DE102012103627A1

DE102012103627A1 - Verfahren zur Begrenzung der Bewegung eines Sensors in einem Koordinatenmessgerät sowie Koordinatenmessgerät

Info

Publication number: DE102012103627A1
Application number: DE201210103627
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Werth Messtechnik GmbH
Current assignee: Werth Messtechnik GmbH
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2012-10-31

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Begrenzung des Bewegungsbereiches zumindest eines mrbaren Koordinatenmessgerät und/oder zumindest einer Bewegungsachse des Koordinatenmessgerätes. Um zu verhindern, dass während des Messens eine Kollision zwischen Koordinatenmessgerät bzw. einem messenden Sensor und dem Messobjekt erfolgt, wird vorgeschlagen, dass in Abhängigkeit des zumindest einen eingesetzten messenden Sensors die zulässigen Bewegungsbereiche festgelegt werden, indem mit zumindest einem weiteren Sensor Position und/oder Geometrie, von einem oder mehreren im Messbereich und/oder Bewegungsbereich des Koordinatenmessgerätes angeordneten Objekten zumindest grob bestimmt und in der Software hinterlegt werden und beim Messen mit dem zumindest einen messenden Sensor zur Einschränkung des Bewegungsbereiches des zumindest einen messenden Sensors und/oder der Bewegungsachsen des Koordinatenmessgeräts verwendet werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Begrenzung des Bewegungsbereiches zumindest eines Sensors in einem Koordinatenmessgeräte und/oder zumindest einer Bewegungsachse des Koordinatenmessgerätes.
Auch nimmt die Erfindung Bezug auf ein Koordinatenmessgerät mit zumindest einem Sensor und einer Steuereinrichtung zur Einschränkung des Bewegungsbereichs der Sensoren und/oder der Bewegungsachsen des Koordinatenmessgeräts.
Abhängig von in einem Koordinatenmessgerät eingesetztem Sensor und dem zu messenden Objekt, wie auch weiteren Komponenten des Koordinatenmessgerätes, wie Park- bzw. Wechselstation, kann es bei der Bewegung des Sensors bzw. der Geräteachse des Koordinatenmessgerätes zu Kollisionen zwischen Teilen des Koordinatenmessgerätes und einem Messobjekt kommen.
Vor allem beim Einsatz von taktilen Sensoren basieren gebräuchliche Lösungen zur Erkennung einer drohenden Kollision auf der Überwachung der Sensorauslenkung und der Antriebsströme der Bewegungsachsen des Koordinatenmessgerätes. Hierdurch ist eine Erkennung einer möglichen Kollision allerdings erst kurz vor der Kollision möglich. Dementsprechend erfolgt eine Positionierung zwischen Sensor und Messobjekt mit eingeschränkter Geschwindigkeit, damit ein rechtzeitiges Abbremsen vor der Kollision noch möglich ist. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass bei Änderung des Messobjektes, der Messobjektposition oder des eingesetzten Sensors keine Informationen darüber vorliegen, in welchem Bewegungsbereich Kollisionen überhaupt auftreten können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Nachteil des Standes der Technik zu vermeiden, insbesondere zu verhindern, dass während des Messens eine Kollision zwischen Koordinatenmessgerät bzw. einem messenden Sensor und dem Messobjekt erfolgt.
Die Erfindung löst die Aufgabe im Wesentlichen dadurch, dass ein zusätzlicher oder ein ohnehin im Koordinatenmessgerät vorhandener Sensor eingesetzt wird, um die Position und Geometrie von im Messbereich bzw. Bewegungsbereich angeordnetem Messobjekt zumindest grob zu bestimmen und in der Software zu hinterlegen, um beim anschließenden Messen mit dem oder den Sensoren den Bewegungsbereich so einzuschränken, dass Kollisionen nicht auftreten können. Entsprechend kann auch der Bewegungsbereich der verstellbaren Elemente des Koordinatenmessgeräts zur Vermeidung von Kollisionen eingeschränkt werden.
Die Einschränkung des Bewegungsbereiches wird dabei unter Berücksichtigung des jeweils zu messenden Messobjektes und des gewählten Sensors sowie gegebenenfalls weiterer Komponenten des Koordinatenmessgerätes ermittelt. Die Positionen und Abmessungen der Komponenten des Koordinatenmessgerätes wie z. B. des eingesetzten Sensors oder der verwendeten Wechsel- bzw. Parkstationen sind vorab bekannt und werden fest in der Software abgelegt. Die Positionen und Abmessungen des oder der Messobjekte im Bewegungsbereich des Koordinatenmessgerätes werden mit einem Sensor vor der eigentlichen Messung erfasst und in der Software abgelegt.
Zusätzlich können die Positionen und Abmessungen von Sensoren berücksichtigt werden, die sich in einer Park- bzw. Wechselstation am Koordinatenmessgerät befinden.
Der Sensor zur zumindest groben Bestimmung der Objektposition und Geometrie ist vorzugsweise ein dreidimensional messender Sensor. Es eignen sich insbesondere Streifenprojektionsverfahren, optisch messende Matrix-Sensoren und Laufzeitverfahren. Besonders schnell und kostengünstig ist der Einsatz von optischen Radarverfahren bzw. Laufzeitverfahren auf der Basis von Ultraschall-Echolot-Messungen.
Diese Sensoren werden neben der Bestimmung der Messobjektpositionen und Abmessungen auch zur Bestimmung der Position und Abmessung von gegebenenfalls eingesetzten Vorrichtungen zur Befestigung des Messobjektes verwendet, damit auch Kollisionen mit diesen verhindert werden können
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass in Abhängigkeit des eingesetzten Sensors die zulässigen Bewegungsbereiche festgelegt werden, indem mit zumindest einem Sensor die Position und Geometrie, des oder der im Messbereich und/oder Bewegungsbereich des Koordinatenmessgerätes angeordneten Objekte zumindest grob bestimmt und in der Software hinterlegt werden und beim Messen mit den Sensoren zur Einschränkung des Bewegungsbereiches der Sensoren und/oder der Bewegungsachsen verwendet werden.
Der zur Ermittlung des Bewegungsbereichs bzw. der Bewegungsachsen verwendete Sensor kann ein zum Messen verwendeter Sensor sein, insbesondere jedoch zumindest ein zusätzlicher vorzugsweise einwechselbarer oder fest am Koordinatenmessgerät befestigter Sensor.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Bewegungsbereich so festegelegt wird, dass eine Kollision zwischen Komponenten des Koordinatenmessgerätes und dem Messobjekt und/oder einer Vorrichtung vermieden wird.
Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Festlegung des Bewegungsbereiches unter Berücksichtigung der Abmessungen des eingesetzten Sensors und vorzugsweise der nicht eingesetzten Sensoren, die sich in einer Park- bzw. Wechselstation am Koordinatenmessgerät befinden, erfolgt.
Ein Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art zeichnet sich vorzugsweise durch die Merkmale aus, dass zumindest einer der eingesetzten Sensoren dazu verwendet wird, die Position und Geometrie der im Messbereich und/oder Bewegungsbereich des Koordinatenmessgerätes befindlichen Objekte zumindest grob zu bestimmen und diese Bereiche an eine Steuerung zu übergeben, die auf dieser Grundlage den Bewegungsbereich der Sensoren und/oder Bewegungsachsen des Koordinatenmessgeräts überwacht und einschränkt.
In hervorzuhebender Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der eine oder die mehreren Sensoren zur groben Bestimmung des oder der Objekte fest mit dem nicht beweglichen Teil des Koordinatenmessgerätes oder mit einem bewegten Teil des Koordinatenmessgerätes fest oder austauschbar, vorzugsweise durch Einsatz einer Park- bzw. Wechselstation, verbunden sind.
Eigenerfinderisch schlägt die Erfindung vor, dass der das bzw. die Objekte grob bestimmende Sensor ein 3D-Sensor ist, vorzugsweise in Verwendung eines Streifenprojektionsverfahrens oder eines Laufzeitverfahrens, wie dem optischen Radarverfahren, vorzugsweise auf Basis einer Ultraschallecholotmessung, oder unter Verwendung zumindest eines optischen Matrixsensors.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Bewegungsbereich so festgelegt wird, dass eine Kollision zwischen Komponenten des Koordinatenmessgerätes und dem Messobjekt und/oder einer Vorrichtung vermieden wird.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden Ausführungsbeispiels.
In der einzigen Figur ist rein prinzipiell ein Koordinatenmessgerät 10 mit z. B. aus Granit bestehendem Grundrahmen 12 mit Messtisch 14 dargestellt, auf dem ein Werkstück 16 angeordnet ist, das zu messen ist.
Entlang dem Grundrahmen 12 ist ein Portal 18 in Y-Richtung des Koordinatensystems des Koordinatenmessgeräts 10 verstellbar. Hierzu sind Säulen oder Ständer 20, 22 gleitend auf dem Grundrahmen 12 abgestützt. Von den Säulen 20, 22 geht eine Traverse 24 aus, entlang der ein Schlitten 26 entlang der X-Richtung verstellbar ist, der seinerseits ein Pinole oder Säule 28 aufnimmt, die in Z-Richtung verstellbar ist.
Die Pinole oder Säule 28 weisen im Ausführungsbeispiel zwei Sensoren 30, 32 auf. Bei dem Sensor 32 handelt es sich um einen taktilen Sensor, dessen Taststift 38 von einem Verschwenkgelenk 34 ausgeht. Mit dem Sensor 32 soll das Werkstück 16 gemessen werden.
Bei dem Sensor 30 handelt es sich um einen erfindungsgemäß eingesetzten Sensor, mittels dem der Bewegungsbereich des messenden Sensors 32 zur Vermeidung von Kollisionen zwischen dem messenden Sensor 32 und dem Werkstück 16 bzw. anderer normalerweise in den Bewegungs- bzw. möglichen Messbereich gelangender Objekte oder Teile des Koordinatenmessgeräts 10 ermittelt wird. Mittels des Sensors 30 wird Position und Größe des Werkstücks 16 grob bestimmt, um den Bewegungsbereich des Sensors 22 bzw. die Bewegungsachsen derart einzuschränken, dass Kollisionen unterbleiben. Zusätzlich können mit dem Sensor 30 oder einem entsprechenden den zulässigen Bewegungsbereich festlegenden Sensor weitere Teile des Koordinatenmessgeräts 10 erfasst werden. Hierzu gehört z. B. eine Park- bzw. Wechselstation für einzusetzende Sensoren, mit denen gemessen wird.
Ist der den Bewegungsbereich des Sensors bzw. die Bewegungsachsen bestimmende Sensor 30 im Ausführungsbeispiel an der Pinole 28 angeordnet, so kann auch eine stationäre Anordnung im Koordinatenmessgerät oder z. B. eine Befestigung an der Traverse 24 oder den Säulen 20, 22 erfolgen. Auch mehr als ein entsprechender Sensor 30 können zum Einsatz gelangen. Insbesondere ist vorgesehen, dass der die zu möglichen Kollisionen führende und Objekte grob bestimmende Sensor ein 3D-Sensor ist. Sensoren, die das Streifenprojektionsverfahren, Laufzeitverfahren, optische Radarverfahren verwenden, oder Sensoren auf der Basis einer Ultraschallecholotmessung und/oder unter Verwendung zumindest eines optischen Matrixsensors kommen in Frage.
Die von dem Sensor 30 oder einem entsprechenden Sensor grob ermittelten Daten werden sodann mit den koordinatenmessgerätespezifischen bzw. sensorspezifischen Daten verknüpft, um erfindungsgemäß die Bewegung des messenden Sensors 32 derart zu beschränken, dass Kollisionen unterbleiben, insbesondere auch bei der Bewegung von beweglichen Teilen des Koordinatenmessgeräts. Dies schließt im Ausführungsbeispiel die Bewegung der Säulen 20, 22, Traverse 24 sowie Schlitten 26 bzw. der Pinole 28 ein.

Claims

Verfahren zur Begrenzung des Bewegungsbereiches zumindest eines messenden Sensors in einem über eine Software steuerbaren Koordinatenmessgerät und/oder zumindest einer Bewegungsachse des Koordinatenmessgerätes, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des zumindest einen eingesetzten messenden Sensors die zulässigen Bewegungsbereiche festgelegt werden, indem mit zumindest einem weiteren Sensor Position und/oder Geometrie, von einem oder mehreren im Messbereich und/oder Bewegungsbereich des Koordinatenmessgerätes angeordneten Objekten zumindest grob bestimmt und in der Software hinterlegt werden und beim Messen mit dem zumindest einen messenden Sensor zur Einschränkung des Bewegungsbereiches des zumindest einen messenden Sensors und/oder der Bewegungsachsen des Koordinatenmessgeräts verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsbereich so festegelegt wird, dass eine Kollision zwischen Komponenten des Koordinatenmessgerätes und dem Messobjekt und/oder einer Vorrichtung vermieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung des Bewegungsbereiches unter Berücksichtigung der Abmessungen des eingesetzten messenden Sensors und vorzugsweise mehrerer nicht eingesetzter Sensoren erfolgt, die sich in einer Park- bzw. Wechselstation am Koordinatenmessgerät befinden.
Koordinatenmessgerät (10) mit zumindest einem messenden Sensor (32) und einer Steuereinrichtung zur Einschränkung des Bewegungsbereiches (X, Y, Z) des zumindest einen messenden Sensors und/oder der Bewegungsachsen des Koordinatenmessgerätes, dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest eines weiteren Sensors (30) Position und Geometrie von einem oder mehreren im Messbereich und/oder Bewegungsbereich des Koordinatenmessgerätes befindlichen Objekten (16) zumindest grob bestimmbar und diese Bereiche an eine Steuerung übergebbar sind, die auf dieser Grundlage den Bewegungsbereich des zumindest einen messenden Sensors und/oder der Bewegungsachsen (X, Y, Z) des Koordinatenmessgeräts überwacht und einschränkt.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine weitere Sensor (30) oder mehrere weitere Sensoren zur groben Bestimmung des oder der Objekte (16) fest mit einem stationären Teil des Koordinatenmessgerätes oder mit einem bewegten Teil des Koordinatenmessgerätes fest oder austauschbar, vorzugsweise durch Einsatz einer Park- bzw. Wechselstation, verbunden sind.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der das bzw. die Objekte (16) grob bestimmende zumindest eine weitere Sensor (30) ein 3D-Sensor ist, vorzugsweise in Verwendung eines Streifenprojektionsverfahrens oder eines Laufzeitverfahrens, wie dem optischen Radarverfahren, vorzugsweise auf Basis einer Ultraschallecholotmessung, oder unter Verwendung zumindest eines optischen Matrixsensors.
Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsbereich so festlegbar ist, dass eine Kollision zwischen Komponenten des Koordinatenmessgerätes und dem Messobjekt und/oder einer Vorrichtung vermieden wird.