SE506517C3 - Foerfarande foer inmaetning av objekt och anordning foer aastadkommande av en uppsaettning objekt med kaenda laegen - Google Patents

Description

506 517 1 rande tape) eller genom bildanalys identifierbara detaljer hos givarens omgivning (t ex hörn, hål, ljuspunkter, eller markörer med en viss form och med färg eller ljushet som avviker från omgivningens). Alternativt kan andra signal- former användas, t ex ultraljuds- eller mikrovàgssignaler, och objekten utgörs då t ex av källor eller reflektorer för dessa signaler. 'rrmrxzus STÅNDPUNKT Genom den svenska utläggningsskriften med publiceringsnummer 444 530 är en lägesgivaranordning känd. Denna anordning använder sig i första hand av optiska signaler. En optisk givare är så utformad att den kan avkänna riktningen från givaren till var och en av ett antal ljuskällor, vilkas Givaren bestämmer rikt- lägen relativt varandra är kända. ningarna till minst tre sådana ljuskällor. Anordningen har beräkningsorgan som med ledning av de sålunda bestämda rikt- ningarna bestämmer vinklarna mellan syftlinjerna från giva- ren till ljuskällorna och som, med ledning av dessa rikt- ningar och vinklar och av ljuskällornas kända lägen i för- hållande till varandra, beräknar givarens läge och eventu- ellt även dess orientering i förhållande till ljuskällorna.

Genom den svenska utläggningsskriften med publiceringsnummer 458 427 är en efter en liknande princip arbetande lägesgi- varanordning känd. Den har som givare en anordning som gene- rerar en tvådimensionell bild av sin omgivning. Ett bildana- lyssystem mottar bildens informationsinnehàll och avsöker bilden med avseende pá ett antal - minst tre - igenkännbara förutbestämda detaljer i omgivningen med relativt varandra kända lägen. Bildanalyssystemet bestämmer detaljernas läge i bilden. Vidare finns beräkningsorgan som ur detaljernas lägen i bilden bestämmer riktningarna hos syftlinjerna från givaren till detaljerna, ur riktningarna bestämmer vinklarna mellan syftlinjerna, och som med ledning av dessa riktningar och vinklar och av detaljernas kända relativa lägen beräknar givarens läge och eventuellt även orientering relativt detaljerna.

BNSDOCID: 506 517 I den äldre svenska patentansökningen 9403255-4 beskrivs en styrutrustning som använder sig av ett operatörsburet styr- organ, t ex i form av ett löst handtag. Styrorganet har en givare som arbetar enligt samma princip som de i de båda föregående styckena beskrivna givarna. Med hjälp av givaren bestäms riktningarna till ett flertal objekt (t ex ljuskäl- lor, markörer eller genom bildanalys identifierbara detaljer i omgivningen) med sinsemellan kända lägen. Utrustningen har vidare organ som utgående från de sålunda bestämda riktning- arna beräknar vinklarna mellan syftlinjerna till objekten och som med ledning av dessa riktningar och vinklar och av objektens kända lägen bestämmer styrorganets läge och even- tuellt även orientering relativt objekten.

En utrustning av ovan angivet slag kräver att givaren inom sitt synfält alltid har minst tre objekt med kända lägen (för vissa konfigurationer krävs fyra objekt). En typisk sådan givare har ett visst arbetsområde inom vilket den vid användning kan ändra position, dvs läge och/eller orien- tering. För att givaren alltid skall ha tillräckligt antal lämpligt placerade objekt inom sitt synfält, oberoende av sin aktuella position inom arbetsområdet, krävs därför som regel ett större antal objekt än tre, och om arbetsområdet är stort ofta ett relativt stort antal objekt. Dessa objekts lägen relativt varandra mäste vara kända med stor noggrann- het. En inmätning av objektens lägen måste därför göras såväl vid den första idrifttagningen av en utrustning som vid utvidgningar eller vissa ändringar av arbetsområdet.

För inmätning av objekten vid en utrustning av aktuellt slag har hittills använts kända mättekniska metoder som använder sig av avstànds- och/eller vinkelmätningar, triangulering eller liknande. En inmätning med den erforderliga höga nog- grannheten har krävt speciell mätutrustning, t ex teodoli- ter, och speciella kunskaper samt varit omständlig och tids- krävande. Dessa förhållanden har som regel inneburit en väsentlig praktisk och ekonomisk nackdel.

BNSDOCID; 506 517 Å REnosöRzLsE FÖR UPPFINNINGEN Uppfinningen avser att åstadkomma ett förfarande och en anordning som gör det möjligt att snabbt och enkelt, och utan speciell utrustning, eller med ett minimum av sådan utrustning, åstadkomma en uppsättning objekt med noggrannt kända lägen för användning vid en utrustning av inlednings- vis angivet slag.

Vad som kännetecknar ett förfarande och en anordning enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bifogade figurer 1-5. Figur la visar koordi- natsystem och beteckningar för ett förenklat fall med ett objekt och två givarpositioner. Figur lb visar samma stor- heter för det mera generella fallet med ett godtyckligt antal givarpositioner. Figur lc visar schematiskt en anord- ning för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen.

Figur 2a åskådliggör i form av ett flödesschema ett exempel pá inmätningsförfarandet enligt uppfinningen. Figur 2b visar ett flödesschema över de vid inmätningen gjorda beräkning- arna. Figur 2c åskådliggör ett alternativt inmätningsförfa- rande. Figur 3a visar ett portabelt ramverk enligt uppfin- ningen med referensmarkörer. Figur 3b visar mera i detalj ett exempel på ett sådant ramverk. Figurerna 3c och 3d visar exempel på markörernas utformning vid ramverket enligt figur 3b. Figur 4a visar hur en balk med tvâ givarplatser kan användas vid förfarandet enligt uppfinningen. Figur 4b visar en handburen givarenhet med två sensorer. Figur 5 åskådlig- gör hur redan inmätta objekt kan användas för inmätning av nya objekt vid en utvidgning av arbetsområdet för givarut- rustningen.

Bwsoocun; BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Cfl GD 0\ Figur la visar några av de vid förfarandet enligt uppfin- ningen använda storheterna vid ett antaget förenklat fall med tvâ skilda givarpositioner. En givare G är visad i två positioner, P1 och P2, vilka är kända relativt varandra.

Givaren kan vara av den typ som beskrivs i de ovan nämnda skrifterna. Den har i sin i figuren övre del en Vidvinkel- lins ll, vars synfält alltså är riktat i huvudsak uppåt i figuren. Givaren är i det i figur 1 visade exemplet utformad för att hållas i handen av en operatör, och givarens undre del är därför utformad som ett handtag 12. De båda givarpo- sitionernas lägen beskrivs i ett ortogonalt koordinatsystem med origo O och axlarna x, y, z av vektorerna V01 = (X0lr YUI: 201) V02 = (xoz, yozf 202) De båda givarpositionernas orienteringar förutsätts också vara kända i koordinatsystemet x-y-z. Varje givarposition kan alltså beskrivas av en sexdimensionell vektor.

De båda givarpositionerna - innefattande såväl läge som ori- entering - kan bestämmas genom mätning mot objekt med kända lägen pá det sätt som beskrivs i de ovan nämnda skrifterna.

De båda givarpositionerna blir då kända i de kända objektens koordinatsystem och då även relativt varandra. Alternativt kan, vilket närmare skall beskrivas i det följande, de båda givarpositionerna definieras genom att man anordnar två med varandra mekaniskt förbundna givarplaceringar på sådant sätt att de båda givarpositionerna blir mekaniskt fixerade och kända i förhållande till varandra. De båda givarpositionerna blir då definierade i ett koordinatsystem som är fast i för- hållande till det mekaniska systemet, och detta koordinat- system antas då vara det i figur l visade koordinatsystemet.

I givarpositionen P1 bestämmer givaren på det sätt som beskrivs i de ovan nämnda skrifterna riktningen hos syftlin- jen SL1 från givaren till ett objekt som skall inmätas och som har det ännu okända läget Q1. Det pá denna mätning BNSDOCID: -1 506 517 3 grundade läget hos objektet kan tills vidare beskrivas med en vektor v11 = v01 + 1211 211 där t11 är en okänd parameter k11 = (all, ß11,'fi¿) är en enhetsvektor i syftlinjens riktning framräknad dels ur givarens orientering och dels ur syftlinjens riktning i givarens koor- dinatsystem.

Vektorn V11 har komponenterna H11 = Xol + 1111011 Y11 = Y01 + tnßu 211 = 201 + t11Y11 Pâ motsvarande sätt bestäms i givarpositionen P2 riktningen hos syftlinjen SL2 frán givaren till samma objekt. Det pà denna mätning grundade läget hos objektet beskrivs på samma sätt av en vektor v12 = v02 + 1212 212 där t12 är en okänd parameter kl; = (G42, ß12,'h2J är en enhetsvektor i syftlinjens riktning framräknad dels ur givarens orientering och dels ur syftlinjens riktning i givarens koor- dinatsystem.

Vektorn V12 har komponenterna X12 = X02 + t12G42 y12 = 3102 + tizßxz 212 = 202 + '012712 Ideellt ligger objektet i de båda syftlinjernas skärnings- punkt. Denna punkt kan erhållas genom lösning av ekvations- systemet V11 = V12 dvs v01 + 1111211 = v02 + t121=12 I figuren antas att mätningarna är exakta och att de båda syftlinjerna skär varandra i objektet Q1. Pà grund av ound- BNSDOCID: 7 506 517 vikliga mätfel kommer dock de båda syftlinjerna i allmänhet inte att skära varandra exakt. Det mest sannolika läget hos objektet kan då bestämmas enligt ett lämpligt kriterium, och läget kan t ex antas vara mitt pà den kortaste linje som kan dras mellan någon punkt pà den ena syftlinjen och någon punkt pà den andra syftlinjen. Detta läge för ett objekt med ordningstalet "i" i en grupp av n objekt som skall inmätas (1 5 i 5 n) betecknas i det följande med vi.

De olika givarpositionerna väljs så att de ger skilda syft- linjer från givaren till de aktuella objekten. Noggrannheten blir större ju större vinkeländringar hos syftlinjerna som ástadkommes vid en förflyttning av givaren fràn en position till en annan.

Figur lb visar det mera generella fallet med ett godtyckligt antal skilda givarpositioner P1 _.. Pj ... Pm där m 2 2 och där 1 5 j 5 m. Givarpositionerna P1, Pj och Pm är visade i figuren. I figuren illustreras för enkelhets skull endast mätning mot ett enda objekt med ett läge Qi. Objektet utgör dock ett av n objekt i en godtyckligt stor grupp av objekt (1 5 i 5 n). Mätningen görs pà samma sätt mot de övriga objekten i gruppen, dvs i varje givarposition bestäms syft- linjeriktningarna till vart och ett av objekten i gruppen.

Givarpositionernas lägen beskrivs av vektorerna voi = (Koi, yol, 201) voj = (Xoj, Yojf Zoj) Vflm = (XOmr Yfimr Z0m) I varje givarposition P3 bestämmer givaren pá det sätt som beskrivs i de ovan nämnda skrifterna riktningarna hos syft- linjerna till objektet. Det pà denna mätning grundade läget hos objektet kan pà samma sätt som ovan beskrivas med en vektor vij = vgj + tij k¿j BNSDOCID; sne 517 ß med komponenterna Xij = Xoj + tijflij yij = yoj + tijßij Zoj + tijïij zij Objektets läge Qi beskrivs som ovan nämnts av en vektor vi med komponenterna xi, yi, zi. I anslutning till figur 2b nedan beskrivs ett exempel pà hur objektets läge kan bestäm- mas med ledning av de uppmätta syftlinjeriktningarna kij.

Figur lc visar schematiskt en anordning för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen. Den bestàr av en givare G med linsen ll och handtaget 12. Givaren är förbunden med en beräkningsenhet CU med hjälp av en signalkanal IL i form av t ex en kabel, en ljusledare eller en IR-länk. Givaren, sig- nalkanalen och beräkningsenheten kan vara utförda på något av de sätt som beskrivs i de inledningsvis angivna skrif- terna, och beräkningsenheten kan sålunda utgöras av en dator programmerad att styra mätningarna, lagra mätresultaten och utföra de nödvändiga beräkningarna. Förutom de i figur lc visade organen tillkommer organ för bestämning av givarposi- tionerna, t ex i form av objekt med kända lägen pà det sätt som nedan skall beskrivas. Vidare kan anordningen innefatta signalkällor. Dessa kan antingen själva utgöra objekt eller också vara anordnade för utsändande av t ex optiska signaler mot objekt i form av reflektorer.

Figur 2a visar schematiskt gången hos ett inmätningsförfa- rande enligt upfinningen. Givaren bringas till den första givarpositionen P1 (blocket GTP1), och ordningstalet j sätts 1). (utväljes) det första objekt som skall till j=l. Ordningstalet "i" sätts till 1 (blocket i Därefter designeras inmätas (blocket DESOi). Givarutrustningen bestämmer sedan i nästa block (DP¿j/SSLij) dels den aktuella positionen hos givaren, t ex genom inmätning med hjälp av kända objekt på det sätt och dels som beskrivs i de inledningsvis nämnda skrifterna, riktningen k¿j till det aktuella objektet. Givarens läge vgj och syftlinjeriktningen kij lagras för användning vid den senare beräkningen av objektets läge. I nästa block BNSDOCID; 9 sne 517 (ALL i?) undersöks om riktningarna har bestämts till alla de objekt som skall inmätas. Om så inte är fallet ökas ord- ningstalet "i" med 1 (blocket i = i+1) och nästa objekt designeras, varefter den nyss beskrivna proceduren upprepas mot detta objekt. När alla objekt har genomlöpts, dvs då i=n, förflyttas givaren till nästa givarposition Pj (GTPj), ordningstalet j sätts till j+1, och ordningstalet "i" sätts åter till 1 (blocket i=l). Objekten som skall inmätas är nu designerade och tilldelade var sitt ordningstal "i". Givar- utrustningen mäter nu in objekten i tur och ordning pà samma sätt som beskrivits ovan för position P1 och lagrar för varje mätning givarläget vgj och syftlinjeriktningen k¿j (blocket DPij/SSLij). När alla objekten är inmätta (verifie- ras i blocket i=n?) avgörs om alla önskade givarpositioner intagits (blocket ALL j?). Om så inte är fallet upprepas mätförfarandet för nästa givarposition. När alla önskade givarpositioner använts beräknar givarutrustningen med led- ning av de lagrade mätvärdena lägena hos de objekt som skall inmätas och lagrar dessa lägen. Beräkningen och lagringen sker i blocket CSPi.

Figur 2b åskådliggör i form av ett flödesschema beräknings- gången. Som kriterium för bestämning av ett objekts läge med ledning av de uppmätta syftlinjerna fràn de olika givarposi- tionerna till objektet används minsta kvadratmetoden, dvs objektet anses ha det läge som ger ett minimum hos summan av kvadraterna pà avstánden fràn läget till syftlinjerna. Efter start av beräkningen sätts i=l, dvs beräkningen görs först för det objekt som har ordningstalet 1, och beräkningen görs med ledning av de frán de m olika givarpositionerna (m 2 2) bestämda syftlinjerna. Först (blocket dij) tecknas avstánden dij från en godtycklig punkt vi = (xj yi zi) till var och en av de m syftlinjerna mot objektet med ordningstalet i från de m givarpositionerna med ordningstalen j (1 5 j 5 m), Avstánden erhålles ur _ kid' X (vi - vgj) difi Ikijl BNSDOCID. 506 517 10 där 2:5 = (G15, B15, 715) v05 = (1105, yo5, zoj) Därefter bildas i blocket S =§Edij2 summan S av kvadraterna på avstånden d¿j dvs m S = Zdijz j=l S I blocket '__ = '- = -__ = sökes denna summas minimum öxi öyi özi med avseende på Xi, yi och zi, dvs summan S deriveras med avseende pà xi, yi och zi, varefter de tre derivatorna sätts lika med noll. Det sålunda erhållna ekvationssystemet blir m m m 2 (1-Gi52) - Eflijßij - 20115715 Xi m m m - Xanßij Eu-ßijzl - 2515715 Yi = í=1 fi=1 j=1 m m m - 2015715 - 21315715 20-7152) 21 É=1 j=1 j=1 m E, (Xoj-Oßijzxo5-0155153105-0157152051 j=l 111 = 2(yo5-ßi52yoïßijflijxorßijïijzoj> å=1 m 2 (zoj-YijzZo5-Yi5Gi5XO5-Yi5ß15Yo5> J=1 där dij, ßijf Yïjf xgj, ygj samt 205 är kända. Ekvationssyste- met löses på känt sätt.De ur ekvationssystemet erhållna vär- dena pà xi, yí, z¿ utgör objektets sökta position då det uppenbarligen fysikaliskt finns ett minimum för summan S (och inte ett maximum).

I blocket STO xi, yí, zi lagras det sålunda erhållna läget hos objektet med ordningstalet i. I blocket i=n? undersöks BNSDOCID: H 506 517 om lägesberäkningen utförts för samtliga n objekt. Om så inte är fallet sätts i = i+l och beräkningen upprepas för nästa objekt.

Ovan har beskrivits hur inmätningen kan genomföras genom att bestämma syftlinjeriktningarna i minst två skilda givarposi- tioner. I princip räcker det med tvâ givarpositioner så länge inte de båda positionerna ligger längs samma syftlinje till något av de objekt som skall lägesbestämmas. Företrä- desvis utföres dock ett större antal mätningar. Detta kan exempelvis göras genom att givarens läge och orientering varieras pà ett mer eller mindre godtyckligt sätt, varunder systemet, företrädesvis automatiskt, med täta mellanrum dels (vid behov) bestämmer givarens position och dels i varje position bestämmer riktningarna hos syftlinjerna till inmät- ningsobjekten. När tillräckligt antal mätningar (exempelvis 100 - 10 000 mätningar) gjorts görs en beräkning av objek- tens lägen med utnyttjande~av samtliga gjorda mätningar. På detta sätt kan noggrannheten hos lägesbestämningen väsent- ligt förbättras.

Vid ett alternativt inmätningssätt kan givaren förflyttas mer eller mindre kontinuerligt (dvs utan stopp i specifika positioner). Inmätningen av syftlinjerna till de olika objekten görs då löpande. Inmätning av syftlinjerna till referensobjekten görs med lämpliga intervall, och aktuell givarposition vid varje inmätning av en syftlinje till ett nytt objekt erhålles t ex genom interpolering mellan de gjorda mätningarna av syftlinjerna till referensobjekten.

Ett sådant inmätningsförfarande áskádliggörs i figur 2c. En givare G förs i en kontinuerlig rörelse utefter en bana mel- lan en första givarposition Pa och en andra givarposition Pb. I ett antal punkter 1, 2, 3 osv utefter banan görs ett' tredje osv referensobjekt. I ett antal punkter A, B, C osv inmätning av syftlinjer till ett första, ett andra, utefter banan görs inmätning av syftlinjer till ett första, ett andra, ett tredje osv av en grupp nya objekt med okända lägen. Inmätningarna görs företrädesvis automatiskt, och inmätningen av syftlinjerna till referensobjekten görs med BNSDOCIDZ 506 517 ~ UI så täta mellanrum att givarpositionen vid varje inmätning av syftlinjen till ett nytt objekt kan erhållas med tillräcklig noggrannhet genom interpolering.

När ett flertal objekt och ett flertal givarpositioner används är det inte säkert att samtliga objekt syns från samtliga givarpositioner. I detta fall används för lâgesbe- stämningen för varje objekt endast information från de givarpositioner från vilka objektet syns (ett krav är dock givetvis att ett objekt syns från minst tvâ olika givarposi- tioner).

Som framgår av det ovanstående används vid det beskrivna förfarandet en givarutrustning av det inledningsvis beskrivna slaget. Eftersom en sådan utrustning innehåller beräkningsorgan är det lämpligt att använda dessa beräk- ningsorgan även för beräkningarna vid det ovan angivna inmätningsförfarandet. Givarutrustningens beräkningsorgan utgörs företrädesvis av en pà lämpligt sätt programmerad digital processorutrustning, och den kan då programmeras att även utföra de ovan beskrivna beräkningarna.

Pâ det ovan beskrivna sättet har alltså ett antal objekt med tidigare okända lägen inmätts och deras lägen lagrats. De kan därefter användas för positionsbestämning med hjälp av givarutrustningar av inledningsvis angivet slag.

Figur 3a visar hur enligt en utföringsform av uppfinningen en ställning CF kan användas för lägesbestämningen av giva- ren vid inmätningen av objekt med okända lägen i figuren.

Ställningen kan exempelvis ha en sidlängd av någon meter, men dess dimensioner måste givetvis anpassa till den aktu- ella tillämpningen. Den är försedd med mot ställningens inre vända objekt i form av markörer M1 - M4. De objekt som skall inmätas betecknas i figuren med OB1 - OB3. Ställningen är genombruten och så öppen som möjligt så att den i minsta möjliga män hindrar sikten mellan givaren och objekten OB1 - OB3. Vid inmätningen hålls givaren G inuti ställningen och flyttas mellan olika positioner vilka är så valda att giva- BNSDOCID: få 506 517 ren i varje position samtidigt har dels minst tre av markö- rerna M1 - M4 och dels åtminstone något av objekten OB1 - OB3 inom sitt synfält. Markörernas M1 - M4 lägen relativt var- andra är kända, vilket möjliggör för givarutrustningen att i varje givarposition med ledning av dessa kända lägen och de avkända riktningarna till markörerna bestämma givarens posi- tion. Med ledning av de sålunda bestämda givarpositionerna och av de av givaren avkända riktningarna till objekten OB1 - OB3 bestäms objektens lägen pà ovan beskrivet sätt.

I figur 3a är för tydlighets skull endast fyra markörer visade, men lämpligen förses ställningen med fler markörer än de visade för att möjliggöra en säker positionsbestämning av givaren möjligast oberoende av dess orientering och av dess läge inom ställningen. Exempelvis kan (se figur 3b) markörer anbringas i varje hörn och mitt på varje sida hos ställningen. Vidare kan markörerna vara av skilda typer för ástadommande av ökad information.

Ställningen CF kan vara utformad som ett ramverk av metall- profiler eller -stänger och med lämpliga förstyvningar, t ex i form av diagonaler eller hörnplátar, så att markörernas inbördes lägen bibehàlles med tillräcklig noggrannhet.

Ställningen har lämpligen parallellepipedisk form och är enligt en föredragen utföringsform hopfällbar och portabel.

Efter utplacering av erforderliga markörer, eller definition av andra lämpliga objekt, placeras ställningen på lämplig plats i förhållande till objekten/markörerna och inmätningen görs. Härefter kan ställningen avlägsnas, och givarutrust- ningen använder sig därefter av de inmätta objekten.

En ställning av nu beskrivet slag kan inte bara användas för inmätning pá det nu beskrivna sättet utan även under drift av en givarutrustning. Givarens arbetsområde utgörs dá'i huvudsak av ställningens inre, och givaren använder sig under drift av ställningens egna markörer. Ställningens utformning och dimensioner anpassas efter aktuell tillämp- ning sà att givarutrustningen och de eventuella anordningar som uppbär den (t ex en industrirobot) kan arbeta fritt inom BNSDOCID: io 506 517 ~ *4 ett tillräckligt stort arbetsområde. En givarutrustning kan på detta sätt mycket snabbt och enkelt tas i drift endast genom att ställningen fälls upp och placeras på önskad plats. Detsamma gäller en förflyttning av dess arbetsområde, i vilket fall helt enkelt ställningen flyttas till den nya platsen. Vid denna användning krävs givetvis inte att ställ- ningen ger fri sikt mot yttre objekt.

Figur 3b visar en utföringsform av den ovan beskrivna ställ- ningen CF. Den utgörs här av en parallellepipedisk låda med öppna sidoytor. Lådan kan vara utförd av t ex metall eller plast. Enligt en utföringsform utgörs den av den låda i vil- ken en givarutrustning förpackas vid leverans. Lådan kan vara utförd av papp, med färdigtryckta markörer på insidan och med brottanvisningar för enkelt avlägsnande av de delar av sidoytorna som skall vara öppna mot omgivningen. Markö- rernas lägen relativt varandra kan lämpligen vara förinlag- rade i givarutrustningen. Denna utföringsform möjliggör ett synnerligen enkelt och snabbt idrifttagande av en givarut- rustning liksom en förflyttning av dess arbetsområde.

Figur 3c visar ett exempel på hur en markör kan vara anord- nad inuti ställningen, mitt på en av dess sidor CPI. Markö- ren har formen av en mindre fylld cirkel M10a med en omskri- ven cirkellinje Mlgb. Den kan utgöras av reflekterande färg eller tape för belysning med en vid givaren anbringad ljus- källa. Eventuellt kan den utgöras av fluorescerande färg för belysning med en ultraviolett ljuskälla. I det fall ställ- ningen utgörs av en papplàda kan markören tryckas på eller anbringas på lådan i samband med dess framställning. Det nu sagda gäller även i hörn anordnade markörer.

Figur 3d visar hur som ett alternativ en markör M5 kan vara anordnad på en flik CF2 av lådmaterialet. Fliken utgör vid framställningen av lådan en del av dess botten och är för- sedd med brottanvisningar pá tre av flikens sidor. Fliken viks upp utefter sin fjärde sida mot den i figuren lodräta kanten hos strukturens sida CFl och fästes vid denna, t ex BNSDOCID: ä; 506 517 med hjälp av tape, eller genom att stickas genom ett för- stansat hål hos sidan CF1.

De ovan i anslutning till figurerna 3a-3d beskrivna struktu- rerna, vilka uppbär referensmarkörerna M1, M2 etc, är endast nâgra av mánga tänkbara utföringsformer av en sådan struk- tur. Den för de aktuella signalerna genomsläppliga struktu- ren kan som ett alternativ utgöras av en glob eller annan behållare, vars väggar är av ett för det aktuella váglängds~ omrâdet genomsläppligt material (t ex glas eller plast vid optiska signaler) och där referensmarkörerna kan utgöras av pá väggarnas insidor anbringade markörer av reflekterande tape.

De ovan i anslutning till figurerna 3a-3d beskrivna struktu- rerna utgörs av ramverk av parallellepipedisk form. Givetvis behöver inte strukturerna ha just parallellepipedisk form utan kan vara utformade som godtyckliga regelbundna eller oregelbundna polyedrar.

Figur 4a visar en avláng balk TB med två givarplatser. En givare G kan placeras i endera av de bàda givarplatserna.

Dessa är så utformade att givarens position i varje givar- plats är noggrant definierad i förhållande till balken.

Givaren kan alltså inta de båda positionerna P1 och P2, vilka är noggrant kända relativt varandra. Vid en inmätning bestäms först, med givaren i den ena givarplaceringen, t ex P1, riktningarna till de objekt OB1 - OBn som skall lägesbe- stämmas. Därefter, och utan att ändra balkens läge eller orientering, görs samma sak med givaren i position P2. För varje objekt är därmed syftlinjernas riktningar kända från tvâ skilda positioner, vilka i sin tur är kända relativt varandra genom att de är definierade av balkens givarplat- ser. Som framgår av beskrivningen ovan i anslutning till figurerna 1 och 2 möjliggör detta en bestämning av objektens lägen. Dessa lägen blir visserligen bestämda i balkens i och för sig ointresanta koordinatsystem, men i och med att objektens lägen är kända i ett koordinatsystem är objektens lägen relativt varandra kända. För användning vid ett givar- BNSDOCID 506 517 15 system är det kännedom om dessa relativa lägen som krävs, och de relativa lägena är oberoende av i vilket koordinat- system de absoluta lägena bestämts.

Balken TB i figur 4a är endast schematiskt visad. Den kan utformas på många sätt, exempelvis som en stång eller metallprofil med en givarhállare i var ände. Som ett alter- nativ till det ovanstående kan vidare balken TB förses med tvâ givare, en på varje givarplats. Genom att samordna mät- ningarna mellan de bàda givarna kan kravet pà att balken inte rubbas elimineras.

Den nu beskrivna anordningen kan utformas med mer än två givare eller givarplatser. Exempelvis kan den utföras som en triangulär ram med tre givarplatser. Likaså kan balken eller ramen förses med två eller flera åt skilda håll riktade givare eller givarplatser för att ge större frihet beträf- fande orienteringen av balken/ramen.

Anordningen kan utformas som en integrerad och t ex handbu- ren givarenhet med två eller flera givare. En sådan givaren- het kan göras självinmätande. En givarenhet av detta slag visas i figur 4b. Den har en central del 12 utformad så att den bekvämt kan hållas i en operatörs hand. I varje ände har den riktningskännande sensorer lla och llb av tidigare beskrivet slag. Sensorerna är vinklade i förhållande till varandra, men de kan alternativt vara t ex parallella (som i figur 4a) eller motriktade.

På samma sätt som beskrivits i anslutning till figur 3 kan noggrannheten vid inmätningen ökas väsentligt genom att ett flertal mätningar görs med balken i olika positioner.

Figur 5 visar en givare G som vid sin drift använder sig av en uppsättning OSA av objekt (OBA1, OBA2 ...) vilkas lägen är kända, t ex genom att objekten tidigare har inmätts på något av de ovan beskrivna sätten. Vid en utvidgning av mät- området kan dessa objekt användas för inmätning av en upp- sättning OSB av nya objekt (OBB1, OBB2 ....). Detta kan i BNSDOCID: .I OO I U O O O I o n n Ü. UOÛI IÜOÛ IC OOII Qq o u 010 I I n o Il OQO F* 506 51.7 princip göras pà det sätt som har beskrivits i anslutning till fig 1-3, dvs i var och en av ett flertal (minst tvâ) skilda givarpositioner (P1 och P2 i figur 5) bestäms dels givarens position med hjälp av de kända objekten OSA och dels riktningarna till objekten i uppsättningen OSB, varef- ter pá ovan beskrivet sätt lägena hos objekten i uppsätt- ningen OSB beräknas.

Som framgår av det ovanstående erbjuder uppfinningen ett förfarande med vars hjälp en inmätning av objekt med okända lägen kan göras snabbt och enkelt och med hög noggrannhet, och detta utan att något behov av annan mätutrustning än den givarutrustning som skall använda de inmätta objekten, even- tuellt kompletterad med en enkel mekanisk struktur.

BNSDOClD:

Claims (9)

506 517 VE) PATENTKRAV

1. Förfarande för inmätning av objekt (OB1-0Bn, OSB) vid en utrustning för bestämning av en givares läge och/eller orientering med hjälp av objekt (OB1-OBn, M1-Mn, OSA, OSB), vilka är anordnade att utsända signaler som fortplantar sig rätlinjigt mellan objekten och givaren, vilken utrustning innefattar en givare (G) anordnad att mottaga signaler som utsänds av i W nämnda uppsättning ingående objekt, organ anordnade att bilda riktningsdefínierande signaler, vilka definierar riktningen relativt givaren hos syftlin- jerna frán givaren till objekten, samt beräkningsorgan anordnade att, med ledning av de signaler som definierar riktningarna till ett antal objekt (M1-Mn, OSA) vilkas lägen relativt varandra är kända, alstra infor- mation som definierar givarens läge och/eller orientering, l<änr1eteeckr1at av att för vart och ett av de objekt (OB1-OBH, OSB) som skall inmä- tas bestäms med hjälp av givaren (G), från minst tvâ skilda och relativt varandra kända givarpositioner (P1, P2), rikt- ningarna hos syftlinjerna till objektet, åtminstone vissa givarpositioner (P1, P2) bestäms med hjälp av ett flertal referensobjekt (M1-Mn, OSA) med relativt var- andra kända lägen, varvid givarpositionerna beräknas utgående från referensobjektens lägen och från av givaren ' avkända riktningar hos syftlinjerna från givaren till referensobjekten, BNSDOCIO: *FI see 517 för de objekt som skall inmätas beräknas, utgående från de nämnda givarpositionerna (P1, P2) och frán de med hjälp av givaren bestämda riktningarna (k1j) till objektet, ett mått pà objektets läge (v¿) och/eller orientering.

2. . Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t a v att vid inmätningen användes en referensobjekten uppbärande mekanisk struktur (CF).

3. . För-farande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t a v att vid inmätningen användes en tredimensionell struktur (CF), samt av att givarpositionerna väljes så att åtminstone vissa av dessa är belägna i strukturens inre.

4. . Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att vid inmätningen används en handburen givare.

5. Anordning för àstadkommande av en uppsättning objekt med kända lägen för en utrustning för bestämning av en giva- res läge och/eller orientering med hjälp av objekt (OB1-Oßn, M1-Mn, OSA, OSB), vilka utsänder signaler som fortplantar sig rätlinjigt mellan objekten och givaren, vilken utrust- ning innefattar en givare (G) anordnad att mottaga signaler som utsänds av i nämnda uppsättning ingående objekt, organ anordnade att bilda riktningsdefinierande signaler, vilka definierar riktningen relativt givaren hos syftlin- jerna frán givaren till objekten, samt beräkningsorgan anordnade att, med ledning av de signaler som definierar riktningarna till ett antal objekt (M1-Mn, OSA) vilkas lägen relativt varandra är kända, alstra infor- mation som definierar givarens läge och/eller orientering, k ä n n e t e c k n a d a v att den för bestämning av givarens läge och/eller orientering innefattar en mekanisk struktur BNSDOC|DI sne 517 2G (CF) med ett flertal av strukturen uppburna referensobjekt (t ex M1-M4) med relativt varandra kända lägen.

6. Anordning enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d a v att den mekaniska strukturen utgörs av ett ramverk.

7. Anordning enligt något av patentkraven 5 och 6, käzu- n e t e c k n a d a v att den mekaniska strukturen är tredimen- sionell och har mot strukturens inre vända referensobjekt (t ex M1 - M4), varvid strukturen och referensobjekten är så anordnade att givaren kan anordnas i ett flertal skilda givarpositioner inuti strukturen.

8. Anordning enligt nàgot av patentkraven 5-7, kär1ne- tecknad av att den mekaniska strukturen är utformad som en portabel struktur.

9. Anordning enligt något av patentkraven 5-8,l<änr1e- t ecknad av att den mekaniska strukturen är utformad som en polyeder. BNSDOCID: