DE19929774A1

DE19929774A1 - Precise determination of an object's position within a reference system, e.g. for picking up an object with a robot arm, by measurement of the distance between the object and fixed reference points

Info

Publication number: DE19929774A1
Application number: DE1999129774
Authority: DE
Inventors: Klaus Schlickenrieder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-01-18

Abstract

Procedure in which the object (1) whose position is to be determined is determined by measurement of the distances between the object (1) or points close to it (2n-2) and reference points (31,32,33). An Independent claim is made for a device for determination of the distances has three measurement sensors (41,42,43) for measuring the distances between object and reference points.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2, d. h. ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines Objekts innerhalb eines Systems.The present invention relates to a method according to the Preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 2, d. H. a procedure and a device for determining the position of an object within a system.

Die Position eines Objekts, genauer gesagt die relative Po sition eines Objekts innerhalb eines Systems ist eine Infor mation, die für viele Anwendungen unverzichtbar ist. Eine dieser Anwendungen sind Bewegungssyteme wie beispielsweise Robotersysteme. Hier müssen von einem Roboterarm, einem Schlitten oder einer anderen Vorrichtung gehaltene Werkzeuge, Meßsysteme oder dergleichen häufig mehr oder weniger exakt in vorbestimmte (Relativ-)Positionen gebracht werden. Um dies tun zu können, müssen zumindest in bestimmten Fällen die Po sition des zu positionierenden Objekts und/oder die Position eines als Bezugspunkt dienenden Objekts bekannt sein.The position of an object, more precisely its relative po sition of an object within a system is an information mation that is indispensable for many applications. A these applications are movement systems such as Robot systems. Here from a robotic arm, one Tools held by sled or other device, Measuring systems or the like often more or less exactly in predetermined (relative) positions are brought. To do this To be able to do, at least in certain cases, the bottom sition of the object to be positioned and / or the position of an object serving as a reference point.

Die Bestimmung der Position eines Objekts ist insbesondere dann problematisch, wenn das Objekt, dessen Position es zu bestimmen gilt, durch ein mehrachsiges Bewegungssystem in die zu bestimmende Position gebracht wurde. Zwar kann die Posi tion einzelner Achsen des Bewegungssystems insbesondere unter Verwendung der bekannten Glasmaßstäbe mit sehr hoher Genauig keit bestimmt werden, doch können solche Meßsysteme wegen des nicht unerheblichen Platzbedarfs und/oder wegen der bautech nischen Besonderheiten nicht in beliebiger Anzahl und überall eingesetzt werden. Bei mehrachsigen Bewegungssystemen besteht daher eine nicht unerhebliche Wahrscheinlichkeit, daß die Position und/oder die Lage einer oder mehrerer Achsen nicht wie erwähnt ermittelt werden kann. In solchen Fällen wird die Lage der Achsen und/oder die Position des Objekts, dessen Position es zu ermitteln gilt, zumindest teilweise anhand der dem Bewegungssystem befohlenen Bewegungen ermittelt. Dies läßt sich bei angemessen häufiger Kalibrierung des Systems mit relativ hoher Genauigkeit durchführen; mögliche Fehl bestimmungen (beispielsweise aufgrund von thermischen Aus dehnungen) können basierend auf Berechnungen oder Schätzungen kompensiert werden.The determination of the position of an object is special then problematic if the object whose position it is is determined by a multi-axis movement system in the position to be determined. The Posi tion of individual axes of the movement system, especially under Use of the well-known glass scales with very high accuracy speed can be determined, but such measuring systems can because of not inconsiderable space requirements and / or because of the structural engineering niche features not in any number and everywhere be used. In multi-axis motion systems therefore a not inconsiderable probability that the Position and / or the position of one or more axes is not can be determined as mentioned. In such cases, the Location of the axes and / or the position of the object whose Position to be determined, at least in part based on the movements commanded to the movement system. This can be done with reasonably frequent calibration of the system perform with relatively high accuracy; possible failure determinations (e.g. due to thermal out strains) can be based on calculations or estimates be compensated.

Mit einem derartigen System lassen sich Genauigkeiten von ca. ±20 µm erzielen.With such a system, accuracies of approx. Achieve ± 20 µm.

Mittlerweile sind allerdings mitunter noch höhere Genauig keiten wünschenswert oder erforderlich. Solche Genauigkeiten lassen sich mit den derzeit bekannten mehrachsigen Bewegungs systemen nicht mehr erzielen.Meanwhile, however, are sometimes even more accurate or desirable. Such accuracy can be used with the currently known multi-axis motion no longer achieve systems.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 derart weiterzubilden, daß die Position eines Objekts inner halb eines Systems unter allen Umständen mit höchster Genauigkeit ermittelbar ist.The present invention is therefore based on the object the method according to the preamble of claim 1 and the device according to the preamble of claim 2 to further develop such that the position of an object inside half of a system under all circumstances with the highest Accuracy can be determined.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen den Teil des Patentanspruchs 1 beanspruchten Merkmale (Ver fahren) bzw. durch die im kennzeichnenden Teil des Patent anspruchs 2 beanspruchten Merkmale (Vorrichtung) gelöst.According to the invention, this object is characterized by the features claimed in part of claim 1 (Ver drive) or by the in the characterizing part of the patent claim 2 claimed features (device) solved.

Demnach ist vorgesehen,
Accordingly, it is provided

- That the position of the object, the position of which it is to be true applies is determined using the distances the locations and / or nearby locations have one or more reference points (characteristic Part of claim 1), or
- That the device one or more Abstandsmeßeinrich includes, by means of which the distances can be measured, the object whose position is to be determined and / or places in the vicinity of one or have several reference points (characteristic part of the Claim 2).

Über die Messung der Abstände, die das Objekt, dessen Posi tion es zu bestimmen gilt, und/oder in dessen Nähe liegende Stellen zu einer oder mehreren Bezugsstellen haben, kann die Position des Objekts unabhängig von der Komplexität eines gegebenenfalls vorhandenen Bewegungssystems und auch un abhängig von der Genauigkeit, mit welcher vom Bewegungssystem auszuführende Bewegungen durchführbar sind, unter allen Umständen mit minimalem Aufwand und höchster Präzision ermittelt werden.By measuring the distances between the object, its posi tion to be determined, and / or in the vicinity Can have points to one or more reference points Position of the object regardless of the complexity of a possibly existing movement system and also un depending on the accuracy with which the movement system movements to be performed are feasible among all With minimal effort and maximum precision be determined.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unter ansprüchen, der folgenden Beschreibung und der Figur ent nehmbar.Advantageous developments of the invention are the sub claims, the following description and the figure ent acceptable.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie len unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert.The invention is described below with reference to exemplary embodiments len explained with reference to the figure.

Die Figur zeigt schematisch die nachfolgend näher beschriebe ne Anordnung.The figure schematically shows the following description an arrangement.

Das Objekt, dessen Position durch die nachfolgend beschrie bene Vorrichtung auf die nachfolgend beschriebene Art und Weise bestimmt werden soll, wird von einem mehrachsigen Bewegungssystem wie beispielsweise einem Roboterarm gehalten und bewegt. Es sei jedoch bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß das beschriebene Verfahren und die beschrie bene Vorrichtung auch dann eingesetzt werden können, wenn das Objekt anders als vorliegend oder nicht gehalten und bewegt werden kann. The object whose position is described by the following bene device in the manner described below and The way to be determined is by a multi-axis Movement system such as a robot arm held and moves. However, it was already at this point indicated that the described method and the described bene device can also be used if that Object is held or moved differently from the present or not can be.

Das Objekt, dessen Position es im betrachteten Beispiel zu bestimmen gilt, ist ein Meßsystem zur Vermessung eines an deren Objekts. Selbstverständlich besteht auch hierauf keine Einschränkung. Bei dem Objekt kann es sich auch um ein be liebiges anderes Objekt handeln.The object whose position it is in the example considered is a measuring system for measuring an their object. Of course, none insists on this either Limitation. The object can also be a be act any other object.

Bei dem erwähnten Meßsystem handelt es sich im betrachteten Beispiel um ein unter Verwendung des sogenannten Licht schnittverfahrens arbeitendes Meßsystem. Mit einem solchen Meßsystem lassen sich zu vermessende Objekte berührungslos und mit höchster Präzision (erheblich genauer als beispiels weise mit einer sogenannten Tastkugel) vermessen.The measuring system mentioned is in the considered Example of one using the so-called light measuring system. With one Measuring system allows objects to be measured to be contactless and with the highest precision (considerably more precise than for example measured with a so-called probe ball).

Die nachfolgend beschriebene hochgenaue Ermittelbarkeit der Position des Meßsystems und die hochgenaue Vermeßbarkeit des zu vermessenden Objekts durch das Meßsystem lassen Ver messungsergebnisse erzielen, die sich mit herkömmlichen Systemen nicht einmal annähernd genau erzielen lassen; die erzielbaren Genauigkeiten liegen im nm-Bereich.The highly precise determination of the described below Position of the measuring system and the highly precise avoidability of the let object to be measured by the measuring system Ver achieve measurement results that are comparable to conventional Systems cannot even be achieved nearly exactly; the achievable accuracies are in the nm range.

Dies ist selbst dann der Fall, wenn das Meßsystem nur un gefähr in eine für die Messung einzunehmende Position ge bracht werden kann, denn für die hochgenaue Vermessung des zu vermessenden Objekts müssen "nur" die tatsächliche Position des Meßsystems und dessen Meßergebnisse bekannt sein. Die Genauigkeit des das Meßsystem bewegenden Bewegungssystems spielt daher eine untergeordnete Rolle; das Bewegungssystem darf - verglichen mit der geforderten Genauigkeit der Ver messung - sehr ungenau arbeiten.This is the case even if the measuring system is only un dangerous in a position to be taken for the measurement can be brought, because for the highly precise measurement of the The object to be measured "only" needs the actual position of the measuring system and its measurement results. The Accuracy of the motion system moving the measuring system therefore plays a subordinate role; the movement system may - compared to the required accuracy of ver measurement - work very imprecisely.

Entsprechendes gilt auch für viele andere, d. h. nicht unter Verwendung des Lichtschnittverfahrens arbeitende Meßsysteme.The same applies to many others. H. not under Measuring systems working using the light section method.

Die bei der nachfolgend beschriebenen Positionsbestimmung ermittelte Position kann aber auch dazu verwendet werden, um das Objekt, dessen Position bestimmt wurde, exakt in eine vorbestimmte Position zu bringen. Hierzu muß das zu positio nierende Objekt "nur" so lange und/oder so häufig bewegt werden, bis die bestimmte (die tatsächliche) Position des selben mit dessen Soll-Position übereinstimmt.The position determination described below determined position can also be used to the object whose position has been determined exactly in one bring predetermined position. To do this, it must be positive moving object "only" as long and / or as often until the specific (actual) position of the same with its target position.

Auf die vorstehend genannten Verwertungen der wie nachfolgend beschrieben bestimmten Position besteht selbstverständlich keine Einschränkung. Die zu bestimmende Position kann auch aus beliebigen anderen Gründen ermittelt und/oder für belie bige andere Zwecke benutzt werden.On the above exploits as below described certain position exists of course no restriction. The position to be determined can also determined for any other reason and / or for belie other purposes.

Die vorliegend näher betrachtete Vorrichtung zur Positions bestimmung zeichnet sich dadurch aus, daß sie eine oder meh rere Abstandsmeßeinrichtungen umfaßt, mittels welcher die Abstände meßbar sind, die das Objekt, dessen Position es zu bestimmen gilt, und/oder in dessen Nähe liegende Stellen zu einer oder mehreren Bezugsstellen haben. Die Position des Objekts, dessen Position es zu bestimmen gilt, kann dann un ter Verwendung der Abstände ermittelt werden, die das Objekt und/oder in dessen Nähe liegende Stellen zu einer oder meh reren Bezugsstellen haben.The device for positions considered in more detail here determination is characterized by the fact that it has one or more rere distance measuring devices, by means of which the Distances are measurable that are the object whose position it is determine, and / or places in the vicinity have one or more reference points. The position of the The object whose position is to be determined can then be un ter using the distances that are determined by the object and / or nearby points to one or more have other reference points.

Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Positionsbestimmungs- Vorrichtung ist in der Figur dargestellt. Zur Vermeidung von Mißverständnissen sei darauf hingewiesen, daß von dem be trachteten System nur die vorliegend besonders interessieren den Bestandteile desselben gezeigt und beschrieben sind. Die weiteren Bestandteile von Systemen der betrachteten Art, deren Funktion und deren Wirkungsweise sind bekannt und bedürfen keiner näheren Erläuterung.An embodiment of such a position determination Device is shown in the figure. To avoid Misunderstandings should be noted that from the be sought only system that are of particular interest in the present case the components of the same are shown and described. The further components of systems of the type under consideration, their function and mode of action are known and require no further explanation.

Das Objekt, dessen Position es im betrachteten Beispiel zu bestimmen gilt, ist mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Es handelt sich, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, um ein Meßsystem zur Vermessung eines anderen (in der Figur nicht gezeigten Objekts). Das Objekt 1 wird von einem mehrachsigen Bewegungssystem in Form eines Roboterarms 2 mit einer Viel zahl von Achsen 21, 22, . . . 2n gehalten und bewegt. Am Rand oder außerhalb des Bereichs, innerhalb dessen die Position des Objekts 1 bestimmbar sein soll, sind senkrecht zueinander angeordnete Wände 31, 32 und 33 vorgesehen. Diese Wände kön nen (müssen aber nicht) Teile eines das System ganz oder teilweise umgebenden Gehäuses sein und bilden Bezugsflächen, relativ zu welchen das Objekt 1 positioniert werden soll. Im betrachteten Beispiel sind die Wände 31, 32 und 33 seitlich (Wand 31), hinter (Wand 32), und unter (Wand 33 dem Objekt 1 angeordnete Wände; es dürfte jedoch einleuchten, daß hierauf keine Einschränkung besteht. Am Objekt 1 oder in unmittel barer Nähe desselben (am Bewegungssystem) sind Meßeinrichtun gen 41, 42 und 43 vorgesehen, durch welche die Abstände zu den Wänden 31, 32, und 33 bestimmbar sind.The object, the position of which is to be determined in the example under consideration, is identified by reference number 1 . As already mentioned above, this is a measuring system for measuring another object (not shown in the figure). The object 1 is a multi-axis movement system in the form of a robot arm 2 with a large number of axes 21 , 22 ,. , , 2 n held and moved. At the edge or outside the area within which the position of the object 1 should be determinable, walls 31 , 32 and 33 are provided which are arranged perpendicular to one another. These walls can (but do not have to) be part of a housing that completely or partially surrounds the system and form reference surfaces relative to which the object 1 is to be positioned. In the example under consideration, the walls 31 , 32 and 33 are walls arranged laterally (wall 31 ), behind (wall 32 ), and below (wall 33 of object 1 ; however, it should be clear that there is no restriction on object 1 or in Immediate proximity to the same (on the movement system) measuring devices 41 , 42 and 43 are provided, through which the distances to the walls 31 , 32 and 33 can be determined.

Durch eine Verrechnung der von den Meßeinrichtungen 41, 42 und 43 ermittelten Meßergebnisse läßt sich die Position des Objekts 1 unabhängig von den Besonderheiten des Bewegungs systems und unabhängig von der momentanen Position des Ob jekts 1 hochgenau bestimmen.By offsetting the measurement results determined by the measuring devices 41 , 42 and 43 , the position of the object 1 can be determined with high precision independently of the special features of the movement system and regardless of the current position of the object 1 .

Dies gilt auch für den Fall, daß die Meßeinrichtungen 41, 42 und 43 nicht direkt am Objekt 1, sondern "nur" in dessen Nähe angebracht sind. Der Abstand zwischen dem Objekt 1 und den Meßeinrichtungen 41, 42 und 43 läßt sich insbesondere wegen dessen geringer Größe auf herkömmliche Art und Weise sehr ge nau bestimmen und ändert sich bei Temperaturschwankungen ab solut so gut wie nicht.This also applies in the event that the measuring devices 41 , 42 and 43 are not attached directly to the object 1 , but "only" in the vicinity thereof. The distance between the object 1 and the measuring devices 41 , 42 and 43 can be determined very precisely in a conventional manner, in particular because of its small size, and hardly changes as a result of temperature fluctuations.

Im vorliegend betrachteten Beispiel erweist es sich sogar als vorteilhaft, wenn die Meßeinrichtungen 41, 42 und 43 nicht direkt am Objekt 1, sondern nur auf einer der davor befind lichen Achsen (beispielsweise der drittletzten Achse 2n-2) des Bewegungssystems angeordnet sind; dann können die Meß einrichtungen 41, 42 und 43 und das Objekt 1, welches vor liegend ja ebenfalls ein Meßsystem ist, unabhängig voneinan der positioniert und ausgerichtet werden. In the example considered here, it even proves to be advantageous if the measuring devices 41 , 42 and 43 are not arranged directly on the object 1 , but only on one of the axes located in front of it (for example the third to last axis 2 n- 2 ) of the movement system; Then the measuring devices 41 , 42 and 43 and the object 1 , which is also a measuring system before lying, can be positioned and aligned independently of one another.

Die Meßeinrichtungen 41, 42 und 43 sind im betrachteten Bei spiel dazu ausgelegt, den Abstand zu den Wänden 31, 32 und 33 bestimmen, den sie in senkrechter Richtung zu diesen aufwei sen. Dabei dient eine der Meßeinrichtungen zur Bestimmung des Abstandes zur Wand 31, eine der Meßeinrichtungen zur Bestim mung des Abstandes zur Wand 32, und eine der Meßeinrichtungen zur Bestimmung des Abstandes zur Wand 33. Die Zuordnung der Meßeinrichtungen und der Wände, zu welchen diese jeweils den Abstand messen, kann fest oder variabel sein; falls sie variabel ist, muß neben den reinen Meßergebnissen ermittelt und berücksichtigt werden, welche Abstände (die Abstände zu welcher Wand) die Meßergebnisse jeweils repräsentieren.The measuring devices 41 , 42 and 43 are designed in the game considered to determine the distance to the walls 31 , 32 and 33 , which they have in the vertical direction to these. One of the measuring devices for determining the distance to the wall 31 is used , one of the measuring devices for determining the distance to the wall 32 , and one of the measuring devices for determining the distance to the wall 33 . The assignment of the measuring devices and the walls to which they measure the distance can be fixed or variable; if it is variable, in addition to the pure measurement results, it must be determined and taken into account which distances (the distances to which wall) each represent the measurement results.

Die Meßeinrichtungen 41, 42 und 43 sind im betrachteten Bei spiel Laserinterferometer. Durch solche - an sich bekannte - Abstandsmeßeinrichtungen lassen sich die Abstände zu den Wän den 31, 32 und 33 mit höchster Präzision bestimmen. Obgleich die Verwendung von Laserinterferometern derzeit als optimal angesehen wird, besteht hierauf keine Einschränkung. Grund sätzlich können auch beliebige andere Abstandsmeßeinrichtun gen zum Einsatz kommen.The measuring devices 41 , 42 and 43 are considered in the game laser interferometer. By such - known per se - distance measuring devices, the distances to the walls 31 , 32 and 33 can be determined with the highest precision. Although the use of laser interferometers is currently considered to be optimal, there is no restriction to this. In principle, any other distance measuring device can also be used.

Die Wände 31, 32, 33 sind auf ihren dem Objekt 1 zugewandten Seiten so ausgebildet, daß sie von den Meßeinrichtungen 41, 42, 43 als Bezugsflächen für die Abstandsmessung verwendet werden können, also maximal eben und - jedenfalls im be trachteten Beispiel - reflektierend.The walls 31 , 32 , 33 are formed on their sides facing the object 1 so that they can be used by the measuring devices 41 , 42 , 43 as reference surfaces for the distance measurement, ie at most flat and - at least in the example considered - reflective.

Die Wände 31, 32 und 33 bzw. - allgemeiner ausgedrückt - die die Bezugsflächen bildenden, enthaltenden und/oder tragenden Bestandteile des Systems bestehen aus einem Material, das keine oder - im Vergleich zur benötigten Genauigkeit der Positionsbestimmung - nur eine vernachlässigbar geringe ther mische Ausdehnung aufweist; solche Materialien sind bei spielsweise Glaskeramik oder Glas (beispielsweise das unter dem Namen "Zerodur" vertriebene Glas der Firm Schott). The walls 31 , 32 and 33 or - more generally - the reference surfaces forming, containing and / or supporting components of the system consist of a material that has no or - compared to the required accuracy of position determination - only a negligible thermal expansion having; such materials are, for example, glass ceramics or glass (for example the glass from Firm Schott sold under the name "Zerodur").

Durch eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art kann die Position des Objekts, dessen Position es zu ermitteln gilt, unabhängig von der Komplexität eines gegebenenfalls vorhandenen Bewegungssystems unter allen Umständen mit mini malem Aufwand und höchster Präzision ermittelt werden.By means of a device of the type described above the position of the object whose position it is to determine applies, regardless of the complexity of any existing movement system under all circumstances with mini effort and highest precision can be determined.

Die beschriebene Vorrichtung kann bei im wesentlichen un verändertem Positionsbestimmungs-Prinzip in vielerlei Hin sicht modifiziert werden.The device described can at substantially un changed positioning principle in many ways view be modified.

Unter anderem ist es nicht zwingend erforderlich, die Meß einrichtungen 41, 42 und 43 wie bei dem in der Figur gezeig ten Ausführungsbeispiel mit dem Objekt 1 mitzubewegen. Es kann auch vorgesehen werden, die Meßeinrichtungen an den Stellen anzuordnen, die als Bezugsstellen für die Abstands messung dienen. Dann wird durch die Meßeinrichtungen 41, 42 und 43 nicht der Abstand vom Objekt 1 oder einer in dessen Nähe liegenden Stelle zu einer Bezugsstelle, sondern der Ab stand von der Bezugsstelle zum Objekt 1 oder einer in dessen Nähe liegenden Stelle gemessen, was jedoch zum selben Ergeb nis führt. Am Objekt oder in dessen Nähe ist dann eventuell ein Spiegel oder ein sonstiges als Bezugsstelle für die Abstandsmessung verwendbares Element vorzusehen.Among other things, it is not absolutely necessary to move the measuring devices 41 , 42 and 43 with the object 1 as in the embodiment shown in the figure. It can also be provided to arrange the measuring devices at the points that serve as reference points for the distance measurement. Then the measuring devices 41 , 42 and 43 do not measure the distance from the object 1 or a point in its vicinity to a reference point, but the distance from the reference point to object 1 or a point in its vicinity, but this is the same Result leads. A mirror or another element that can be used as a reference point for the distance measurement may then have to be provided on or near the object.

Für die die Meßeinrichtungen tragenden Stellen gilt das zu den Wänden 31, 32 und 33 Gesagte: sie bestehen vorzugsweise aus einem Material, das keine oder - im Vergleich zur be nötigten Genauigkeit der Positionsbestimmung - nur eine ver nachlässigbar geringe thermische Ausdehnung aufweist.For the points carrying the measuring devices, the same applies to the walls 31 , 32 and 33 : they preferably consist of a material which has no or - in comparison to the required accuracy of the position determination - only a negligible thermal expansion.

Je nach Art und Anbringung der verwendeten Meßeinrichtungen sind gegebenenfalls (in der Figur nicht gezeigte Mittel) vor zusehen, mittels welcher die Meßeinrichtungen automatisch so positionierbar und/oder ausrichtbar sind, daß sie unter allen Umständen die von ihnen zu messenden Abstände messen (kön nen). Dies gilt übrigens unabhängig vom Ort, an welchem die Meßeinrichtung 41, 42 und 43 angebracht sind.Depending on the type and attachment of the measuring devices used, means (not shown in the figure) may be provided, by means of which the measuring devices can be automatically positioned and / or aligned so that they can measure the distances to be measured under all circumstances. . Incidentally, this applies regardless of the location at which the measuring device 41 , 42 and 43 are attached.

Die beschriebene Vorrichtung läßt sich auch sonst in mannig faltiger Hinsicht modifizieren.The device described can also be otherwise in man modify wrinkled aspects.

So ist es unter anderem nicht zwingend erforderlich, durch drei Meßeinrichtungen die Abstände zu drei Bezugsstellen zu messen. Grundsätzlich können durch beliebig viele Meßeinrich tungen beliebig viele Abstände zu beliebig vielen Stellen ge messen werden. Dabei ist es auch möglich, daß durch verschie dene Meßeinrichtungen die Abstände zu ein und der selben Stelle oder durch eine einzige Meßeinrichtung die Abstände zu verschiedenen Stellen gemessen werden.Among other things, it is not absolutely necessary to go through three measuring devices to the distances to three reference points measure up. Basically, you can use any number of measuring devices Any number of distances to any number of positions will measure. It is also possible that by various their measuring devices the distances to one and the same Set the distances or by a single measuring device different places can be measured.

Daß mehr Abstände gemessen werden als es zur Positions bestimmung eigentlich erforderlich ist, also daß beispiels weise für eine dreidimensionale Positionsbestimmung mehr als drei Abstände gemessen werden, erweist sich als vorteilhaft, weil dadurch die Möglichkeit besteht, Meßfehler oder durch Umgebungseinflüsse hervorgerufene Effekte wie beispielsweise thermische Ausdehnungen zu erkennen und zu korrigieren bzw. zu eliminieren, und weil dadurch auch im Fall, daß einer der zu messenden Abstände nicht gemessen werden kann (beispiels weise weil sich ein Roboterarm zwischen den Stellen befindet, deren Abstand zu messen ist), eine Positionsbestimmung erfol gen kann. Bei dreidimensionaler Positionsbestimmung erweist es sich beispielsweise als vorteilhaft, wenn durch vier oder fünf Meßeinrichtungen die Abstände zu vier oder fünf Bezugs stellen gemessen werden.That more distances are measured than it is to the position determination is actually necessary, that is, for example wise for a three-dimensional position determination more than three distances are measured, proves to be advantageous because there is the possibility of measuring errors or through Effects such as environmental influences identify and correct thermal expansions or to eliminate, and because this also in the event that one of the distances to be measured cannot be measured (e.g. wise because there is a robot arm between the positions, whose distance is to be measured), a position is determined can. Proved in three-dimensional position determination it is advantageous, for example, if by four or five measuring devices the distances to four or five reference places are measured.

Neben der Anzahl der Bezugsstellen und/oder der Meßeinrich tungen können auch die Relativlagen der Bezugsstellen zu einander und/oder die Relativlagen der die Meßeinrichtungen tragenden Stellen zueinander anders als im betrachteten Bei spiel festgelegt werden. So ist es insbesondere nicht erfor derlich, daß die Bezugsflächen (die Wände 31, 32 und 33) senkrecht aufeinander stehen und wie in der Figur gezeigt angeordnet sind; sie können auch beliebige andere Absolut- und Relativlagen aufweisen.In addition to the number of reference points and / or the measuring devices, the relative positions of the reference points to one another and / or the relative positions of the points carrying the measuring devices to one another can be defined differently than in the example considered. So it is particularly not neces sary that the reference surfaces (the walls 31 , 32 and 33 ) are perpendicular to each other and are arranged as shown in the figure; they can also have any other absolute and relative positions.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die tatsächlichen Rela tivlagen der die Meßeinrichtungen tragenden Stellen und die tatsächlichen Relativlagen und die tatsächlichen Konturen der Stellen, zu denen durch die Meßeinrichtungen die Abstände ge messen werden, mit größtmöglicher Genauigkeit ermittelt und bei der Positionsbestimmung (durch eine Miteinbeziehung in die Positionsbestimmung und/oder durch eine nachträgliche Korrektur des Ergebnisses) berücksichtigt werden. Dies gilt wiederum ganz allgemein für alle denkbaren Ausführungsformen von Vorrichtungen der beschriebenen Art.It turns out to be advantageous if the actual Rela tivlagen the locations carrying the measuring equipment and the actual relative positions and the actual contours of the Places to which the distances are due to the measuring devices be measured, determined with the greatest possible accuracy and when determining the position (through inclusion in the position determination and / or by a subsequent Correction of the result). this applies again very generally for all conceivable embodiments of devices of the type described.

Vorrichtungen der beschriebenen Art sind herkömmlichen Vor richtungen zur Positionsbestimmung in vielfacher Hinsicht deutlich überlegen. Durch sie kann die Position des Objekts unabhängig von der Komplexität eines gegebenenfalls vorhande nen Bewegungssystems unter allen Umständen mit minimalem Auf wand und höchster Präzision ermittelt werden. Devices of the type described are conventional directions for position determination in many ways clearly superior. Through it the position of the object regardless of the complexity of an existing one movement system with minimal opening under all circumstances wall and maximum precision can be determined.

Reference list

11

Objekt, dessen Position zu bestimmen ist
Object whose position is to be determined

22nd

Roboterarm
Robotic arm

21-221-2

n Achsen des Roboterarms
n axes of the robot arm

31-3331-33

Wände
walls

41-4341-43

Meßeinrichtungen
Measuring devices

Claims

1. A method for determining the position of an object ( 1 ) within a system, characterized in that the position of the object ( 1 ), the position of which is to be determined, is determined using the distances that the object and / or in have nearby points ( 2 n- 2 ) to one or more reference points ( 31 , 32 , 33 ).

2. Device for determining the position of an object ( 1 ) within a system, characterized in that the device comprises one or more distance measuring devices ( 41 , 42 , 43 ), by means of which the distances that the object ( 1 ) can be measured, the position of which is to be determined and / or have points ( 2 n- 2 ) in the vicinity of one or more reference points ( 31 , 32 , 33 ).

3. The method or device according to claim 1 or 2, characterized in that the reference points ( 31 , 32 , 33 ) forming, contain and / or load-bearing components of the system consist of a material which has no or only a negligible thermal expansion having.

4. The method or device according to any one of the preceding claims, characterized in that the reference points ( 31 , 32 , 33 ) forming, containing and / or supporting components of the system consist of glass ceramic or glass.

5. The method or device according to any one of the preceding claims, characterized in that the reference points ( 31 , 32 , 33 ) are reference surfaces which are formed by walls contained in the system.

6. The method or device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reference points ( 31 , 32 , 33 ) are reference points.

7. The method or device according to any one of the preceding claims, characterized in that the distance measuring devices ( 41 , 42 , 43 ) are each arranged at one of the locations whose distance is to be determined by the distance measuring devices.

8. The method or device according to one of the preceding claims, characterized in that the object ( 1 ), the position of which is to be determined, can be moved by a single-axis or multi-axis movement system ( 2 ).

9. The method or device according to claim 8, characterized in that the movement system ( 2 ) on the object ( 1 ) or on the movement system provided distance measuring devices ( 41 , 42 , 43 ) are movable.

10. The method or device according to claim 8 or 9, characterized in that the determined position of the object ( 1 ), the position of which is to be determined, is used to bring the object in question into a specific position.

11. The method or device according to any one of the preceding claims, characterized in that means are provided by which the distance measuring devices ( 41 , 42 , 43 ) can be automatically positioned and / or aligned so that they measure the distances to be measured by them can.

12. The method or device according to any one of the preceding claims, characterized in that the position of the object ( 1 ), the position of which is to be determined, taking into account the contour and / or the relative position of the locations whose distances are to be measured, he is averaged and / or corrected.