvorrichtung, die an dem ersten Ende des Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts befestigt ist; eine elektronische Schaltung zum Empfang der Positionssignale von den Positionsmessgeräten und zur Bereitstellung von Daten, die einer Lage der Messvorrichtung entsprechen; ein an das zweite Ende gekoppeltes Unterteil; einen auf dem Unterteil angeordneten oberen Halterungsabschnitt; und einen unteren Halterungsabschnitt, der an einer Montagestruktur befestigt ist und dafür konfiguriert ist, wiederholt mit dem oberen Halterungsabschnitt verbunden zu werden, wobei der obere Halterungsabschnitt und der untere Halterungsabschnitt Komponenten einer Curvic-Kupplung oder einer Hirth-Kupplung sind.
  • Weitere beispielhafte Ausgestaltungen umfassen ein Verfahren zum Betrieb eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts mit Schritten umfassend: Bereitstellen eines manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitts mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung von Positionssignalen umfasst; einer Messvorrichtung, die an dem ersten Ende des Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts befestigt ist; einer elektronischen Schaltung zum Empfang der Positionssignale von den Positionsmessgeräten und zur Bereitstellung von Daten, die einer Lage der Messvorrichtung entsprechen; eines an das zweite Ende gekoppelten Unterteils; und eines auf dem Unterteil angeordneten oberen Halterungsabschnitts; Bereitstellen eines ersten unteren Halterungsabschnitts, der an einer ersten Montagestruktur befestigt ist und dafür konfiguriert ist, wiederholt mit dem oberen Halterungsabschnitt verbunden zu werden; Verbinden des Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts mit dem ersten unteren Halterungsabschnitt; und Senden erster Kennungsdaten, die den ersten unteren Halterungsabschnitt identifizieren, an die elektronische Schaltung.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen, sind beispielhafte Ausgestaltungen dargestellt, welche nicht als den gesamten Schutzbereich der Offenbarung einschränkend aufzufassen sind und wobei die Elemente in mehreren Figuren gleich nummeriert sind:
  • 1 einschließlich 1A und 1B sind perspektivische Darstellungen eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts (Gelenkarm-KMG), das Ausgestaltungen verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung darin aufweist;
  • 2 einschließlich 2A–2D zusammengenommen sind Blockschaltbilder der Elektronik, die als Teil des Gelenkarm-KMG von 1 gemäß einer Ausgestaltung verwendet wird;
  • 3 einschließlich 3A und 3B zusammengenommen sind Blockschaltbilder, die detaillierte Merkmale des elektronischen Datenverarbeitungssystems von 2 gemäß einer Ausgestaltung beschreiben;
  • 4 einschließlich 4A und 4B sind perspektivische Darstellungen von Curvic-Kupplungen bzw. Hirth-Kupplungen, die als Teil einer Halterung zur Montage des Gelenkarm-KMG von 1 an einer spezifischen Stelle gemäß Ausgestaltungen eines Aspekts der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
  • 5 ist eine Querschnittsdarstellung eines Abschnitts der Unterteils des Gelenkarm-KMG von 1 mit der darin ausgebildeten Halterung gemäß Ausgestaltungen eines Aspekts der vorliegenden Erfindung;
  • 6 einschließlich 6A und 6B sind teilweise aufgeschnittene perspektivische Darstellungen der Halterung in nicht-zusammengebauter bzw. zusammengebauter Position gemäß Ausgestaltungen eines Aspekts der vorliegenden Erfindung; und
  • 7 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Montage des Gelenkarm-KMG gemäß beispielhaften Ausgestaltungen.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Beispielhafte Ausgestaltungen umfassen eine wiederholte Unterteilhalterung mit einem elektronischen Unterteilhalterungs-Identifikationssystem, das eine Unterteilhalterungs-Seriennummer einer früheren Messhistorie eines oder mehrerer Gelenkarm-KMGs zuordnet. Die beispielhafte Unterteilhalterung macht es möglich, dass das Gelenkarm-KMG entfernt und wiederholt wieder eingesetzt werden kann, ohne dass das Bezugssystem des einen oder der mehreren Gelenkarm-KMGs neu eingerichtet werden muss.
  • 1A und 1B veranschaulichen in der Perspektive ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) 100 gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, wobei ein Gelenkarm ein Typ von Koordinatenmessgerät ist. 1A und 1B zeigen, dass das beispielhafte Gelenkarm-KMG 100 ein Gelenkmessgerät mit sechs oder sieben Achsen umfassen kann, das ein Messsondengehäuse 102 aufweist, das an einem Ende an einen Armabschnitt 104 des Gelenkarm-KMG 100 gekoppelt ist. Der Armabschnitt 104 umfasst ein erstes Armsegment 106, das durch eine erste Gruppierung von Lagereinsätzen 110 (z. B. zwei Lagereinsätze) an ein zweites Armsegment 108 gekoppelt ist. Eine zweite Gruppierung von Lagereinsätzen 112 (z. B. zwei Lagereinsätze) koppelt das zweite Armsegment 108 an das Messsondengehäuse 102. Eine dritte Gruppierung von Lagereinsätzen 114 (z. B. drei Lagereinsätze) koppelt das erste Armsegment 106 an ein Unterteil 116, das am anderen Ende des Armabschnitts 104 des Gelenkarm-KMG 100 angeordnet ist. Jede Gruppierung von Lagereinsätzen 110, 112, 114 stellt mehrere Achsen der Gelenkbewegung bereit. Das Messsondengehäuse 102 kann auch die Welle des siebten Achsenabschnitts des Gelenkarm-KMG 100 umfassen (z. B. einen Einsatz, der ein Kodierersystem enthält, das die Bewegung des Messgeräts, beispielsweise einer Sonde 118, in der siebten Achse des Gelenkarm-KMG 100 bestimmt). Das Unterteil 116 ist bei der Verwendung des Gelenkarm-KMG 100 normalerweise an einer Arbeitsfläche befestigt.
  • Jeder Lagereinsatz in der Lagereinsatzgruppierung 110, 112, 114 enthält normalerweise ein Kodierersystem (z. B. ein optisches Winkelkodierersystem). Das Kodierersystem (d. h. ein Positionsmessgerät) stellt eine Angabe der Position der jeweiligen Armsegmente 106, 108 und der entsprechenden Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 bereit, die alle zusammen eine Angabe der Position der Sonde 118 in Bezug auf das Unterteil 116 (und somit die Position des durch das Gelenkarm-KMG 100 gemessenen Objekts in einem bestimmten Bezugssystem – beispielsweise einem lokalen oder globalen Bezugssystem) bereitstellen. Die Armsegmente 106, 108 können aus einem in geeigneter Weise starren Material bestehen, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, einem Kohlefaserverbundmaterial. Ein tragbares Gelenkarm-KMG 100 mit sechs oder sieben Achsen der Gelenkbewegung (d. h. Freiheitsgraden) stellt die Vorteile bereit, dass dem Bediener gestattet wird, die Sonde 118 an einer gewünschten Stelle in einem 360°-Bereich rings um das Unterteil 116 zu positionieren, wobei ein Armabschnitt 104 bereitgestellt wird, der leicht von dem Bediener gehandhabt werden kann. Es ist jedoch zu erkennen, dass die Darstellung eines Armabschnitts 104 mit zwei Armsegmenten 106, 108 als Beispiel dient und dass die beanspruchte Erfindung nicht dadurch eingeschränkt sein sollte. Ein Gelenkarm-KMG 100 kann eine beliebige Anzahl an Armsegmenten aufweisen, die durch Lagereinsätze (und somit mehr oder weniger als sechs oder sieben Achsen der Gelenkbewegung bzw. Freiheitsgrade) miteinander gekoppelt sind.
  • Die Sonde 118 ist abnehmbar am Messsondengehäuse 102 angebracht, welches mit der Lagereinsatzgruppierung 112 verbunden ist. Ein Griff 126 ist in Bezug auf das Messsondengehäuse 102 beispielsweise mittels eines Schnellverbinders abnehmbar. Der Griff 126 kann durch ein anderes Gerät ersetzt werden (z. B. eine Laserliniensonde, einen Strichcodeleser), wodurch die Vorteile bereitgestellt werden, dass dem Bediener die Verwendung verschiedener Messgeräte mit demselben Gelenkarm-KMG 100 gestattet wird. Das Messsondengehäuse 102 beherbergt bei beispielhaften Ausgestaltungen eine abnehmbare Sonde 118, die ein Kontaktmessgerät ist und verschiedene Spitzen 118 aufweisen kann, die das zu messende Objekt physisch berühren und folgende umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein: Sonden vom Typ Kugel, berührungsempfindlich, gebogen oder verlängert. Bei anderen Ausgestaltungen wird die Messung beispielsweise durch ein berührungsloses Gerät wie z. B. eine Laserliniensonde (LLP; laser line probe) durchgeführt. Der Griff 126 ist bei einer Ausgestaltung durch die LLP ersetzt, wobei der Schnellverbinder verwendet wird. Andere Typen von Messgeräten können den abnehmbaren Griff 126 ersetzen, um eine zusätzliche Funktionalität bereitzustellen. Die Beispiele für solche Messgeräte umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, z. B. eine oder mehrere Beleuchtungslampen, einen Temperatursensor, einen Thermoscanner, einen Strichcodescanner, einen Projektor, eine Lackierpistole, eine Kamera oder dergleichen.
  • In 1A und 1B ist ersichtlich, dass das Gelenkarm-KMG 100 den abnehmbaren Griff 126 umfasst, der die Vorteile bereitstellt, dass Ausrüstungsteile oder Funktionalitäten ausgetauscht werden können, ohne dass das Messsondengehäuse 102 von der Lagereinsatzgruppierung 112 entfernt werden muss. Wie unter Bezugnahme auf 2 detaillierter besprochen wird, kann der abnehmbare Griff 126 auch einen elektrischen Anschluss umfassen, der es gestattet, dass elektrische Energie und Daten mit dem Griff 126 und der im Sondenende angeordneten entsprechenden Elektronik ausgetauscht werden.
  • Bei verschiedenen Ausgestaltungen ermöglicht jede Gruppierung von Lagereinsätzen 110, 112, 114, dass der Armabschnitt 104 des Gelenkarm-KMG 100 um mehrere Drehachsen bewegt wird. Wie bereits erwähnt, umfasst jede Lagereinsatzgruppierung 110, 112, 114 entsprechende Kodierersysteme wie beispielsweise optische Winkelkodierer, die jeweils koaxial mit der entsprechenden Drehachse z. B. der Armsegmente 106, 108 angeordnet sind. Das optische Kodierersystem erfasst eine Drehbewegung (Schwenkbewegung) oder Querbewegung (Gelenkbewegung) beispielsweise von jedem der Armsegmente 106, 108 um die entsprechende Achse und überträgt ein Signal zu einem elektronischen Datenverarbeitungssystem in dem Gelenkarm-KMG 100, wie hierin im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Jede einzelne unverarbeitete Kodiererzählung wird separat als Signal zu dem elektronischen Datenverarbeitungssystem gesendet, wo sie zu Messdaten weiterverarbeitet wird. Es ist kein von dem Gelenkarm-KMG 100 selbst getrennter Positionsberechner (z. B. eine serielle Box) erforderlich, der in dem US-Patent Nr. 5,402,582 ('582) des gleichen Inhabers offenbart wird.
  • Das Unterteil 116 kann eine Befestigungs- bzw. Montagevorrichtung 120 umfassen. Die Montagevorrichtung 120 ermöglicht die abnehmbare Montage des Gelenkarm-KMG 100 an einer gewünschten Stelle wie beispielsweise einem Inspektionstisch, einem Bearbeitungszentrum, einer Wand oder dem Boden. Das Unterteil 116 umfasst bei einer Ausgestaltung einen Griffabschnitt 122, der eine zweckmäßige Stelle ist, an welcher der Bediener das Unterteil 116 hält, während das Gelenkarm-KMG 100 bewegt wird. Bei einer Ausgestaltung umfasst das Unterteil 116 ferner einen beweglichen Abdeckungsabschnitt 124, der herunterklappbar ist, um eine Benutzerschnittstelle wie beispielsweise einen Bildschirm freizugeben.
  • Wie hierin weiter unter Bezugnahme auf 4–6 beschrieben wird, können das Unterteil 116 und die Montagevorrichtung ferner eine wiederholte Unterteilhalterung 150 umfassen, die in das Unterteil 116 eingebaut ist und ein elektronisches Unterteilhalterungs-Identifikationssystem aufweist, das der Halterung 150 eine Armseriennummer und die frühere Messhistorie zuordnet. Die beispielhafte Unterteilhalterung macht es möglich, dass das Gelenkarm-KMG 100 entfernt und sachgemäß relativ schneller wieder eingesetzt werden kann, ohne dass alle grundlegenden Messparameter jedes Mal eingerichtet werden müssen, wenn das Gelenkarm-KMG 100 aus der Halterung 150 entfernt und anschließend wieder in die Halterung 150 eingesetzt wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung enthält bzw. beherbergt das Unterteil 116 des tragbaren Gelenkarm-KMG 100 ein elektronisches Datenverarbeitungssystem, das zwei Hauptkomponenten umfasst: ein Basisverarbeitungssystem, das die Daten der verschiedenen Kodierersysteme im Gelenkarm-KMG 100 sowie Daten, die andere Armparameter zur Unterstützung der dreidimensionalen (3-D) Positionsberechnungen repräsentieren, verarbeitet; und ein Benutzerschnittstellen-Verarbeitungssystem, das ein integriertes Betriebssystem, einen berührungssensitiven Bildschirm und eine residente Anwendungssoftware umfasst, welche die Implementierung relativ vollständiger messtechnischer Funktionen innerhalb des Gelenkarm-KMG 100 gestattet, ohne dass dabei eine Verbindung zu einem externen Computer vorhanden sein muss.
  • Das elektronische Datenverarbeitungssystem im Unterteil 116 kann mit den Kodierersystemen, Sensoren und anderer peripherer Hardware, die entfernt vom Unterteil 116 angeordnet ist (z. B. eine LLP, die am abnehmbaren Griff 126 an dem Gelenkarm-KMG 100 montiert werden kann), kommunizieren.
  • Die Elektronik, die diese peripheren Hardwarevorrichtungen oder -merkmale unterstützt, kann in jeder der in dem tragbaren Gelenkarm-KMG 100 angeordneten Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 angeordnet sein.
  • 2 ist ein Blockschaltbild der Elektronik, die gemäß einer Ausgestaltung in einem Gelenkarm-KMG 100 verwendet wird. Die in 2 dargestellte Ausgestaltung umfasst ein elektronisches Datenverarbeitungssystem 210, das eine Basisprozessorkarte 204 zur Implementierung des Basisverarbeitungssystems, eine Benutzerschnittstellenkarte 202, eine Basisenergiekarte 206 zur Bereitstellung von Energie, ein Bluetooth-Modul 232 und eine Basisneigungskarte 208 umfasst. Die Benutzerschnittstellenkarte 202 umfasst einen Computerprozessor zum Ausführen der Anwendungssoftware, um die Benutzerschnittstelle, den Bildschirm und andere hierin beschriebene Funktionen durchzuführen.
  • In 2 ist ersichtlich, dass das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 über einen oder mehrere Armbusse 218 mit den vorgenannten mehreren Kodierersystemen kommuniziert. Jedes Kodierersystem erzeugt bei der in 2 dargestellten Ausgestaltung Kodiererdaten und umfasst: eine Kodierer-Armbus-Schnittstelle 214, einen digitalen Kodierer-Signalprozessor (DSP) 216, eine Kodierer-Lesekopf-Schnittstelle 234 und einen Temperatursensor 212. Andere Geräte wie beispielsweise Dehnungssensoren können an den Armbus 218 angeschlossen werden.
  • In 2 ist auch die Sondenende-Elektronik 230 dargestellt, die mit dem Armbus 218 kommuniziert. Die Sondenende-Elektronik 230 umfasst einen Sondenende-DSP 228, einen Temperatursensor 212, einen Griff-/LLP-Schnittstellenbus 240, der bei einer Ausgestaltung über einen Schnellverbinder mit dem Griff 126 oder der LLP 242 verbindet, und eine Sondenschnittstelle 226. Der Schnellverbinder ermöglicht den Zugang des Griffs 126 zu dem Datenbus, den Steuerleitungen, dem von der LLP 242 benutzten Energiebus und anderen Ausrüstungsteilen. Die Sondenende-Elektronik 230 ist bei einer Ausgestaltung in dem Messsondengehäuse 102 an dem Gelenkarm-KMG 100 angeordnet. Der Griff 126 kann bei einer Ausgestaltung von dem Schnellverbinder entfernt werden und die Messung kann mit der Laserliniensonde (LLP) 242, die über den Griff-/LLP-Schnittstellenbus 240 mit der Sondenende-Elektronik 230 des Gelenkarm-KMG 100 kommuniziert, durchgeführt werden. Bei einer Ausgestaltung sind das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 im Unterteil 106 des Gelenkarm-KMG 100, die Sondenende-Elektronik 230 im Messsondengehäuse 102 des Gelenkarm-KMG 100 und die Kodierersysteme in den Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 angeordnet. Die Sondenschnittstelle 226 kann durch ein beliebiges geeignetes Kommunikationsprotokoll, das im Handel erhältliche Produkte von Maxim Integrated Products, Inc., die als 1-Wire®-Kommunikationsprotokoll 236 ausgebildet sind, umfasst, mit dem Sondenende-DSP 228 verbunden werden.
  • 3 ist ein Blockschaltbild, das detaillierte Merkmale des elektronischen Datenverarbeitungssystems 210 des Gelenkarm-KMG 100 gemäß einer Ausgestaltung beschreibt. Das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 ist bei einer Ausgestaltung im Unterteil 116 des Gelenkarm-KMG 100 angeordnet und umfasst die Basisprozessorkarte 204, die Benutzerschnittstellenkarte 202, eine Basisenergiekarte 206, ein Bluetooth-Modul 232 und ein Basisneigungsmodul 208.
  • Bei einer in 3 dargestellten Ausgestaltung umfasst die Basisprozessorkarte 204 die verschiedenen hierin dargestellten funktionellen Blöcke. Eine Basisprozessorfunktion 302 wird beispielsweise verwendet, um die Erfassung von Messdaten des Gelenkarm-KMG 100 zu unterstützen, und empfängt über den Armbus 218 und eine Bussteuermodulfunktion 308 unverarbeitete Armdaten (z. B. Daten des Kodierersystems). Die Speicherfunktion 304 speichert Programme und statische Armkonfigurationsdaten. Die Basisprozessorkarte 204 umfasst ferner eine für eine externe Hardwareoption vorgesehene Portfunktion 310, um mit etwaigen externen Hardwaregeräten oder Ausrüstungsteilen wie beispielsweise einer LLP 242 zu kommunizieren. Eine Echtzeituhr (RTC; real time clock) und ein Protokoll 306, eine Batteriesatzschnittstelle (IF; interface) 316 und ein Diagnoseport 318 sind ebenfalls in der Funktionalität bei einer Ausgestaltung der in 3 abgebildeten Basisprozessorkarte 204 enthalten.
  • Die Basisprozessorkarte 302 leitet auch die gesamte drahtgebundene und drahtlose Datenkommunikation mit externen (Host-Rechner) und internen (Bildschirmprozessor 202) Geräten. Die Basisprozessorkarte 204 ist in der Lage, über eine Ethernet-Funktion 320 mit einem Ethernet-Netzwerk [wobei z. B. eine Taktsynchronisations-Norm wie beispielsweise IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1588 verwendet wird], über eine LAN-Funktion 322 mit einem drahtlosen Local Area Network (WLAN; wireless local area network) und über eine Parallel-Seriell-Kommunikations-Funktion (PSK-Funktion) 314 mit dem Bluetooth-Modul 232 zu kommunizieren. Die Basisprozessorkarte 204 umfasst des Weiteren einen Anschluss an ein Universal-Serial-Bus-Gerät (USB-Gerät) 312.
  • Die Basisprozessorkarte 204 überträgt und erfasst unverarbeitete Messdaten (z. B. Zählungen des Kodierersystems, Temperaturmesswerte) für die Verarbeitung zu Messdaten, ohne dass dabei irgendeine Vorverarbeitung erforderlich ist, wie sie beispielsweise bei der seriellen Box des vorgenannten Patents '582 offenbart wird. Der Basisprozessor 204 sendet die verarbeiteten Daten über eine RS485-Schnittstelle (IF) 326 zu dem Bildschirmprozessor 328 auf der Benutzerschnittstellenkarte 202. Bei einer Ausgestaltung sendet der Basisprozessor 204 auch die unverarbeiteten Messdaten an einen externen Computer.
  • Nun Bezug nehmend auf die Benutzerschnittstellenkarte 202 in 3, werden die vom Basisprozessor empfangenen Winkel- und Positionsdaten von auf dem Bildschirmprozessor 328 ausgeführten Anwendungen verwendet, um ein autonomes messtechnisches System in dem Gelenkarm-KMG 100 bereitzustellen. Die Anwendungen können auf dem Bildschirmprozessor 328 ausgeführt werden, um beispielsweise folgende, aber nicht darauf beschränkte Funktionen zu unterstützen: Messung von Merkmalen, Anleitungs- und Schulungsgrafiken, Ferndiagnostik, Temperaturkorrekturen, Steuerung verschiedener Betriebseigenschaften, Verbindung zu verschiedenen Netzwerken und Anzeige gemessener Objekte. Die Benutzerschnittstellenkarte 202 umfasst zusammen mit dem Bildschirmprozessor 328 und einer Schnittstelle für einen Flüssigkristallbildschirm (LCD-Bildschirm; liquid crystal display) 338 (z. B. ein berührungssensitiver LCD-Bildschirm) mehrere Schnittstellenoptionen, zu denen eine Secure-Digital-Karten-Schnittschnelle (SD-Karten-Schnittstelle) 330, ein Speicher 332, eine USB-Host-Schnittstelle 334, ein Diagnoseport 336, ein Kameraport 340, eine Audio-/Video-Schnittstelle 342, ein Wähl-/Funkmodem 344 und ein Port 346 für das Global Positioning System (GPS) gehören.
  • Das in 3 abgebildete elektronische Datenverarbeitungssystem 210 umfasst des Weiteren eine Basisenergiekarte 206 mit einem Umgebungsaufzeichnungsgerät 362 zur Aufzeichnung von Umgebungsdaten. Die Basisenergiekarte 206 stellt auch Energie für das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 bereit, wobei ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 358 und eine Batterieladegerät-Steuerung 360 verwendet werden. Die Basisenergiekarte 206 kommuniziert über einen seriellen Single-Ended-Bus 354, der eine Inter-Integrated Circuit (I2C) aufweist, sowie über eine serielle Peripherieschnittstelle einschließlich DMA (DSPI) 356 mit der Basisprozessorkarte 204. Die Basisenergiekarte 206 ist über eine Ein-/Ausgabe-Erweiterungsfunktion (I/O-Erweiterungsfunktion) 364, die in der Basisenergiekarte 206 implementiert ist, mit einem Neigungssensor und einem Radiofrequenzidentifikations-Modul (RFID-Modul) 208 verbunden.
  • Obwohl sie als getrennte Komponenten dargestellt sind, können alle oder eine Untergruppe der Komponenten bei anderen Ausgestaltungen physisch an verschiedenen Stellen angeordnet sein und/oder die Funktionen auf andere Art als bei der in 3 dargestellten kombiniert sein. Beispielsweise sind die Basisprozessorkarte 204 und die Benutzerschnittstellenkarte 202 bei einer Ausgestaltung in einer physischen Karte kombiniert.
  • Bezug nehmend auf 4–6, betrifft ein anderer Aspekt der Verbesserungen des tragbaren Gelenkarm-KMG 100 von Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung eine wiederholte Unterteilhalterung 150 mit einem elektronischen Unterteilhalterungs-Identifikationssystem, das eine Halterungs-Seriennummer der früheren Messhistorie eines oder mehrerer Gelenkarm-KMGs zuordnet. Die wiederholte Unterteilhalterung 150 umfasst einen unteren Halterungsabschnitt 402 und einen oberen Halterungsabschnitt 404. Die wiederholte Unterteilhalterung 150 kann einstückig mit dem Unterteil 116 ausgebildet sein und die Montagevorrichtung 120 kann dazu verwendet werden, den oberen Halterungsabschnitt 404 in Kontakt mit dem unteren Halterungsabschnitt 402 zu halten. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Montagevorrichtung 120 nach unten an die Gewinde des unteren Halterungsabschnitts 402 angeschraubt wird, wobei ein Verfahren zum Einsatz kommt, das demjenigen ähnlich ist, das in 9 der am 14. Januar 2011 angemeldeten US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 13/006490 dargestellt ist, die hiermit in ihrer Gesamtheit einbezogen wird.
  • Bei bestimmten Arbeitsszenarien muss der Bediener des tragbaren Gelenkarm-KMG 100 üblicherweise nahezu das gesamte tragbare Gelenkarm-KMG 100 (d. h. das Unterteil und die Armabschnitte) von einem Werkzeug, einer Maschine, einer Befestigung, einem Geräteständer, einer Anreißplatte oder einer anderen Arbeitsfläche entfernen, an welchem bzw. welcher es während des Bearbeitungs- oder Montagevorgangs befestigt war. Der Bediener muss dann das tragbare Gelenkarm-KMG 100 für die Durchführung anschließender Messungen wieder einbauen. Bei derzeitigen tragbaren KMG-Systemen ist jedes Mal, wenn das tragbare Gelenkarm-KMG 100 wieder eingebaut wird, eine relativ lange Zeit erforderlich, um ein Koordinatensystem wieder korrekt einzurichten und die Messreihe neu zu starten. Zur Einrichtung eines Bezugssystems wird das Gelenkarm-KMG beispielsweise dazu verwendet, Positionen auf dem Werkstück oder die Umgebung bei mindestens drei, normalerweise mehr, Punkten zu messen. Wenn das Gelenkarm-KMG zu mehreren Stellen bewegt wird, misst es gemeinsame Punkte bei jeder der Stellen, um ein gemeinsames Bezugssystem einzurichten. Der Benutzer greift auf die Applikationssoftware zu, um die Koordinaten der Messpunkte in mathematische Transformationsmatrizen umzuwandeln, die bei der Bewegung des Gelenkarm-KMG von einer Montageposition zur anderen benötigt werden. Solche Matrizen könnten 4×4-Matrizen sein, bei denen die Auswirkungen der Rotation und Translation beispielsweise kombiniert sind. Die Verfahren zur Erzielung und Verwendung von Transformationsmatrizen sind dem durchschnittlichen Fachmann weithin bekannt und werden nicht weiter besprochen. Mit den Transformationsmatrizen kann eine Software benutzt werden, um die Pose (x, y, z sowie drei Orientierungswinkel) des Gelenkarm-KMG 100 an der neuen Montageposition festzustellen. Im Allgemeinen ist die Zeit für die Schritte weitaus länger als die Messzeiten. Entsprechend verbessern die hierin beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungen die Effizienz beim Einsatz des Gelenkarm-KMG 100 beträchtlich.
  • Die vorliegende Erfindung sieht eine wiederholte Unterteilhalterung 150 vor, die es möglich macht, dass das Gelenkarm-KMG 100 entfernt und wiederholt wieder eingesetzt werden kann, ohne dass die Pose des Gelenkarm-KMG 100 jedes Mal neu eingerichtet werden muss, wenn es bewegt wird.
  • Einige Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung nutzen kinematische Montageelemente, die beispielsweise Kombinationen aus Kugeln und Stäben umfassen können. Andere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung basieren auf dem Prinzip der elastischen Mittelung (Überbeschränkung), die der Verformung durch große Kräfte entgegenwirkt. Eine derartige Ausgestaltung umfasst eine wiederholte Unterteilhalterung 150, die ohne Verformung die relativ extremen Kräfte aushalten kann, die für die Befestigung des Unterteils 116 und des Armabschnitts 104 des Gelenkarm-KMG 100 an einem Montagering 400 erforderlich sind. Beispielsweise kann eine statische Kraft eine Größenordnung haben, die dem Gewicht des Gelenkarm-KMG 100 entspricht. Das Drehmoment auf die Halterung des Gelenkarm-KMG 100 kann in der Größenordnung der maximalen Federkräfte mal einer Länge der Armsegmente 106, 108 liegen. Eine Ausgestaltung der wiederholten Unterteilhalterung 150 nutzt das Prinzip der elastischen Mittelung (Überbeschränkung). Zu den Beispielen für die in 4A und 4B dargestellten Halterungen 400 mit elastischer Mittelung zählen Curvic-Ringkupplungen 410 (4A, 6A, 6B) sowie Hirth-Ringkupplungen 420 (4B), die auch als Kupplungen mit V-Verzahnung oder Voith-Kupplungen bekannt sind. Die Curvic-Ringkupplungen stellen eine relativ große tragende Oberfläche bereit und beschränken außerdem die Bewegung vertikal, radial und konzentrisch. Die Implementierungen der Curvic-Ringkupplungen 410 und der Hirth-Ringkupplungen 420 bewältigen die Probleme mit den hierin beschriebenen relativ extremen Kräften. Die Curvic-Ringkupplungen 410 haben, wie es in der Technik bekannt ist, Präzisions-Flachverzahnungen mit gekrümmten Stirnzähnen mit Kontakttiefe. Die Curvic-Ringkupplungen 410 werden implementiert, um zwei oder mehr Elemente zu verbinden und dadurch eine einzige Bedieneinheit zu bilden. Die Hirth-Kupplungen 420 umfassen, wie es ebenfalls in der Technik bekannt ist, Radialkerben, die in eine Stirnfläche eines zylindrischen Elements eines Teils eingefräst oder eingeschliffen werden. Die Kerben werden eine nach der anderen in das Teil eingebracht, das um einen Bodenwinkel der Kerben geneigt und von Kerbe zu Kerbe gedreht wird, bis die Kerbverzahnung vollendet ist. Die Hirth-Ringkupplungen 420 werden derart implementiert, dass sie zwei Stücke eines Teils verbinden, und sind durch Zähne gekennzeichnet, die an den Stirnflächen jeder Hälfte des Teils ineinandergreifen.
  • Zusätzlich zu den Merkmalen, die die Wiederholgenauigkeit der Kupplungen 400 ermöglichen, umfasst das Unterteilmontagesystem 150 auch einen Keil oder Stift, um eine einzige Montageorientierung zu gewährleisten. Jede Kupplung 400 hat einen unteren Halterungsabschnitt 402 und einen oberen Halterungsabschnitt 404. Der untere Halterungsabschnitt 402 ist in einen Montagering integriert, der mit herkömmlichen Mitteln an einem Werkzeug, einer Maschine, einer Befestigung, einem Geräteständer, einer Anreißplatte oder einer anderen Arbeitsfläche befestigt werden kann. Der Montagering kann beispielsweise in die Montagevorrichtung 420 integriert sein. Dem unteren Halterungsabschnitt 402 kann eine einmalige Seriennummer zugeordnet werden, die an das Gelenkarm-KMG 100 übertragen wird, wenn es auf dem Montagering eingebaut ist. Diese Kommunikation kann drahtlos, magnetisch oder über elektrische Anschlüsse erzielt werden. Bei einer Ausgestaltung kann ein verkapseltes Radiofrequenz-Identifikationsschild (RFID-Schild) 440 in der Mitte der Halterungsbaugruppe angebracht sein. Bei einer Ausgestaltung wird die Seriennummer des RF-Identifikationsschilds 440 von einem Sendeempfänger 430 abgelesen.
  • Eine alternative Konstruktion, die eine relativ starrere Kupplung bereitstellt, ist eine mittig konstruierte Befestigung (z. B. eine Schraube) statt eines Gewinderings (wie beispielsweise des Gewinderings, der in dem unteren Halterungsabschnitt 402 von 6A dargestellt ist). Eine derartige Konstruktion kann es erforderlich machen, dass das RFID-Schild von der Mitte des unteren Halterungsabschnitts 402 und der Sendeempfänger 430 von der Mitte des Unterteils 116 fortbewegt werden. An deren Stelle wird eine Schraube zwischen dem unteren Halterungsabschnitt 402 und dem Unterteil 116 eingeschraubt, um den unteren Halterungsabschnitt 402 und den oberen Halterungsabschnitt 404 fest zusammenzuhalten. Diese alternative Konstruktion kann im Vergleich zu einer Gewindekonstruktion eine relativ gleichmäßigere Randbelastung des Rings ergeben, wodurch eine relativ starrere Halterung bereitgestellt wird.
  • Der obere Halterungsabschnitt 404 wird am Unterteil 116 des Gelenkarm-KMG 100 befestigt. Das Unterteil 116 umfasst ein Mittel zum Ablesen der Seriennummer der Halterung. Bei einer Ausgestaltung kann ein RF-Sendeempfänger 430 im Unterteil 116 des Gelenkarm-KMG 100 angebracht sein und lässt ein RF-durchlässiges Fenster RF-Energie vom Unterteil 116 zum RFID-Schild 440 durchgehen. Es kann eine Abschirmung rings um den Sendeempfänger 430 und das RFID-Schild 440 vorgesehen werden, um die Emission der RF-Strahlung des Sendeempfängers 430 und die Empfindlichkeit für die RF-Strahlung des Sendeempfängers 430 zu minimieren.
  • Das Gelenkarm-KMG 100 enthält bei Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung Hard- und Software, um die Speicherung der Pose (x, y, z und drei Orientierungswinkel) des Gelenkarm-KMG 100 im globalen Bezugssystem bei jeder Position des unteren Halterungsabschnitts 402 zu ermöglichen. Demzufolge erfolgt der Einbau des Gelenkarm-KMG 100 auf der Halterung relativ schnell. Dies bedeutet, dass die vorherige Einrichtungsinformation (d. h. Pose) für dieses Gelenkarm-KMG 100 nicht verlorengeht und dass sie wiederverwendet werden kann, um das Basiskoordinatensystem für dieses spezielle Gelenkarm-KMG 100 schnell wieder einzurichten. Es können mehrere Kombinationen der Halterung und des Gelenkarm-KMG 100 geschaffen und gespeichert werden. Man kann mehrere untere Halterungsabschnitte 402 in einem Arbeitsbereich befestigen und ein Gelenkarm-KMG 100 von einem unteren Halterungsabschnitt 402 zu einem anderen bewegen. Mehrere Gelenkarm-KMGs 100 und mehrere untere Halterungsabschnitte 402 können eine einmalige Einrichtungsinformation speichern, die den relativ schnellen, flexiblen Austausch von Geräten erlaubt.
  • 7 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zur Montage des Gelenkarm-KMG 100 gemäß beispielhaften Ausgestaltungen. Der Sendeempfänger 430 des Gelenkarm-KMG 100 liest bei Schritt 705 die Seriennummer des RFID-Schilds 440 ab, das an dem unteren Halterungsabschnitt 402 befestigt ist. Das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 bestimmt bei Schritt 710, ob die Pose des Gelenkarm-KMG 100 für die in Schritt 705 abgelesene Seriennummer bekannt ist. Falls die Seriennummer bekannt ist, liest das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 in Schritt 715 dann die sechs Zahlen (drei Positionen und drei Winkel), die der Pose des Gelenkarm-KMG 100 zugeordnet sind, aus dem Speicher 304 ab. Falls die Seriennummer unbekannt ist, verwendet der Bediener das Gelenkarm-KMG 100 dann in Schritt 720 zum Messen einer Sammlung von Punkten, die von der Software benutzt werden, um die Pose des Gelenkarm-KMG 100 innerhalb eines gewünschten (z. B. globalen) Bezugssystems einzurichten. Generell müssen mindestens drei Punkte gemessen werden. Die Punkte können mit Merkmalen eines CAD-Modells oder mit Merkmalen auf einem Werkstück in Beziehung gesetzt werden. In einigen Fällen können dieselben Punkte von anderen Gelenkarm-KMGs gemessen werden, um die Gelenkarm-KMGs in einem gemeinsamen Bezugssystem anzuordnen. Das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 speichert in Schritt 725 die Pose des Gelenkarm-KMG 100 und die Seriennummer des RFID-Schilds 440 des unteren Halterungsabschnitts 402 im Speicher 304.
  • Das unter Bezugnahme auf 7 beschriebene Verfahren setzt voraus, dass der untere Halterungsabschnitt 402 nicht bewegt wurde, seit die Pose des Gelenkarm-KMG 100 zuletzt bestimmt wurde. Die Möglichkeit, dass der untere Halterungsabschnitt 402 bewegt wurde, kann gegebenenfalls in der Applikationssoftware berücksichtigt werden.
  • Bei den vorstehenden Ausgestaltungen wird ein elektronisches Identifikationssystem, das zum Beispiel ein RF-Identifikationsschild und einen Sendeempfänger umfassen kann, dazu verwendet, die Information automatisch an das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 zu senden, um den jeweiligen unteren Halterungsabschnitt 402 zu identifizieren. Der untere Halterungsabschnitt 402 kann beispielsweise durch eine Seriennummer identifiziert werden. Bei einer anderen Ausgestaltung kann der Bediener eine Maßnahme zur Identifikation des unteren Halterungsabschnitts 402 durchführen. Die Applikationssoftware kann beispielsweise eine Benutzerschnittstelle bereitstellen, die dem Bediener die Identifikation des unteren Halterungsabschnitts 402 jedes Mal ermöglicht, wenn das Gelenkarm-KMG 100 bewegt wird. Der Bediener kann anhand dieses Mittels einen jeweiligen unteren Halterungsabschnitt 402 sogar dann identifizieren, wenn kein elektronisches Identifikationssystem zur Verfügung steht. In diesem Fall kann das Gelenkarm-KMG 100 zwischen unteren Unterteilabschnitten 402 bewegt und schnell vom Benutzer in der Software identifiziert werden. Die Software hat dann Zugriff auf die erforderlichen Transformationsmatrizen, wodurch die zeitaufwändigen Messschritte entfallen, die sonst erforderlich wären.
  • Die technischen Auswirkungen und Vorteile umfassen die Fähigkeit, die Pose eines Gelenkarm-KMG 100 zu speichern und abzurufen, wenn es auf einem unteren Halterungsabschnitt 402 positioniert ist, wodurch Einrichtungszeit eingespart wird, wenn ein Gelenkarm-KMG von Ort zu Ort bewegt wird.
  • Es ist für den Fachmann zu erkennen, dass die Aspekte der vorliegenden Erfindung als ein System, Verfahren oder Computerprogrammprodukt ausgebildet sein können. Die Aspekte der vorliegenden Erfindung können demgemäß die Form einer ganz aus Hardware bestehenden Ausgestaltung, einer ganz aus Software bestehenden Ausgestaltung (einschließlich Firmware, residenter Software, Mikrocode usw.) oder einer Ausgestaltung, welche alle allgemein hierin als „Schaltung”, „Modul” oder „System” bezeichneten Software- und Hardware-Aspekte kombiniert, aufweisen. Darüber hinaus können die Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines Computerprogrammprodukts aufweisen, das in einem oder mehreren computerlesbaren Medien ausgebildet ist, auf denen ein computerlesbarer Programmcode ausgebildet ist.
  • Es kann eine beliebige Kombination von einem oder mehreren computerlesbaren Medien benutzt werden. Das computerlesbare Medium kann ein computerlesbares Signalmedium oder ein computerlesbares Speichermedium sein. Ein computerlesbares Speichermedium kann beispielsweise ein(e) elektronische(s), magnetische(s), optische(s), elektromagnetische(s), Infrarot- oder Halbleiter-System, Vorrichtung oder Gerät oder eine beliebige geeignete Kombination der vorstehenden sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Zu den spezifischeren Beispielen (keine erschöpfende Auflistung) für das computerlesbare Speichermedium würde Folgendes zählen: ein elektrischer Anschluss mit einem oder mehreren Drähten, eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Nurlesespeicher (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nurlesespeicher (EPROM oder Flash-Speicher), eine Lichtleitfaser, ein tragbarer CD-Nurlesespeicher (CD-ROM), ein optisches Speichergerät, ein magnetisches Speichergerät oder eine beliebige geeignete Kombination der vorstehenden. Im Zusammenhang mit diesem Dokument kann ein computerlesbares Speichermedium ein beliebiges physisch vorhandenes Medium sein, das ein Programm enthalten oder speichern kann, damit es von oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder einem Gerät verwendbar ist, welches bzw. welche Anweisungen ausführt.
  • Ein computerlesbares Signalmedium kann ein sich ausbreitendes Datensignal mit einem darin ausgebildeten computerlesbaren Programmcode sein, beispielsweise im Basisband oder als Teil einer Trägerwelle. Ein solches sich ausbreitendes Signal kann irgendeine von unterschiedlichen Formen annehmen, die elektromagnetische, optische oder eine beliebige geeignete Kombination davon umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Ein computerlesbares Signalmedium kann ein beliebiges computerlesbares Medium sein, das kein computerlesbares Speichermedium ist und das ein Programm kommunizieren, ausbreiten oder transportieren kann, damit es von oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder einem Gerät verwendbar ist, welches bzw. welche Anweisungen ausführt.
  • Der auf einem computerlesbaren Medium ausgebildete Programmcode kann mit irgendeinem geeigneten Medium übertragen werden, das ein drahtloses Medium, eine Drahtleitung, ein Lichtleitfaserkabel, eine Funkfrequenz usw. oder eine beliebige geeignete Kombination der vorstehenden umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist.
  • Der Computerprogrammcode zur Durchführung der Rechenvorgänge für die Aspekte der vorliegenden Erfindung kann in einer beliebigen Kombination einer oder mehrerer Programmiersprachen geschrieben sein, zu denen eine objektorientierte Programmiersprache wie beispielsweise Java, Smalltalk, C++, C# oder dergleichen und herkömmliche Verfahrensprogrammiersprachen wie beispielsweise die Programmiersprache „C” oder ähnliche Programmiersprachen gehören. Der Programmcode kann vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als unabhängiges Softwarepaket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem Ferncomputer oder vollständig auf dem Ferncomputer oder -server ausgeführt werden. Im letzteren Szenarium kann der Ferncomputer durch irgendeinen Netzwerktyp einschließlich eines lokalen Netzwerks (LAN) oder eines Weitverkehrsnetzes (WAN) mit dem Computer des Benutzers verbunden sein oder kann die Verbindung zu einem externen Computer erfolgen (beispielsweise über das Internet durch einen Internet-Dienstanbieter).
  • Die Aspekte der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf Ablaufdiagramm-Darstellungen und/oder Blockschaltbilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß den Ausgestaltungen der Erfindungen beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Ablaufdiagramm-Darstellungen und/oder Blockschaltbilder und Kombinationen von Blöcken in den Ablaufdiagramm-Darstellungen und/oder Blockschaltbildern durch Computerprogramm-Anweisungen implementierbar sind.
  • Diese Computerprogramm-Anweisungen können einem Prozessor eines universell einsetzbaren Computers, Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung zur Bildung eines Geräts derart bereitgestellt werden, dass die Anweisungen, welche über den Prozessor des Computers oder der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, Mittel zur Implementierung der Funktionen/Vorgänge erzeugen, die in dem Block oder den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockschaltbilds vorgegeben sind. Diese Computerprogramm-Anweisungen können auch auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Geräte derart für eine bestimmte Funktionsweise steuern kann, dass die auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsartikel einschließlich Anweisungen erzeugen, welche die Funktion bzw. den Vorgang implementieren, die bzw. der in dem Block oder den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockschaltbilds vorgegeben ist.
  • Die Computerprogramm-Anweisungen können ferner derart auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Geräte geladen werden, dass sie eine Reihe von Arbeitsschritten bewirken, die auf dem Computer, der anderen programmierbaren Vorrichtung oder anderen Geräten so durchzuführen sind, dass sie ein computerimplementiertes Verfahren derart erzeugen, dass die Anweisungen, welche auf dem Computer oder der anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, Verfahren zur Implementierung der Funktionen/Vorgänge bereitstellen, die in dem Block bzw. den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockschaltbilds vorgegeben sind.
  • Die Ablauf- und Blockschaltbilder in den Figuren zeigen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Ablaufdiagrammen oder Blockschaltbildern ein Modul, ein Segment oder einen Teil eines Codes repräsentieren, welches bzw. welcher eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Implementierung der vorgegebenen logischen Funktion(en) umfasst. Es ist ferner anzumerken, dass die in dem Block angegebenen Funktionen bei einigen alternativen Implementierungen in einer anderen als der in den Figuren angegebenen Reihenfolge erfolgen können. Beispielsweise können zwei hintereinander dargestellte Blöcke eigentlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder können die Blöcke je nach der betreffenden Funktionalität manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist ebenfalls anzumerken, dass jeder Block der Blockschaltbilder und/oder der Ablaufdiagramm-Darstellung und Kombinationen von Blöcken in den Blockschaltbildern und/oder der Ablaufdiagramm-Darstellung durch spezielle Systeme auf Hardware-Basis implementierbar sind, die die vorgegebenen Funktionen oder Vorgänge oder Kombinationen von speziellen Hardware- und Computeranweisungen durchführen.
  • Obwohl die Erfindung anhand beispielhafter Ausgestaltungen beschrieben wurde, versteht sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente an Stelle von Elementen davon eingesetzt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Ferner können zahlreiche Modifikationen erfolgen, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Schutzbereich abzuweichen. Es ist demzufolge beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmte Ausgestaltung beschränkt ist, die als die zur Durchführung dieser Erfindung beste Ausführungsform erachtete offenbart wurde, sondern dass die Erfindung alle Ausgestaltungen umfasst, die im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche liegen. Ferner bedeutet die Verwendung der Begriffe „erster”, „zweiter” usw. nicht irgendeine Reihenfolge oder Bedeutsamkeit, sondern werden die Begriffe „erster”, „zweiter” usw. vielmehr zur Unterscheidung eines Elements von einem anderen verwendet. Darüber hinaus bedeutet die Verwendung der Begriffe „ein”, „eine” usw. nicht eine Beschränkung der Menge, sondern vielmehr das Vorhandensein von mindestens einem des Gegenstands, auf den Bezug genommen wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1588 [0033]

Claims (18)

  1. Tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG), umfassend: einen manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung von Positionssignalen umfasst; eine Messvorrichtung, die an dem ersten Ende des Gelenkarm-KMG befestigt ist; eine elektronische Schaltung zum Empfang der Positionssignale von den Positionsmessgeräten und zur Bereitstellung von Daten, die einer Lage der Messvorrichtung entsprechen; ein an das zweite Ende gekoppeltes Unterteil; einen auf dem Unterteil angeordneten oberen Halterungsabschnitt; einen unteren Halterungsabschnitt, der an einer Montagestruktur befestigt ist und dafür konfiguriert ist, wiederholt mit dem oberen Halterungsabschnitt verbunden zu werden; und ein elektronisches Identifikationssystem, das dafür konfiguriert ist, eine den unteren Halterungsabschnitt identifizierende Kennungsinformation an die elektronische Schaltung zu senden.
  2. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 1, wobei der obere Halterungsabschnitt und der untere Halterungsabschnitt Komponenten einer Curvic-Kupplung oder einer Hirth-Kupplung sind.
  3. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 1, wobei das elektronische Identifikationssystem ein RF-Identifikationsschild umfasst.
  4. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 1, wobei das elektronische Identifikationssystem einen Sendeempfänger umfasst.
  5. Tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG), umfassend: einen manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung von Positionssignalen umfasst; eine Messvorrichtung, die an dem ersten Ende des Gelenkarm-KMG befestigt ist; eine elektronische Schaltung zum Empfang der Positionssignale von den Positionsmessgeräten und zur Bereitstellung von Daten, die einer Lage der Messvorrichtung entsprechen; ein an das zweite Ende gekoppeltes Unterteil; einen auf dem Unterteil angeordneten oberen Halterungsabschnitt; und einen unteren Halterungsabschnitt, der an einer Montagestruktur befestigt ist und dafür konfiguriert ist, wiederholt mit dem oberen Halterungsabschnitt verbunden zu werden, wobei der obere Halterungsabschnitt und der untere Halterungsabschnitt Komponenten einer Curvic-Kupplung oder einer Hirth-Kupplung sind.
  6. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 5, ferner umfassend ein elektronisches Identifikationssystem, das dafür konfiguriert ist, eine den unteren Halterungsabschnitt identifizierende Kennungsinformation an die elektronische Schaltung zu senden.
  7. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 6, wobei das elektronische Identifikationssystem ein RF-Identifikationsschild umfasst.
  8. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 6, wobei das elektronische Identifikationssystem einen Sendeempfänger umfasst.
  9. Verfahren zum Betrieb eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts (Gelenkarm-KMG), mit Schritten umfassend: Bereitstellen eines manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitts mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung von Positionssignalen umfasst; einer Messvorrichtung, die an dem ersten Ende des Gelenkarm-KMG befestigt ist; einer elektronischen Schaltung zum Empfang der Positionssignale von den Positionsmessgeräten und zur Bereitstellung von Daten, die einer Lage der Messvorrichtung entsprechen; eines an das zweite Ende gekoppelten Unterteils; und eines auf dem Unterteil angeordneten oberen Halterungsabschnitts; Bereitstellen eines ersten unteren Halterungsabschnitts, der an einer ersten Montagestruktur befestigt ist und dafür konfiguriert ist, wiederholt mit dem oberen Halterungsabschnitt verbunden zu werden; Verbinden des Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts mit dem ersten unteren Halterungsabschnitt; und Senden erster Kennungsdaten, die den ersten unteren Halterungsabschnitt identifizieren, an die elektronische Schaltung.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die ersten Kennungsdaten durch ein elektronisches Identifikationssystem an die elektronische Schaltung gesendet werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das elektronische Identifikationssystem einen Sendeempfänger umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das elektronische Identifikationssystem ein RF-Identifikationsschild umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die ersten Kennungsdaten basierend zumindest teilweise auf einer Maßnahme eines Bedieners an die elektronische Schaltung gesendet werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend den Schritt des Berechnens eines ersten dreidimensionalen Koordinatenwerts basierend zumindest teilweise auf den Positionssignalen und den bereitgestellten Daten, die einer Lage der Messvorrichtung entsprechen.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend den Schritt des Zuordnens der ersten Kennungsdaten zu dem ersten dreidimensionalen Koordinatenwert.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines zweiten unteren Halterungsabschnitts, der an einer zweiten Montagestruktur befestigt ist und dafür konfiguriert ist, wiederholt mit dem oberen Halterungsabschnitt verbunden zu werden; Verbinden des Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts mit dem zweiten unteren Halteruagsabschnitt; und Senden zweiter Kennungsdaten, die den zweiten unteren Halterungsabschnitt identifizieren, an die elektronische Schaltung.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend den Schritt des Transformierens der ersten dreidimensionalen Koordinate und der zweiten dreidimensionalen Koordinate in ein gemeinsames Bezugssystem.
  18. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der obere Halterungsabschnitt und der untere Halterungsabschnitt Komponenten einer Curvic-Kupplung oder einer Hirth-Kupplung sind.
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