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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung mit einer Messaufnehmereinheit zur Messung einer dimensionellen Messgröße bzw. einer dimensionellen Kenngröße, beispielsweise zur Messung der Rauheit einer Objektoberfläche, der Kontur einer Objektoberfläche oder der Form eines Objekts. Die Messaufnehmereinheit weist zur Messung der dimensionellen Messgröße einen Sensor auf, der über wenigstens eine Positionierachse der Messaufnehmereinheit bewegt oder positioniert werden kann, um an wenigstens einer gewünschten Stelle des Objekts einen Messwert aufzunehmen. Dabei kann der Sensor kontinuierlich in eine Messrichtung durch die Positionierachse bewegt werden und kontinuierliche Messwerte erzeugen. Alternativ ist auch möglich, dass die Positionierachse den Sensor an einer Vielzahl von Punkten am zu messenden Objekt positioniert und jeweils einen Messwert aufnimmt. Die Messaufnehmereinheit erzeugt anhand des Messwerts ein entsprechendes Messsignal. Es existiert eine Vielzahl von Kenngrößen zur Rauheit, zur Kontur oder zur Form, die anhand von einschlägigen Normen aus den Messwerten berechnet werden. Die durch die Messaufnehmereinheit erfolgte Messung muss insbesondere bezüglich der Relativbewegung zwischen Sensor und Messobjekt parametrisiert werden, wobei die Ergebnisdarstellung des Messergebnisses in der Regel grafisch anhand eines dargestellten Messwertverlaufs und/oder numerisch anhand von Kenngrößen erfolgt.
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Zur Steuerung von stationären Messvorrichtungen werden in der Regel PCs als integrierte Benutzerschnittstelle verwendet. Bei Messvorrichtungen, die stationär, beispielsweise im Rahmen von Produktionsanlagen eingesetzt werden, ist der Einsatz eines PCs problemlos möglich.
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DE 10 2010 041 661 A1 schlägt vor zur Beobachtung und/oder Bedienung eines Gerätes und/oder einer Anlage ein Smartphone, einen Tablet-Computer, ein Navigationsgerät oder einen digitalen Bilderrahmen als Benutzerschnittstelle zu verwenden. Dadurch soll eine kostengünstige Beobachtung oder Bedienung des Geräts oder der Anlage möglich sein.
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Ausgehend hiervon kann es als Aufgabe der Erfindung angesehen werden, eine verbesserte, aus Sicht des Bedieners komfortablere Messvorrichtung zu schaffen. Insbesondere sollen die Flexibilität und die Handhabbarkeit der Messvorrichtung verbessert werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die Messvorrichtung weist neben der Messaufnehmereinheit eine separat in einem eigenen Gehäuse ausgeführte Steuereinrichtung auf. Die Steuereinrichtung ist unabhängig von der Messaufnehmereinheit handhabbar und weist eine Recheneinheit, insbesondere einen Microcontroller auf. Die Steuereinrichtung verfügt außerdem über eine Bedieneinrichtung, die als zentrale Benutzerschnittstelle der Messvorrichtung zur Bedienung der Messaufnehmereinheit dient. Vorzugsweise weist die Messaufnehmereinheit selbst keine die Steuerung der Messung ermöglichende, vollständige Bedienerschnittstelle auf. Sie kann lediglich noch über einen Bedienknopf zum Ein- und Ausschalten oder zum Starten und Beenden einer Messung verfügen. Als Steuereinrichtung können verfügbare tragbare Geräte, wie beispielsweise ein Mobiltelefon, insbesondere ein sogenanntes Smartphone, ein Tablet-Computer oder ähnliche Geräte mit standardisierten Kommunikationseinrichtungen dienen, die vorzugsweise über keine gesonderte Tastatur verfügen.
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Die Steuereinrichtung weist für die Kommunikation mit der Messaufnehmereinheit ein Kommunikationsmittel auf. Beispielsweise können sowohl die Messaufnehmereinheit als auch die Steuereinrichtung eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle aufweisen, die zur drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikation dient. Dadurch wird eine bidirektionale Kommunikation ermöglicht, so dass das Messsignal von der Messaufnehmereinheit zur Steuereinrichtung und Steuerdaten von der Steuereinrichtung zur Messaufnehmereinheit übertragen werden können. Das anhand des Messsignals erzeugte Messergebnis, beispielsweise ein positionsabhängiger Verlauf einer Vielzahl von Messwerten, wird den Bediener durch die Bedieneinrichtung der Steuereinrichtung ausgegeben, insbesondere grafisch auf einem Bildschirm angezeigt. Eine solche Anzeige ist durch die erfindungsgemäß sehr kompakt und handlich ausgeführte Messaufnehmereinheit nicht möglich. Da die Messaufnehmereinheit keine vollständige Bedienschnittstelle aufweist, kann sie sehr klein ausgeführt werden. Außerdem ist eine komplexe Auswertung bzw. Verarbeitung des Messsignals in der Messaufnehmereinheit nicht erforderlich. Dort werden die Messwerte lediglich in ein für die Kommunikation mit der Steuereinrichtung geeignetes Format gewandelt, beispielsweise werden analoge Messwerte über einen Analog-Digital-Wandler digitalisiert. Die Messaufnehmereinheit benötigt daher nur wenig bis keine Rechenleistung.
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Die Steuereinrichtung weist außerdem wenigstens einen Lagesensor und/oder wenigstens einen Beschleunigungssensor auf. Über den Lagesensor kann die Ausrichtung bzw. Orientierung der Steuereinrichtung gegenüber der Horizontalen bzw. Vertikalen erfasst werden. Der Beschleunigungssensor dient zum Erfassen einer Bewegung der Steuereinrichtung. Durch Auswerten der Lage und/oder der Bewegung wird erfindungsgemäß eine die Durchführung und/oder die Anzeige der Messung betreffende Aktion ausgelöst. Dies können eine oder mehrere der folgenden Aktionen sein:
- – Die Übertragung von Steuerdaten von der Steuereinrichtung an die Messaufnehmereinheit, wobei insbesondere das Starten einer Messung oder das Anhalten einer Messung ausgelöst werden kann;
- – Das Einschalten der Steuereinrichtung und/oder der Messaufnehmereinheit aus einem Ruhezustand;
- – Das Ausschalten der Steuereinrichtung und/oder der Messaufnehmereinheit in den Ruhezustand;
- – Das Ändern des Anzeigezustands eines Bildschirms der Steuereinrichtung.
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Beispielsweise kann zur Änderung des Anzeigezustands die Lage der Steuereinrichtung und mithin die Lage des Bildschirms ausgewertet werden. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, unterschiedliche Anzeigezustände auszulösen, abhängig davon, ob der Bediener den Bildschirm in Hochformat oder in Querformat vor sich hat. Das Ein- und/oder Ausschalten der Steuereinrichtung bzw. der Messaufnehmereinheit, das Starten und/oder das Anhalten einer Messung oder ähnliche die Durchführung der Messung betreffende Steueraufgaben können durch eine Bewegung ausgelöst werden, die von dem Beschleunigungssensor erfasst wird. Durch diese Ausgestaltung lässt sich eine sehr einfache Bedienung und Steuerung des Messablaufs durch den Bediener erreichen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann einer einzigen vorgegebenen Bewegung das Auslösen unterschiedlicher Aktionen zugeordnet sein. Die auszulösende Aktion wird dabei abhängig davon ausgewählt, in welchem aktuellen Ausgangszustand sich die Steuereinrichtung und/oder die Messaufnehmereinheit befindet. Somit führt die immer gleiche charakteristische Bewegung zu unterschiedlichen Aktionen, abhängig davon, in welchem Ausgangszustand die Steuereinrichtung bzw. die Messaufnehmereinheit ist. Beispielsweise kann die Bewegung während der Durchführung einer Messung zum Anhalten der Messung führen. Befindet sich die Steuereinrichtung im Ruhezustand, kann die Bewegung zum Einschalten der Steuereinrichtung führen.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient als vorgegebene Bewegung eine richtungsunabhängige Bewegung. Die Bewegung wird insbesondere durch einen Beschleunigungsschwellenwert und/oder einen Geschwindigkeitsschwellenwert charakterisiert. Wird der Schwellenwert überschritten, so wird die betreffende Aktion ausgelöst. Vorzugsweise ist die Richtung der Bewegung dabei ohne Einfluss, sondern es kommt ausschließlich auf den Betrag der Beschleunigung oder der Geschwindigkeit an.
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Vorzugsweise wird die Erfassung und Auswertung der Bewegung der Steuereinrichtung zur Beeinflussung des Ablaufs der Messung einschließlich dem Starten und Beenden der Messung sowie dem Ein- und Ausschalten der Steuereinrichtung oder der Messaufnehmereinheit verwendet. Die Erfassung und Auswertung der statischen Lage der Steuereinrichtung wird bevorzugt dazu verwendet, den Anzeigezustand eines Bildschirms der Steuereinrichtung zu verändern. Der Anzeigezustand beschreibt die Art und Weise, wie Informationen dem Bediener angezeigt werden. Insbesondere werden dem Bediener in einem ersten Anzeigezustand Informationen in Textdarstellung angezeigt, während in einem zweiten Anzeigezustand eine grafische Darstellung des Messwerts und/oder des Messergebnisses angezeigt wird. In der Textdarstellung im ersten Anzeigezustand können neben Messwerten und/oder dem Messergebnis auch Messparameter, Betriebszustandsdaten oder weitere die Messung bestimmende Informationen oder Parameter ausgegeben werden.
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Beim Einschalten der Steuereinrichtung aus dem Ruhezustand kann diese automatisch eine Suche nach den über die drahtlose Kommunikationsmittel erreichbaren Messaufnehmereinheiten durchführen. Vorzugsweise werden die zur Kommunikation erreichbaren Messaufnehmereinheiten dem Bediener anschließend in einer Liste zur Auswahl angezeigt.
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Die Bedieneinrichtung kann ein taktiles und/oder akustisches Eingabemittel und ein optisches und/oder akustisches oder taktiles Ausgabemittel aufweisen. Als taktiles Eingabemittel dient dabei vorzugsweise ein berührungsempfindlicher Bildschirm, der gleichzeitig das optische Ausgabemittel bildet. Weitere Eingabemittel können vorhanden sein, beispielsweise ein Mikrofon zur sprachgesteuerten Bedienung der Steuereinrichtung. Neben dem Bildschirm können als akustisches Ausgabemittel ein Lautsprecher und/oder als taktiles Ausgabemittel ein Vibrationsmittel zur Ausgabe von Informationen oder Signalen an den Bediener dienen. Eine derartige Kombination von Ein- und Ausgabemitteln ist insbesondere bei der Steuerung der Messaufnehmereinheit von Vorteil. Während der Messung kann es zu Fehlern kommen, beispielsweise zu unzulässigen Messgeschwindigkeiten, Messbeschleunigungen oder Messkräften. Solche Fehler können dem Bediener bereits während der Messung durch ein akustisches und/oder taktiles und/oder optisches Signal unmittelbar angezeigt werden. Ein Mobiltelefon oder ein Tablet-Computer stellt derartige Ein- und Ausgabemittel bereit und eine Hardwareanpassung kann entfallen.
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Die Steuereinrichtung kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform dazu eingerichtet sein, das die Messwerte und/oder ein darauf basierendes Messergebnis und/oder Auswertungsdaten über eine drahtlose Telefonverbindung oder eine WLAN-Verbindung an eine Zentraleinheit und/oder einen Drucker und/oder eine weitere Steuereinrichtung zur übermitteln. Die Zentraleinheit kann auch ein Server beim Hersteller der Messvorrichtung sein. Von diesem Server können insbesondere nach rechnergestützter Bezahlung neue Computerprogramme mit zusätzlicher oder veränderter Funktionalität z. B. für die Messung oder die Auswertung heruntergeladen werden. Durch diese Telefonverbindung oder WLAN-Verbindung können die Messdaten der Zentraleinheit oder anderen Steuereinrichtungen zum Abgleich oder vorzugsweise zur Dokumentation der Messung zur Verfügung gestellt werden. Neben den Messwerten, dem Messergebnis oder Auswertungsdaten können auch Messparameter oder andere Steuerdaten zwischen Steuereinrichtungen oder zwischen der Steuereinrichtung und der Zentraleinheit über die Telefonverbindung oder die WLAN-Verbindung ausgetauscht werden. Dadurch kann beispielsweise sichergestellt werden, dass mehrere Steuereinrichtungen mit denselben Messparametern arbeiten. Die Zentraleinheit kann auch zur Ferndiagnose der Messaufnehmereinheiten dienen. Die Steuereinrichtungen dienen dabei sozusagen als Gateway für den Zugriff auf die jeweils in Kommunikationsverbindung mit der betreffenden Steuereinrichtung stehenden Messaufnehmereinheiten.
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Die Messaufnehmereinheit kann zu dem Messsignal, das den gemessenen Messwert kennzeichnet, ein Positionssignal erzeugen. Dieses Positionssignal gibt an, an welcher Position des Sensors und mithin an welcher Stelle des zu messenden Objekts der Messwert aufgenommen wurde. Das Positionssignal wird zugeordnet zum Messsignal an die Steuereinrichtung übermittelt. Beispielsweise kann hierfür ein digitales Wort in einem vorgegebenen Format übermittelt werden, das sowohl die Position als auch den Messwert beinhaltet. Auch andere Möglichkeiten zur Korrelation zwischen dem Positionssignal und dem Messwertsignal sind möglich.
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Vorzugsweise erhält die Messaufnehmereinheit die für die Durchführung der Messung notwendige Messparameter ausschließlich durch eine Übertragung über das Kommunikationsmittel von einer Steuereinrichtung. Über die Messaufnehmereinheit selbst können Messparameter bei dieser Ausführungsvariante nicht eingegeben werden. Die Übertragung der Messparameter, die eine Messaufgabe beschreiben, an die Messaufnehmereinheit kann als Einschaltsignal für die Messaufnehmereinheit verwendet werden. Die Messaufnehmereinheit kann nach dem Ende einer Messung in einen Ruhezustand (Sleep-Mode) geschaltet werden, um den Verbrauch an elektrischer Energie zu senken. Die Beendigung des Ruhezustands kann durch eine Signalübertragung von der Steuereinrichtung veranlasst werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, dem Bediener Betriebszustandsinformationen der Messaufnehmereinheit auszugeben. Solche Betriebszustandsinformationen können eine oder mehrere der folgenden Informationen sein:
- – Ladezustand des Energiespeichers der Messaufnehmereinheit,
- – Messfehlerinformationen, wie etwa Überschreiten des zulässigen Messbereich des Sensors und/oder das Verlassen des vorgegebenen Messkraftbereichs zwischen dem Sensor und dem Objekt;
- – Erreichen der Endlage der Positionierachse, was bspw. über einen Endschalter detektiert werden kann,
- – aktueller Messfortschritt der Messaufnehmereinheit während einer Messung.
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Als Messfortschritt wird insbesondere die grafische Darstellung des positionsabhängigen Verlaufs der während der Messung an die Steuereinrichtung übertragenen Messwerte verwendet. Optional kann die Steuereinrichtung beispielsweise die noch verbleibende Messdauer in Form einer Zeitangabe oder einer Prozentangabe anzeigen. Der Messfortschritt kann auch über einen Forstschrittsbalken oder eine ähnliche grafische Darstellung alternativ oder zusätzlich ausgegeben werden.
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Die Steuereinrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, Messbereichsüberschreitungen festzustellen und auszugeben. Der Messbereich ist der konstruktiv beschränkte Bereich, in dem der Sensor der Messaufnehmereinheit messen kann. Diese Auswertung des Messsignals zur Feststellung einer Messbereichsüberschreitung erfolgt insbesondere bereits während der durch die Messauswerteeinheit durchgeführten Messung. Wird anhand des Messsignals festgestellt, dass die gemessene dimensionelle Messgröße des Objekts eine Überschreitung des vorgegebenen Messbereichs aufweist, wird dies durch die Steuereinrichtung bevorzugt sofort während der Messung angegeben. Insbesondere bei Messbereichsüberschreitungen, die zu einer Kollision des Sensors bzw. des Tastelements mit Bauteilen der Messaufnehmereinheit führen können, wird die Messung automatisch durch die Steuereinrichtung unterbrochen oder abgebrochen. Die Bewegung der Positionierachse wird gestoppt. Bei einer Messbereichsüberschreitung, die keine Gefahr der Kollision des Sensors oder des Tastelements beinhaltet, kann beispielsweise auch lediglich eine grafische Markierung in einer grafischen Darstellung des Messwertverlaufs angezeigt werden. In beiden Fällen können zusätzlich akustische Signale oder taktile Signale, wie ein Vibrationsalarm erzeugt werden, um den Bediener auf die Messwertüberschreitung oder das Stoppen der Messung aufmerksam zu machen.
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Bevorzugt werden die durch die von der Steuereinrichtung empfangene Messsignale beschriebenen Messwerte während der Messung entsprechend dem Messfortschritt empfangen und vorzugsweise grafisch dargestellt. Somit kann anhand des Messwertverlaufs eine grafische Darstellung des Messfortschritts erfolgen. Noch während der Messwertaufnehmer den Sensor zur Durchführung der Messung bahn- oder linienförmig entlang der Objektoberfläche bewegt oder an verschiedenen Stellen der Objektoberfläche positioniert, werden die positionsabhängigen Messwerte bereits auf der Steuereinrichtung dargestellt. Wie erwähnt, kann dabei auf Messbereichsüberschreitungen unmittelbar reagiert werden.
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Über eine vorgegebene Bewegung und vorzugsweise eine unabhängig von einer bestimmten Bewegung durchgeführte Lageänderung der Steuereinrichtung kann auch ein Umschalten der Steuereinrichtung zwischen verschiedenen Anzeigezuständen ausgelöst werden. Beispielsweise kann das Kippen der Steuereinrichtung um eine Achse rechtwinklig zum Bildschirm der Bedieneinrichtung einen solchen Umschaltvorgang auslösen. Es ist zum Beispiel möglich, im Hochformat des Bildschirms eine numerische Darstellung der Messwerte und/oder des Messergebnisses auszugeben und im Querformat des Bildschirms eine grafische Darstellung des Messwerts bzw. der Messwerte und/oder des Messergebnisses auszugeben. Anstelle oder zusätzlich zu der numerischen Darstellung der Messwerte können in einem Anzeigezustand auch Messparameter bzw. andere den Status und die Randbedingungen der Messung beschreibende Informationen angezeigt werden.
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Die Steuereinrichtung kann außerdem dazu vorgesehen und eingerichtet sein, zeitlich nacheinander mit unterschiedlichen Messaufnehmereinheiten über die Kommunikationsmittel zu kommunizieren. Zu einem Zeitpunkt ist die Steuereinrichtung maximal mit einer einzigen Messaufnehmereinheit über das Kommunikationsmittel verbunden. Über die Bedieneinrichtung kann aber wahlweise die Kommunikationsverbindung zu einer von mehreren möglichen Messaufnehmereinheiten hergestellt werden. Die Auswahl einer Messaufnehmereinheit, mit der eine Kommunikationsverbindung hergestellt werden soll, kann über den berührungsempfindlichen Bildschirm erfolgen.
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Die Telefon- oder WLAN-Verbindung zwischen einer Steuereinrichtung und der Zentraleinheit kann dauerhaft oder lediglich temporär hergestellt sein. Es ist dabei möglich, dass die Zentraleinheit bei hergestellter Verbindung die in der Steuereinrichtung gespeicherten Messsignale und/oder Messergebnisse abruft. Das Abrufen kann zyklisch erfolgen oder alternativ dann, wenn eine drahtlose Telefon- oder WLAN-Verbindung hergestellt werden konnte. Die Zentraleinheit kann an die Steuereinrichtung Messaufgaben, die zugehörigen Messparameter oder ähnliches übermitteln. Diese können automatisch und/oder nach Bestätigung durch einen die Steuereinrichtung bedienenden Bediener an die betreffende Messaufnehmereinheit weitergeleitet werden.
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Über ein Mikrofon der Bedieneinrichtung kann ein Bediener die erfassten Messwerte, ein Messergebnis, ein Auswerteergebnis oder dergleichen mit einer Sprachnotiz verknüpfen. Anstelle einer Sprachnotiz kann auch eine Texteingabe über eine Tastatur und/oder den berührungsempfindlichen Bildschirm eingegeben werden. Die Notiz wird gemeinsam mit dem Messergebnis bzw. den Messwerten gespeichert und gegebenenfalls an die Zentraleinheit übermittelt. Eine solche Notiz kann zur Dokumentation der Messung dienen und stellt eine sehr einfache Möglichkeit dar, die Messung und dazugehörige Kommentare des Bedieners bereits unmittelbar nach der Messung miteinander zu verbinden. Beispielsweise können Fehler in der durchgeführten Messung, die durch äußere Einwirkungen entstanden sind, erläutert werden.
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Die Steuereinrichtung kann auch häufig verwendete Steueraufgaben fest abgespeichert haben, die durch eine Bewegung und/oder eine einfache Berührung („Klick”) auf den berührungsempfindlichen Bildschirm gestartet werden können. Bei solchen Aufgaben kann es sich beispielsweise um die Kalibrierung einer Messaufnehmereinheit oder das Übertragen von Daten zu einer Zentraleinheit oder einer anderen Steuereinrichtung oder einen Drucker oder einer sonstigen Einrichtung, beispielsweise zur Archivierung der Daten handeln. Bei der Datenübertragung können verschiedenen Datenformate eingestellt werden. Das bevorzugte Datenformat ist vorzugsweise empfängerabhängig voreingestellt.
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Der Bildschirm der Bedieneinrichtung kann eine von Mobiltelefonen oder Tablet-Computern bekannte Zoom-Funktion aufweisen, wie etwa „Pinch to zoom”. Dadurch lassen sich beispielsweise interessierende Bereiche des Messwertverlaufs bei einer grafischen Darstellung vergrößern. Durch eine Berührung der grafischen Darstellung des Messwertverlaufs auf dem Bildschirm können auch andere Anzeigezustände ausgelöst werden. Beispielsweise können Minimal- oder Maximalwerte oder ähnliche messwertspezifische Daten angegeben werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung der Messeinrichtung und
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2 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung einer Steuereinrichtung in unterschiedlichen Lagen.
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1 zeigt eine Messeinrichtung 10 mit einer Messaufnehmereinheit 11 und einer Steuereinrichtung 12. Die Steuereinrichtung 12 und die Messaufnehmereinheit 11 sind über ein Kommunikationsmittel 13 zur unidirektionalen oder bidirektionalen Übertragung von Daten miteinander verbunden. Das Kommunikationsmittel 13 kann eine drahtgebundene und beim Ausführungsbeispiel eine drahtlose Kommunikation herstellen. Hierfür weist das Kommunikationsmittel 13 eine erste Schnittstelle 13a an der Steuereinrichtung 12 und eine zweite Schnittstelle 13b an der Messaufnehmereinheit 11 auf. Die Schnittstellen 13a, 13b sind standardisiert, beispielsweise nach dem Bluetooth-Standard ausgeführt.
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Die Messaufnehmereinheit 11 dient zur Messung einer dimensionellen Messgröße eines Objekts 14. Hierfür weist die Messaufnehmereinheit 11 einen Sensor 15 auf, der als taktiler oder berührungsloser Sensor ausgeführt sein kann. Beim Ausführungsbeispiel weist der Sensor 15 ein Tastelement 16 mit einer Tastspitze, einer Tastkugel oder dergleichen auf. Das Tastelement 16 ist zur Erfassung der dimensionellen Messgröße bewegbar, wobei die Bewegung vom Sensor 15 erfasst und in ein Messsignal umgesetzt wird. Während der Messung steht der Sensor 15 und beispielsgemäß das Tastelement 16 in Kontakt mit dem zu messenden Objekt 14. Der Sensor wird während der Messung relativ zum Objekt 14 über eine Positionierachse 17 des Messwertaufnehmers 11 bewegt. Die Positionierachse 17 kann den Sensor 15 bzw. das Tastelement 16 kontinuierlich entlang der Objektoberfläche bewegen und sozusagen eine linienförmige Messung durchführen. Alternativ kann die Positionierachse 17 den Sensor 15 an vorgegebenen Messstellen auf der Objektoberfläche positionieren, beispielsweise um eine dreidimensionale Form des Objekts 14 anzutasten. Die Positionierachse 17 weist zum Bewegen des Sensors 15 bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel einen Schlitten 18 auf, der in einer Führung 19 in einer Positionierrichtung R linear verschiebbar gelagert ist. Zum Bewegen des Schlittens 18 entlang der Führung 19 dient ein Antrieb 20, beispielsweise ein Elektromotor. Der Sensor 15 ist am Schlitten 18 gelagert und bewegt sich bei einer Bewegung des Schlittens 18 in Messrichtung R.
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Im Sensor 15 ist beim Ausführungsbeispiel außerdem eine Krafterzeugungseinrichtung 21 zugeordnet. Die Krafterzeugungseinrichtung 21 beaufschlagt den Sensor 15 und insbesondere das Tastelement 16 während der Messung mit einer Messkraft, mit der Tastelement 16 an der Objektoberfläche 14 anliegt. Die Messkraft zwischen dem Tastelement 16 und dem Objekt 14 kann gesteuert oder geregelt sein.
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Zur Versorgung mit elektrischer Energie weist die Messaufnehmereinheit 11 einen insbesondere wiederaufladbaren Energiespeicher 22 auf. Der Energiespeicher 22 kann durch eine Batterie oder einen Akkumulator gebildet sein.
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Die Messaufnehmereinheit 11 und die Steuereinrichtung 12 sind in jeweils separaten Gehäusen untergebracht und vorzugsweise nicht mechanisch miteinander verbunden. Die Steuereinrichtung 12 ist unabhängig von der Messaufnehmereinheit 11 auch während der Messung bewegbar und handhabbar. Vorzugsweise besteht zwischen der Steuereinrichtung 12 und der Messaufnehmereinheit 11 lediglich eine drahtlose Kommunikationsverbindung durch das Kommunikationsmittel 13. Sowohl die Steuereinrichtung 12, als auch die Messaufnehmereinheit 11 sind als mobile, tragbare Einheiten realisiert. Während der Messung ist die Messaufnehmereinheit 11 in Kontakt mit dem zu messenden Objekt 14. Demgegenüber kann die Steuereinrichtung 12 auch während der Messung unabhängig von der Messaufnehmereinheit 11 und dem Objekt 14 bewegt werden. Lediglich die Kommunikationsverbindung zwischen der Messaufnehmereinheit 11 und der Steuereinrichtung 12 muss bestehen bleiben, um die Messwerte übertragen zu können. Die Steuereinrichtung 12 weist sozusagen einen höheren Grad an Mobilität auf.
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Die Steuereinrichtung 12 dient als Bedienschnittstelle für die Messaufnehmereinheit 11. Vorzugsweise weist die Messaufnehmereinheit 11 keine oder lediglich eine minimal ausgestattete Bedieneinheit auf. Beispielsweise kann die Messaufnehmereinheit 11 lediglich ein Betätigungselement zum Ein- und Ausschalten und/oder zum Starten und Stoppen einer Messung aufweisen. Weitere Bedienmöglichkeiten sind an der Messaufnehmereinheit 11 nicht vorhanden.
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Die Steuereinrichtung 12 stellt die für die Aufnahme der Messwerte bzw. die Auswertung der Messwerte und die Ermittlung des Messergebnisses notwendige Rechenleistung zur Verfügung. Hierfür enthält die Steuereinrichtung 12 eine Recheneinheit 26. Der Recheneinheit 26 ist ein Speicher 27 zugeordnet, der als Arbeitsspeicher und optional als Speicher zum Archivieren oder Zwischenspeichern von Messwerten oder Messergebnissen dient. Außerdem können im Speicher 27 Messaufgaben und die zur Beschreibung der Messaufgaben notwendigen Messparameter abgespeichert sein. Die Messaufnehmereinheit 11 hat beim Ausführungsbeispiel auch keine Speichermittel oder Anzeigemittel für die Messwerte. Diese werden während der Messung gemäß dem Messfortschritt an die Steuereinrichtung 12 übermittelt.
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Zu der Steuereinrichtung 12 gehört eine Bedieneinrichtung 28 mit wenigstens einem Eingabemittel 29 und wenigstens einem Ausgabemittel 30. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel dient als Eingabemittel ein berührungsempfindlicher Bildschirm 31 und optional ein Mikrofon 32 zur Spracheingabe. Als Ausgabemittel 30 dient ebenfalls der Bildschirm 31 sowie optional ein Lautsprecher 33 und/oder eine Vibrationseinrichtung 34. Über den Lautsprecher 33 können akustische Ausgaben an den Bediener erfolgen. Die Vibrationseinrichtung 34 dient zur taktilen bzw. haptischen Signalisierung von bestimmten Ereignissen an den Bediener.
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Die Steuereinrichtung 12 weist ferner eine Sensoranordnung mit wenigstens einem Beschleunigungssensor 35 und/oder wenigstens einem Lagesensor 36 auf. Über die Sensoranordnung 35, 36 kann die Lage und/oder die Bewegung der Steuereinrichtung 12 erfasst werden.
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Die Steuereinrichtung 12 weist ferner eine Kommunikationseinrichtung 39 zur Herstellung einer Mobiltelefonverbindung und/oder einer WLAN-Verbindung mit einer externen Übertragungseinheit 37 auf. Als Übertragungseinheit 37 kann beispielsweise ein externer WLAN-Router oder ein Mobiltelefonsender dienen. Über die Kommunikationseinrichtung 39 kann die Steuereinrichtung 12 beispielsweise über die Mobiltelefonverbindung Daten in GPRS- oder UMTS-Standard übermitteln. Über das Kommunikationsmittel 13 wird eine unmittelbare Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 12 und einer zugeordneten Messaufnehmereinheit 11 hergestellt, während die Kommunikationseinrichtung 39 der Steuereinrichtung 12 eine Telefon- oder WLAN-Verbindung mit Hilfe einer zwischengeschalteten externen Übertragungseinheit 37 mit anderen Teilnehmern herstellt, beispielsweise weiteren gleichartigen Steuereinrichtungen 12, einem Drucker 42 oder einer Zentraleinheit 38.
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Die Steuereinrichtung 12 kann zeitlich nacheinander mit unterschiedlichen Messaufnehmereinheiten 11 verbunden werden. Dies kann von dem Bediener über die Bedieneinrichtung 28 veranlasst werden. Die Verbindung kann durch eine einfache Bestätigung, beispielsweise durch eine Berührung („Klick”) des Bedieners auf dem Bildschirm 31, hergestellt werden. Es ist dabei möglich, dem Bediener diejenigen Messaufnehmereinheiten 11 in einer Auswahlliste auf dem Bildschirm 31 anzuzeigen, mit denen über das Kommunikationsmittel 13 eine Verbindung herstellbar ist. Der Bediener kann dann aus der Liste die gewünschte Messaufnehmereinheit 11 auswählen und die Verbindung herstellen. Alternativ ist auch das automatische Herstellen einer Verbindung möglich.
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Als Steuereinrichtung 12 kann beispielsweise ein Mobiltelefon, insbesondere ein sogenanntes Smartphone, ein Tablet-Computer oder eine andere eine Recheneinheit 26 aufweisende, tragbare Einrichtung dienen, die vorzugsweise keine separate alphanumerische Tastatur hat. Eine Tastatur kann beispielsgemäß zur Eingabe auf dem berührungsempfindlichen Bildschirm 31 eingeblendet werden. Moderne Mobiltelefone verfügen über eine ausreichende Rechenleistung, um die Steuerung der Messaufnehmereinheit 11 und die Ausgabe bzw. Auswertung von Messwerten durchzuführen.
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Für den Bendiener dient die Steuereinrichtung 12 als Benutzerschnittstelle für die Messaufnehmereinheit 11. Über die Bedieneinrichtung 28 kann er die für eine Messaufgabe erforderlichen Messparameter eingeben und/oder auswählen, die Durchführung einer Messung durch die Messaufnehmereinheit 11 starten und stoppen und die durch das Messsignal M zur Steuereinrichtung 12 übertragenen, die gemessene Messgröße beschreibenden Messwerte darstellen und/oder auswerten.
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Die Steuereinrichtung 12 übermittelt der Messaufnehmereinheit 11 die für die Durchführung der Messung notwendigen Steuerdaten S über die Kommunikationsmittel 13. Zu den Steuerdaten S gehören insbesondere die erforderlichen Messparameter, wie z. B. die Messgeschwindigkeit, mit der die Positionierachse 17 den Sensor 15 bewegt und/oder deren zeitliche Ableitungen und/oder einen Minimal- und einen Maximalwert für die Messkraft und/oder die Messstellen, an denen der Sensor 15 Messwerte am Objekt 14 aufnehmen soll (diskrete Punkte oder kontinuierliche Messwerterfassung), oder dergleichen. Die Übertragung der Steuerdaten S an die Messaufnehmereinheit 11 kann gleichzeitig als Einschaltsignal für die Messaufnehmereinheit 11 und/oder als Startsignal für das Durchführen der anhand der Steuerdaten S definierten Messaufgabe dienen. Alternativ kann der Bediener die Messung durch eine separate Bedientätigkeit starten.
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Während der Messung wird der Sensor 15 über die Positionierachse 17 bewegt und nimmt die erforderlichen Messwerte der dimensionellen Messgröße auf. Das oder die entsprechenden Messsignale M werden vorzugsweise bereits während der laufenden Messung über das Kommunikationsmittel 13 an die Steuereinrichtung 12 übertragen. Dem übertragenen Messsignal M ist außerdem ein Positionssignal P zugeordnet, das dem durch das Messsignal M beschriebenen Messwert eine zugehörige Position des Sensors 15 zuordnet. Hierfür kann die Messaufnehmereinheit 11 eine entsprechende Positionserfassungssensorik aufweisen.
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Der Messfortschritt kann dem Bediener optisch auf dem Bildschirm 31 angezeigt werden, beispielsgemäß anhand der grafischen Darstellung des Messverlaufs. Die von der Positionierachse anzufahrenden Messstellen, die kontinuierliche Messbahn oder Messlinie am Objekt 14 sind bekannt. Anhand der positionsabhängigen Messwerte kann der Bediener daher den Messfortschritt ohne Weiteres schnell erfassen. Gleichzeitig kann er die Messwerte überwachen. Optional kann der Messfortschritt auch durch die noch verbleibende Messdauer, die als Zeitwert oder als Prozentwert angegeben werden kann, oder durch einen aus der Computertechnik an sich bekannten Fortschrittsbalken angezeigt werden. Das Ende der Messung kann alternativ oder zusätzlich zu einer optischen Anzeige auch akustisch über den Lautsprecher 33 oder taktil über die Vibrationseinrichtung 34 signalisiert werden.
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Während der Messung werden dem Bediener außerdem Statusinformationen über die Steuereinrichtung 12 angegeben. Die Statusinformationen betreffen die Messung selbst und/oder den Zustand der Messaufnehmereinheit 11. Beispielsweise kann der Ladezustand des Energiespeichers 22 der Messaufnehmereinheit 11 über die Bedieneinrichtung 28 ausgegeben werden. Zusätzlich oder alternativ werden beispielsgemäß eine oder mehrere der folgenden weiteren Informationen betreffend eine aktuell durchgeführte Messung ausgegeben:
- – Messfehler, beispielsweise durch eine Überschreitung oder Unterschreitung der zulässigen Messkraft;
- – Messfehler, beispielsweise durch eine Überschreitung der zulässigen Messgeschwindigkeit, der zulässigen Messbeschleunigung oder der zulässigen Messbeschleunigungsänderung;
- – Messfehler durch Verlassen des maximal von der Messaufnehmer 11 erfassbaren Messbereichs, z. B. wenn die Form oder Größe des Objekts 14 durch den beschränkten Messbereich der Messaufnehmereinheit 11 nicht vollständig erfasst werden kann;
- – Erreichen einer Endlage der Positionierachse 17.
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Derartige Informationen werden dem Bediener somit bereits während der Messung bereitgestellt, so dass der Bediener entscheiden kann, ob die Messung mit anderen Parametern erneut gestartet werden muss. Dadurch kann Zeit eingespart werden, wenn eine erneute Messung notwendig ist.
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Die Bedienung der Messvorrichtung 10 kann auch durch die Erfassung und Auswertung einer vorgegebenen Bewegung und/oder der Lage der Steuereinrichtung 12 erfolgen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird über den Lagesensor 36 die Lage der Steuereinrichtung gegenüber den Horizontalen ausgewertet. Über die Lage der Steuereinrichtung 12 wird der Anzeigezustand A auf dem Bildschirm 31 der Steuereinrichtung 12 eingestellt. Eine Lageänderung kann zum Umschalten zwischen einem ersten Anzeigezustand A1 und einem zweiten Anzeigezustand A2 verwendet werden. Bei der Erfassung der Lage kommt es nicht darauf an, durch welche Bewegung die Lage herbeigeführt wurde. Über den Lagesensor 36 wird letztlich nur die Ausrichtung der Steuereinrichtung 12 gegenüber einem ortsfesten Bezugssystem erfasst.
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Wird die Steuereinrichtung 12 mit dem rechteckförmigen Bildschirm 31 so gehalten, dass die längere Seite des Bildschirms 31 hauptsächlich in Vertikalrichtung orientiert ist, befindet sich die Steuereinrichtung 12 in einem ersten Anzeigezustand A1. Beim Ausführungsbeispiel wird dort das Messergebnis E durch Angeben der Steuerdaten S, die die Messparameter beinhalten, sowie verschiedener Messwerte W angegeben. Es können auch Toleranzbereichsüberschreitungen, Minimalwerte Wmin oder Maximalwerte Wmax oder dergleichen angegeben werden. Beim Ausführungsbeispiel wird durch eine Drehung der Steuereinrichtung 12 um eine Achse rechtwinklig zur Bildschirmebene der Anzeigezustand in einen zweiten Anzeigezustand A2 umgeschaltet. Im zweiten Anzeigezustand A2 verläuft die Längsseite des Bildschirms 31 hauptsächlich in Horizontalrichtung. Bei dieser Ausrichtung wird auf dem Bildschirm 31 der Messwertverlauf anhand der erfassten Messwerte W grafisch dargestellt.
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Über den wenigstens einen Beschleunigungssensor 35 erfasst die Steuereinrichtung 12 die Beschleunigung. Dies kann vorzugsweise in alle drei Raumrichtungen anhand von drei Beschleunigungssensoren erfolgen. Die gemessene Beschleunigung wird in der Recheneinheit 26 mit einem Beschleunigungsschwellenwert verglichen. Alternativ oder zusätzlich könnte auch ein Geschwindigkeitsschwellenwert vorgegeben werden und aus der gemessenen Beschleunigung die Geschwindigkeit durch Integration berechnet werden. Wird der Schwellenwert überschritten, erkennt die Steuereinrichtung 12 eine vorgegebene charakteristische Bewegung, die eine Aktion auslösen soll. Abhängig vom aktuellen Ausgangszustand der Steuereinrichtung 12 bzw. der Messaufnehmereinheit 11 wird die auszuführende Aktion ausgewählt. Beim Ausführungsbeispiel werden folgende Aktionen bei Überschreiten eines Beschleunigungsschwellenwertes durch die Bewegung der Steuereinheit 12 ausgelöst:
- – Befindet sich die Steuereinrichtung 12 und/oder die Messaufnehmereinheit 11 im Ruhezustand (sleep-mode), wird dieser beendet und die Steuereinrichtung 12 bzw. die Messaufnehmereinheit 11 wird eingeschaltet;
- – Ist die Steuereinrichtung 12 eingeschaltet und wird aktuell keine Messung durchgeführt, werden Steuerdaten S an die Messaufnehmereinheit 11 übermittelt und eine Messung gestartet;
- – wird aktuell eine Messung durchgeführt, wird diese Messung gestoppt und eine weitere Bewegung der Positionierachse 17 unterbunden;
- – optional kann beim Umschalten der Steuereinrichtung 12 vom Ruhezustand in den eingeschalteten Zustand automatisch über das Kommunikationsmittel 13 eine Suche nach Messaufnehmereinheiten 11 erfolgen, die über die Kommunikationsmittel 13 erreichbar sind. Diese Messaufnehmereinheiten 12 können dem Bediener dann in einer Liste zur Auswahl angegeben werden.
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Es versteht sich, dass alternativ zum beschriebenen Ausführungsbeispiel auch nur eine oder mehrere der beschriebenen Aktionen durch die Bewegung ausgelöst werden können.
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Beispielsgemäß wird daher eine einzige Bewegung abhängig vom Ausgangszustand zum Auslösen unterschiedlicher Aktionen verwendet. Alternativ hierzu ist es auch möglich, jeder Aktion eine andere charakteristische Bewegung bzw. ein anderes Bewegungsmuster zuzuordnen. Dies kann beispielsweise dann notwendig sein, wenn aus demselben Ausgangszustand durch eine Bewegung unterschiedlicher Aktionen ausgelöst werden sollen. Dadurch, dass beispielsgemäß nur eine einzige Bewegung, nämlich das Überschreiten des vorgegebenen Beschleunigungsschwellenwerts verwendet wird, ist für den Bediener eine einfache und intuitive Bewegungssteuerung erreicht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel in 2 wird im zweiten Anzeigezustand A2 der Grafik eine Überschreitung des zulässigen Messbereichs des Messwerts W durch eine Markierung 40 markiert. Als Markierung 40 kann beispielsweise ein Symbol ausgegeben werden. Auch farbliche Änderungen des Messwertverlaufs im Bereich der Toleranzbereichsüberschreitung oder ähnliche Markierungen sind möglich. Beim Verlassen des Messbereichs durch eine Bewegung des Tastelements 16 in Richtung zum Objekt 14 hin besteht keine Gefahr der Beschädigung des Sensors 15 durch eine Kollision. Es ist daher ausreichend, dem Bediener eine solche Messbereichsüberschreitung optisch und/oder akustisch und/oder taktil anzuzeigen. Wird allerdings der Messbereich in Richtung einer Einfahrbewegung des Tastelements 16 vom Objekt 14 weg verlassen, wird die Messung beispielsgemäß sofort durch die Steuereinrichtung 12 gestoppt, um Beschädigungen durch eine unzulässige Belastung des Tastelements 16 bzw. des Sensors 15 zu vermeiden. Das Stoppen der Messung ist in 2 schematisch bei Position 41 dargestellt.
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Der berührungsempfindliche Bildschirm 31 weist außerdem Möglichkeit zur Vergrößerung durch eine entsprechende Berührungssteuerung auf. So können beispielsweise Teilbereiche der grafischen Darstellung vergrößert angezeigt werden (Pinch-to-Zoom-Funktion).
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Über das Mikrofon 32 der Bedieneinrichtung kann ein Bediener eine Sprachnotiz aufnehmen. Die Sprachnotiz kann mit den erfassten Messwerten, dem Messergebnis, dem Auswerteergebnis oder dergleichen verknüpft werden. Anstelle einer Sprachnotiz kann auch eine Texteingabe über den berührungsempfindlichen Bildschirm 31 eingegeben werden. Die Notiz wird gemeinsam mit dem Messergebnis bzw. den Messwerten im Speicher 27 gespeichert und gegebenenfalls an die Zentraleinheit 38 übermittelt.
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Beim Ausführungsbeispiel prüft die Steuereinrichtung 12 außerdem vor dem Start einer Messung den Ladezustand des Energiespeichers 22 der betreffenden Messauswerteeinheit 11. Reicht die elektrische Ladung des Energiespeichers 22 voraussichtlich nicht aus, um die Messung vollständig durchführen zu können, wird dem Bediener eine entsprechende Meldung angezeigt. Der Bediener kann dann entscheiden, ob er die Messung dennoch ausführen oder zunächst den Energiespeicher 22 aufladen bzw. austauschen will. Der benötigte Energiebedarf für die Messung kann entweder für eine Messaufgabe aufgrund von Erfahrungswerten ermittelt oder vorgegeben sein. Alternativ kann anhand der Messgeschwindigkeit, der Bewegungssteuerung der Positionierachse 17, der Messkraft und anderen Steuerdaten S der voraussichtlich benötigte Energiebedarf für die Messaufnehmereinheit 11 berechnet werden.
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Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung 10 zur Messung eines dimensionellen Messwertes W eines zu messenden Objekts 14. Die Messeinrichtung 10 weist eine Messaufnehmereinheit 11 mit einem Sensor 15, insbesondere einem taktilen Sensor mit Tastelement 16 sowie eine die Bedienschnittstelle aufweisende Steuereinrichtung 12 auf. Die Messaufnehmereinheit 11 und die Steuereinrichtung 12 sind unabhängig voneinander in separaten Baueinheiten ausgeführt. Als Steuereinrichtung 12 dient ein mobiles Gerät mit Recheneinheit 26 und berührungsempfindlichen Bildschirm 31, wie etwa ein Mobiltelefon oder ein Tablet-Computer. Über die Ein- und Ausgabemittel 29, 30 der Steuereinrichtung 12 wird die Messung durch die Messaufnehmereinheit 11 gesteuert. Die Steuereinrichtung 12 dient außerdem zur Darstellung der gemessenen Messwerte W oder eines daraus abgeleiteten Messergebnisses. Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 12 und der Messaufnehmereinheit 11 erfolgt über ein Kommunikationsmittel 13 mit Standardschnittstellen 13a, 13b, vorzugsweise drahtlos, z. B. über eine Bluetooth-Verbindung. Eine davon unabhängige Kommunikationsverbindung kann die Steuereinrichtung 12 über eine mobile Telefonverbindung oder eine WLAN-Verbindung mit einer Zentraleinheit 30 und/oder anderen Steuereinrichtungen 12 herstellen. Die Signale eines Laqesensors 36 und/oder eines Bewegungssensors 35 werden ausgewertet und zur lage- und/oder bewegungsabhängigen Steuerung der Messvorrichtung 10 verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Messeinrichtung
- 11
- Messaufnehmereinheit
- 12
- Steuereinrichtung
- 13
- Kommunikationsmittel
- 13a, b
- Schnittstelle
- 14
- Objekt
- 15
- Sensor
- 16
- Tastelement
- 17
- Positionierachse
- 18
- Schlitten
- 19
- Führung
- 20
- Antrieb
- 21
- Krafterzeugungseinrichtung
- 22
- Energiespeicher
- 26
- Recheneinheit
- 27
- Speicher
- 28
- Bedieneinrichtung
- 29
- Eingabemittel
- 30
- Ausgabemittel
- 31
- Bildschirm
- 32
- Mikrofon
- 33
- Lautsprecher
- 34
- Vibrationseinrichtung
- 35
- Beschleunigungssensor
- 36
- Lagesensor
- 37
- Übertragungseinheit
- 38
- Zentraleinheit
- 39
- Kommunikationseinrichtung
- 40
- Markierung
- 41
- Stoppen der Messung
- 42
- Drucker
- A1
- erster Anzeigezustand
- A2
- zweiter Anzeigezustand
- B
- ^Betriebszustandsinformation
- E
- Messergebnis
- M
- Messsignal
- P
- Positionssignal
- R
- Messrichtung
- S
- Steuerdaten
- W
- Messwert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010041661 A1 [0003]
