WO2013186007A1 - Verfahren zur messung des abstandes einer messposition von einer referenzposition - Google Patents

Verfahren zur messung des abstandes einer messposition von einer referenzposition Download PDF

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WO2013186007A1
WO2013186007A1 PCT/EP2013/060144 EP2013060144W WO2013186007A1 WO 2013186007 A1 WO2013186007 A1 WO 2013186007A1 EP 2013060144 W EP2013060144 W EP 2013060144W WO 2013186007 A1 WO2013186007 A1 WO 2013186007A1
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measuring
measurement
distance measurement
operator
distance
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PCT/EP2013/060144
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Inventor
Martin Friedrich
Horst Von Wyl
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Sms Siemag Ag
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • G01C3/08—Use of electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means

Definitions

  • the present invention relates to a method for measuring the distance of a measuring position from a reference position.
  • the distance measurement was proposed by means of a so-called laser tracker.
  • the exact procedure for the distance measurement and alignment with a laser tracker is, for example, in the article "3D-coordinate metrology for the mold and segment workshop” by Martin Friedrich, Horst von Wyl, Peter Müller, George Grundmann, David Gaczek and Friedrich Hellweg in steel and iron 131 (201 1), No. 2, pages 39-45 described.
  • the laser tracker includes a measuring head, which emits a laser beam as a measuring beam for distance measurement and then the reflected measuring beams again, a tripod on which the measuring head is arranged, a measurement target, which reflects the measuring beam in a certain way, and various control, Control and power supply devices.
  • a laser tracker is a measuring device that captures the SD point coordinates of an object through a combination of angle measurement and interferometric laser distance measurement.
  • the use of the laser tracker makes it possible to dispense with the handling of heavy measuring tools, such as stencils or rulers.
  • the operator only has to "capture” the measuring beam emitted by the measuring head with the measuring target and bring it to the appropriate measuring position.
  • the measuring head is set up to follow the movement of the measuring target once the measuring beam has been captured by the measuring target Place the measurement target at the actual measurement location and then trigger the distance measurement If, after performing this measurement, another measurement is to be performed, the operator must move the measurement beam captured by the measurement target to the next measurement position.
  • the triggering of the actual measurement must also be carried out by the operator in the known method, so that he has only one hand free to hold the measurement target at the corresponding measurement position. If measurement errors occur, the operator must first recognize these and, secondly, remove them manually from the respective measurement series.
  • To perform certain actions, such as triggering, pausing, resuming, repeating, and / or canceling a measurement the operator is forced to climb over the measurement object and enter the respective command into the user interface of a control unit. Climbing over the measurement object is time-consuming and delays the distance measurement. Moreover, it poses a risk of injury to the operator, who may, for example, stumble, slip, and / or fall off the object of measurement. This can be counteracted by the use of another operator by an operator on the measurement object and another is used on the control unit. However, this has a direct impact on staff costs and staffing levels. Presentation of the invention
  • the distance measurement is performed with the measurement beam of a laser tracker.
  • the measuring position is marked by a measuring beam before the actual distance measurement.
  • the distance measurement is controlled wirelessly.
  • the distance measurement is controlled wirelessly, it can be achieved that the respective operator can intervene in the distance measurement from the corresponding measurement position. This can be done by the operator without having to go to the permanently installed or remotely constructed control device of a measuring device. In addition, there is no need for wiring between the controller and the operator. Accordingly, a tripping hazard for a user due to wiring can be avoided. Because the operator does not have to run back and forth between the measuring position and the control device for engaging in or for controlling the distance measurement, an intervention or the control of the distance measurement is less time-consuming. In addition, the operator can observe the distance measurement directly from the measurement position and intervene immediately in the distance measurement when an error occurs.
  • the distance measurement preferably comprises the steps of marking the measuring position, triggering the measurement by analyzing the operating behavior or by an action of the operator and pivoting from one measuring position to the next measuring position.
  • the actual measurement can be triggered by an analysis of the operating behavior.
  • the actual distance measurement can be triggered if a measurement target is within a predetermined distance range and / or if a measurement target has not moved for a predetermined time and / or if the distance between a measurement target and the laser tracker remains constant for a predetermined time ,
  • the pivoting of the laser from the already measured measuring position to the new measuring position accordingly takes place so slowly that the operator can follow the laser spot with his eyes. Accordingly, it is also easy for the operator to recognize and reach the next measuring position, or the measuring beam moves in a special pattern near the measuring location or around the measuring location.
  • the actual distance measurement is carried out automatically.
  • the automatic triggering of the measurement has the advantage that the operator can either hold the measurement target with both hands at the corresponding measuring position or has a hand available for its intrinsic safety while the measurement is being carried out.
  • the distance measurement is controlled by voice control. Accordingly, the operator can intervene or initiate voice commands in the course of the distance measurement.
  • voice control of the measurement is that the operator can either hold the measurement target with both hands at the corresponding measuring position or has a hand available for his intrinsic safety while issuing control commands.
  • the operator may keep an eye on the measurement target, the measurement position and / or other objects relevant to the distance measurement and is not forced to look at the input mask or input device of a control element.
  • the distance measurement is controlled by means of at least one operating element.
  • the operator can enter control commands into the operating element, which are then transmitted wirelessly to the control device. This allows the operator to issue all the commands needed to control the distance measurement from any position.
  • the operating element is a smartphone, tablet PC or another operating element for the hand-held surface.
  • measurement data can be displayed to the operator via a display of the respective control element so that it can intervene in the distance measurement in real time. Accordingly, the operator can recognize errors immediately after they occur.
  • control is attached to the body or clothing of an operator.
  • Attaching the operating element to the body or clothing of the operator has the advantage that the operator can read information from the display and still be able to hold the measuring target with both hands at the corresponding measuring position, or has a hand for his own assurance available.
  • the operator has at least one hand for holding the measurement target at the corresponding measurement position or for intrinsic safety, while inputting a control command into the operating element.
  • the operator does not have to repeatedly stow or clear the control after or before making a control command.
  • the control is also secured against falling or losing.
  • the control of the distance measurement at a measuring position comprises control commands, preferably stopping, continuing, repeating and / or canceling the distance measurement.
  • the distance measurement can be stopped, for example, when an error occurs, and the measuring process can be repeated at the respective measuring position.
  • the user does not have to wait until the distance at several measurement positions of a measurement sequence has been measured successively until he can repeat the measurement at a measurement position with a faulty measurement result.
  • the user can stay at the measuring position at which a faulty measurement has previously been detected and repeat the distance measurement at the corresponding measuring position.
  • Said method is preferably used for distance measurement and alignment of molds and segment rolls in a mold or segment alignment shop.
  • the measuring device for measuring the distance of a measuring position from a reference position comprises a laser tracker for performing a distance measurement by means of the measuring beam and a control device for controlling the laser tracker.
  • the control device is set up such that the measuring position can be marked by the measuring beam before the actual distance measurement.
  • the distance measurement can be controlled wirelessly.
  • the measuring device has means for voice control, preferably a microphone or another voice recognition device, by means of which voice commands for controlling the distance measurement can be received.
  • Figure 1 shows schematically a device for measuring a distance of a
  • Figure 2 shows schematically an apparatus for measuring a distance of a
  • An object with control means in the form of a wireless control in the form of a wireless control.
  • FIG. 1 schematically shows a laser tracker 1 with a measuring head 10, which emits a measuring beam 2 shown schematically in the form of a laser beam.
  • the measuring beam 2 is used to measure the distance d and the horizontal and vertical solid angles ⁇ and ß between the serving as a reference position measuring head 10 of the laser tracker 1 and a measurement target 3, which has a special reflector for reflecting the measuring beam 2.
  • the measuring target 3 is arranged by the respective operator performing the measurement at the desired measuring position of a measuring object 4 and is held there.
  • the segmented rollers 4 of a segment are shown schematically as measuring objects.
  • the 3D point coordinates of the measurement target 3 can be detected accordingly.
  • the laser tracker 1 functions, for example, in such a way that it targets the measurement target 3 in the form of a reflective measuring sphere, the laser tracker 1 then measures two angles in mutually perpendicular planes and determines the distance d from the corresponding measurement target 3.
  • the three measurement results mentioned correspond to the polar coordinates of the measurement target 3 in the polar coordinate system of the laser tracker 1. These polar coordinates can then be converted into Cartesian (right-angled) coordinates.
  • the measuring target 3 can be held by the measuring operator at the respective measuring position by hand, or placed in a holding device or on a tripod.
  • the measuring head 10 For measuring the distance d between the measuring head 10 serving as the reference position and the segmented rollers 4, the measuring head 10 is first pivoted in such a way that the measuring beam 2 is directed to the desired measuring position and marked accordingly with a light spot. The operator, not shown in the figure, then enters and holds the measuring target 3 exactly at the measuring position targeted by the laser tracker 1 into the measuring beam 2. The subsequent measurement enables the laser tracker 1 to determine the exact distance d between the measuring target 3 and the measuring head 10 of the laser tracker 1 determine.
  • the laser optics arranged in the measuring head 10 are correspondingly pivoted in such a way that the measuring beam 2 aims in the direction predetermined by the measuring position.
  • the missing variable to be measured by the measurement is corresponding to the distance d between the measuring head 10 and the measuring object 4.
  • a control device 5 which takes over the control.
  • the control device 5 stores the measurement positions specific to an object 4 to be measured, so that the measurement positions on the measurement object 4 to be measured can be marked by the correspondingly controlled measurement beam 2.
  • a corresponding measurement program in the control device 5 is designed such that the measurement beam for the first measurement of a measurement series targets a specific measurement position on the measurement object 4 to be measured in such a way that an operator can recognize this marked measurement position and thereby easily reach this measurement position. The operator then brings the measurement target 3 exactly to this position. The measuring head 10 recognizes that the measuring target 3 is at the measuring position due to the rays reflected by the measuring target 3. Thereafter, the actual distance measurement is automatically triggered.
  • the control device 5 can trigger the actual distance measurement, for example, if the measurement target 3 has not moved over a certain period of time, for example 5 seconds, and the distance no longer changes accordingly.
  • a triggering of the actual distance measurement can also be achieved if the measurement target 3 is in a predetermined distance range.
  • a combination of the two criteria can lead to a very reliable triggering criterion.
  • the moving average is used to trigger the actual measurement, or else a defined range in which the measurement target 3 is expected is defined, and in this range the measurement is then automatically triggered.
  • the control device 5 is connected to a microphone 7 and to a loudspeaker 70. About the microphone 7 voice commands of the operator can be received and forwarded to the control device 5. The voice commands are processed by the corresponding measuring program and result in the execution of the actions associated with the respective voice commands.
  • the fact that the actual measurement has been carried out successfully is communicated to the operator.
  • This can take place, for example, by an acoustic signaling via the loudspeaker 70, or else by a signaling performed by means of the measuring beam 2, for example a short, one-time flashing signal.
  • Even an unsuccessful actual measurement can be signaled to the operator in this way, for example, by other acoustic or optical signal, for example, by fast, continuous flashing.
  • the measurement beam 2 moves slowly on the basis of the measurement program stored in the control device 5 via the measurement object 4 and then remains at the new measurement position.
  • the new measuring position is again marked by the measuring beam and the operator can bring the measurement target 3 back to this position accordingly.
  • the speed of pivoting is chosen by the control device 5 so that an operator can easily follow the measuring beam during pivoting with his eyes.
  • this pivoting of the measuring beam 2 from the first measuring position to the second measuring position is carried out at least twice to "pick up" the operator as needed after a predetermined time has not yet been placed at the new measuring position and it must be assumed accordingly that the operator had lost sight of the measuring beam 2.
  • the renewed pivoting can be carried out at the request of the user.
  • the loudspeaker 70 is used for communication and accordingly issues an acoustic warning signal. In this way, the operator is informed of the erroneous measurement.
  • the operator has the option of using a voice command to control the measurement program, preferably stop, continue, repeat and / or cancel. Accordingly, the operator can repeat the measurement by voice command, for example, so as to correct the erroneous measurement before the laser beam automatically pivots to the next measurement position. In addition, the operator can also skip a measuring position specified by the measuring program by expressing a corresponding voice command.
  • the operator may also wear a cordless microphone 7 (not shown) on his body or clothes. This then sends the voice commands, for example by infrared, Bluetooth or a similar data transmission method to the control device 5, which has corresponding means for receiving the data (not shown).
  • the measured values recorded gradually are stored and then analyzed. If a measured value represents an "outlier", then this measured value is removed from the data record directly or after the operator has been informed and released, In an advantageous development, the corresponding measuring position is approached once again and the operator is requested to repeat the measurement ,
  • FIG. 2 schematically shows a laser tracker 1 with a measuring head 10, which emits a measuring beam 2 shown schematically in the form of a laser beam.
  • the structure and procedure of the method is similar to the embodiment shown in Figure 1 with the difference that the control of Measurement of the operator via a control element 8, such as a tablet PC or a SmartPhone is enabled.
  • the operator wears the operating element 8 on his body or clothes. Certain system parameters may be displayed to the operator on the screen of the control element 8. These are sent by the control device 5 via means for sending data 52 to the control element 8.
  • control commands for controlling the measuring program preferably for stopping, continuing, repeating and / or aborting the measurement, into the operating element 8.
  • control commands for controlling the measuring program preferably for stopping, continuing, repeating and / or aborting the measurement, into the operating element 8.
  • These are transmitted by infrared, Bluetooth or a similar data transmission method to the control device 5, which has corresponding means for receiving the data 50.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Abstandes (d) einer Messposition von einer Referenzposition, wobei die Abstandsmessung mit dem Messstrahl (2) eines Lasertrackers (1) durchgeführt, und die Messposition vor der eigentlichen Abstandsmessung durch den Messstrahl markiert wird, wobei die Abstandsmessung drahtlos gesteuert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Messvorrichtung zur Messung des Abstandes (d) einer Messposition von einer Referenzposition, umfassend einen Lasertracker (1) zur Durchführung einer Abstandsmessung mittels des Messstrahls (2), und eine Steuerungsvorrichtung (5) zur Steuerung des Lasertrackers (1), wobei die Steuerungsvorrichtung (5) so eingerichtet ist, dass die Messposition vor der eigentlichen Abstandsmessung durch den Messstrahl (2) markierbar ist, wobei die Abstandsmessung drahtlos steuerbar ist.

Description

Verfahren zur Messung des Abstandes einer Messposition von einer Referenzposition
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Abstandes einer Messposition von einer Referenzposition.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Abstände und/oder sich aus diesen Abständen ergebende Ausrichtungen von Messobjekten mittels eines Lasertrackers zu messen.
Gerade im Bereich der Ausrichtung von Kokillen oder Segmenten in den entsprechenden Kokillen- oder Segmentausrichtwerkstätten von Stranggießbetrieben für die Stahlherstellung hat die korrekte Ausrichtung der jeweiligen Kokillen und Segmente einen großen Einfluss auf die Qualität der schlussendlich in der Stranggießanlage produzierten Bramme. Ausrichtfehler von wenigen Zehntel Millimetern können in kritischen Bereichen zu Qualitätsmängeln und gar zu Betriebsstörungen führen. Die einzelnen Objekte in einer Stranggießanlage, also beispielsweise Kokillen oder Segmente, sind groß, unhandlich und schwer einsehbar. Entsprechend kompliziert stellt sich die Ausrichtung der jeweiligen Objekte dar. Eine Ausrichtung mit schweren Schablonen, Linealen auf massiven Auflagern, Endmaßen, Mikrometerschrauben und Tiefenmessschiebern ist langwierig, relativ ungenau und vor allem störanfällig, da die verwendeten Messmittel Verschleiß und Beschädigungen unterliegen.
Auf dieser Grundlage wurde die Abstandsmessung mittels eines so genannten Lasertrackers vorgeschlagen. Die genaue Vorgehensweise für die Abstandsmessung und Ausrichtung mit einem Lasertracker ist beispielsweise in dem Artikel„3D-Koordinatenmesstechnik für die Kokillen- und Segmentwerkstatt" von Martin Friedrich, Horst von Wyl, Peter Müller, Georg Grundmann, David Gaczek und Friedrich Hellweg in Stahl und Eisen 131 (201 1 ), Nr. 2, Seiten 39-45 beschrieben.
Der Lasertracker umfasst dabei einen Messkopf, welcher einen Laserstrahl als Messstrahl zur Abstandsmessung aussendet und dann die reflektierten Messstrahlen wieder auffängt, ein Stativ, auf welchem der Messkopf angeordnet ist, ein Messtarget, welches den Messstrahl in einer bestimmten Weise reflektiert, sowie diverse Steuer-, Kontroll- und Energieversorgungsvorrichtungen.
Ein Lasertracker ist entsprechend ein Messgerät, das durch eine Kombination aus Winkelmessung und interferometrischer Laser-Distanzmessung die SD- Punktkoordinaten eines Objekts erfasst.
Durch den Einsatz des Lasertrackers kann auf die Handhabung von schwerem Messwerkzeug, wie beispielsweise Schablonen oder Lineale, verzichtet werden. Der jeweilige Bediener muss lediglich den vom Messkopf ausgesendeten Messstrahl mit dem Messtarget „einfangen" und an die entsprechende Messposition bringen. Der Messkopf ist so eingerichtet, dass er der Bewegung des Messtargets folgt, sobald der Messstrahl einmal vom Messtarget eingefangen wurde. Entsprechend muss der Bediener das Messtarget am eigentlichen Messort platzieren und dann die Abstandsmessung auslösen. Wenn nach dieser durchgeführten Messung eine weitere Messung durchgeführt werden soll, muss der Bediener den mit dem Messtarget eingefangenen Messstrahl zum nächsten Messposition bringen.
Dieses Verfahren weist viele Vorteile auf. Es ist jedoch für den jeweiligen Bediener anspruchsvoll, das Messtarget von einer Messstelle zur nächsten Messstelle zu bringen und dabei den eingefangenen Messstrahl nicht zu verlieren. Für den Bediener ist es daher kompliziert, den Messstrahl einzufangen und mit diesem Strahl an die nächste Messstelle zu gehen. Dies stellt zum einen hohe Anforderungen an die Geschicklichkeit des Bedieners und ist zum anderen auch unsicher und birgt eine Stolpergefahr in sich, da sich der Bediener auf den Messstrahl konzentrieren muss. Dabei muss der Bediener über das Messobjekt hinweg klettern und die nächste definierte Messposition erreichen. Hierzu kann es notwendig sein, dass er einen häufigen Blickkontakt mit der jeweiligen Bedieneinheit des Lasertrackers unterhalten muss, um Bedienfehler zu vermeiden und um die vorgegebene nächste Messposition zu finden. Darüber hinaus können die jeweiligen gemessenen Objekte bezüglich der eigentlichen Messposition, also beispielsweise bezüglich des Einlaufes oder des Auslaufes bzw. rechts oder links - je nach Orientierung - durch den Bediener vertauscht werden.
Die Auslösung der eigentlichen Messung muss im bekannten Verfahren ebenfalls vom Bediener durchgeführt werden, so dass er nur eine Hand frei hat, um das Messtarget an der entsprechenden Messposition zu halten. Beim Auftreten von Messfehlern muss der Bediener diese zum einen erkennen und zum anderen manuell aus der jeweiligen Messreihe entfernen. Zur Ausführung gewisser Aktionen, wie dem Auslösen, Anhalten, Fortsetzen, Wiederholen und/oder Abbrechen einer Messung, ist der Bediener gezwungen, über das Messobjekt hinweg zu klettern und den jeweiligen Befehl in die Bedienoberfläche einer Steuerungseinheit einzugeben. Das Klettern über das Messobjekt ist zeitintensiv und verzögert die Abstandsmessung. Darüber hinaus birgt es ein Verletzungsrisiko für den Bediener, welcher beispielsweise stolpern, ausrutschen und/oder von dem Messobjekt herunterfallen kann. Dem kann durch den Einsatz eines weiteren Bedieners entgegengewirkt werden, indem ein Bediener auf dem Messobjekt und ein anderer an der Steuerungseinheit eingesetzt wird. Dies wirkt sich allerdings unmittelbar auf die Personal kosten und die personelle Kapazität aus. Darstellung der Erfindung
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Messung des Abstandes einer Messposition eines Messobjektes von einer Referenzposition anzugeben, welches die Steuerung und das Eingreifen in eine Abstandsmessung erleichtern. Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Entsprechend wird in dem Verfahren zur Messung des Abstands einer Messposition von einer Referenzposition die Abstandsmessung mit dem Messstrahls eines Lasertrackers durchgeführt. Dabei wird die Messposition vor der eigentlichen Abstandsmessung durch einen Messstrahl markiert. Erfindungsgemäß wird die Abstandsmessung drahtlos gesteuert.
Dadurch, dass in dem Verfahren die Abstandsmessung drahtlos gesteuert wird, kann erreicht werden, dass der jeweilige Bediener von der entsprechenden Messposition aus in die Abstandsmessung eingreifen kann. Dies kann der Bediener tun, ohne sich an die fest installierte oder weiter entfernt aufgebaute Steuervorrichtung einer Messvorrichtung zu begeben. Darüber hinaus bedarf es keiner Verkabelung zwischen der Steuervorrichtung und dem Bediener. Entsprechend kann eine von einer Verkabelung ausgehende Stolpergefahr für den Bediener vermieden werden. Dadurch, dass der Bediener zum Eingriff in beziehungsweise zur Steuerung der Abstandsmessung nicht zwischen der Messposition und der Steuervorrichtung hin und her laufen muss, ist ein Eingriff beziehungsweise die Steuerung der Abstandsmessung weniger zeitintensiv. Darüber hinaus kann der Bediener die Abstandsmessung unmittelbar von der Messposition aus beobachten und bei dem Auftreten eines Fehlers sofort in die Abstandsmessung eingreifen.
Bevorzugt umfasst die Abstandsmessung die Schritte Markieren der Messposition, Auslösen der Messung durch Analyse des Bedienverhaltens oder durch eine Aktion des Bedieners und Verschwenken von einer Messposition zur nächsten Messposition.
Dadurch, dass in dem Verfahren die zu messende Messposition vor der eigentlichen Messung mit dem Messstrahl markiert wird, kann erreicht werden, dass der jeweilige Bediener einfach und unmissverständlich zur nächsten Messposition geleitet wird.
Die eigentliche Messung kann durch eine Analyse des Bedienverhaltens ausgelöst werden. Hier kann beispielsweise die eigentliche Abstandsmessung ausgelöst werden, wenn sich ein Messtarget in einem vorbestimmten Abstandsbereich befindet und/oder wenn sich ein Messtarget eine vorbestimmte Zeit lang nicht bewegt hat und/oder wenn der Abstand zwischen einem Messtarget und dem Lasertracker eine vorbestimmte Zeit lang konstant bleibt.
Das Verschwenken des Lasers von der bereits gemessenen Messposition in die neue Messposition findet entsprechend so langsam statt, dass der Bediener den Laserpunkt mit den Augen verfolgen kann. Entsprechend fällt es dem Bediener auch leicht, die nächste Messposition zu erkennen und zu dieser zu gelangen oder der Messstrahl bewegt sich nahe am Messort oder um den Messort herum in einem besonderen Muster.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die eigentliche Abstandsmessung automatisch durchgeführt. Die automatische Auslösung der Messung hat den Vorteil, dass der Bediener das Messtarget entweder mit beiden Händen an der entsprechenden Messposition halten kann, oder aber eine Hand für seine Eigensicherung zur Verfügung hat, während die Messung durchgeführt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Abstandsmessung mittels Sprachsteuerung gesteuert. Entsprechend kann der Bediener über Sprachbefehle in den Ablauf der Abstandsmessung eingreifen bzw. diesen veranlassen. Die Sprachsteuerung der Messung hat den Vorteil, dass der Bediener das Messtarget entweder mit beiden Händen an der entsprechenden Messposition halten kann, oder aber eine Hand für seine Eigensicherung zur Verfügung hat, während er Steuerbefehle erteilt.
Darüber hinaus kann der Bediener während der Abgabe von Sprachbefehlen das Messtarget, die Messposition und/oder andere, für die Abstandsmessung relevante Objekte im Auge behalten und ist nicht gezwungen, auf die Eingabemaske oder Eingabevorrichtung eines Bedienelements zu blicken. In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Abstandsmessung mittels mindestens einem Bedienelement gesteuert. Hier kann beispielsweise der Bediener Steuerbefehle in das Bedienelement eingeben, welche im Anschluss drahtlos an die Steuervorrichtung übermittelt werden. Dadurch ist der Bediener in der Lage, sämtliche für die Steuerung der Abstandsmessung benötigte Befehle von einer beliebigen Position zu erteilen. Besonders bevorzugt ist das Bedienelement ein Smartphone, Tablet-PC oder ein sonstiges Bedienelement für die Hand-held-Oberfläche.
Dadurch können dem Bediener über ein Display des jeweiligen Bedienelements Messdaten angezeigt werden, so dass dieser in Echtzeit in die Abstandsmessung eingreifen kann. Entsprechend kann der Bediener Fehler unmittelbar nach ihrem Auftreten erkennen.
Zur Bedienung derartiger Bedienelemente bedarf es in der Regel keiner komplexen Schulung. Darüber hinaus erfreuen sich derartige Bedienelemente einer großen Verfügbarkeit, so dass der Schwerpunkt des Aufwands darauf gerichtet werden kann, eine entsprechende Bediensoftware bzw. Applikation auf das jeweilige Bedienelement zu spielen.
Bevorzugt ist das Bedienelement am Körper oder der Kleidung eines Bedieners angebracht.
Das Anbringen des Bedienelements am Körper oder der Kleidung des Bedieners hat den Vorteil, dass der Bediener Informationen von dem Display ablesen kann und dennoch das Messtarget mit beiden Händen an der entsprechenden Messposition halten kann, oder aber eine Hand für seine Eigensicherung zur Verfügung hat. Darüber hinaus steht dem Bediener zumindest eine Hand zum Halten des Messtargets an der entsprechenden Messposition oder zur Eigensicherung zur Verfügung, während er einen Steuerbefehl in das Bedienelement eingibt. Darüber hinaus muss der Bediener das Bedienelement nicht immer wieder verstauen oder hervorräumen, nachdem oder bevor er einen Steuerbefehl tätigt. Des Weiteren ist das Bedienelement auch gegen Herunterfallen bzw. Verlieren gesichert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens umfasst die Steuerung der Abstandsmessung an einer Messposition Steuerbefehle, bevorzugt Anhalten, Fortsetzen, Wiederholen und/oder Abbrechen der Abstandsmessung. Dadurch kann die Abstandsmessung beispielsweise bei dem Auftreten eines Fehlers angehalten und der Messvorgang an der jeweiligen Messposition wiederholt werden. Danach muss der Benutzer nicht warten, bis der Abstand an mehreren Messpositionen einer Messreihenfolge nacheinander gemessen worden ist, bis er die Messung an einer Messposition mit einem fehlerhaften Messergebnis wiederholen kann. Der Benutzer kann an der Messposition, an welcher zuvor eine fehlerhafte Messung festgestellt worden ist, verweilen und die Abstandsmessung an der entsprechenden Messposition wiederholen.
Das genannte Verfahren wird bevorzugt zur Abstandsmessung und Ausrichtung von Kokillen und Segmentrollen in einer Kokillen- oder Segmentausrichtwerkstatt verwendet.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Messvorrichtung zur Messung des Abstandes einer Messposition von einer Referenzposition mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend umfasst die Messvorrichtung zur Messung des Abstandes einer Messposition von einer Referenzposition einen Lasertracker zur Durchführung einer Abstandsmessung mittels des Messstrahls und eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Lasertrackers. Dabei ist die Steuerungsvorrichtung so eingerichtet, dass die Messposition vor der eigentlichen Abstandsmessung durch den Messstrahl markierbar ist. Erfindungsgemäß ist die Abstandsmessung drahtlos steuerbar. In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Messvorrichtung Mittel zur Sprachsteuerung, bevorzugt ein Mikrophon oder eine sonstige Spracherkennungsvorrichtung auf, mittels welcher Sprachbefehle zur Steuerung der Abstandsmessung empfangen werden können.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 schematisch eine Vorrichtung zum Messen eines Abstandes eines
Objekts mit Mitteln zur Sprachsteuerung, und Figur 2 schematisch eine Vorrichtung zum Messen eines Abstandes eines
Objekts mit Mitteln zur Steuerung in Form eines drahtlosen Bedienelements.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen in der Beschreibung zu vermeiden.
Figur 1 zeigt schematisch einen Lasertracker 1 mit einem Messkopf 10, welcher einen schematisch dargestellten Messstrahl 2 in Form eines Laserstrahls aussendet. Der Messstrahl 2 dient zur Messung des Abstandes d sowie der horizontalen und vertikalen Raumwinkel α und ß zwischen dem als Referenzposition dienenden Messkopf 10 des Lasertrackers 1 und einem Messtarget 3, welches einen speziellen Reflektor zur Reflektion des Messstrahls 2 aufweist. Das Messtarget 3 wird von dem jeweiligen die Messung durchführenden Bediener an der gewünschten Messposition eines Messobjekts 4 angeordnet und wird dort gehalten. In der Figur sind als Messobjekte schematisch die Segmentrollen 4 eines Segments gezeigt.
Durch eine Kombination aus Winkelmessung und interferometrischer Laser- Distanzmessung können entsprechend die 3D-Punktkoordinaten des Messtargets 3 erfasst werden.
Der Lasertracker 1 funktioniert dabei beispielsweise so, dass er das Messtarget 3 in Form einer reflektierenden Messkugel anzielt, der Lasertracker 1 dann zwei Winkel in senkrecht zueinander liegenden Ebenen misst und die Distanz d zu dem entsprechenden Messtarget 3 bestimmt. Die drei genannten Messresultate (zwei Winkel und ein Abstand/Radius) entsprechen den Polarkoordinaten des Messtargets 3 im Polarkoordinatensystem des Lasertrackers 1 . Diese Polarkoordinaten können dann in kartesische (rechtwinklige) Koordinaten umgerechnet werden.
Das Messtarget 3 kann von dem die Messung durchführenden Bediener an der jeweiligen Messposition von Hand gehalten werden, oder aber in einer Haltevorrichtung oder auf einem Stativ platziert werden.
Zur Messung des Abstandes d zwischen dem als Referenzposition dienenden Messkopf 10 und den Segmentrollen 4 wird der Messkopf 10 zunächst derart verschwenkt, dass der Messstrahl 2 auf die gewünschte Messposition gerichtet wird und diese entsprechend mit einem Lichtfleck markiert. Der in der Figur nicht gezeigte Bediener tritt dann hinzu und hält das Messtarget 3 exakt an der von dem Lasertracker 1 angezielten Messposition in den Messstrahl 2. Durch die nachfolgende Messung kann der Lasertracker 1 dann den genauen Abstand d zwischen dem Messtarget 3 und dem Messkopf 10 des Lasertrackers 1 bestimmen.
Um die entsprechende Messposition durch den Messstrahl 2 markieren zu können, wird die im Messkopf 10 angeordnete Laseroptik entsprechend so verschwenkt, dass der Messstrahl 2 in die durch die Messposition vorgegebene Richtung zielt. Hierfür werden die entsprechenden Winkel der Polarkoordinaten verwendet. Die fehlende und durch die Messung zu messende Größe ist entsprechend der Abstand d zwischen dem Messkopf 10 und dem Messobjekt 4.
Um die entsprechende Ansteuerung des Messkopfes 10 so zu erreichen, dass die einzelnen Messpositionen mittels des Messstrahls markiert werden können, ist eine Steuervorrichtung 5 vorgesehen, welche die Ansteuerung übernimmt. In der Steuervorrichtung 5 sind die für ein zu messendes Objekt 4 spezifischen Messpositionen gespeichert, so dass die Messpositionen auf dem zu messenden Messobjekt 4 vom entsprechend gesteuerten Messstrahl 2 markiert werden können. Ein entsprechendes Messprogramm in der Steuervorrichtung 5 ist so ausgebildet, dass der Messstrahl für die erste Messung einer Messserie eine bestimmte Messposition auf dem zu messenden Messobjekt 4 derart anzielt, dass ein Bediener diese markierte Messposition erkennen kann und dadurch einfach zu dieser Messposition gelangen kann. Der Bediener bringt dann das Messtarget 3 genau an diese Position. Der Messkopf 10 erkennt durch die vom Messtarget 3 reflektierten Strahlen, dass sich das Messtarget 3 an der Messposition befindet. Danach wird automatisch die eigentliche Entfernungsmessung ausgelöst.
Die Steuervorrichtung 5 kann die eigentliche Entfernungsmessung beispielsweise dann auslösen, wenn sich das Messtarget 3 über einen bestimmten Zeitabschnitt hinweg - beispielsweise 5 Sekunden - nicht mehr bewegt hat und sich entsprechend die Entfernung nicht mehr ändert. Eine Auslösung der eigentlichen Entfernungsmessung kann auch dann erreicht werden, wenn sich das Messtarget 3 in einem vorbestimmten Abstandsbereich befindet. Eine Kombination der beiden Kriterien kann zu einem sehr zuverlässigen Auslösekriterium führen.
In einer anderen Variante wird zur Auslösung der eigentlichen Messung der gleitende Mittelwert verwendet oder aber es wird ein festgelegter Bereich, in welchem das Messtarget 3 erwartet wird, definiert, und in diesem Bereich wird die Messung dann automatisch ausgelöst.
Die Steuerungsvorrichtung 5 ist mit einem Mikrofon 7 sowie mit einem Lautsprecher 70 verbunden. Über das Mikrofon 7 können Sprachbefehle des Bedieners empfangen und an die Steuerungsvorrichtung 5 weitergeleitet werden. Die Sprachbefehle werden von dem entsprechenden Messprogramm verarbeitet und haben das Ausführen der den jeweiligen Sprachbefehlen zugeordneten Aktionen zur Folge.
In einer bevorzugten Variante wird die Tatsache, dass die eigentliche Messung erfolgreich ausgeführt wurde, dem Bediener kommuniziert. Dies kann beispielsweise durch eine akustische Signalisierung über den Lautsprecher 70 stattfinden, oder aber durch eine mittels des Messstrahls 2 durchgeführte Signalisierung, beispielsweise ein kurzes, einmaliges Blinksignal. Auch eine nicht erfolgreich durchgeführte eigentliche Messung kann auf diese Weise dem Bediener signalisiert werden, beispielsweise durch anderes akustisches oder optisches Signal, beispielsweise durch schnelles, anhaltendes Blinken. Nach einer erfolgreichen Messung und/oder zum Abarbeiten des jeweiligen Messprogramms bewegt sich der Messstrahl 2 auf Grundlage des in der Steuervorrichtung 5 gespeicherten Messprogramms langsam über das Messobjekt 4 weiter und verharrt dann an der neuen Messposition. Entsprechend wird auch die neue Messposition wieder vom Messstrahl markiert und der Bediener kann entsprechend wieder das Messtarget 3 an diese Position bringen. Die Geschwindigkeit der Verschwenkung wird dabei von der Steuervorrichtung 5 so gewählt, dass ein Bediener dem Messstrahl während der Verschwenkung einfach mit den Augen folgen kann. In einer vorteilhaften Variante wird diese Verschwenkung des Messstrahls 2 von der ersten Messposition zur zweiten Messposition mindestens zweifach durchgeführt, um den Bediener quasi„abzuholen". Diese erneute Verschwenkung des Messstrahls 2 zur Markierung der neuen Messposition kann auch dann durchgeführt werden, wenn das Messtarget 3 nach einer vorbestimmten Zeit noch nicht an der neuen Messposition platziert wurde und entsprechend davon ausgegangen werden muss, dass der Bediener den Messstrahl 2 aus den Augen verloren hatte. In einer weiteren bevorzugten Ausbildung kann die erneute Verschwenkung auf Anforderung des Benutzers durchgeführt werden. Im Falle einer fehlerhaften Messung wird - beispielsweise weil sich das Messtarget 3 nicht in einer korrekten Position befunden hat - der Lautsprecher 70 zur Kommunikation verwendet und gibt entsprechend ein akustisches Warnsignal aus. Auf diese Weise wird der Bediener von der fehlerhaften Messung in Kenntnis gesetzt.
In einer vorteilhaften Variante hat der Bediener die Möglichkeit über einen Sprachbefehl das Messprogramm zu steuern, bevorzugt anzuhalten, fortzusetzen, zu wiederholen und/oder abzubrechen. Entsprechend kann der Bediener per Sprachbefehl die Messung beispielsweise wiederholen lassen um so die fehlerhafte Messung zu korrigieren, ehe der Laserstrahl automatisch zur nächsten Messposition schwenkt. Darüber hinaus kann der Bediener auch eine vom Messprogramm vorgegebene Messposition überspringen, indem er einen entsprechenden Sprachbefehl äußert.
Um sicherzustellen, dass die Sprachbefehle des Bedieners von dem Mikrofon 7 erfasst werden, ist dieses möglichst in der nähe des Messobjekts 4 anzuordnen. Alternativ kann der Bediener auch ein schnurloses Mikrofon 7 (nicht gezeigt) an seinem Körper oder seiner Kleidung tragen. Dieses sendet die Sprachbefehle dann beispielsweise per Infrarot, Bluetooth oder einem ähnlichen Datenübertragungsverfahren an die Steuervorrichtung 5, welche über entsprechende Mittel zum Empfangen der Daten (nicht gezeigt) verfügt.
In einer Auswertungsvorrichtung 6 werden die nach und nach aufgenommenen Messwerte gespeichert und dann analysiert. Wenn sich ein Messwert als „Ausreißer" darstellt, so wird dieser Messwert unmittelbar bzw. nach Information des Bedieners und dessen Freigabe aus dem Datensatz entfernt. In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die entsprechende Messposition noch einmal angefahren und der Bediener dazu aufgefordert, die Messung zu wiederholen.
In Figur 2 ist schematisch ein Lasertracker 1 mit einem Messkopf 10, welcher einen schematisch dargestellten Messstrahl 2 in Form eines Laserstrahls aussendet gezeigt. Der Aufbau und Ablauf des Verfahrens gleicht der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform mit dem Unterschied, dass die Steuerung der Messung dem Bediener über ein Bedienelement 8, beispielsweise ein Tablett-PC oder ein SmartPhone ermöglicht wird.
Der Bediener trägt das Bedienelement 8 an seinem Körper oder seiner Kleidung. Bestimmte Systemparameter können dem Bediener auf dem Bildschirm des Bedienelements 8 angezeigt werden. Diese werden von der Steuervorrichtung 5 über Mittel zum Senden von Daten 52 an das Bedienelement 8 gesendet.
Weiterhin kann der Bediener Steuerbefehle zum Steuern des Messprogramms, bevorzugt zum Anhalten, Fortsetzen, Wiederholen und/oder Abbruch der Messung, in das Bedienelement 8 eingeben. Diese werden per Infrarot, Bluetooth oder einem ähnlichen Datenübertragungsverfahren an die Steuervorrichtung 5, welche über entsprechende Mittel zum Empfangen der Daten 50 verfügt, gesendet.
Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
Lasertracker
Messkopf
Messstrahl (Laserstrahl) Messtarget
Messobjekt (Segmentrollen)
Steuerungsvorrichtung
Mittel zum Empfangen von Daten
Mittel zum Senden von Daten
6 Auswertungsvorrichtung
7 Mikrofon
70 Lautsprecher
8 Bedienelement d Abstand α Winkel
ß Winkel

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Messung des Abstandes (d) einer Messposition von einer Referenzposition, wobei die Abstandsmessung mit dem Messstrahl (2) eines Lasertrackers (1 ) durchgeführt, und die Messposition vor der eigentlichen Abstandsmessung durch den Messstrahl markiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung drahtlos gesteuert wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung die Schritte umfasst:
• Markieren der Messposition durch den Messstrahl,
• Auslösen der Messung durch Analyse des Bedienverhaltens oder durch eine Aktion eines Bedieners, und
• Verschwenken des Messstrahls von einer Messposition zur nächsten Messposition.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auslösung der Messung vom Messort aus erfolgt.
4. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung automatisch durchgeführt wird.
5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung mittels Sprachsteuerung gesteuert wird.
6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung mittels mindestens einem Bedienelement gesteuert wird, bevorzugt mittels einem Smartphone, Tablett-PC oder sonstigen Bedienelement für eine Handheldoberfläche.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement am Körper oder der Kleidung eines Bedieners angebracht ist.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Abstandsmessung an einer Messposition Steuerbefehle, bevorzugt die Steuerbefehle Anhalten, Fortsetzen, Wiederholen und/oder Abbrechen der Abstandsmessung umfasst.
9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung in einer Kokillen- und/oder Segmentausrichtwerkstatt eines Stranggießbetriebes verwendet wird.
10. Messvorrichtung zur Messung des Abstandes (d) einer Messposition von einer Referenzposition, umfassend einen Lasertracker (1 ) zur Durchführung einer Abstandsmessung mittels des Messstrahls (2), und eine Steuerungsvorrichtung (5) zur Steuerung des Lasertrackers (1 ), wobei die Steuerungsvorrichtung (5) so eingerichtet ist, dass die Messposition vor der eigentlichen Abstandsmessung durch den Messstrahl (2) markierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung drahtlos steuerbar ist.
1 1 . Messvorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (5) so eingerichtet ist, dass die eigentliche Abstandsmessung automatisch ausgelöst wird, bevorzugt wenn sich ein Messtarget (3) in einem vorbestimmten Abstandsbereich befindet und/oder wenn sich ein Messtarget (3) eine vorbestimmte Zeit lang nicht bewegt hat und/oder wenn der Abstand zwischen einem Messtarget (3) und dem Lasertracker (1 ) eine vorbestimmte Zeit lang konstant bleibt und ein Bediener nicht in die Abstandsmessung eingreift.
12. Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Sprachsteuerung, bevorzugt ein Mikrofon oder eine Spracherkennungsvorrichtung, umfasst, mittels welcher Sprachbefehle zur Steuerung der Abstandsmessung empfangen werden können.
13. Messvorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter eine Auswertungsvorrichtung (6) umfasst, welche mit den Mitteln zur Sprachsteuerung verbunden ist, und die empfangenen Sprachbefehle auswerten und an die Steuervorrichtung (5) weiterleiten kann.
14. Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens ein Bedienelement, bevorzugt ein Smartphone, Tablett-PC oder ein sonstiges Bedienelement für die Handheldoberfläche umfasst, mittels welchem die Abstandsmessung steuerbar ist.
15. Messvorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement mit der Steuervorrichtung (5) und/oder der Auswerteeinheit (6) drahtlos verbunden ist, wobei die Steuerungsvorrichtung Mittel zum Empfangen und/oder Senden von Daten umfasst.
16. Messvorrichtung gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung bevorzugt am Körper eines Bedieners oder an dessen Kleidung anbrigbar ist.
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