DE102019205042B4

DE102019205042B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Positionierung eines Sensors oder Sensorteils

Info

Publication number: DE102019205042B4
Application number: DE102019205042.5A
Authority: DE
Inventors: Dominik Seitz; Malte Langmack; Tobias Held
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2023-05-17
Anticipated expiration: 2039-04-10
Also published as: DE102019205042A1

Abstract

Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors (2) oder Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Halteeinrichtung (3) für Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2), eine erste, eine zweite und mindestens eine dritte Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c) und mindestens ein Halteelement (8) für den Sensor (2) umfasst, wobei jede der Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) an der Halteeinrichtung (3) gelagert ist, wobei ein Teil der Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) einen Teil der Halteeinrichtung (3) bildet, wobei jede der Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) mit dem Halteelement (8) mechanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Lageerfassungseinrichtung (21) zur Erfassung einer Lage des Halteelements (8) oder eines an dem Halteelement (8) befestigten Sensors (2) umfasst, wobei die Lageerfassungseinrichtung (21) eine optische Lageerfassungseinrichtung (21) ist, wobei mindestens eine Bilderfassungseinrichtung (15) der optischen Lageerfassungseinrichtung (21) an der Halteeinrichtung (3) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Positionierung eines Sensors oder Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts.
Aus dem Stand der Technik bekannt sind Koordinatenmesseinrichtungen, die über sogenannte taktile Sensoren oder optische Sensoren ein Messobjekt vermessen können und hierzu Messpunkte erzeugen. Mittels der Koordinatenmesseinrichtung kann hierbei eine gewünschte Lage eines Sensors im Raum eingestellt werden.
Insbesondere bekannt sind Koordinatenmesseinrichtungen in einer sogenannten Ständer- oder Portalbauweise. Diese umfassen eine Positioniervorrichtung mit beweglichen Teilen, die entlang zumeist linearer Trajektorien bewegt werden können, wobei diese Trajektorien in verschiedene Raumrichtungen orientiert sind. Durch Bewegung der beweglichen Teile kann beispielsweise eine Positionierung entlang von drei voneinander verschiedenen Raumrichtungen, die insbesondere rechtwinklig zueinander orientiert sein können, erfolgen.
Grundsätzlich weisen die Positioniervorrichtungen dieser bekannten Koordinatenmesseinrichtungen eine sogenannte serielle Kinematik auf. Es ist bekannt, dass durch diese serielle Kinematik eine hohe Steifigkeit, eine hohe Positioniergenauigkeit bei der Positionierung des Sensors und somit eine hohe Genauigkeit bei der Erzeugung von Messpunkten erreicht werden kann.
Weiter bekannt ist die DE 195 34 535 C2 , die eine Koordinatenmessmaschine mit einem Positioniermechanismus offenbart, der an einem Grundgestell an wenigstens drei fest vorgesehen Anlenkpunkten allseitig schwenkbar gelagerte Beine umfasst, wobei wenigstens drei Beine in ihrer Länge verstellbar sind.
Die US 2017 / 0 258 531 A1 offenbart ein optisches Trackingsystem und optische Trackingverfahren, basierend auf passiven Markern.
Die US 6 575 676 B2 offenbart parallele Werkzeugmaschinen, bei denen kinematische Beine parallel zwischen einer Basis und einer mobilen Plattform angeordnet sind.
Die DE 10 2015 106 831 A1 offenbart eine Luftlageranordnung mit mindestens einem Luftlager zur beweglichen Lagerung von zwei Bauteilen zueinander.
Die FR 2 779 080 A1 offenbart eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und insbesondere Anpassungen, die es ermöglichen, ein Werkzeug unter optimalen Bedingungen für die Bearbeitungsvorgänge zu bewegen.
Die EP 1 125 693 A1 offenbart ein parallelkinematisches System, bei dem zumindest zwei Aktuatoren parallelkinematisch positionierend auf eine Endeffektor-Vorrichtung wirken und jeweils mit dieser durch Verbindungsmittel in zumindest zwei Bewegungsfreiheitsgraden gelenkig verbunden sind und bei dem die Aktuatoren jeweils einen durch einen Stator entlang einer Längsbewegungsachse geführten Läufer aufweisen.
Die DE 10 2017 118 717 A1 offenbart eine Vorrichtung für die Betätigung einer Klappe an einem Flugzeugflügel.
Die WO 2016/071227 A1 offenbart optische Trackingsysteme und -verfahren, die auf passiven Markern basieren.
Es ist wünschenswert, ein Gewicht, die Herstellungskosten sowie den benötigten Bauraumbedarf einer Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors zur Erzeugung von Messpunkten zu reduzieren und eine Dynamik zu verbessern, insbesondere eine zeitlich schnellere Positionierung zu ermöglichen.
Es stellt sich daher das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors oder Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts zu schaffen, welche einfach herzustellen ist, das Gewicht, die Herstellungskosten und den Bauraumbedarf reduzieren sowie eine schnelle und zuverlässige Positionierung des Sensors ermöglichen. Weiter stellt sich das Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit einstellbaren Arbeitsräumen und/oder einer hohen Beladungskazapität zu schaffen. Weiter stellt sich das Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die eine zeitliche schnelle Vermessung mit verschiedenen Sensoren oder Sensorteilen, insbesondere einen zeitlich schnellen Wechseln von Sensoren oder Sensorteilen, ermöglicht. Weiter stellt sich das Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit erhöhter Messgenauigkeit zu schaffen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Gegenständen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors oder Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts. Die Vorrichtung kann hierbei Teil einer Koordinatenmessvorrichtung bzw. -maschine sein. Die nachfolgenden Ausführungen bezüglich eines Sensors gelten, wenn nicht ausdrücklich anders dargestellt, auch für einen Sensorteil. Die Positionierung kann hierbei die Einstellung einer Raumlage des Sensors ermöglichen. Eine Raumlage kann eine Position und/oder eine Orientierung bezeichnen und kann nachfolgend auch als Lage bezeichnet werden.
Die Raumlage kann hierbei in einem Referenzkoordinatensystem definiert bzw. auf dieses Referenzkoordinatensystem bezogen sein. In diesem Referenzkoordinatensystem kann beispielsweise eine Vertikalachse parallel und entgegengesetzt zur Richtung einer Gewichtskraft orientiert sein. Eine Längs- und eine Querachse des Referenzkoordinatensystems können senkrecht zueinander orientiert sein und eine Ebene aufspannen, die wiederum senkrecht zur Vertikalachse orientiert ist.
Der Sensor kann hierbei ein optischer Sensor sein, der Messpunkte optisch erzeugt, also basierend auf optischen Messverfahren. Alternativ kann der Sensor auch ein taktiler Sensor sein, der Messpunkte durch Berührung des Messobjekts, also mittels kontaktierender Verfahren erzeugt.
Der Sensorteil kann ein Teil des Sensors sein, insbesondere ein beweglicher Teil, der relativ zu einem stationären Teil des Sensors beweglich angeordnet ist, wobei der stationäre Teil an einer weiteren Halte- oder einer weiteren Positioniereinrichtung befestigt sein kann. Bei einem taktilen Sensor kann der Sensorteil insbesondere der Teil sein bzw. den Teil des Sensors umfassen, der das Messobjekt zur Erzeugung von Messpunkten berührt. Beispielsweise kann der Sensorteil einen Taster oder ein Tastelement, wie z.B. eine Tastkugel, umfassen. Bei einem optischen Sensor kann der Sensorteil insbesondere der Teil sein bzw. den Teil des Sensors umfassen, der zum Empfang von Strahlen vom Messobjekt zu Erzeugung von Messpunkten auf dieses ausgerichtet wird.
Mittels der Vorrichtung kann der Sensor in gewünschte Raumlagen positioniert werden. Bei einem Sensorteil kann mittels der Vorrichtung der Sensorteil in einer gewünschten Raumlage relativ zu einem stationären Teil des Sensors positioniert werden. Auch kann der Sensor mittels der Vorrichtung entlang gewünschter Trajektorien bewegt werden, insbesondere entlang einer durch einen Prüfplan vorgegebenen Trajektorie, wobei dann bei der Bewegung entlang der Trajektorien Messpunkte erzeugt werden können.
Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Halteeinrichtung für Linearantriebseinrichtungen. Die Halteeinrichtung kann hierbei als Gestell ausgebildet sein oder ein Gestell umfassen. Weiter bildet ein Teil der Linearantriebseinrichtung einen Teil der Halteeinrichtung aus. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert. Es ist möglich, dass die Halteeinrichtung eine Grundfläche aufweist, wobei eine Anzahl der Ecken der Grundfläche gleich der Anzahl an Linearantriebseinrichtungen ist. Auch kann die Halteeinrichtung eine Grundfläche aufweisen, die kreisförmig, oval oder mit einer weiteren geometrischen Form ausgebildet ist.
Die Halteeinrichtung kann an einer Grundplatte befestigt sein oder diese umfassen. Beispielsweise kann die Oberfläche der Grundplatte oder ein Teil davon die Grundfläche bilden. Die Grundplatte kann ein Messtisch sein oder von diesem ausgebildet werden.
Insbesondere kann die Grundplatte oder die Grundfläche zur Anordnung eines Messobjekts dienen. Dieses kann bei Anordnung auf der Grundplatte insbesondere in einem Arbeitsbereich der Vorrichtung angeordnet werden.
Eine Linearantriebseinrichtung kann insbesondere ein bewegliches Element umfassen, welcher/welches entlang einer linearen, also geradlinigen, Trajektorie bewegt werden kann. Das bewegliche Element kann also ein Teil der Linearantriebseinrichtung sein. Weiter kann eine Linearantriebseinrichtung einen Aktuator zur Erzeugung einer Antriebskraft umfassen, wobei der Begriff „Kraft“ im Sinne dieser Erfindung auch ein Drehmoment bezeichnen kann. Weiter kann eine Linearantriebseinrichtung mindestens ein Getriebeelement, mindestens ein Koppelelement und/oder mindestens ein Führungselement zur Bewegungsführung umfassen. Über ein Getriebe- oder ein Koppelelement kann das bewegliche Element, welches auch als Abtriebselement bezeichnet werden kann, mit dem Aktuator mechanisch gekoppelt sein. Mittels des Führungselements kann eine Bewegungsführung des beweglichen Teils erfolgen.
Weiter umfasst die Vorrichtung eine erste, eine zweite und mindestens eine dritte Linearantriebseinrichtung, wobei diese Linearantriebseinrichtungen voneinander verschieden sind.
Weiter können die linearen Trajektorien entlang derer die beweglichen Elemente der Linearantriebseinrichtungen beweglichen ortsfest im Referenzkoordinatensystem angeordnet sein. Allerdings ist es auch vorstellbar, dass sich eine Raumlage dieser linearen Trajektorien während der Ausführung einer Linearbewegung im Referenzkoordinatensystem ändern.
Sind die linearen Trajektorien ortsfest angeordnet, so können diese parallel zueinander orientiert sein. Allerdings sind auch Ausführungsformen vorstellbar, in denen mindestens zwei voneinander verschiedene lineare Trajektorien nicht parallel zueinander orientiert sind, insbesondere windschief angeordnet sind oder sich in einem Punkt schneiden.
Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens ein Halteelement für den Sensor. Der Sensor kann an dem Halteelement befestigt sein oder befestigbar sein. So ist es vorstellbar, dass der Sensor unlösbar, also nicht zerstörungsfrei ablösbar, an dem Halteelement befestigt ist. Vorzugsweise ist der Sensor jedoch lösbar an dem Halteelement befestigt. Eine lösbare Verbindung kann z.B. eine Klemmverbindung, eine Rastverbindung, eine Schraubverbindung oder eine andersartig ausgestaltete lösbare Verbindung sein. Eine unlösbare Verbindung kann z.B. eine Klebverbindung, ein Schweißverbindung, eine Lötverbindung, eine Nietverbindung oder eine andersartig ausgestaltete unlösbare Verbindung sein.
Insbesondere kann der Sensor derart an dem Halteelement befestigbar sein, dass dieser im befestigten Zustand, also auch nach jeder Befestigung, eine vorbestimmte Lage in einem halteelementspezifischen Koordinatensystem aufweist. Somit wird eine wiederholgenaue Befestigung des Sensors an dem Halteelement ermöglicht.
Das Halteelement kann hierfür entsprechende Befestigungs- und/oder Verbindungsmittel aufweisen, wobei diese derart ausgebildet und/oder angeordnet sein können, dass eine vorhergehend erläuterte Befestigung des Sensors ermöglicht wird. Selbstverständlich kann der Sensor entsprechende Befestigungs- und/oder Verbindungselemente aufweisen.
Es ist vorstellbar, dass der Sensor, insbesondere ein Sensorgehäuse, unmittelbar an dem Halteelement befestigt ist bzw. befestigbar ist. Allerdings ist es auch vorstellbar, dass der Sensor über mindestens ein Verbindungselement, also indirekt, an dem Halteelement befestigt/befestigbar ist. Im letzteren Fall kann insbesondere das Verbindungselement entsprechende Verbindungs- oder Befestigungselemente zur Verbindung mit dem Halteelement aufweisen.
Das Halteelement kann insbesondere plattenförmig ausgebildet sein.
Weiter sind die Linearantriebseinrichtungen oder zumindest ein Teil davon, z.B. die beweglichen Elemente der Linearantriebseinrichtungen, an der Halteeinrichtung gelagert, insbesondere über eine Lagereinrichtung. Beispielsweise kann eine Linearantriebseinrichtung über eine Drehlagereinrichtung an der Halteeinrichtung gelagert sein. Die Drehlagereinrichtung kann eine Relativdrehbewegung zwischen der Halteeinrichtung und einer Linearantriebseinrichtung, insbesondere dem beweglichen Element, ermöglichen. Die Relativdrehbewegung kann hierbei eine Drehbewegung mit genau einem Freiheitsgrad, genau zwei Freiheitsgraden oder genau drei Freiheitsgraden sein. Mit anderen Worten kann die Linearantriebseinrichtung um genau eine Drehachse, um genau zwei und voneinander verschiedene Drehachsen oder um genau drei und voneinander verschiedene Drehachsen drehbar an der Halteeinrichtung gelagert sein.
Alternativ kann eine Linearantriebseinrichtung oder ein Teil davon linear beweglich an der Halteeinrichtung gelagert sein, insbesondere wenn ein Teil einer Linearantriebseinrichtung einen Teil der Halteeinrichtung bildet.
Auch kann eine Linearantriebseinrichtung starr an der Halteeinrichtung gelagert sein.
Auch ist es möglich, dass eine Linearantriebseinrichtung frei beweglich an der Halteeinrichtung gelagert ist. Dass eine Linearantriebseinrichtung frei beweglich an der Halteeinrichtung gelagert sein kann, kann insbesondere bedeuten, dass die Linearantriebseinrichtung oder ein Teil davon mit zwei oder mehr Translationsfreiheitsgraden, insbesondere voneinander verschiedenen Translationsfreiheitsgraden, beweglich an der Halteeinrichtung gelagert ist.
Weiter ist jede Linearantriebseinrichtungen, insbesondere jedes der beweglichen Elemente, jeweils mit dem Halteelement mechanisch verbunden oder an diesem gelagert. Insbesondere können die Linearantriebseinrichtungen über eine Lagereinrichtung, insbesondere eine Drehlagereinrichtung, mit dem Halteelement mechanisch verbunden sein.
Entsprechend den vorhergehenden Ausführungen zur Lagerung einer Linearantriebseinrichtung an der Halteeinrichtung kann eine Linearantriebseinrichtung oder ein Teil davon um genau eine Drehachse, um genau zwei voneinander verschiedene Drehachsen, um genau drei voneinander verschiedene oder um mehr als drei voneinander verschiedene Drehachsen verdrehbar mit dem Halteelement mechanisch verbunden oder an diesem gelagert sein. Alternativ oder kumulativ ist es möglich, dass eine Linearantriebseinrichtung oder ein Teil davon mit genau einem Translationsfreiheitsgrad beweglich mit dem Haltelement mechanisch verbunden oder an diesem gelagert ist. Auch kann eine Linearantriebseinrichtung frei beweglich mit dem Halteelement verbunden sein oder an diesem gelagert sein.
Die Verbindungspunkte oder -abschnitte zur Verbindung der mindestens drei Linearantriebseinrichtungen mit dem Halteelement können hierbei an verschiedenen Positionen im halteelementspezifischen Koordinatensystem angeordnet sein.
Es ist möglich, dass das Halteelement zusätzlich an der Halteeinrichtung gelagert ist, wobei die Lagerung nicht über eine der Linearantriebseinrichtungen erfolgt, also unabhängig von diesen ist.
Ist die Vorrichtung eine Vorrichtung zur Positionierung eines Sensorteils, so können die Halteeinrichtung und die Linearantriebseinrichtungen Teil des Sensors sein. Der zu positionierende Sensorteil kann an dem Halteelement befestigt sein oder befestigbar sein.
In diesem Fall kann der stationäre Teil des Sensors die Halteeinrichtung und die gegebenenfalls vorhandene Grundplatte umfassen
Durch die vorgeschlagene Vorrichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige und genaue Positionierbarkeit eines an dem Halteelement befestigten Sensors.
Durch eine Einstellung einer Position der beweglichen Elemente der Linearantriebseinrichtungen, die auch als Abtriebselemente bezeichnet werden können, kann somit in vorteilhafter Weise eine Lage des Halteelements und somit auch eine Lage eines daran befestigten Sensors eingestellt werden. Eine Lage des Sensors im halteelementspezifischen Koordinatensystem kann hierbei vorbekannt oder durch die Ausbildung der entsprechenden Verbindungs-/Befestigungsmittel festgelegt sein. In diesem Fall kann eine gewünschte Lage des Sensors durch Einstellung der Lage des Halteelements eingestellt werden.
Ein Arbeitsraum der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Positionierung kann hierbei einen räumlichen Bereich bezeichnen, der die Positionen umfasst, in die der Sensor mittels der Vorrichtung positioniert werden kann. Auch kann der Arbeitsraum die Positionen bezeichnen, in der der Sensor mit einer oder mehreren vorbestimmten Orientierung(en) positioniert werden kann.
Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht hierbei eine zeitlich schnelle Positionierung des Sensors. Weiter wird, insbesondere aufgrund der parallelen kinematischen Struktur der Vorrichtung, ein Gewicht, ein Bauraumbedarf und somit auch Kosten bei der Herstellung der Vorrichtung reduziert.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Linearantriebseinrichtung ein Linearführungselement und einen Schlitten, wobei der Schlitten linear beweglich an dem Linearführungselement gelagert ist. Der Schlitten kann hierbei das bewegliche Element der Linearantriebseinrichtung oder einen Teil davon bilden. Das Linearführungselement kann insbesondere ortsfest im vorhergehend erläuterten Referenzkoordinatensystem angeordnet sein. Weiter kann das Linearführungselement einen Teil der Halteeinrichtung bilden. Es ist z.B. vorstellbar, dass Ecken der Grundfläche der Halteeinrichtung durch Linearführungselemente und Kanten der Grundfläche durch Verbindungselemente der Linearführungselemente gebildet oder festgelegt werden.
Beispielsweise ist es vorstellbar, dass das Linearführungselement stangenförmig ausgebildet ist. Weiter kann das Linearführungselement Führungsmittel zur Bewegungsführung der Bewegung des Schlittens aufweisen oder ausbilden, z.B. eine Führungsnut oder einen Führungssteg. Der Schlitten kann mit dem Halteelement mechanisch verbunden sein.
Die Linearführungselemente können hierbei eine Längsachse, beispielsweise eine Symmetrieachse, aufweisen, wobei Längsachsen der Linearführungselemente im Referenzkoordinatensystem parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnet sind. Auch können, wie vorhergehend erläutert, die durch die Linearführungselemente festgelegten linearen Trajektorien parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnet sein.
Durch die Ausbildung der Linearantriebseinrichtungen mit einem Linearführungselement und einem Schlitten ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Ausbildung der Linearantriebseinrichtungen, die eine schnelle und genaue Einstellung einer Position des beweglichen Elements entlang der linearen Trajektorie der entsprechenden Linearantriebseinrichtung ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Linearantriebseinrichtung ein Koppelelement zur Verbindung des Schlittens und des Halteelements. Das Koppelelement, insbesondere ein erstes Ende des Koppelelements, kann hierbei mechanisch mit dem Halteelement verbunden sein, insbesondere über die vorhergehend erläuterte Lagereinrichtung. Weiter kann das Koppelelement, insbesondere ein weiteres Ende des Koppelelements, mechanisch mit dem Schlitten verbunden sein. Hierbei ist es möglich, dass das Koppelelement über eine Lagereinrichtung, insbesondere eine Drehlagereinrichtung, mit dem Schlitten verbunden sein kann.
Das Koppelelement kann stangenförmig ausgebildet sein. Weiter kann das Koppelelement eine vorbestimmte Länge aufweisen. Es ist möglich, dass die Längen der Koppelelemente aller Linearantriebseinrichtungen gleich sind. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Länge eines Koppelelements zumindest eine Linearantriebseinrichtung von der Länge/den Längen der Koppelelemente der weiteren Linearantriebseinrichtungen verschieden ist.
Durch das Koppelelement ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache mechanische Ausbildung der Vorrichtung zur Positionierung, die einen gewünschten Arbeitsraum, insbesondere eine gewünschte Größe, aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Schlitten über eine Luftlagereinrichtung an dem Linearführungselement gelagert. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Lagerung sowie Linearführung und somit eine hohe Positioniergenauigkeit der Vorrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens ein Linearantriebseinrichtungspaar mit zwei Linearantriebseinrichtungen. Weiter ist zumindest ein bewegliches Element einer ersten Linearantriebseinrichtung des Linearantriebseinrichtungspaars mechanisch starr mit einem beweglichen Element einer zweiten Linearantriebseinrichtung des Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden.
In einem verbundenen Zustand sind die beweglichen Elemente mechanisch starr verbunden. In einem unverbundenen Zustand sind die beweglichen Elemente nicht mechanisch miteinander verbunden.
Die mechanische Verbindung kann hierbei über ein Verbindungselement des Linearantriebseinrichtungspaars hergestellt sein. Das Verbindungselement kann insbesondere stangenförmig ausgebildet sein. Das Verbindungselement kann hierbei mechanisch starr an den beweglichen Elementen befestigt sein. Sind die linearen Trajektorien, entlang derer sich die beweglichen Elemente der beiden Linearantriebseinrichtungen des Linearantriebseinrichtungspaars bewegen, räumlich ortsfest im Referenzkoordinatensystem angeordnet, so können diese insbesondere parallel zueinander orientiert sein. Weiter kann eine Verbindungslinie minimaler Länge der Trajektorien einen Arbeitsraum der Vorrichtung nicht schneiden, also außerhalb des Arbeitsraums angeordnet sein.
Die mechanische Verbindung zwischen den beweglichen Teilen kann insbesondere eine lösbare Verbindung sein. Durch die mechanische Verbindung der beweglichen Teile wird gewährleistet, dass diese sich parallel und im gleichen Maße bewegen.
Hierdurch ergibt sich im verbundenen Zustand in vorteilhafter Weise eine verbesserte Lastabtragung vom Halteelement über die Linearantriebseinrichtungen in die Halteeinrichtung aufgrund der Redundanz eine erhöhte Positioniergenauigkeit. Mit anderen Worten kann in vorteilhafter Weise eine Beladungskapazität der Vorrichtung erhöht werden.
Wird die mechanische Verbindung zwischen den beweglichen Teilen der Linearantriebseinrichtungen gelöst, so können sich die beweglichen Teile unabhängig voneinander bewegen. Im unverbundenen Zustand kann somit in vorteilhafter Weise die Menge an einstellbaren Positionen und/oder Orientierungen und somit auch ein Arbeitsraum vergrößert werden. Mit anderen Worten ist der Arbeitsraum der Vorrichtung zur Positionierung einstellbar.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung drei Linearantriebseinrichtungspaare. Im Fall von drei Linearantriebseinrichtungspaaren ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Vielzahl von Lagen im unverbundenen Zustand einstellbar sind.
Weiter ermöglicht die Bereitstellung der Vorrichtung zur Positionierung mit Linearantriebseinrichtungspaaren in vorteilhafter Weise, dass die Vorrichtung hinsichtlich der Menge an einstellbaren Positionen und/oder Orientierungen und somit hinsichtlich des Arbeitsraums konfigurierbar ist. Wird beispielsweise eine größere Menge an einstellbaren Positionen und/oder Orientierungen und somit ein großer Arbeitsraum gewünscht, so können die mechanischen Verbindungen zwischen den beweglichen Teilen eines Linearantriebseinrichtungspaars gelöst werden. Wird jedoch ein Betrieb mit einer im Vergleich geringeren Menge an einstellbaren Positionen und ein verminderter Energiebedarf beim Betrieb der Vorrichtung zur Positionierung gewünscht, so können die beweglichen Teile mechanisch verbunden werden und z.B. nur ein Aktor einer der beiden Linearantriebseinrichtungen eines Linearantriebseinrichtungspaars betrieben werden, der dann aufgrund der mechanischen Verbindung die Positionen beider beweglicher Elemente der Linearantriebseinrichtungen entlang der entsprechenden Trajektorien gemeinsam einstellt.
Somit wird in vorteilhafter Weise eine größere Flexibilität beim Betrieb der Vorrichtung erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Schlitten einer ersten Linearantriebseinrichtung des Linearantriebseinrichtungspaars mechanisch starr mit einem Schlitten einer zweiten Linearantriebseinrichtung des Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige mechanische Verbindung zwischen den beweglichen Elementen der Linearantriebseinrichtungen derart, dass diese synchrone Bewegungen ausführen können.
Es ist weiter vorstellbar, dass ein Koppelelement einer ersten Linearantriebseinrichtung des Linearantriebseinrichtungspaars über eine elastische Verbindung, insbesondere über ein Federelement, z.B. eine Druck- oder Zugfeder, mit einem Koppelelement einer zweiten Linearantriebseinrichtung des Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden ist. Hierbei kann ein Federelement vorgespannt sein. Die elastische Verbindung kann hierbei derart ausgelegt sein, dass sich die Koppelelemente mit ausgewählten, aber nicht zwingendermaßen allen, Freiheitsgraden ungehindert relativ zueinander bewegen können. Weiter kann die elastische Verbindung derart ausgelegt sein, dass sich die Koppelelemente mit mindestens einem weiteren ausgewählten Freiheitsgrad nur entgegen einer Federkraft relativ zueinander bewegen können.
Beispielsweise können die Koppelelemente über ein Federelement miteinander elastisch verbunden sein, dessen Federkraft senkrecht zu den Längsachsen der Koppelelemente orientiert ist und somit die Koppelelemente in Richtung der wirkenden Federkraft auseinanderdrücken oder zusammenziehen kann. Weiter kann das Federelement derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass Relativbewegungen, die von der Bewegung in oder entgegen der Federkraftrichtung verschieden sind, zugelassen werden bzw. freigegeben sind.
Durch die Federkraft ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Lagerspiel der Lagereinrichtungen, über die das Koppelelement am Halteelement und/oder an dem Schlitten gelagert ist, reduziert werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Arbeitsraum der Vorrichtung einen Messbereich und einen Wechselbereich, wobei im Wechselbereich ein Sensormagazin angeordnet ist. Der Arbeitsraum der Vorrichtung wurde vorhergehend bereits erläutert. Der Messbereich und der Wechselbereich können hierbei voneinander verschiedene Teilbereiche des Arbeitsraums bezeichnen. So ist es beispielsweise vorstellbar, dass der Wechselbereich einen zusammenhängenden Bereich des Arbeitsraums bildet, der 50 %, 40 %, 20 % oder 10 % des Arbeitsraums oder weniger einnimmt. Ein Sensormagazin bezeichnet hierbei eine Vorrichtung zur Halterung verschiedener Sensoren.
Es ist aber auch möglich, dass sich ein Teilbereich des Messbereichs mit einem Teilbereich des Wechselbereichs überschneidet.
Insbesondere ist es möglich, das Halteelement im Wechselbereich derart zu positionieren, insbesondere im Wechselbereich, dass ein an dem Halteelement befestigter Sensor in das Sensormagazin eingesetzt oder eingebracht werden kann und/oder ein im Sensormagazin gehalterter Sensor an dem Halteelement befestigt werden kann.
Im Messbereich kann insbesondere ein Messobjekt anordenbar sein. Insbesondere kann im Messbereich ein Messobjekthalter, beispielsweise ein als Drehtisch ausgebildeter Halter, angeordnet sein.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass zeitlich schnell und zuverlässig verschiedene Sensoren an dem Halteelement befestigt und zur Vermessung genutzt werden können.
Hierdurch kann eine Zeitdauere zur Vermessung eines oder mehrerer Messobjekte in vorteilhafter Weise reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Wechselbereich Raumlagen des Halteelements, die sich einstellen, wenn sich mindestens zwei Schlitten in einer ersten Raumhälfte relativ zum Halteelement befinden, und der Messbereich Raumlagen des Halteelements, die sich einstellen, wenn sich mindestens zwei Schlitten in einer weiteren Raumhälfte relativ zum Halteelement befinden.
Hierbei definiert das Halteelement zwei Raumhälften, wobei die Raumhälften durch eine Trennebene getrennt sind, die durch ein Referenzpunkt des Halteelements verläuft und senkrecht zu einer Längsachse eines Linearführungselements orientiert ist. Der Referenzpunkt kann ein Schwerpunkt, ein geometrischer Mittelpunkt oder ein weiterer, eindeutig definierbarer Punkt des Halteelements sein.
Ist die Längsachse eines Linearführungselements beispielsweise parallel zu einer Vertikalachse, so können in Bezug auf diese Vertikalachse die erste Raumhälfte beispielsweise unter dem Halteelement und die weitere Raumhälfte über dem Halteelement angeordnet sein.
Bei parallelen Kinematiken kann die Möglichkeit existieren, dass bei gleichen Positionsmengen voneinander verschiedene Lagen des Halteelements eingestellt bzw. bedingt sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass eine Vorwärtsrechnung, also die Bestimmung der Lage bei vorgegebenen Positionen der Linearantriebseinrichtungen, nicht eindeutig ist.
Befinden sich jedoch die Schlitten in einer bestimmten Raumhälfte relativ zum Halteelement, so kann diese Informationen genutzt werden, um die Raumlage des Halteelements eindeutig in Abhängigkeit der Positionsmenge zu bestimmen.
In der vorgeschlagenen Ausführungsform ergibt sich somit in vorteilhafter Weise, dass sowohl im Wechselbereich als auch im Messbereich eine eindeutige Vorwärtsrechnung erfolgen kann, wodurch die Steuerung der Positioniereinrichtung erleichtert wird. Weiter wird durch die Aufteilung in Mess- und Wechselbereich sichergestellt, dass im Messbereich kein Sensormagazin und somit kein die Positionierung bei der Vermessung einschränkendes Bauelement angeordnet ist.
Es ist möglich, dass eine Information über die relative Anordnung zwischen den Schlitten und dem Halteelement bestimmt wird, beispielsweise sensorgestützt. So kann die Vorrichtung beispielsweise einen Drehwinkelsensor zur Erfassung eines Drehwinkels zwischen Schlitten und Koppelelement und/oder einen Drehwinkelsensor zur Erfassung eines Drehwinkels zwischen Koppelelement und Halteelement umfassen, wobei in Abhängigkeit des/der erfassten Drehwinkel/s bestimmt werden kann, ob sich der über das Koppelelement mit dem Halteelement verbundene Schlitten in der erläuterten ersten oder in der erläuterten weiteren Raumhälfte befindet. Selbstverständlich können auch andere Verfahren zur Bestimmung dieser relativen Anordnung durchgeführt werden.
Es ist weiter möglich, dass ein Zusammenhang zwischen einer Positionsmenge der Positionen der Linearantriebseinrichtungen und einer Lage des Halteelements im Wechselbereich eindeutig ist. Eine Position einer Linearantriebseinrichtung kann hierbei eine Position des beweglichen Elements der Linearantriebseinrichtung entlang der linearen Trajektorie bezeichnen, die der Linearantriebseinrichtung zugeordnet ist.
Somit kann für jede Lage des Halteelements im Wechselbereich nur eine einzige Positionsmenge der Linearantriebseinrichtungen existieren, die zur Positionierung des Halteelements in der jeweiligen Lage einzustellen sind. Mit anderen Worte kann eine Lage des Halteelements im Wechselbereich nicht mit verschiedenen Positionsmengen eingestellt werden.
Bei parallelen Kinematiken kann die Möglichkeit existieren, dass verschiedene Positionsmengen die gleiche Lage des Halteelements einstellen bzw. bedingen. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass eine Rückwärtsrechnung, also die Bestimmung der Positionen der Linearantriebseinrichtungen bei vorgegebener Lage, nicht eindeutig ist.
Alternativ oder kumulativ ist ein Zusammenhang zwischen einer Positionsmenge der Positionen der Linearantriebseinrichtungen und einer Lage des Halteelements in zumindest einem Teilbereich des Messbereichs uneindeutig. Dies bedeutet, dass der Messbereich Lagen des Halteelements (und somit des Sensors) umfasst, die durch verschiedene Positionsmengen der Linearantriebseinrichtungen eingestellt werden können. Mit anderen Worte kann eine Lage des Halteelements im Messbereich mit verschiedenen Positionsmengen eingestellt werden.
Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung eine Lageerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Lage des Halteelements oder eines an dem Halteelement befestigten Sensors. Die Lage des Halteelements kann hierbei in dem vorhergehend erläuterten Referenzkoordinatensystem erfasst werden. Die Lageerfassungseinrichtung ermöglicht hierbei die Erfassung der Lage des Halteelements oder des Sensors unabhängig von einer aktuellen Position der Linearantriebseinrichtungen beziehungsweise unabhängig von einer Information über die aktuelle Position. Insbesondere kann die Lageerfassungseinrichtung die Lage des Halteelements oder des Sensors unmittelbar erfassen. Allerdings ist es auch möglich, die Lage des Halteelements oder des Sensors in Abhängigkeit von mindestens einer erfassten Größe zu bestimmen, die von einer Position einer Linearantriebseinrichtung verschieden ist.
Somit kann die Vorrichtung zwei Lageerfassungseinrichtungen umfassen, nämlich eine Lageerfassungseinrichtung, die die Lage des Halteelements oder des Sensors in Abhängigkeit der Positionen der Linearantriebseinrichtungen erfasst oder bestimmt, insbesondere über eine sogenannte Vorwärtsrechnung, und eine weitere Lageerfassungseinrichtung, die eine Lageerfassung unabhängig von aktuellen Positionen der Linearantriebseinrichtungen ermöglicht. Eine Vorwärtsrechnung bezeichnet hierbei die Bestimmung einer Lage des Halteelements oder des Sensors in Abhängigkeit der Positionen der Linearantriebseinrichtungen.
Eine Lageerfassungseinrichtung kann hierbei eine aktive Lageerfassung oder eine passive Lageerfassung ermöglichen.
Verschiedene Prinzipien zur Lageerfassung sind hierbei vorstellbar. So kann die Lageerfassungseinrichtung beispielsweise eine optische Lageerfassungseinrichtung, eine magnetische Lageerfassungseinrichtung oder eine davon verschiedene, gemäß einem weiteren physikalischen Erfassungsprinzip arbeitende Lageerfassungseinrichtung sein.
Auch kann die Lageerfassungseinrichtung dazu dienen, die vorhergehend erläuterte Information über die relative Anordnung zwischen den Schlitten und dem Halteelement zu bestimmen.
Generell ist es möglich, dass ein Element der Lageerfassungseinrichtung an der Halteeinrichtung angeordnet ist. Weiter kann ein Element oder ein weiteres Element der Lageerfassungseinrichtung an dem Halteelement angeordnet sein.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine aktuelle Lage des Halteelements und somit auch des Sensors zuverlässig und genau erfasst werden kann. Die derart erfasste Lage kann dann wiederum genutzt werden, um eine erhöhte Messgenauigkeit zu erreichen.
Insbesondere ist es somit möglich, Fehlbewegungen der Linearantriebseinrichtungen, die sich somit auch auf die aktuelle Lage des Sensors auswirken, zuverlässig zu identifizieren und gegebenenfalls zu korrigieren. Auch ist es möglich, einen Fehler der Messpunkte zu identifizieren und gegebenenfalls zu korrigieren.
So ist es beispielsweise zur geradlinigen Bewegung des Sensors notwendig, mehrere, insbesondere alle, Linearantriebseinrichtungen zu betreiben. Somit überlagern sich Fehlbewegungen der einzelnen Linearantriebseinrichtungen zu einem unerwünschten Gesamtfehler bei der Positionierung des Sensors. Insbesondere kann es nicht möglich sein, den Beitrag der durch eine einzelne Linearantriebseinrichtung erzeugten Bewegung zu einem Positionierfehler zu ermitteln. Durch die vorgeschlagene Verwendung einer Lageerfassungseinrichtung ist jedoch in vorteilhafter Weise eine solche Bestimmung nicht mehr notwendig.
Weiter erfindungsgemäß ist die Lageerfassungseinrichtung eine optische Lageerfassungseinrichtung. Die optische Lageerfassungseinrichtung kann mindestens eine Bilderfassungseinrichtung, insbesondere eine als CCD-Kamera oder CMOS-Kamera, ausgebildet sein. Weiter kann die Lageerfassungseinrichtung mindestens ein Markerelement, vorzugsweise eine Markeranordnung, die mehrere Markerelemente umfasst, umfassen. Ein Markerelement kann hierbei als zweidimensionales Markerelement ausgebildet sein.
Ein Markerelement kann beispielsweise einen elliptischen Markerkörper oder eine elliptische Markerfläche und ein geometrisches Zentrum dieses Markerkörpers oder dieser Markerfläche aufweist. Hierbei umfasst der Begriff „elliptisch“ auch eine kreisförmige Ausbildung.
Der Markerkörper oder die Markerfläche, die auch als innerer Markerkörper bzw. als innerer Markerkörper bezeichnet werden kann, ist gefüllt mit Farbspektrumspunkten, die radial mit Bezug auf das geometrische Zentrum verteilt sind. Ein Farbwert von jedem Farbspektrumspunkt des Markerkörpers/der Markerfläche kann in Abhängigkeit eines Winkels zwischen einer horizontalen Linie durch das geometrische Zentrum und einer weiteren Linie durch das geometrische Zentrum und den entsprechenden Farbspektrumspunkt bestimmt werden. Mit anderen Worten kann eine Zuordnung, insbesondere eine eineindeutige Zuordnung, z.B. ein funktioneller Zusammenhang, zwischen dem Farbspektrumswert und dem Winkel sowie dem Abstand des Farbspektrumspunkt vom geometrischen Zentrum existieren. Der Winkel und Abstand können in Form von Polarkoordinaten gegeben sein.
Werden mindestens zwei derartig ausgebildete Markerelemente, insbesondere eines Targets, in dem Abbild abgebildet, so können in einem weiteren Verfahrensschritt bildbasiert Kanten dieser mindestens zwei Markerelemente, insbesondere der Markerkörper bzw. Markerflächen, detektiert werden. In einem weiteren Verfahrensschritt können dann Blobs in der Menge der detektierten Kanten detektiert werden. Blobs können hierbei zusammenhängende Regionen in dem Abbild bezeichnen.
Weiter können in der Menge von detektierten Blobs Ellipsen detektiert werden. In einem weiteren Verfahrensschritt können sinusförmige Muster in jeder detektierten Ellipse ausgewertet werden. Weiter kann dann auf Grundlage dieser Auswertung eine zweidimensionale Lage der mindestens zwei Markerelemente bestimmt und dann eine dreidimensionale Lage in Abhängigkeit der zweidimensionalen Dimensionen bestimmt werden.
In den notwendigen Schritten zur Detektion, insbesondere von Kanten, Blobs, Ellipsen und sinusförmigen Mustern, können Verfahren der Bildverarbeitung angewendet werden, die dem Fachmann bekannt sind.
Eine derartige Bestimmung der dreidimensionalen Position ist in der eingangs erläuterten US 2017 / 0 258 531 A1 beschrieben, wobei auf die entsprechende Offenbarung vollumfänglich Bezug genommen wird. Mit anderen Worten ist der Offenbarungsgehalt der US 2017 / 0 258 531 A1 vollumfänglich Bestandteil dieser Offenbarung.
Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine zuverlässige und genaue, aber auch einfach bereitzustellende Lageerfassung gewährleistet.
Weiter erfindungsgemäß ist mindestens eine Bilderfassungseinrichtung der optischen Lageerfassungseinrichtung an der Halteeinrichtung angeordnet. Insbesondere kann die Bilderfassungseinrichtung an dem vorhergehend erläuterten Gestell angeordnet sein.
Insbesondere kann die Bilderfassungseinrichtung derart an der Halteeinrichtung angeordnet sein, dass ein Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung den Arbeitsraum der Vorrichtung zur Positionierung umfasst. Auch ist vorstellbar, dass der Erfassungsbereich nur einen Teil des Arbeitsraums, nicht aber den gesamten Arbeitsraum umfasst. Beispielsweise kann der Erfassungsbereich den vorhergehend erläuterten Messbereich, nicht aber den vorhergehend erläuterten Wechselbereich umfassen.
Weiter kann die Bilderfassungseinrichtung derart an der Halteeinrichtung befestigt sein, dass sie außerhalb eines Arbeitsraums der Vorrichtung angeordnet ist.
Auch ist es möglich, dass die Bilderfassungseinrichtung an einem Linearführungselement angeordnet ist. Alternativ kann eine Bilderfassungseinrichtung an einem Verbindungselement zur mechanischen Verbindung von zwei Linearführungselementen angeordnet sein. Das Verbindungselement kann hierbei ebenfalls stangenförmig ausgebildet sein.
Es ist möglich, dass eine Bilderfassungseinrichtung beweglich, insbesondere linear beweglich und/oder verdrehbar an der Halteeinrichtung befestigt ist. Auch ist vorstellbar, dass die Vorrichtung zur Positionierung mindestens einen weiteren Aktor zur Einstellung einer Lage der Bilderfassungseinrichtung, insbesondere relativ zur Halteeinrichtung, umfasst.
Durch die Befestigung der Bilderfassungseinrichtung an der Halteeinrichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine bauraumreduzierende Ausbildung der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Positionierung, wobei gleichzeitig aufgrund der zusätzlichen Lageerfassungseinrichtung eine verbesserte Messgenauigkeit ermöglicht wird.
Mittels der Lageerfassungseinrichtung kann eine Lage des Halteelements oder des Sensors, insbesondere im Referenzkoordinatensystem, erfasst werden. Lageinformationen, also Informationen zu dieser Lage, können dann genutzt werden, um ein Messergebnis zu korrigieren. Beispielsweise können Koordinaten eines Messpunkts in Abhängigkeit der durch die Lageerfassungseinrichtung erfassten Lage korrigiert werden. Alternativ oder kumulativ kann die Lageinformation genutzt werden, um die Genauigkeit der Positionierung zu verbessern, insbesondere durch eine Nachpositionierung.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein Marker des optischen Lageerfassungssystems am Halteelement befestigt. Es ist insbesondere möglich, dass ein Sensor an einer Vorder- oder Oberseite des Halteelements und der Marker an einer Rück- oder Unterseite des Halteelements angeordnet ist. Hierbei kann die Vorderseite eine erste Seite des Halteelements und die Rückseite eine der ersten Seite gegenüberliegende Seite des Halteelements bezeichnen. Ein Marker kann hierbei lösbar oder unlösbar am Halteelement befestigt sein. Ist ein Marker lösbar an dem Halteelement befestigt, so kann das Halteelement Befestigungselemente/-mittel zur Befestigung eines Markers aufweisen oder ausbilden, beispielsweise Steckelemente, Rastelemente, Klemmelemente oder Schraubelemente, beispielsweise ein Innen- oder Außengewindeabschnitt.
Vorzugsweise sind mehrere Marker, insbesondere mindestens drei Marker, am Haltelement befestigt. Hierbei ist es möglich, dass die Marker an verschiedenen Positionen im halteelementspezifischen Koordinatensystem am Halteelement befestigt sind. Alternativ oder kumulativ können die Marker mit verschiedenen Orientierungen bezogen auf das halteelementspezifische Koordinatensystem am Halteelement befestigt sein. Weiter ist es möglich, dass verschiedene Marker mit verschiedenen Abständen von einer Oberfläche des Halteelements angeordnet sind.
Weiter ist es möglich, mindestens einen oder mehrere Marker an einem Schlitten anzuordnen, insbesondere um - wie vorhergehend erläutert - eine Relativanordnung zwischen dem Schlitten und dem Halteelement zu bestimmen.
Weiter ist es möglich, mindestens einen oder mehrere Marker auf einer Grundplatte oder Grundfläche der Vorrichtung anzuordnen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass auch eine Relativbewegung zwischen der Grundplatte oder der Grundfläche (und somit auch einem darauf angeordneten Werkstück) und der Lageerfassungseinrichtung bzw. Elementen der Lageerfassungseinrichtung zu erfassen. Dies wiederum kann z.B. zur Anpassung eines Prüfplans und somit auch zur Verbesserung der Messgenauigkeit verwendet werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine bauraumreduzierende Ausbildung der Vorrichtung zur Positionierung, wobei eine zuverlässige Lageerfassung und somit - wie vorhergehend erläutert - eine hohe Messgenauigkeit gewährleistet ist.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Speichereinrichtung, wobei in der Speichereinrichtung mindestens eine Positionsmenge von Positionen der Linearantriebseinrichtungen und ein dieser Positionsmenge zugeordneter Korrekturwert gespeichert sind. Alternativ oder kumulativ ist in der Speichereinrichtung mindestens eine Lage des Halteelements oder eines an dem Halteelement angeordneten Sensors und ein dieser Lage zugeordneter Korrekturwert gespeichert.
Die Speichereinrichtung kann beispielsweise als RAM-Speichereinrichtung oder ROM-Speichereinrichtung oder sonstige, davon verschiedene Speichereinrichtung ausgebildet sein.
Ein einer Positionsmenge oder einer Lage zugeordneter Korrekturwert kann beispielsweise in einem Kalibriervorgang, also vor einem (Mess-)Betrieb der Vorrichtung zur Positionierung, bestimmt werden und in der Speichereinrichtung gespeichert werden. Der Korrekturwert kann insbesondere eine Abweichung der Ist-Lage des Halteelements, insbesondere im vorhergehend erläuterten Referenzkoordinatensystem, von einer Soll-Lage kodieren, wenn die Positionen der Positionsmenge der Linearantriebseinrichtungen eingestellt sind bzw. die Lage des Halteelements eingestellt ist. Dieser Korrekturwert ermöglicht, wie vorhergehend bereits in Bezug auf die erfasste Lage erläutert, eine Korrektur eines Messpunkts und/oder eine Korrektur der eingestellten Position.
Ist die Zuordnung zwischen einer Lage des Halteelements oder eines an dem Halteelement befestigten Sensors und einer Positionsmenge nicht eindeutig, so kann in der Speichereinrichtung mindestens eine weitere Information gespeichert werden, wobei die weitere Information der Positionsmenge zugeordnet ist und eine eindeutige Bestimmung der Lage ermöglicht. Beispielsweise kann die Information zeitlich vorhergehende Positionswerte der Positionen der Positionsmenge kodieren. Auch kann die Information z.B. die vorhergehend erläuterte relative Anordnung zwischen Halteelement und Schlitten kodieren. In diesem Fall kann im Kalibriervorgang zusätzlich zur Positionsmenge auch eine Information über die Raumlage der Schlitten relativ zum Haltelement bestimmt und gespeichert werden, wobei der Korrekturwert dann der Gesamtheit aus Positionsmenge und dieser Information zugeordnet wird.
Es ist jedoch nicht zwingend, dass die Information zur eindeutigen Bestimmung in einer Speichereinrichtung gespeichert sein muss. Auch kann die Information von einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Linearantriebseinrichtungen bereitgestellt werden.
Weiter kann die Vorrichtung eine Auswerte- und Steuereinrichtung umfassen. Diese kann insbesondere als Recheneinrichtung ausgebildet sein oder eine solche umfassen. Eine Recheneinrichtung kann hierbei z.B. als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet sein. Mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung kann z.B. eine oder alle Linearantriebseinrichtung(en) gesteuert werden, insbesondere zur Einstellung einer Position der Linearantriebseinrichtung(en) und somit zur Einstellung einer Lage des Halteelements oder des Sensors.
Weiter kann mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung oder einer davon verschiedenen, weiteren Steuer- und Auswerteeinrichtung eine Lage des Halteelements oder des Sensors bestimmt werden.
Weiter kann mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung oder einer davon verschiedenen, weiteren Steuer- und Auswerteeinrichtung die Positionskorrektur oder die Korrektur des Messpunkts durchgeführt werden.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Positionierung eines Sensors oder eines Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts mittels einer Vorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. In dem Verfahren wird zur Positionierung des Sensors eine Position jeder Linearantriebseinrichtung eingestellt. Insbesondere kann die Positionierung in Abhängigkeit einer Soll-Lage des Sensors erfolgen. In diesem Fall kann also eine Position jeder Linearantriebseinrichtung in Abhängigkeit dieser Soll-Lage bestimmt und eingestellt werden. Es ist beispielsweise möglich, dass in Abhängigkeit einer Soll-Lage des Sensors und in Abhängigkeit eines vorgekannten, beispielsweise kalibrierten, Zusammenhangs zwischen Soll-Lage des Sensors oder eines Referenzpunktes des Sensors, beispielsweise eines Antastpunkts, eine Soll-Lage des Halteelements bestimmt wird, wobei in Abhängigkeit der Soll-Lage des Halteelements dann die Position jeder Linearantriebseinrichtung bestimmt und eingestellt wird. Die Positionen der Linearantriebseinrichtungen können hierbei über die vorhergehend erläuterte Rückwärtsrechnung bestimmt werden.
Insbesondere kann die Position jeder Linearantriebseinrichtung eine Position des Schlittens entlang des erläuterten Linearführungselements sein.
Umfasst die Vorrichtung ein Linearantriebseinrichtungspaar, so kann die Position einer Linearantriebseinrichtung der beiden Linearantriebseinrichtungen eines Linearantriebseinrichtungspaars eingestellt werden, insbesondere durch entsprechendes Betreiben des Aktors einer der Linearantriebseinrichtungen. In diesem Fall kann der Aktor der verbleibenden Linearantriebseinrichtung bei der Positionierung nicht betrieben werden. Dies ist insbesondere im verbundenen Zustand der Linearantriebseinrichtungen möglich.
Alternativ ist es, insbesondere im unverbundenen Zustand, aber auch im verbundenen Zustand, möglich, die Positionen beider Linearantriebseinrichtungen eines Linearantriebseinrichtungspaars durch Betreiben der Aktoren beider Linearantriebseinrichtungen einzustellen. Hierbei können die Positionen abhängig oder unabhängig voneinander eingestellt werden. Beispielsweise können jeweils gleiche Positionen oder gleiche Positionsänderungen bei der Positionierung eingestellt werden.
Alternativ können voneinander verschiedene Positionen oder voneinander verschiedene Positionsänderungen bei der Positionierung eingestellt werden.
Das Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise die genaue, zuverlässige und schnelle Positionierung eines Sensors zur Erzeugung von Messpunkten.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Lage des Halteelements oder eines an dem Halteelement befestigten Sensors erfasst, insbesondere mittels einer wie vorhergehend erläuterten Lageerfassungseinrichtung zur Erfassung der Lage des Halteelements oder des Sensors.
Weiter wird eine Positionskorrektur durchgeführt, beispielsweise indem die Position einer oder mehrerer Linearantriebseinrichtung(en) verändert wird. Alternativ oder kumulativ kann eine Korrektur eines durch den Sensor erfassten Messpunkts in Abhängigkeit der erfassten Lage durchgeführt werden. Dies und entsprechende Vorteile wurden vorhergehend bereits erläutert.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Positionen der Linearantriebseinrichtungen erfasst, wobei ein Korrekturwert bestimmt wird, der der Positionsmenge, die diese erfassten Positionen der Linearantriebseinrichtungen umfasst, zugeordnet ist und/oder wobei eine Lage des Halteelements und ein dieser Lage zugeordneter Korrekturwert bestimmt wird. Dieser Korrekturwert und die Positionsmenge können hierbei, wie vorhergehend erläutert, in einer Speichereinrichtung gespeichert sein. Weiter wird, wie ebenfalls vorhergehend bereits erläutert, eine Positionskorrektur und/oder eine Korrektur eines durch den Sensor erfassten Messpunkts in Abhängigkeit des Korrekturwerts durchgeführt.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine erhöhte Positioniergenauigkeit bzw. eine erhöhte Messgenauigkeit bei der Erzeugung von Messpunkten.
Weiter beschrieben wird eine Koordinatenmesseinrichtung mit einer Vorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsformen. Die Koordinatenmesseinrichtung kann hierbei eine derartige Vorrichtung sowie einen Sensor umfassen, wobei der Sensor an dem Halteelement der Vorrichtung befestigt ist.
Die Koordinatenmesseinrichtung kann zusätzlich eine weitere Positioniereinrichtung, beispielsweise eine als Gelenkarmroboter ausgebildete Positioniereinrichtung umfassen, wobei die Halteeinrichtung der vorgeschlagenen Vorrichtung an einem freien Ende der weiteren Positioniereinrichtung befestigt ist. In diesem Fall kann die Lage der Halteeinrichtung der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Positionierung durch die weitere Positioniereinrichtung eingestellt werden.
Der Sensor, der am Halteelement befestigt werden kann, kann insbesondere ein so genannter VAST-Messkopf, z.B. ein VAST XXT-Messkopf, der Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH sein. Selbstverständlich können auch optische Sensoren. Insbesondere optische Messköpfe, am Halteelement befestigt werden. Allerdings ist es auch möglich, die Halteeinrichtung, die Linearantriebseinrichtungen und das Halteelement in einen der genannten Sensoren zu integrieren und nur einen Sensorteil, insbesondere den zur Berührung vorgesehenen oder den zur Strahlerfassung auf das Messobjekt auszurichtende Sensorteil, an dem Halteelement zu befestigen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionierung,
2 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionierung,
3a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionierung in einem ersten Bewegungszustand,
3b eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem weiteren Bewegungszustand,
3c eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem weiteren Bewegungszustand,
3d eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem weiteren Bewegungszustand,
4a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Montagezustand,
4b eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem weiteren Montagezustand,
5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
6 eine schematische Darstellung eines modularen Systems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
7a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
7b eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
8 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
9 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform,
10 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform,
11 ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Positionierung eines Sensors 2 (siehe z.B. 3a) zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines nicht dargestellten Messobjekts. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Halteeinrichtung 3 für Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Halteeinrichtung 3 eine Bodenplatte 4a und eine Deckenplatte 4b. Weiter umfasst die Halteeinrichtung 3 drei Verbindungselemente 5a, 5b, 5c zur Verbindung der Decken- und Bodenplatte 4a, 4b. Die Verbindungselemente 5a, 5b, 5c können stangenförmig ausgebildet sein. Diese sind mechanisch starr sowohl mit der Deckenplatte 4b als auch starr mit der Bodenplatte 4a verbunden. Die Verbindungselemente 5a, 5b, 5c sind hierbei parallel zueinander angeordnet.
Die Verbindungselemente 5a, 5b, 5c bilden jeweils ein Linearführungselement einer Linearantriebseinrichtung 6a, 6b, 6c. Jede dieser Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c umfasst hierbei das jeweilige Linearführungselement, also das Verbindungselement 5a, 5b, 5c, und einen Schlitten 7a, 7b, 7c. Die Schlitten 7a, 7b, 7c sind hierbei linear beweglich an den Linearführungselementen gelagert.
Weiter dargestellt ist, dass die Vorrichtung 1 ein Halteelement 8 für den Sensor 2 umfasst, wobei das Halteelement 8 in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel plattenförmig ausgebildet ist. Weiter dargestellt ist, dass jede Linearantriebseinrichtung 6a, 6b, 6c Koppelelemente 9a1, 9a2, 9b1, 9b2, 9c1, 9c2 umfasst, wobei über diese Koppelelemente 9a1, ..., 9c2 die Schlitten 7a, 7b, 7c der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c mit dem Halteelement 8 mechanisch verbunden bzw. gekoppelt sind.
Die Koppelelemente 9a1, ..., 9c2 sind hierbei stangenförmig ausgebildet. Es ist dargestellt, dass für jedes der Koppelelemente 9a1, ..., 9c2 ein erstes Ende eines Koppelelements 9a1, ..., 9c2 jeweils über eine Drehlagereinrichtung an dem Schlitten 7a, 7b, 7c gelagert sind, wobei die Drehlagereinrichtung eine Verdrehung um genau eine, genau zwei oder drei Raumachsen, die vorzugsweise voneinander verschieden sind, zulässt.
Ebenfalls ist dargestellt, dass ein weiteres Ende jedes Koppelelements 9a1, ...., 9c2 über eine weitere Drehlagereinrichtung an dem Halteelement 8 gelagert sind, wobei auch diese weitere Drehlagereinrichtungen eine Rotation um genau eine, genau zwei oder genau drei, vorzugsweise voneinander verschiedene, Drehachse(n) ermöglichen.
Weiter dargestellt ist ein Referenzkoordinatensystem mit einer Vertikalachse z, wobei diese Vertikalachse z parallel und entgegengesetzt zur Richtung einer Gewichtskraft orientiert sein kann. Durch den Richtungspfeil der Vertikalachse z ist eine Vertikalrichtung symbolisiert. Weiter dargestellt ist eine Längsachse x als auch eine Querachse y, wobei diese rechtwinklig zueinander orientiert sind und eine von der Längs- und der Querachse aufgespannte Ebene senkrecht zur Vertikalachse z orientiert ist. Durch die Richtungspfeile der Längsachse x und der Querachse y ist jeweils eine Längsrichtung als auch eine Querrichtung symbolisiert.
Eine Oberfläche der Bodenplatte 4a als auch eine Oberfläche der Deckenplatte 4b können hierbei senkrecht zur Vertikalachse z orientiert sein. Weiter erstrecken sich die Verbindungselemente (und somit auch die Linearführungselemente 5a, 5b, 5c der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c) parallel zur Vertikalachse z.
Zur Positionierung eines Sensors 2 können die Schlitten 7a, 7b, 7c unabhängig voneinander entlang der Linearführungselemente 5a, 5b, 5c bewegt werden.
Insbesondere können Positionen der Schlitten 7a, 7b, 7c entlang der Linearführungselemente 5a, 5b, 5c unabhängig voneinander eingestellt werden. Einer Positionsmenge, die die drei Positionen der Schlitten 7a, 7b, 7c der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c umfasst, ist hierbei eine Lage, also eine Position und/oder eine Orientierung, des Halteelements 8 zugeordnet, insbesondere im Referenzkoordinatensystem. Ist eine relative Lage des Sensors 2 zum Halteelement 8, also eine Lage des Sensors 2 in einem halteelementspezifischen oder halteelementfesten Koordinatensystem vorbekannt, so ist über die genannte Positionsmenge auch eine Lage des Sensors 2 im Referenzkoordinatensystem vorgegeben.
Über eine Vorwärtsrechnung ist es möglich, in Abhängigkeit der Positionen der Positionsmenge die Lage des Halteelements 8 bzw. des Sensors 2 zu bestimmen. Hierbei bilden die Positionen Eingangsgrößen für die genannte Vorwärtsrechnung, wobei die Ausgangsgröße die erläuterte Lage ist.
Bei einer Rückwärtsrechnung können in Abhängigkeit einer gewünschten Lage die Positionen der Schlitten 7a, 7b, 7c der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c bestimmt werden. Hierbei bildet die gewünschte Lage die Eingangsgröße und die Positionen der Positionsmenge die Ausgangsgrößen.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform umfassen die Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c nur jeweils ein Koppelelement 9a, 9b, 9c zur mechanischen Verbindung der Schlitten 7a, 7b, 7c mit dem Halteelement 8.
Weiter dargestellt ist eine Position pa des Schlittens 7a der ersten Linearantriebseinrichtung 6a entlang des Linearführungselements 5a. Entsprechend dargestellt ist eine Position pb des Schlittens 7b der zweiten Linearantriebseinrichtung 6b entlang des zweiten Linearführungselements 5b und eine Position pc des Schlittens 7c der dritten Linearantriebseinrichtung 6c entlang des dritten Linearführungselements 5c. Die Positionsmenge zur Bestimmung der Lage des Halteelements 8 und somit des Sensors 2 umfasst die erste Position pa, die zweite Position pb und die dritte Position pc.
Es ist möglich, dass die Schlitten 7a, 7b, 7c luftgelagert an Linearführungselementen gelagert sind.
Die 3a bis 3d zeigen eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Positionierung eines Sensors 2 in verschiedenen Bewegungszuständen der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c, wobei in verschiedenen Bewegungszuständen verschiedenen Positionen pa, pb, pc (siehe 2) der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c eingestellt sein können.
Die in 3a, 3b, 3c und 3d dargestellte Vorrichtung 1 ist hierbei wie die in 2 dargestellte Vorrichtung 1 ausgebildet. Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung ist ein Sensor 2 zur Erzeugung von Messpunkten an dem Halteelement 8 befestigt. Der Sensor 2 kann insbesondere ein taktiler Sensor zur Erzeugung von Messpunkten sein. Insbesondere kann der Sensor 2 einen Taststift umfassen.
Weiter dargestellt ist ein Messbereich MB und ein Wechselbereich WB eines Arbeitsraums der Vorrichtung 1. Hierbei ist dargestellt, dass sich der Wechselbereich WB entlang der Vertikalachse z hinter dem Messbereich MB angeordnet ist. Insbesondere werden Messbereich MB und Wechselbereich WB durch eine Trennebene 10 getrennt. Im Wechselbereich WB ist ein Sensormagazin angeordnet, wobei weitere Sensoren 2a, 2b am/im Wechselmagazin angeordnet bzw. befestigt sein können. Hierbei ist dargestellt, dass ein erster weiterer Sensor 2a ein optischer Sensor ist und ein zweiter weiterer Sensor 2b ein weiterer taktiler Sensor mit einem Taststift ist. Im Messbereich MB kann ein zu vermessendes Messobjekt angeordnet werden.
Der Wechselbereich WB kann hierbei insbesondere Raumlagen des Halteelements 8 umfassen, die sich einstellen, wenn sich mindestens zwei Schlitten 7a, 7b, 7c in einer ersten Raumhälfte relativ zum Halteelement 8 befinden, wobei die erste Raumhälfte in Bezug auf die dargestellte Vertikalachse z unter dem Haltelement 8 angeordnet ist.
Der Messbereich MB kann Raumlagen des Halteelements 8 umfassen, die sich einstellen, wenn sich mindestens zwei Schlitten 7a, 7b, 7c in einer weiteren Raumhälfte in Bezug auf die dargestellte Vertikalachse z über dem Halteelement 8 befinden.
Die Raumhälften sind durch eine weitere Trennebene festgelegt sind, die durch einen geometrischen Mittelpunkt des Halteelements 8 verläuft und senkrecht zur Vertikalachse z ist.
Es ist möglich, dass sich Wechselbereich WB und Messbereich MB überschneiden, insbesondere für Positionsmengen mit Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c der Vorrichtung 1, die die gleiche Lage des Halteelements 8 bedingen, wobei jedoch die sich in diesen Positionsmengen ergebenden relative Anordnungen zwischen Schlitten 7a, 7b, 7c und Halteelement 8 in Bezug auf die erläuterten Raumhälften voneinander verschieden sind.
In den 3a bis 3d ist dargestellt, wie das Halteelement 8 mit dem daran befestigten Sensor 2 von dem Messbereich MB in den Wechselbereich WB bewegt wird, um den aktuell am Halteelement befestigten Sensor 2 zu tauschen, also diesen am Sensormagazin zu befestigen und einen der weiteren Sensoren 2a, 2b aufzunehmen.
In 3a ist hierbei ein Bewegungsausgangszustand, in den 3b, 3c jeweils ein Zwischenzustand und in 3d ein Endzustand dargestellt.
Hierbei ist dargestellt, dass ein Zusammenhang zwischen einer Positionsmenge mit Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c der Vorrichtung 1 und einer Lage des Halteelements 8 im Messbereich uneindeutig sein kann, insbesondere für eine Lage im Messbereich MB. Insbesondere ist in 3a und 3c jeweils ein Bewegungszustand der Vorrichtung 1 dargestellt, in denen das Halteelement 8 die gleiche Lage einnimmt bzw. in der gleichen Lage positioniert ist, wobei sich jedoch die Positionen pa, pb, pc der beiden Positionsmengen zur Einstellung dieser Lage voneinander unterscheiden.
Um das Halteelement 8 aus dem in 3a dargestellten Bewegungsausgangszustand der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c, in dem das Halteelement 8 im Messbereich MB angeordnet ist, in den Wechselbereich WB zu bewegen, wird das Halteelement 8 durch Betrieb und Positionierung der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c, insbesondere durch Bewegung der Schlitten 7a, 7b, 7c (siehe 2), entlang der Linearführungselemente 5a, 5b, 5c in den in 3b dargestellten Bewegungs(zwischen)zustand überführt, wobei sich die Lage des Halteelements 8 ändert. Aus diesem ersten Bewegungszwischenzustand kann dann das Halteelement 8 in die gleiche Lage wie dem in 3a dargestellten Ausgangsbewegungszustand überführt werden, wobei jedoch der Bewegungszustand der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c, insbesondere die Positionen pa, pb, pc der Positionsmenge der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c in diesem weiteren Bewegungszwischenzustand von den Positionen pa, pb, pc des in 3a dargestellten Bewegungs(ausgangs)zustand verschieden sind. Hiernach kann das Halteelement 8 aus dem Messbereich MB in den Wechselbereich WB bewegt werden, wobei in 3d ein Bewegungsendzustand dargestellt ist, in dem das Haltelement 8 mit dem Sensor 2 im Wechselbereich WB angeordnet ist.
Somit kann die Vorrichtung 1 derart ausgebildet sein, dass eine Bewegung des Halteelements 8 von dem Messbereich MB in den Wechselbereich WB nur aus einer von zwei voneinander verschiedenen Positionsmengen möglich ist, wobei den beiden Positionsmengen jeweils die gleiche Lage des Halteelements 8 zugeordnet ist, also das Halteelement 8 bei Einstellung der Positionen pa, pb, pc dieser Positionsmengen jeweils die gleiche Lage einnimmt.
Auch kann die Vorrichtung 1 derart ausgebildet sei, dass das Halteelement 8 aus einer Lage im Messbereich, der verschiedene Positionsmengen zugeordnet sind, nur dann aus einem Bewegungszustand mit einer ersten Positionsmenge in den Wechselbereich bewegt werden kann, indem während der Bewegung ein Bewegungszustand mit einer weiteren Positionsmenge der verschiedenen Positionsmengen eingestellt wird.
Dies kann anschaulich als „Umklappen“ der Linearantriebseinrichtungen, insbesondere der beweglichen Teile der Linearantriebseinrichtungen, beschrieben werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein durch die kinematische Struktur der Vorrichtung gesicherte Aufteilung in Messbereich MB und Wechselbereich WB und sowie die Möglichkeit, einen Wechsel bereich WB mit einem Sensormagazin in Vertikalrichtung z über/unter dem Messbereich MB anzuordnen, wodurch wiederum kein Platz im Messbereich MB, insbesondere entlang von Richtungen quer zur Vertikalrichtung z benötigt wird, um dort aus- oder einzuwechselnde Sensoren anzuordnen. Hieraus kann eine gewünschte Größe des Messbereichs, insbesondere entlang der genannten Richtungen, sichergestellt werden.
Die Pfeile in 3b, 3c, 3d stellen hierbei die jeweiligen Bewegungsrichtungen der Linearantriebseinrichtungen, insbesondere der beweglichen Elemente der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c, dar, in die diese beweglichen Elemente bewegt werden müssen, um die in diesen Figuren dargestellten Bewegungszustände einzunehmen.
4a zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform in einem ersten Montagezustand. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 1 drei Linearführungselemente 5a, 5b, 5c zur Bewegungsführung von Schlitten 7a, 7b, 7c. Diese Linearführungselemente 5a, 5b, 5c sind wiederum durch Verbindungselemente 11 mechanisch starr miteinander verbunden. Die Verbindungselemente 11 zur mechanischen Verbindung der Linearführungselemente 5a, 5b, 5c können hierbei ebenfalls stangenförmig ausgebildet sein. In 4a ist dargestellt, dass eine Bodenfläche der Vorrichtung 1 zur Lagerung der Vorrichtung 1 auf einem Fundament durch ein erstes Linearführungselement 5a, ein zweites Linearführungselement 5b sowie durch die beiden Verbindungselemente 11 ausgebildet wird, die die verschiedenen Enden der beiden Linearführungselemente 5a, 5b miteinander verbinden. In 4b ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einem weiteren Montagezustand dargestellt, wobei die Vorrichtung 1 entsprechend der in 4a dargestellten Vorrichtung ausgebildet ist. Im Unterschied zu der in 4a dargestellten Vorrichtung 1 wird die Bodenfläche durch Verbindungselemente 11 zur Verbindung der Linearführungselemente 5a, 5b, 5c und nicht durch Linearführungselemente 5a, 5b, 5c gebildet.
Die in 4a und 4b dargestellte Vorrichtung 1 ermöglicht in vorteilhafter Weise die Bereitstellung verschiedener Arbeitsräume in Bezug auf ein gemeinsames Koordinatensystem, insbesondere ein Referenzkoordinatensystem. So weist der von der Vorrichtung 1 in dem in 4a dargestellten Montagezustand bereitgestellte Arbeitsraum eine größere Länge entlang der Längsachse x als der von der Vorrichtung 1 in dem in 4b dargestellten Montagezustand auf. Entsprechend weist der Arbeitsraum der Vorrichtung 1 in dem in 4b dargestellten Montagezustand eine größere Höhe entlang der Vertikalachse z als der Arbeitsraum der Vorrichtung 1 in dem in 4a dargestellten Montagezustand auf.
Somit wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, ein Arbeitsraum an eine Messaufgabe, insbesondere ein zu vermessendes Messobjekt, anzupassen.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Dargestellt ist eine Bodenplatte 4a. Weiter dargestellt ist, dass die Vorrichtung 1 drei Linearantriebseinrichtungspaare umfasst. Ein erstes Linearantriebseinrichtungspaar umfasst eine erste Linearantriebseinrichtung 6a1 und eine zweite Linearantriebseinrichtung 6a2, die jeweils ein Linearführungselement 5a1, 5a2 und einen Schlitten 7a1, 7a2 umfassen. Entsprechend umfasst ein zweites Linearantriebseinrichtungspaar eine erste Linearantriebseinrichtung 6b1 und eine zweite Linearantriebseinrichtung 6b2, die ebenfalls jeweils ein Linearführungselement 5b1, 5b2 und einen Schlitten 7b1, 7b2 aufweisen. Ein drittes Linearantriebseinrichtungspaar umfasst eine erste Linearantriebseinrichtung 6c1 und eine zweite Linearantriebseinrichtung 6c2, die jeweils wiederum ein Linearführungselement 5c1, 5c2 und einen Schlitten 7c1, 7c2 umfassen.
Dargestellt ist, dass die Linearführungselemente 5a1, 5a2, 5b1, 5b2, 5c1, 5c2 parallel zueinander angeordnet sind. Auch erstrecken sich diese Linearführungselemente 5a1, ..., 5c2 parallel zur Vertikalachse z. Weiter dargestellt ist, dass eine Verbindungslinie minimaler Distanz zwischen den Linearführungselementen 5a1, 5a2, ..., 5c1, 5c2 eines Linearantriebseinrichtungspaars den Arbeitsraum der Vorrichtung 1 nicht schneidet.
Weiter dargestellt ist, dass der Schlitten 7a1 der ersten Linearantriebseinrichtung 6a1 des ersten Linearantriebseinrichtungspaars über ein erstes Koppelelement 9a1 mit dem Halteelement 8 mechanisch verbunden ist. Hierbei kann das Koppelelement 9a1 jeweils - wie vorhergehend bereits erläutert - über Drehlagereinrichtungen sowohl an dem Schlitten 7a1 als auch an dem Halteelement 8 gelagert sein. Entsprechend sind auch die Schlitten 7a2, ..., 7c2 der Linearantriebseinrichtungen 6a2, ..., 6c2 über Koppelelemente 9a2, 9b1, 9b2, 9c1, 9c2 mit dem Halteelement 8 verbunden.
Hierbei ist zumindest ein bewegliches Teil der ersten Linearantriebseinrichtung 6a1 des ersten Linearantriebseinrichtungspaars mechanisch starr mit einem beweglichen Teil der zweiten Linearantriebseinrichtung 6a2 dieses ersten Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden. Beispielsweise können Schlitten 7a1, 7a2 dieser Linearantriebseinrichtungen 6a1, 6a2 mechanisch starr miteinander verbindbar oder verbunden sein. Alternativ oder kumulativ können Koppelelemente 9a1, 9a2 dieser Linearantriebseinrichtungen 6a1, 6a2 mechanisch starr miteinander verbunden sein.
Entsprechend können auch die beweglichen Elemente Linearantriebseinrichtungen 6b1, 6b2, 6c1, 6c2 der weiteren Linearantriebseinrichtungspaare mechanisch starr miteinander verbindbar oder verbunden sein.
In einem mechanisch verbundenen Zustand ist es möglich, dass ein Aktor nur einer der beiden Linearantriebseinrichtungen 6a1, ..., 6c2 eines Linearantriebseinrichtungspaars betrieben wird, um eine gewünschte Position der beiden beweglichen Elemente, also Schlitten 7a1, ..., 7c2, eines Linearantriebseinrichtungspaars einzustellen. Alternativ ist es jedoch selbstverständlich auch möglich, Aktoren beider Linearantriebseinrichtungen 6a1, ..., 6c2 zur Einstellung einer gewünschten Position zu betreiben.
In einem mechanisch unverbundenen Zustand können die Positionen der beweglichen Elemente der Linearantriebseinrichtungen 6a1, ..., 6c2 unabhängig voneinander eingestellt werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Vergrößerung des Arbeitsraums, also der Menge von einstellbaren Positionen und Orientierungen.
In 5 ist weiter ein durch einen gestrichelten Kreis umfasster Detailausschnitt des Halteelements 8 dargestellt. Hierbei ist ein halteelementspezifisches bzw. halteelementfestes Koordinatensystem dargestellt, welches eine Vertikalachse z8, eine Längsachse x8 und eine Querachse y8 umfasst. Die Achsen x8, y8, z8 sind hierbei senkrecht zueinander orientiert. Durch gekrümmte Pfeile ist dargestellt, dass durch Einstellung der Positionen der beweglichen Elemente der Linearantriebseinrichtungen 6a1, ..., 6c2 das Halteelement 8 um die Achsen x8, y8, z8 herum und entlang dieser Achsen x8, y8, z8 bewegt werden kann.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines modularen Messsystems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Das System kann eine Koordinatenmesseinrichtung bilden. Das in 6 dargestellte System umfasst eine weitere Positioniereinrichtung 12, die beispielsweise als Gelenkarmroboter ausgebildet sein kann. An einer Endeffektorschnittstelle 13 des Gelenkarmroboters kann die vorgeschlagene Vorrichtung 1 zur Positionierung eines Sensors 2 angeordnet werden. Beispielsweise kann eine Bodenplatte 4a der Vorrichtung 1 an der Endeffektorschnittstelle 13 befestigt, beispielsweise angeschraubt oder angeflanscht, werden. Weiter kann ein Sensor 2, beispielsweise ein taktiler Sensor, an dem Halteelement 8 der Vorrichtung 1 befestigt werden.
Nicht dargestellt ist, dass die Vorrichtung 1 Teil des Sensors 2 bzw. in diesen verbaut sein kann und somit zur Positionierung der dargestellten Tastkugel des Sensors 2 dienen kann. In diesem Fall kann der Sensor 2 an der Endeffektorschnittstelle 13 der weiteren Positioniereinrichtung 12 angeordnet werden, insbesondere die Halteeinrichtung 3. Weiter kann die Tastkugel oder ein Taster mit Tastkugel an dem Halteelement 8 befestigt werden.
7a zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Hierbei ist die in 7a dargestellte Vorrichtung entsprechend der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 ausgebildet. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die in 7a dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 1 keine Deckenplatte 4b (siehe 1), sondern einen Deckenring 14 zur mechanischen Verbindung von Linearführungselementen 5a, 5b, 5c. Der Deckenring 14 bildet hierbei ein Teil der Halteeinrichtung 3 der Vorrichtung 1.
Selbstverständlich sind auch Ausbildungsformen vorstellbar, die von der Ausbildung als Deckenring 14 verschieden sind.
Weiter dargestellt ist, dass die Vorrichtung 1 eine Lageerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Lage des Halteelementes 8, insbesondere im Referenzkoordinatensystem, umfasst. Die Lageerfassungseinrichtung ist als optische Lageerfassungseinrichtung ausgebildet und umfasst mehrere Bilderfassungseinrichtungen 15 sowie mehrere optisch erfassbare Marker 16, die eine Markeranordnung bilden.
Dargestellt ist, dass die Bilderfassungseinrichtungen 15, die beispielsweise als Kameras, insbesondere CMOS- oder CCD-Kameras, ausgebildet sein können, an der Halteeinrichtung 3 befestigt bzw. gelagert sind. Insbesondere können die Bilderfassungseinrichtungen 15 an dem Deckenring 14, also einem Verbindungselement zur mechanischen Verbindung von Linearführungselementen 5a, b, 5c, befestigt sein. Alternativ oder kumulativ können Bilderfassungseinrichtungen 15 an einem Linearführungselement 5a, 5b, 5c befestigt sein. Vorzugsweise sind jedoch Bilderfassungseinrichtungen 15 an dem Verbindungselement, nicht jedoch an einem Linearführungselement 5a, 5b, 5c angeordnet.
Durch die Bilderfassungseinrichtungen 15 sind die Marker 16 der Markeranordnung optisch erfassbar, also in vorzugsweise zweidimensionale Abbilder abbildbar. Aus einer Steuereinrichtung 17, die beispielsweise als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgeführt sein kann, kann dann in Abhängigkeit der erzeugten Abbilder die Lage der Marker 16 bzw. der von den Markern 16 gebildeten Markeranordnung und somit auch die Lage des Halteelements 8 bestimmt werden. Die Bilderfassungseinrichtungen 15 sind hierbei dementsprechend angeordnet.
Somit ist es möglich, die Lage des Halteelements 8 und somit auch eines an dem Halteelement 8 befestigten Sensors 2 unabhängig von den Positionswerten der Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c (siehe 1 und 2) zu bestimmen. Mit anderen Worten kann eine Lage des Halteelements 8 und somit auch eines daran befestigten Sensors 2 unabhängig von einer Vorwärtsrechnung bestimmt werden.
Es ist möglich, dass in Abhängigkeit der mittels der Lageerfassungseinrichtung erfassten Lage des Halteelements 8 eine Abweichung der Ist-Lage des Halteelements 8 (die durch die Lageerfassungseinrichtung erfasst/bestimmt wird) von einer Soll-Lage zu bestimmen. Diese Abweichung kann dann zur Korrektur genutzt werden. Insbesondere kann eine Positionsregelung der Positionen der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c (siehe 1 und 2) derart durchgeführt werden, dass die Abweichung der Ist-Lage von der Soll-Lage minimiert wird. Alternativ oder kumulativ kann ein von dem Sensor 2 erzeugter Messwert, beispielsweise Koordinaten eines Messpunkts, in Abhängigkeit der Abweichung zwischen Ist-Lage und Soll-Lage korrigiert werden. Insbesondere kann der Messwert derart korrigiert werden, dass Koordinaten des Messpunkts den tatsächlichen Ist-Koordinaten des Sensors 2 bzw. des Antastpunkts entsprechen.
7b zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Die Vorrichtung 1 ist hierbei entsprechend der in 7a dargestellten Ausführungsform ausgebildet. Im Unterschied zu der in 7a dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 1 keine Lageerfassungseinrichtung und somit auch keine Bilderfassungseinrichtungen 15. In 7b ist hierbei die Vorrichtung 1 in einem Kalibrierzustand dargestellt. In dem Kalibrierzustand kann ein Kalibrierelement, insbesondere ein als Kalibrierplatte ausgebildetes Kalibrierelement 18, an einem ortsfest angeordneten Teil der Vorrichtung 1, beispielsweise der Bodenplatte 4a, befestigt werden. An dem Halteelement 8 kann eine Bilderfassungseinrichtung 19, beispielsweise ebenfalls eine Kamera, befestigt werden. An/auf dem Kalibrierelement 18 können Kalibriermarken angeordnet werden, die optisch erfassbar sind und die eine vorbekannte räumliche Relativanordnung zueinander aufweisen.
Während des Kalibriervorgangs kann das Halteelement 8 mit der daran angeordneten Bilderfassungseinrichtung 19 in verschiedene Lagen bewegt werden. Hierbei wird eine Soll-Lage vorgeben und, z.B. über ein Rückwärtsrechnung, eine Positionsmenge zur Einstellung der Soll-Lage bestimmt. Nach Einstellung der Positionen pa, pb, pc (siehe 2) dieser Positionsmenge stellt sich dann eine Ist-Lage ein. Aufgrund von Toleranzen und Umgebungseinflüssen kann jedoch die tatsächliche Ist-Lage von der Soll-Lage abweichen. In jeder der derart eingestellten Lagen kann mittels der Bilderfassungseinrichtung 19 ein Abbild des Kalibrierelements 18 erzeugt werden. Durch dem Fachmann bekannte Verfahren der Bildverarbeitung kann dann bildbasiert eine Abweichung der Ist-Lage, aus der das Abbild erzeugt wurde, von der Soll-Lage bestimmt werden, insbesondere durch einen Vergleich des aus der Ist-Lage erzeugten Abbilds mit einem rechnerisch bestimmten/simulierten aus der Soll-Lage erzeugten Soll-Abbild.
Diese Abweichung kann dann in einem nachfolgenden Messbetrieb wie vorhergehend erläutert als Korrekturwert genutzt werden, beispielsweise zur Positionsregelung und/oder zur Messpunktkorrektur.
8 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positionierung eines Sensors 2 (siehe z.B. 3a). In einem ersten Schritt S1 wird eine Soll-Lage des Sensors 2 ermittelt. Weiter kann im ersten Schritt S1 eine Positionsmenge von Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c einer vorgeschlagenen Vorrichtung 1 (siehe z.B. 1) bestimmt werden, die dieser Soll-Lage zugeordnet sind.
In einem zweiten Schritt S2 kann dann eine entsprechende Position pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c eingestellt werden.
9 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform. Das in 9 dargestellte Verfahren umfasst hierbei drei Schritte S1, S2, S3, wobei die ersten beiden Schritte S1, S2 den in 8 dargestellten Schritten S1, S2 entsprechen. In einem dritten Schritt S3 wird mittels einer Lageerfassungseinrichtung eine Ist-Lage des Sensors 2 bestimmt. In einem vierten Schritt S4 kann dann eine Abweichung zwischen der Ist-Lage und der vorhergehend erläuterten Soll-Lage bestimmt werden und, wie ebenfalls vorhergehend erläutert, eine Korrektur der Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c und/oder eine Korrektur des vom Sensor 2 erzeugten Messwerts durchgeführt werden.
10 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform. Wie das in 9 dargestellte Verfahren umfasst das in 10 dargestellte Verfahren vier Verfahrensschritte S1, S2, S3, S4. Im Unterschied zu der in 9 dargestellten Ausführungsform wird in einem dritten Schritt S3 in Abhängigkeit der Soll-Lage oder in Abhängigkeit einer Positionsmenge von eingestellten Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c ein Korrekturwert bestimmt, beispielsweise aus einer Speichereinrichtung abgerufen, wobei in der Speichereinrichtung verschiedene Lagen bzw. verschiedene Positionsmengen und diesen verschiedenen Lagen zugeordnete Korrekturwerte abgespeichert sind. In einem vierten Schritt S4 kann dann der Korrekturwert zur Positionskorrektur und/oder zur Korrektur des Messwerts genutzt werden.
11 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. In der in 11 dargestellten Ausführungsform ist eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 20 der Vorrichtung 1 dargestellt. Diese ist signal- und/oder datentechnisch mit den Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c (siehe z.B. 1), insbesondere mit Aktoren dieser Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c, verbunden. Mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung 20 können die Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c betrieben werden, insbesondere gewünschte Positionen eingestellt werden. Hierzu kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 20, die beispielsweise als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgeführt sein kann, in Abhängigkeit einer Soll-Lage eines Sensors 2 SollPositionen der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c bestimmen und entsprechende Steuersignale zum Betrieb der Aktoren der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c erzeugen.
Weiter dargestellt ist eine Lageerfassungseinrichtung 21, die ebenfalls signal- und/oder datentechnisch mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 20 verbunden sein kann. Die Lageerfassungseinrichtung 21 kann hierbei eine weitere Auswerteeinrichtung, die beispielsweise ebenfalls als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgeführt sein kann, umfassen. Mittels der Lageerfassungseinrichtung 21 ist eine Ist-Lage des Halteelements 8 bzw. eines an dem Halteelement 8 befestigten Sensors 2 bestimmbar. Diese ist dann an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 20 übertragbar. Weiter kann dann mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung 20 eine Positionskorrektur und/oder eine Korrektur eines vom Sensor 2 erzeugten Messwerts erfolgen.
Alternativ oder kumulativ kann die Vorrichtung 1 eine in 11 gestrichelt dargestellte Speichereinrichtung 22 umfassen, wobei in der Speichereinrichtung 22 Lagen des Halteelements 8 bzw. des Sensors 2 und diesen Lagen zugeordnete Korrekturwerte oder Positionsmengen von Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c und diesen Positionsmengen zugeordnete Korrekturwerte gespeichert sein können. Diese können dann im Betrieb von der Steuer- und Auswerteinrichtung 20 abgerufen werden, um - wie vorhergehend bereits erläutert - eine Positionskorrektur und/oder eine Korrektur eines erzeugten Messwerts durchzuführen.

Claims

Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors (2) oder Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Halteeinrichtung (3) für Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2), eine erste, eine zweite und mindestens eine dritte Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c) und mindestens ein Halteelement (8) für den Sensor (2) umfasst, wobei jede der Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) an der Halteeinrichtung (3) gelagert ist, wobei ein Teil der Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) einen Teil der Halteeinrichtung (3) bildet, wobei jede der Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) mit dem Halteelement (8) mechanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Lageerfassungseinrichtung (21) zur Erfassung einer Lage des Halteelements (8) oder eines an dem Halteelement (8) befestigten Sensors (2) umfasst, wobei die Lageerfassungseinrichtung (21) eine optische Lageerfassungseinrichtung (21) ist, wobei mindestens eine Bilderfassungseinrichtung (15) der optischen Lageerfassungseinrichtung (21) an der Halteeinrichtung (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c, 6a1,…,6c2) ein Linearführungselement (5a, 5b, 5c, 5a1,...,5c2) und einen Schlitten (7a, 7b, 7c, 7a1,...,7c2) umfasst, welcher linear beweglich an dem Linearführungselement (5a, 5b, 5c, 5a1,... ,5c2) gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c, 6a1,...,6c2) ein Koppelelement (9a, 9b, 9c, 9a1,...,9c2) zur Verbindung des Schlittens (7a, 7b, 7c, 7a1,...,7c2) und des Halteelements (8) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlitten (7a, 7b, 7c, 7a1,...,7c2) über eine Luftlagereinrichtung an dem Linearführungselement (5a, 5b, 5c, 5a1,... ,5c2) gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens ein Linearantriebseinrichtungspaar mit zwei Linearantriebseinrichtungen (6a1, 6a2, 6b1, 6b2, 6c1, 6c2) umfasst, wobei zumindest ein bewegliches Element einer ersten Linearantriebseinrichtung (6a1, 6b1, 6c1) des Linearantriebseinrichtungspaars mechanisch starr mit einem beweglichen Element einer zweiten Linearantriebseinrichtung (6a2, 6b2, 6c2) des Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) drei Linearantriebseinrichtungspaare umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlitten (7a1, 7b1, 7c1) einer ersten Linearantriebseinrichtung (6a1, 6b1, 6c1) des Linearantriebseinrichtungspaars mechanisch starr mit einem Schlitten (7a2, 7b2, 7c2) einer zweiten Linearantriebseinrichtung (6a2, 6b2, 6c2) des Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden ist und/oder dass ein Koppelelement (9a1, 9b1, 9c1) einer ersten Linearantriebseinrichtung (6a1, 6b1, 6c1) des Linearantriebseinrichtungspaars mechanisch starr mit einem Koppelelement (9a2, 9b2, 9c2) einer zweiten Linearantriebseinrichtung (6a2, 6b2, 6c2) des Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsraum der Vorrichtung einen Messbereich (MB) und einen Wechselbereich (WB) umfasst, wobei im Wechselbereich (WB) ein Sensormagazin angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselbereich (WB) Raumlagen des Halteelements (8) umfasst, die sich einstellen, wenn sich mindestens zwei Schlitten (7a, 7b, 7c, 7a1,...,7c2) in einer ersten Raumhälfte relativ zum Halteelement (8) befinden, und der Messbereich (MB) Raumlagen des Halteelements (8) umfasst, die sich einstellen, wenn sich mindestens zwei Schlitten (7a, 7b, 7c, 7a1,...,7c2) in einer weiteren Raumhälfte relativ zum Halteelement (8) befinden.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Marker (16) des optischen Lageerfassungssystems am Halteelement (8) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Speichereinrichtung (22) umfasst, wobei in der Speichereinrichtung (22) mindestens eine Positionsmenge von Positionen (pa, pb, pc) der Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,...,6c2) und ein dieser Positionsmenge zugeordneter Korrekturwert und/oder mindestens eine Lage des Halteelements (8) oder eines an dem Halteelement (8) angeordneten Sensors (2) und ein dieser Lage zugeordneter Korrekturwert gespeichert sind.
Verfahren zur Positionierung eines Sensors (2) oder Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts mittels einer Vorrichtung (1) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Position (pa, pb, pc) jeder Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Halteelements (8) oder eines an dem Halteelement (8) befestigten Sensors (2) erfasst wird, wobei eine Positionskorrektur und/oder eine Korrektur eines durch den Sensor (2) erfassten Messpunkts in Abhängigkeit der erfassten Lage durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen (pa, pb, pc) der Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,...,6c2) erfasst werden, wobei ein Korrekturwert bestimmt wird, der der Positionsmenge, die diese erfassten Positionen (pa, pb, pc) umfasst, zugeordnet ist und/oder wobei eine Lage des Halteelements (8) und ein dieser Lage zugeordneter Korrekturwert bestimmt wird, wobei eine Positionskorrektur und/oder eine Korrektur eines durch den Sensor (2) erfassten Messpunkts in Abhängigkeit des Korrekturwerts durchgeführt wird.