DE10252082A1 - Position determination system, e.g. for use with industrial robots, in which non-isotropic directional radiation is transmitted from an object being monitored and detected by detection screens arranged around a monitoring volume - Google Patents

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Abstract

Position determination system (31) for determining the position of an object (29) within a measurement volume, comprises: at least one radiation transmitter (41) attached to the object (29) for emission of directional radiation (59, 67, 73) with a non-isotopic radiation intensity distribution and detection surfaces or screens (37) outside the measurement volume which detect the radiation from the transmitter. A computer calculates the position of an object in the measurement volume. An Independent claim is made for a processing or machining system with a robot that has a base and a frame with a number of moving frame members fixed to the base. The frame members have radiation transmitters attached to them that are detected by the detection surfaces of a position measurement system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Positionsbestimmungssystem, ein Positionsbestimmungsverfahren und ein Bearbeitungssystem, welches insbesondere das Positionsbestimmungssystem und das Positionsbestimmungsverfahren einsetzt.The invention relates to a position determination system, a position determination method and a processing system which in particular the positioning system and the positioning method starts.

Ein herkömmliches Positionsbestimmungssystem und Positionsbestimmungsverfahren ist beispielsweise aus US 5,100,229 bekannt und wird nachfolgend anhand der 1 erläutert.A conventional positioning system and positioning method is, for example, from US 5,100,229 known and is based on the 1 explained.

Das herkömmliche Positionsbestimmungssystem 1 umfaßt wenigstens zwei Strahlungssender 3, 3', welche fest in einem Koordinatensystem 5 angeordnet sind. Beispielsweise kann der Strahlungssender 3 an einem Ursprung des Koordinatensystems angeordnet sein, und der Strahlungssender 3' ist in einer bekannten Entfernung von dem Strahlungssender 3 auf der x-Achse des Koordinatensystems 5 angeordnet. Ein jeder Strahlungssender 3, 3' umfaßt ein Stativ 7, mit dem der Strahlungssender fest mit dem Boden verankert ist. Ein jeder Strahlungssender 3 umfaßt eine Strahlungsquelle, deren Licht auf ein Prisma mit einer konischen Fläche fällt, so daß ein in einer vertikal orientierten Ebene um einen Winkel φ aufgefächerter Lichtstrahl 9 emittiert wird. Das konische Prisma ist auf einer vertikal orientierten Drehachse montiert, welche von einem Motor gleichförmig angetrieben wird, so daß die von einem jeden Strahlungssender 3, 3' emittierten Lichtfächer 9 um ihre vertikale Achse mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit umlaufen. Ein jeder Strahlungssender 3, 3' weist ferner eine Antenne 11 auf, welche dann ein Synchronisationssignal emittiert, wenn die jeweilige Strahlungsfächer 9 eine vorbestimmte Orientierung, beispielsweise entlang der x-Achse, um seine jeweilige Drehachse aufweist.The conventional positioning system 1 comprises at least two radiation transmitters 3 . 3 ' which are fixed in a coordinate system 5 are arranged. For example, the radiation transmitter 3 be arranged at an origin of the coordinate system, and the radiation transmitter 3 ' is at a known distance from the radiation transmitter 3 on the x-axis of the coordinate system 5 arranged. Every radiation transmitter 3 . 3 ' includes a tripod 7 with which the radiation transmitter is firmly anchored to the ground. Every radiation transmitter 3 comprises a radiation source, the light of which falls on a prism with a conical surface, so that a light beam fanned out in an vertically oriented plane by an angle φ 9 is emitted. The conical prism is mounted on a vertically oriented axis of rotation, which is driven uniformly by a motor, so that that of each radiation transmitter 3 . 3 ' emitted light fans 9 revolve around its vertical axis at a predetermined peripheral speed. Every radiation transmitter 3 . 3 ' also has an antenna 11 on, which then emits a synchronization signal when the respective radiation fan 9 has a predetermined orientation, for example along the x-axis, about its respective axis of rotation.

Mit den Strahlungssendern 3, 3' ist ein Meßvolumen definiert, innerhalb welchem ein Objekt 13 derart verlagert werden kann, daß dessen Position innerhalb des Koordinatensystems 5 bestimmbar ist. Hierzu weist das Objekt 13 mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Strahlungsdetektoren 15 und eine Empfangsantenne 17 auf. Mit der Empfangsantenne 17 empfängt das Objekt 13 die von den Antennen 11 emittierten Synchronisationssignale, und mit den Strahlungsdetektoren 15 empfängt das Objekt 13 Licht der von den Strahlungssendern 3, 3' emittierten Strahlungsfächer 9 zu Zeitpunkten, welche von der Position des Objekts 13 in Umfangsrichtung 10 um die Strahlungssender 3, 3' abhängen. Aus den Zeitdifferenzen zwischen dem Empfang der Synchronisationssignale und dem Empfang des Lichts des jeweiligen Strahlungsfächers 9 ist es mittels eines Rechners möglich, die Position des Objekts 13 in dem Koordinatensystem 5 innerhalb des Meßvolumens zu bestimmen, wobei die Position in diesem Beispiel die x- und y-Koordinate in dem Koordinatensystem umfaßt. Durch Erweiterung des Systems 1 mit Strahlungssendern, welche ihre Strahlungsfächer um quer zur z-Achse orientierten Achsen verdrehen, ist es auch möglich, eine z-Koordinate zu bestimmen.With the radiation transmitters 3 . 3 ' A measurement volume is defined within which an object 13 can be shifted such that its position within the coordinate system 5 is determinable. The object points to this 13 several radiation detectors arranged in the circumferential direction 15 and a receiving antenna 17 on. With the receiving antenna 17 receives the object 13 that of the antennas 11 emitted synchronization signals, and with the radiation detectors 15 receives the object 13 Light from the radiation emitters 3 . 3 ' emitted radiation fans 9 at times which depend on the position of the object 13 in the circumferential direction 10 around the radiation emitters 3 . 3 ' depend. From the time differences between the reception of the synchronization signals and the reception of the light from the respective radiation fan 9 it is possible by means of a calculator to determine the position of the object 13 in the coordinate system 5 to be determined within the measurement volume, the position in this example comprising the x and y coordinates in the coordinate system. By expanding the system 1 With radiation transmitters that rotate their radiation fans around axes oriented transversely to the z-axis, it is also possible to determine a z-coordinate.

Das vorangehend beschriebene herkömmliche System verlangt eine hohe Präzision hinsichtlich einer gleichförmigen Rotation der Strahlungsfächer und eine hohe Zeitauflösung der Detektoren 15. Außerdem ist seine Genauigkeit der Positions bestimmung stark von der Anordnung des Objekts 13 innerhalb des Meßvolumens abhängig.The conventional system described above requires high precision with regard to uniform rotation of the radiation fans and high time resolution of the detectors 15 , In addition, its accuracy of position determination is strongly dependent on the arrangement of the object 13 dependent within the measuring volume.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Positionsbestimmungssystem und -verfahren vorzuschlagen, welches mit verhältnismäßig einfachen Mitteln ausführbar ist und dabei ebenfalls eine verhältnismäßig gute Genauigkeit der Positionsbestimmung ermöglicht.It is a task of the present Invention, an alternative positioning system and method propose which with relatively simple Funds executable is and also a relatively good accuracy of position determination allows.

Erfindungsgemäß ist ein Positionsbestimmungssystem zum Bestimmen wenigstens einer Komponente einer Position eines innerhalb eines Meßvolumens verlagerbaren Objekts vorgesehen, wobei des Positionsbestimmungssystem wenigstens einen an dem Objekt angebrachten Strahlungssender zur Emission einer Richtstrahlung mit einer nicht-isotropen Strahlungsintensitätsverteilung und eine Detektoranordnung zur ortsabhängigen Detektion einer direkt auf einen an einem Rand des Meßvolumens oder außerhalb des Meßvolumens angeordnete Detektionsfläche bzw. dort angeordneten Schirm der Detektoranordnung treffenden Intensitätsverteilung der Richtstrahlung umfaßt.According to the invention is a position determination system for determining at least one component of a position within of a measuring volume relocatable object provided, the positioning system at least one radiation transmitter attached to the object Emission of a directional radiation with a non-isotropic radiation intensity distribution and a detector arrangement for location-dependent detection of a direct to one at an edge of the measurement volume or outside of the measuring volume arranged detection area or the screen of the intensity distribution that is arranged there which includes directional radiation.

Es ist dann ferner ein Rechner vorgesehen, um aus der durch die Detektoranordnung detektierten Intensitätsverteilung die wenigstens eine Komponente der Position des Objekts innerhalb des Meßvolumens zu bestimmen.A computer is then also provided for from the intensity distribution detected by the detector arrangement the at least one component of the position of the object within of the measuring volume to determine.

Es sind somit ein oder mehrere Strahlungssender an dem Objekt, dessen Position in dem Meßvolumen zu bestimmen ist, angebracht, wobei die von dem wenigstens einen Strahlungssender emittierte Strahlung eine Richtcharakteristik aufweist. Das Meßvolumen ist von Detektionsflächen, nämlich dem wenigstens einen Schirm, umgeben, und aus der Intensitäts verteilung der auf die Detektionsflächen treffenden Richtstrahlung kann dann auf die Position des Objekts innerhalb des Meßvolumens zurückgeschlossen werden.It is therefore one or more radiation transmitters on the object whose position in the measurement volume is to be determined, attached, the from the at least one radiation transmitter emitted radiation has a directional characteristic. The measuring volume is from detection surfaces, namely that at least one screen, surrounded, and from the intensity distribution the on the detection surfaces Directional radiation can then hit the position of the object within the measuring volume deduced become.

Die Richtstrahlung weist hierbei eine ausgeprägte Richtstrahlungscharakteristik auf, das heißt lediglich in einen geringen Teil des gesamten den Strahlungssender umgebenden Raumwinkelbereichs wird Strahlung einer für die Detektoranordnung nachweisbaren Intensität emittiert. Der Raumwinkelbereich, in den Strahlung nachweisbarer Intensität emittiert wird, beträgt insbesondere weniger als 10 %, weiter bevorzugt weniger als 5 % und noch weiter bevorzugt weniger als 1 % des gesamten Raumwinkelbereichs.The directional radiation in this case has a pronounced directional radiation characteristic, that is to say that radiation of an intensity detectable for the detector arrangement is emitted only in a small part of the entire solid angle region surrounding the radiation transmitter. The solid angle range in which radiation of detectable intensity is emitted is in particular less than 10%, more preferably less than 5% and even more more preferably less than 1% of the total solid angle range.

Vorzugsweise wird ein Teil der Richtstrahlung als eine Strahlungsscheibe oder ein Strahlungsfächer emittiert, wobei die Winkelverteilung der Intensität in einer Azimutrichtung um den Strahlungssender breit und in einer Elevationsrichtung im Vergleich hierzu schmal ist.Part of the directional radiation is preferred emitted as a radiation disk or a radiation fan, the angular distribution the intensity wide in an azimuth direction around the radiation transmitter and in one Elevation direction is narrow in comparison.

Zur Erzeugung einer solchen Strahlungsintensitätsverteilung wird vorzugsweise ein konischer Spiegel eingesetzt.To generate such a radiation intensity distribution a conical mirror is preferably used.

Vorzugsweise sind hierbei mehrere derartiger Strahlungssender mit jeweils einer Scheiben-Strahlungsintensitätsverteilung vorgesehen, deren Azimutrichtungen paarweise quer und insbesondere im wesentlichen orthogonal zueinander orientiert sind.There are preferably several radiation transmitter of this type, each with a disk radiation intensity distribution provided the azimuth directions in pairs across and in particular are oriented essentially orthogonally to one another.

Die mehreren Strahlungssender werden vorzugsweise von einer gemeinsamen Strahlungsquelle gespeist.The multiple radiation transmitters will be preferably fed by a common radiation source.

Die Detektionsflächen bzw. Schirme können unmittelbar als Detektoren ausgebildet sein, indem auf die Detektionsflächen treffende Strahlung direkt detektiert wird, beispielsweise durch Halbleiterdetektoren, deren strahlungsempfindliche Flächen die Schirme bzw. Detektionsflächen bereitstellen.The detection areas or screens can immediately be designed as detectors by striking the detection surfaces Radiation is detected directly, for example by semiconductor detectors, their radiation sensitive surfaces the screens or detection areas provide.

Alternativ hierzu ist es möglich, daß die Detektionsflächen bzw. Schirme die auf sie treffende Richtstrahlung lediglich streuen, insbesondere diffus streuen, und es ist dann eine entfernt von dem Schirm bzw. der Detektionsfläche angeordnete Kamera vorgesehen, die die Orte, an denen Richtstrahlung auf den Schirm trifft bzw. eine ortsabhängige Intensitätsverteilung der auf den Schirm treffenden Richtstrahlung erfaßt.Alternatively, it is possible that the detection surfaces or Screens only scatter the directional radiation hitting them, especially diffuse, and it is then one away from the screen or the detection area Arranged camera provided the locations where directional radiation hits the screen or a location-dependent intensity distribution the directional radiation striking the screen.

Hierbei kann eine dem Schirm zugeordnete Kamera gemeinsam mit dem Strahlungssender auf einer Seite des Schirms angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, daß Kamera und Strahlungssender auf verschiedenen Seiten des Schirms angeordnet sind. Hierbei weist der Schirm dann eine ausreichende Transparenz für die Richtstrahlung auf und ist beispielsweise als eine matte Folie ausgebildet.A camera assigned to the screen can be used here arranged together with the radiation transmitter on one side of the screen his. However, it is also possible that camera and radiation transmitters arranged on different sides of the screen are. The screen then has sufficient transparency for the Directional radiation and is designed for example as a matt film.

Hierbei ist es insbesondere möglich, daß auf den Schirm ein Skalenmuster aufgebracht ist, so daß die Kamera zusammen mit der durch den Schirm gestreuten Richtstrahlung auch das Skalenmuster aufnimmt und der Rechner damit den Ort, an dem die Richtstrahlung auf den Schirm trifft, relativ zu dem Skalenmuster auswerten kann.It is particularly possible that the A scale pattern is applied so that the camera together with the directional radiation scattered by the screen also the scale pattern records and the computer thus the place where the directional radiation hits the screen, can evaluate relative to the scale pattern.

Im Falle der unmittelbaren Detektion der auf den Schirm treffenden Richtstrahlung ist es besonders bevorzugt, daß ortsauflösende Zeilendetektoren, insbesondere CCD-Zeilendetektoren, die Detektionsfläche bzw. den Schirm bereitstellen. Hierbei erstrecken sich wenigstens zwei Zeilendetektoren quer zueinander oder/und es sind wenigstens zwei Zeilendetektoren vorgesehen, welche sich parallel zueinander erstrecken und mit Abstand voneinander angeordnet sind.In the case of immediate detection the directional radiation hitting the screen is particularly preferred that position-resolving line detectors, in particular CCD line detectors, the detection area or provide the umbrella. Here, at least two extend Line detectors transversely to each other and / or there are at least two Line detectors are provided, which extend parallel to each other and are spaced apart.

Besonders bevorzugt sind die Zeilendetektoren entlang von Kanten eines das Meßvolumen räumlich umgebenden Quaders angeordnet.The line detectors are particularly preferred along edges of a space surrounding the measurement volume Cuboids arranged.

Sofern mehrere Strahlungssender an dem Objekt mit Abstand voneinander angebracht sind, so ist dieser Abstand der Strahlungssender voneinander wesentlich kleiner als eine Ausdehnung des Meßvolumens.Provided several radiation transmitters are attached to the object at a distance from each other, this is The distance between the radiation transmitters is much smaller than an expansion of the measuring volume.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Richtstrahlung wenigstens in eine Raumrichtung eine Konvergenz oder eine Divergenz auf, und der Rechner bestimmt die Position des Objekts unter anderem aus einer räumlichen Ausdehnung der auf den Schirm treffenden Strahlungsintensität. Insbesondere ist hierdurch ein höheres Auflösungsvermögen der Positionsbestimmung erreichbar und ein Abstand des Strahlungssenders von dem Schirm nährungsweise berechenbar.According to a preferred embodiment the directional radiation converges at least in one spatial direction or a divergence and the calculator determines the position of the Object, among other things, from a spatial extension of the radiation intensity hitting the screen. In particular, this is a higher one Resolution of the Position determination attainable and a distance of the radiation transmitter from the screen approximatively predictable.

Sofern mehrere Strahlungssender an dem Objekt angebracht sind, können diese derart angesteuert werden, daß sie zeitlich alternierend Richtstrahlung emittieren. Es ist dann besonders einfach möglich, eine an einem Ort des Schirms detektierte Richtstrahlung dem die Richtstrahlung emittierenden Strahlungssender zuzuordnen.Provided several radiation transmitters can be attached to the object these are controlled in such a way that they alternate in time Emit directional radiation. It is then particularly easy to do one Directional radiation detected at one location on the screen is the directional radiation assign emitting radiation transmitter.

Eine bevorzugte Anwendung des Positionsbestimmungssystem liegt in einem Bearbeitungssystem, wobei ein Roboter mit einem Sockel und einem an dem Sockel festgelegten Stativ mit mehreren relativ zueinander verlagerbaren Stativgliedern vorgesehen ist, um mit einem an einem der Stativglieder an gebrachten Bearbeitungskopf Bearbeitungen oder/und Messungen an einem Werkstück oder zu untersuchenden Gegenstand vorzunehmen.A preferred application of the positioning system lies in a machining system, being a robot with a base and a tripod fixed to the base with several relative mutually displaceable tripod members is provided to with a Machining or / and on one of the stand members on the machining head attached Measurements on a workpiece or to be examined.

Derartige Roboter weisen Stellmotoren auf, um die Stativglieder relativ zueinander zu verlagern. Obwohl die Verlagerung der Stativglieder relativ zueinander mit hoher Präzision möglich ist, ist es jedoch schwierig, bei einer vorgegebenen Einstellung der Stativglieder relativ zueinander den Ort des Bearbeitungskopfes mit einer gelegentlich gewünschten ausreichend hohen Genauigkeit zu bestimmen. Deshalb wird das Positionsbestimmungssystem dazu eingesetzt, um den Ort des Bearbeitungskopfes zu bestimmen. Hierzu werden ein oder mehrere Strahlungssender an dem Bearbeitungskopf als Objekt angebracht, und die Schirme bzw. Detektionsflächen des Positionsbestimmungssystem werden um den Roboter herum bzw. um ein Arbeitsvolumen des Roboters, das heißt das durch die Bewegungen des Stativs im Raum dem Bearbeitungskopf zugängliche Volumen herum, angebracht.Such robots have servomotors to move the tripod members relative to each other. Even though the displacement of the stand members relative to one another is possible with high precision, it is difficult, however, with a given setting of Tripod members relative to each other the location of the machining head with an occasionally desired sufficient to determine high accuracy. That is why the positioning system used to determine the location of the machining head. For this purpose, one or more radiation transmitters on the processing head attached as an object, and the screens or detection surfaces of the Positioning systems are around the robot or around Working volume of the robot, that means through the movements of the tripod in the room around the volume accessible to the processing head.

Es ist hierbei auch möglich, daß mehrere Roboter mit ihren Bearbeitungsköpfen innerhalb des Meßvolumens des Positionsbestimmungssystem angeordnet sind.It is also possible that several Robots with their processing heads within the measuring volume of the position determination system are arranged.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigtEmbodiments of the invention will explained below with reference to drawings. Here shows

1 ein herkömmliches Positionsbestimmungssystem, 1 a conventional positioning system,

2 eine Ausführungsform eines Bearbeitungssystems, welches ein erfindungsgemäßes Positionsbestimmungssystem aufweist, 2 one embodiment of a processing system which has a position determination system according to the invention,

3 eine Strahlungssenderanordnung des Positionsbestimmungssystems gemäß 2, 3 a radiation transmitter arrangement of the positioning system according to 2 .

4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems, 4 another embodiment of a processing system according to the invention,

5 eine Variante des in 4 gezeigten Bearbeitungssystems, 5 a variant of the in 4 processing system shown,

6 eine Skizze zur Erläuterung einer Variante des in 2 gezeigten Bearbeitungssystems, und 6 a sketch to explain a variant of the in 2 shown processing system, and

7 bis 10 Varianten eines Teils der Strahlungssenderanordnung gemäß 3. 7 to 10 Variants of part of the radiation transmitter arrangement according to 3 ,

Ein in 2 schematisch dargestelltes Bearbeitungssystem 21 weist einen Roboter 23 auf, welcher mit einem Sockel 25 mit einem Boden eines Bearbeitungsraumes verankert ist.An in 2 schematically illustrated processing system 21 instructs a robot 23 on which with a base 25 is anchored to a floor of a processing room.

Der Roboter 23 umfaßt ein Stativ 24 mit mehreren Armen 27, welche gelenkig miteinander verbunden sind und distal von dem Sockel 25 einen Bearbeitungskopf 29 tragen. Die Glieder des Stativs 24 werden durch Stellmotoren um Schwenkachsen relativ zueinander verdreht, so daß der Bearbeitungskopf 29 durch die Bewegungen des Stativs 24 relativ zu dem Sockel 25 räumlich verlagerbar ist.The robot 23 includes a tripod 24 with multiple arms 27 , which are articulated and distal to the base 25 a machining head 29 wear. The limbs of the tripod 24 are rotated relative to each other by servomotors about swivel axes, so that the machining head 29 through the movements of the tripod 24 relative to the base 25 is relocatable.

Um eine Position des Bearbeitungskopfes 29 im Raum mit einer gewünschten Genauigkeit bestimmen zu können, ist ein Positionsbestimmungssystem 31 vorgesehen. Dieses weist ein Meßvolumen auf, welches das Volumen umfaßt, das dem Bearbeitungskopf durch Positionsänderungen des Stativs 23 zugänglich ist. Dieses Meßvolumen ist umgeben von einem räum lichen Quader 33 mit Kanten 35. Entlang der Kanten 35 sind Streben aus einem starren, stabilen Material mit einem kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise aus Zerodur®, angeordnet und an den Ecken der Kanten 35 starr miteinander verbunden. An dieser aus den Streben gebildeten quaderförmigen Struktur ist ein Koordinatensystem x, y, z des Positionsbestimmungssystems 31 festgelegt.To a position of the machining head 29 To be able to determine in space with a desired accuracy is a position determination system 31 intended. This has a measuring volume, which comprises the volume that the processing head has by changing the position of the stand 23 is accessible. This measurement volume is surrounded by a cuboid 33 with edges 35 , Along the edges 35 are struts made of a rigid, stable material with a small coefficient of thermal expansion, for example made of Zerodur ® , and arranged at the corners of the edges 35 rigidly connected. There is a coordinate system x, y, z of the position determination system on this cuboid structure formed from the struts 31 established.

Eine Abmessung des Quaders 33 kann beispielsweise 5,5 m × 2,0 m betragen, so daß innerhalb des Quaders durch den Roboter 23 beispielsweise ein Personenkraftwagen durch den Bearbeitungskopf 29 bearbeitet werden kann.A dimension of the cuboid 33 can be, for example, 5.5 m × 2.0 m, so that within the cuboid by the robot 23 for example a passenger car through the machining head 29 can be edited.

An einer jeden Kante 35 des Quaders 33 ist ein Zeilendetektor 37 angebracht. Ein jeder Zeilendetektor 37 weist eine Vielzahl von entlang der jeweiligen Kante 35 angeordneten lichtempfindlichen Elementen auf.On every edge 35 of the cuboid 33 is a line detector 37 appropriate. Each line detector 37 has a variety of along the respective edge 35 arranged photosensitive elements.

Ein jeder Zeilendetektor 37 ist beispielsweise folgendermaßen aufgebaut: Als zugrundeliegender Sensorchip kann beispielsweise der lineare Bildsensor C208 von CMOS Sensor Inc. eingesetzt werden, welcher eine Ortsauflösung von 600 dpi und eine Länge von 8,1 mm aufweist, was 192 Pixeln entspricht. Diese Chips sind als Dyes aus einem Wafer geschnitten, und 16 solcher Dyes sind auf einem Keramiksubstrat aneinander gebondet, so daß ein Teildetektor mit einer Länge von 130 mm mit 3072 Pixeln entsteht. Eine Lücke zwischen einander benachbarten Dyes beträgt etwa 0,1 bis 0,2 mm. Das Keramiksubstrat trägt auch eine Ansteuerelektronik zum Auslesen der einzelnen Pixeln. Jeweils vier solcher Teildetektoren sind dann zu einem Basismodul zusammengefügt, welches eine Länge von etwa 520 mm aufweist, entsprechend 12288 Pixeln aus 64 Sensoren, wobei eine Lücke zwischen benachbarten Sensoren maximal 1 mm beträgt. Das Basismodul hat einen digitalen 8 Bit-Ausgang und erlaubt eine maximale Ausleserate von 325 Hz.Each line detector 37 is structured as follows, for example: The underlying sensor chip can be, for example, the linear image sensor C208 from CMOS Sensor Inc., which has a spatial resolution of 600 dpi and a length of 8.1 mm, which corresponds to 192 pixels. These chips are cut out of a wafer as dyes, and 16 such dyes are bonded to one another on a ceramic substrate, so that a partial detector with a length of 130 mm with 3072 pixels is produced. A gap between adjacent dyes is about 0.1 to 0.2 mm. The ceramic substrate also carries control electronics for reading out the individual pixels. Four such partial detectors are then combined to form a base module, which has a length of approximately 520 mm, corresponding to 12288 pixels from 64 sensors, with a gap between adjacent sensors being a maximum of 1 mm. The base module has a digital 8 bit output and allows a maximum read rate of 325 Hz.

Die lichtempfindlichen Elemente bzw. deren Oberflächen bilden im Sinne der vorliegenden Anmeldung "Schirme", auf die die von dem Strahlungssender emittierte Richtstrahlung direkt trifft, um den Ort des Auftreffens der Richtstrahlung auf den Schirm zu erfassen.The photosensitive elements or their surfaces form "screens" in the sense of the present application, to which those of the radiation transmitter emitted directional radiation hits directly to the place of impact to detect the directional radiation on the screen.

Meßsignale der Zeilendetektoren 37 werden von einem Rechner 39 ausgelesen und ausgewertet, so daß der Rechner 39 Orte 73 auf den Kanten 35 des Quaders 33 erfassen kann, an denen Lichtintensität auf die Zeilendetektoren 37 trifft.Measurement signals from the line detectors 37 are from a calculator 39 read out and evaluated so that the calculator 39 places 73 on the edges 35 of the cuboid 33 can detect the light intensity on the line detectors 37 meets.

An dem Bearbeitungskopf 29 des Roboters 23 ist eine Strahlungssenderanordnung 41 fest angebracht, welche in 3 schematisch im Detail dargestellt ist. Die Strahlungssenderanordnung 41 umfaßt eine Lichtquelle 43, welche einen Lichtstrahl 44 emittiert, der durch eine Kollimationsoptik 45 zu einem parallelen Lichtstrahl 46 geformt wird. Dieser durchsetzt eine Ringblende 47 mit einer ringförmigen Apertur 49, so daß die Ringblende 49 lediglich von einem Strahl 51 mit einem ringförmigen Strahlquerschnitt durchsetzt wird. Der Strahl 51 trifft zunächst auf einen Strahlteiler 53, der ein Drittel der Intensität des Strahls 51 als Ringstrahl 55 passieren läßt, der in einen Glaswürfel 56 eintritt, welcher eine kegelförmige Ausnehmung 57 derart aufweist, daß die Spitze des Kegels in der Mitte des Ringstrahls 55 angeordnet ist und der Kegel einen Öffnungswinkel von 90 Grad aufweist. Die Oberfläche des Kegels 57 ist verspiegelt, so daß der Ringstrahl 55 daran um 90 Grad derart abgelenkt wird, daß ein Strahl 59 mit einer scheiben förmigen Richtcharakteristik von dem als Strahlungssender wirkenden Würfel 56 abgestrahlt wird.On the processing head 29 of the robot 23 is a radiation transmitter arrangement 41 firmly attached, which in 3 is shown schematically in detail. The radiation transmitter arrangement 41 includes a light source 43 which have a beam of light 44 emitted by collimation optics 45 to a parallel beam of light 46 is formed. This penetrates a ring diaphragm 47 with an annular aperture 49 so that the ring diaphragm 49 just from a beam 51 is interspersed with an annular beam cross section. The beam 51 first meets a beam splitter 53 which is a third of the intensity of the beam 51 as a ring beam 55 lets pass that into a glass cube 56 occurs, which has a conical recess 57 has such that the tip of the cone in the middle of the ring beam 55 is arranged and the cone has an opening angle of 90 degrees. The surface of the cone 57 is mirrored so that the ring beam 55 deflected by 90 degrees so that a beam 59 with a disc-shaped directional characteristic of the cube acting as a radiation transmitter 56 is emitted.

Ein an dem Strahlteiler 53 reflektierter Anteil des Strahls 51 durchsetzt einen weiteren Strahlteiler 61, welcher die Hälfte des auf ihn treffenden Strahls als Ringstrahl 63 passieren läßt, welcher in einen weiteren Glaswürfel 64 mit einer ebenfalls konischen und verspiegelten Ausnehmung 65 eintritt, von welcher er als Richtstrahl 67 mit einer ebenfalls scheibenförmigen Richtcharakteristik abgestrahlt wird.One on the beam splitter 53 reflected portion of the beam 51 passes through another beam splitter 61 which is half of the beam striking it as a ring beam 63 lets pass, which in another glass cube 64 with a conical and mirrored recess 65 from which it acts as a beam 67 is emitted with a likewise disc-shaped directional characteristic.

Ein an dem Strahlteiler 61 aus der Zeichenebene der 3 nach oben abgelenkter Teilstrahl tritt in einen weiteren Glaswürfel 69 mit einer ebenfalls konischen und verspiegelten Ausnehmung 70 ein und wird von dieser als ein Richtstrahl 71 mit einer ebenfalls scheibenförmigen Richtcharakteristik abgestrahlt (in 3 nicht dargestellt).One on the beam splitter 61 from the drawing level of the 3 Partial beam deflected upwards enters another glass cube 69 with one too conical and mirrored recess 70 one and is used by this as a beam 71 radiated with a likewise disc-shaped directional characteristic (in 3 not shown).

Ein jeder der Würfel 56, 64, 69 wirkt als Strahlungssender zur Emission der Richtstrahlen 59, 67, 71.Each of the dice 56 . 64 . 69 acts as a radiation transmitter for the emission of the directional rays 59 . 67 . 71 ,

Ein jeder der Richtstrahlen 59, 67 und 71 weist somit eine scheibenförmige Richtcharakteristik auf, das heißt in einer Umfangsrichtung bzw. Azimutrichtung um den Strahlungssender ist die Intensitätsverteilung der Strahlen breit, während sie in einer hierzu orthogonalen Richtung bzw. Elevationsrichtung schmal ist. Die Azimutrichtungen der drei Richtstrahlen 59, 67, 71 sind hierbei im wesentlichen orthogonal zueinander angeordnet.Each of the directional beams 59 . 67 and 71 thus has a disk-shaped directional characteristic, that is to say that the intensity distribution of the beams is wide in a circumferential direction or azimuth direction around the radiation transmitter, while it is narrow in an orthogonal direction or elevation direction. The azimuth directions of the three beams 59 . 67 . 71 are arranged essentially orthogonally to each other.

Die Abstände der Strahlungssender 56, 64, 69 voneinander sind mit einigen Zentimetern klein im Vergleich zu einer Dimension des Meßvolumens mit einigen Metern.The distances of the radiation transmitters 56 . 64 . 69 are small by a few centimeters compared to a dimension of the measuring volume by a few meters.

Die Richtstrahlen 59, 67 und 71, welche durch die Strahlungssenderanordnung 41 am Bearbeitungskopf 29 innerhalb des Meßvolumens abgestrahlt werden, treffen an den Orten 73 auf die Zeilendetektoren 37. Aus dem Detektionssignal der Zeilendetektoren 37 kann der Rechner 39 sodann die Positionen der Orte 73 in dem Koordinatensystem ermitteln. Aus den Positionen der Orte 73 im Koordinatensystem ist es sodann möglich, die Position und die Orientierung des Strahlungssender 41 und damit des Bearbeitungskopfes 29 in dem Koordinatensystem zu errechnen.The directional beams 59 . 67 and 71 which by the radiation transmitter arrangement 41 on the machining head 29 radiated within the measurement volume meet at the locations 73 on the line detectors 37 , From the detection signal of the line detectors 37 can the calculator 39 then the positions of the places 73 determine in the coordinate system. From the positions of the places 73 in the coordinate system it is then possible to determine the position and orientation of the radiation transmitter 41 and thus the machining head 29 to be calculated in the coordinate system.

In der in 2 dargestellten Situation existieren zwölf Orte 73, an denen die Detektoren 37 ein Auftreffen der Richtstrahlen 59, 67 und 71 erfassen können. Aus den zugehörigen zwölf Positionen ist es somit möglich, Position und Orientierung des Strahlungssenders 41 mit hoher Genauigkeit zu errechnen. Hierbei führt die Zahl von zwölf Orten 73 bereits zu einer erheblichen Redundanz, so daß auch dann, wenn das Stativ 24 des Roboters 23 einen oder mehrere der Richtstrahlen 59, 67, 71 teilweise derart abschattet, daß die Richtstrahlen an weniger als zwölf Orten auf die Detektoren 37 treffen, Position und Orientierung des Bearbeitungskopfes 29 gleichwohl noch ermittelt werden können. So ist es auch in einer Situation, in der lediglich neun Orte 73 derart existieren, daß ein jeder der Richtstrahlen 59, 67, 71 auf lediglich drei Detektoren 37 trifft, noch möglich, die Koordinaten und Orientierung des Strahlungssenders 41 in dem Meßvolumen zu bestimmen.In the in 2 illustrated situation there are twelve locations 73 on which the detectors 37 an impact of the directional beams 59 . 67 and 71 can capture. From the associated twelve positions it is thus possible to determine the position and orientation of the radiation transmitter 41 to be calculated with high accuracy. The number of twelve places leads here 73 already a considerable redundancy, so that even if the tripod 24 of the robot 23 one or more of the directional beams 59 . 67 . 71 partially shaded in such a way that the directional beams hit the detectors at less than twelve locations 37 meet, position and orientation of the machining head 29 nevertheless can still be determined. So it is in a situation where there are only nine places 73 exist in such a way that each of the directional beams 59 . 67 . 71 on only three detectors 37 still meets the coordinates and orientation of the radiation transmitter 41 to be determined in the measuring volume.

Bilden die Richtstrahlen 59, 67, 71 jeweils "Strahlungsebenen", so ist es ausreichend, wenn eine jede Strahlungsebene an drei Orten detektiert wird. Aus der Erfassung der drei Orte ist die Lage der entsprechenden Strahlungsebene im Raum eindeutig bestimmbar. Erfolgt dies für eine jede der Strahlungsebenen, so ist auch deren gemeinsamer Schnittpunkt im Raum und damit die Position des Strahlungssenders im Raum eindeutig bestimmbar.Form the directional beams 59 . 67 . 71 "radiation planes" in each case, it is sufficient if each radiation plane is detected at three locations. The position of the corresponding radiation level in space can be clearly determined from the detection of the three locations. If this is done for each of the radiation levels, their common intersection in space and thus the position of the radiation transmitter in space can be clearly determined.

Ist die relative Lage und Orientierung der Strahlungsebenen relativ zueinander bekannt, so ist es ausreichend, daß eine erste der Strahlungsebenen anhand von drei detektierten Orten erfaßt wird und nachfolgend für eine zweite der Strahlungsebenen lediglich zwei Orte erfaßt werden und für die letzte der drei Strahlungsebenen lediglich ein Ort erfaßt wird.Is the relative location and orientation of the radiation levels relative to one another, it is sufficient that a first of the radiation levels is detected on the basis of three detected locations and hereinafter for a second of the radiation levels only two locations can be detected and for the last of the three radiation levels is only a location.

Für die Berechnungen werden vorteilhafterweise homogene Koordinaten eingesetzt, welche eine konsistente Behandlung der Größen "unendlich" und "null" ermöglichen, welche sonst insbesondere bei Divisionen und anderen Rechenoperationen numerische Probleme aufwerfen. Werden zu einer Lichtebene drei oder mehr Schnittpunkte an Detektoren bestimmt, so kann beispielsweise zunächst ein Schwerpunkt der Punktmenge berechnet werden gemäß

Figure 00130001
wobei
n die Anzahl der gemessenen Punkte p - i ist.Homogeneous coordinates are advantageously used for the calculations, which enable the quantities "infinite" and "zero" to be treated consistently, which otherwise would cause numerical problems, particularly in the case of divisions and other arithmetic operations. If three or more intersection points on detectors are determined for a light plane, then for example a center of gravity of the point set can first be calculated according to
Figure 00130001
in which
n is the number of measured points p - i .

Die Lichtebene wird dann als eine Ausgleichsebene durch den Schwerpunkt bestimmt, wobei nach Kenntnis des Schwerpunktes lediglich noch die Richtung des Normalenvektors der Ausgleichsebene zu bestimmen ist. Dazu werden die Punkte in ein Schwerpunkt-Koordinatensystem verschoben, und es wird eine Matrix M der geometrischen Momente der reduzierten Koordinaten r berechnet gemäß

Figure 00140001
The light level is then determined as a level of compensation by the center of gravity, with only the direction of the normal vector of the level of compensation having to be determined after knowledge of the center of gravity. For this purpose, the points are shifted into a center of gravity coordinate system, and a matrix M of the geometric moments of the reduced coordinates r is calculated in accordance with
Figure 00140001

Zu dieser Matrix werden dann beispielsweise die Eigenwerte und zugehörigen Eigenvektoren bestimmt. Der zum kleinsten Eigenwert gehörende Eigenvektor ist der gesuchte Normalenvektor n -. Falls zwei oder drei minimale Eigenwerte existieren, ist die Lage der Ausgleichsebene nicht eindeutig bestimmt .For example, the Eigenvalues and associated Eigenvectors determined. The eigenvector belonging to the smallest eigenvalue is the searched normal vector n -. If two or three minimal Eigenvalues exist, the position of the compensation level is not clear certainly .

Aus dem Schwerpunkt s - und dem Normalenvektor n - lassen sich die homogenen Ebenenparameter wie folgt berechnen:

Figure 00140002
The homogeneous plane parameters can be calculated from the center of gravity s - and the normal vector n - as follows:
Figure 00140002

Wenn alle drei homogenen Ebenen bestimmt sind, kann ihr Schnittpunkt in homogenen Koordinaten errechnet werden.When all three homogeneous levels are determined, their intersection can be calculated in homogeneous coordinates.

Der Umgang mit homogenen Koordinaten ist dem Fachmann an sich vertraut. Einen Einstieg kann beispielsweise der Artikel "Homogeneous Cordinates" von J. Bloomenthal et al., Department Operationsfeld Computer Science, The University of Calgary, www.unchainedgeometry.com/jbloom/papers/homog-coords.pfd, liefern.The skilled worker is familiar with handling homogeneous coordinates. The article "Homogeneous Cordi nates "by J. Bloomenthal et al., Department of Computer Science, The University of Calgary, www.unchainedgeometry.com/jbloom/papers/homog-coords.pfd.

Nachfolgend werden Varianten der vorangehend erläuterten Ausführungsform dargestellt. Hierbei sind in den Figuren Komponenten, die Komponenten der 2 hinsichtlich ihrer Funktion und ihres Aufbaus entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern, zur Unterscheidung jedoch mit einem zusätzlichen Buchstaben versehen.Variants of the previously explained embodiment are shown below. Here are components in the figures, the components of 2 correspond in terms of their function and structure, with the same reference numbers, but with an additional letter to distinguish them.

In 6 ist eine Möglichkeit dargestellt, um eine Auflösung des in 2 gezeigten Positionsbestimmungssystems 31 zu erhöhen. Hierbei wird der in 3 gezeigte Strahlungssender etwas abgewandelt, indem dann der die Kollimationsanordnung 44 durchsetzende Strahl 46 wenigstens eine Divergenz aufweist, so daß auch die Richtstrahlen 59, 67 und 71 in ihrer Elevationsrichtung ebenfalls eine geringe Divergenz aufweisen. In 6 ist schematisch ein Zeilendetektor 37a mit seinen einzelnen lichtempfindlichen Elementen 81 gezeigt, auf welche ein solcher Richtstrahl mit Divergenz trifft. In 6 ist weiter eine Intensitätsverteilung der auf den Detektor 37a ortsabhängig treffenden Strahlungsintensität als Kurve 82 eingetragen. Der Rechner liest diese Intensitätsverteilung aus und ermittelt zum einen deren Breite 83 und deren Schwerpunkt 84. Die Lage des Schwerpunkts 84 wird damit als Ort 73a in die weitere Berechnung eingeführt, an dem die Lichtscheibe den Zeilendetektor 37a schneidet. Die Position des Ortes 73a ist damit mit einer höheren Genauigkeit bestimmbar als es dem Abstand der einzelnen lichtempfindlichen Elemente 81 des Detektors 37a voneinander entspricht.In 6 is shown a way to resolve the 2 shown positioning system 31 to increase. Here the in 3 Radiation transmitter shown modified somewhat by the collimation arrangement 44 penetrating beam 46 has at least one divergence, so that the directional beams 59 . 67 and 71 also have a slight divergence in their elevation direction. In 6 is a schematic of a line detector 37a with its individual photosensitive elements 81 shown on which such a directional beam strikes with divergence. In 6 is also an intensity distribution on the detector 37a location-dependent radiation intensity as a curve 82 entered. The computer reads out this intensity distribution and firstly determines its width 83 and their focus 84 , The location of the center of gravity 84 becomes a place 73a introduced in the further calculation on which the lens the line detector 37a cuts. The location of the place 73a can thus be determined with a higher accuracy than the distance between the individual photosensitive elements 81 of the detector 37a from each other.

Im Hinblick darauf, daß die Breiten 83 der Intensitätsverteilungen 82 nicht zu groß werden und damit die nachgewiesenen Intensitäten absolut zu gering werden, ist es vorteilhaft, daß der Strahlungssender nicht unmittelbar einen divergenten Strahl emittiert sondern vielmehr einen konvergenten Strahl emittiert, der dann hinter einem Fokus bzw. Kreuzungspunkt in einen divergenten Strahl übergeht, wobei der Kreuzungspunkt, je nach Durchmesser des Meßvolumens, einige zehn Zentimeter oder einige Meter entfernt von dem Strahlungssender angeordnet sein kann.In view of the fact that the latitudes 83 of the intensity distributions 82 not become too large and thus the detected intensities absolutely too low, it is advantageous that the radiation transmitter does not directly emit a divergent beam, but rather emits a convergent beam, which then merges into a divergent beam behind a focus or crossing point, the Crossing point, depending on the diameter of the measuring volume, can be arranged a few ten centimeters or a few meters away from the radiation transmitter.

Andererseits ist es insbesondere bei in Erstreckungsrichtung der Zeilendetektoren 37a schmalen Intensitätsverteilungen von Richtstrahlen auch ausreichend, wenn der Rechner bzw. der Zeilendetektor lediglich die Orte erfaßt, an denen die auf den Detektor treffende Strahlungsintensität einen Schwellenwert übersteigt, wodurch die Rechenarbeit verringert werden kann bzw. die von den Detektoren zum Rechner auszulesende Datenmenge reduziert werden kann.On the other hand, it is particularly in the direction of extension of the line detectors 37a Narrow intensity distributions of directional beams are also sufficient if the computer or the line detector only detects the locations at which the radiation intensity striking the detector exceeds a threshold value, as a result of which the computing work can be reduced or the amount of data to be read from the detectors to the computer can be reduced ,

Da hierbei allerdings immer mehrere Einzelpixel des Detektors in der Regel den Schwellenwert überschreiten, ist eine erreichbare Genauigkeit bei dieser Auswertungsvariante beschränkt.However, there are always several Individual pixels of the detector usually exceed the threshold value, is an achievable accuracy with this evaluation variant limited.

Ferner ist es möglich, die Breite 83 der Intensitätsverteilung 82 in die Berechnung als ein Maß für den Abstand des Strahlungssenders von dem Detektor 37a aufzunehmen, um zum Beispiel dann, wenn aufgrund von Abschattungen der Richtstrahlen weniger als neun Detektoren durch die Lichtstrahlen belichtet werden, die Positionsbestimmung noch mit einer ausreichenden Genauigkeit durchzuführen.It is also possible to change the width 83 the intensity distribution 82 in the calculation as a measure of the distance of the radiation transmitter from the detector 37a to record, for example, if, due to shadowing of the directional rays, fewer than nine detectors are illuminated by the light rays, the position determination is still carried out with sufficient accuracy.

Ein in 4 schematisch dargestelltes Bearbeitungssystem 21a weist einen ähnlichen Aufbau auf, wie das in 2 gezeigte Bearbeitungssystem. Ein Bearbeitungskopf 29b des Bearbeitungssystems 21b ist durch einen Roboter 23b innerhalb eines Meßvolumens verlagerbar. An dem Bearbeitungskopf 29b ist ebenfalls eine Strahlungssender anordnung 41b fest angebracht, welche drei Richtstrahlen 59b, 67b und 71b emittiert, welche jeweils eine scheibenförmige Richtcharakteristik aufweisen, deren Ebenen im wesentlichen orthogonal zueinander orientiert sind. Das Meßvolumen ist von Kanten 35b eines Quaders 33b umgeben, wobei die Kanten wiederum als starre Streben aus einem stabilen Material mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet sind.An in 4 schematically illustrated processing system 21a has a structure similar to that in 2 shown processing system. A machining head 29b of the machining system 21b is by a robot 23b relocatable within a measuring volume. On the processing head 29b is also a radiation transmitter arrangement 41b firmly attached, which three directional beams 59b . 67b and 71b emitted, each of which has a disk-shaped directional characteristic, the planes of which are oriented essentially orthogonally to one another. The measuring volume is from edges 35b of a cuboid 33b surrounded, the edges in turn being formed as rigid struts from a stable material with a low coefficient of thermal expansion.

Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 2 sind allerdings an den Kanten 35b keine Zeilendetektoren angebracht. Vielmehr sind zwischen den aufrecht stehenden Kanten 35b und den mit Abstand von dem Boden angeordneten horizontal orientierten Kanten 35b Schirme 97 aus einem transparenten und Licht diffus streuenden Material flächig aufgespannt. Außerhalb des Meßvolumens bzw. Quaders 33b sind mehrere Kameras 91 angeordnet, von denen eine jede ein Bild eines der Schirme 97 aufnimmt (lediglich eine Kamera 91 ist in 4 der Übersichtlichkeit halber dargestellt). Das Auftreffen der Lichtstrahlen 59b, 67b und 71b auf die Schirme verursacht leuchtende Linien 93, welche von den Kameras 91 detektiert werden und als Bilder an einen Rechner 39b ausgegeben werden. Der Rechner 39b wertet die von den Kameras 91 gelieferten Bilder aus und rekonstruiert daraus die Lage der Scheiben-Richtstrahlen 59b, 67b, 71b im Raum und errechnet daraus Ort und Orientierung des Strahlungssenders 41b bzw. des Bearbeitungskopfes 29b in dem Meßvolumen.In contrast to the embodiment according to 2 but are on the edges 35b no line detectors attached. Rather are between the upright edges 35b and the horizontally oriented edges spaced from the floor 35b umbrellas 97 made of a transparent and light diffusely scattering material. Outside the measuring volume or cuboid 33b are multiple cameras 91 arranged, each one a picture of one of the screens 97 records (just a camera 91 is in 4 shown for clarity). The impact of the rays of light 59b . 67b and 71b glowing lines on the screens 93 which of the cameras 91 be detected and as images to a computer 39b be issued. The computer 39b evaluates that from the cameras 91 delivered images and reconstructs the position of the target beams 59b . 67b . 71b in the room and calculates the location and orientation of the radiation transmitter 41b or the processing head 29b in the measurement volume.

Um die Auswertung der Bilder und absolute Bestimmung der Lage der Linien 93 zu erleichtern tragen die Schirme jeweils ein Netz von Referenzlinien 95, deren Lage in dem Koordinatensystem vorbekannt ist.To evaluate the images and absolutely determine the location of the lines 93 the screens each carry a network of reference lines to facilitate this 95 whose position is already known in the coordinate system.

Auch der Boden des Meßvolumens ist mit einem derartigen Netz von Referenzlinien 95 versehen, und eine weitere in 4 nicht separat dargestellte Kamera nimmt ein Bild des Bodens mit dem Netz von Referenzlinien 95 auf, wobei in dem Bild ferner auch eine oder mehrere Linien 93 dort sichtbar sind, wo einer der Richtstrahlen 59b, 67b und 71b auf den Boden fällt. Auch dieses Bild wird von dem Rechner 39b zur Bestimmung der Position des Bearbeitungskopfes 29b ausgewertet.The bottom of the measuring volume is also with such a network of reference lines 95 provided, and another in 4 Camera not shown separately takes a picture of the floor with the network of reference lines 95 , with one or more lines in the image 93 are visible where one of the directional beams 59b . 67b and 71b falls on the floor. This picture is also from the computer 39b to determine the position of the machining head 29b evaluated.

In 5 ist eine Variante des in 4 gezeigten Positionsbestimmungssystems dargestellt. Bei dem in 5 gezeigten Positionsbestimmungssystem 31c sind wiederum Wände eines ein Meßvolumen umgebenden Quaders 33c als Schirme 97c ausgebildet, welche auf die Schirme 97c treffende Richtstrahlung streuen. Einem jeden Schirm 97c ist eine Kamera 91c zugeordnet, um ein Bild des Schirms und damit von leuchtenden Linien aufzunehmen, die durch die Richtstrahlung eines in 5 nicht dargestellten Strahlungssenders hervorgerufen werden.In 5 is a variant of the in 4 shown positioning system. At the in 5 shown positioning system 31c are in turn walls of a cuboid surrounding a measurement volume 33c as umbrellas 97c trained which on the umbrellas 97c scatter the relevant directional radiation. Every umbrella 97c is a camera 91c assigned to take a picture of the screen and thus of luminous lines that are reflected by the directional radiation of a 5 Radiation transmitter, not shown, are caused.

Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform eines Strahlungssenders wird ein Strahl mit einem ringförmigen Strahlquerschnitt durch eine Ringblende erzeugt. Es ist allerdings wünschenswert, daß auch der Strahl mit dem ringförmigen Strahlquerschnitt innerhalb des Rings ein gaußförmiges Intensitätsprofil aufweist, was mit der Ringblende nicht einfach und schließlich nur mit hohen Intensitätsverlusten realisierbar ist. Eine Verbesserung bietet hier ein Strahlungssender 41d, wie er in 7 teilweise dargestellt ist. Dem Strahlungssender 41d wird entlang einer z-Achse ein konzentrischer Strahl 46d mit einer gaußförmigen Intensitätsverteilung 101 zugeführt. Der Strahl 46d trifft auf einen zur z-Achse zentrierten reflektierenden Kegel 103, welcher radial innerhalb eines zur z-Achse zentrierten reflektierenden Konus 105 angeordnet ist, welcher den an dem reflektierenden Kegel 103 geteilten Strahl wieder umlenkt, so daß hiernach ein Strahl 51d mit einem ringförmigen Strahlquerschnitt hoher Strahlintensität und teilweise gaußförmigem Intensitätsprofil entlang der z-Achse weitergeleitet wird. Die in 7 gezeigte Anordnung wird auch als "Axikon-Beam Expander" bezeichnet.At the in 3 Embodiment of a radiation transmitter shown, a beam with an annular beam cross section is generated by an annular diaphragm. However, it is desirable that the beam with the ring-shaped beam cross section within the ring also has a Gaussian intensity profile, which is not easy with the ring diaphragm and can only be realized with high intensity losses. A radiation transmitter offers an improvement here 41d as he is in 7 is partially shown. The radiation transmitter 41d becomes a concentric ray along a z-axis 46d with a Gaussian intensity distribution 101 fed. The beam 46d strikes a reflective cone centered on the z-axis 103 , which is radially within a reflective cone centered on the z-axis 105 is arranged, which on the reflective cone 103 redirected split beam again, so that afterwards a beam 51d with an annular beam cross section of high beam intensity and partially Gaussian intensity profile along the z-axis. In the 7 arrangement shown is also referred to as "Axikon-Beam Expander".

Während die in 7 gezeigte Anordnung reflektiv arbeitet, zeigt 8 einen Teil eines Strahlungssenders 41e, welcher als refraktiv arbeitender "Akikon-Beam Expander" ausgeführt ist. Ein entlang einer z-Achse zugeführter Strahl 46e mit einem gaußförmigen Intensitätsprofil 101e wird an einer konkaven Keillinse 103e derart gebeugt, daß sich der Strahl auf weitet. An einer der Linse 103e nachfolgenden konvexen Keillinse 105e werden die aufgeteilten Strahlen dann wieder derart umgelenkt, daß sie als Ringstrahl 51e konzentrisch zur z-Achse mit einem teilweise gaußförmigen Intensitätsprofil 107e weiterverlaufen.While the in 7 shown arrangement works reflectively, shows 8th part of a radiation transmitter 41e , which is designed as a refractive "Akikon-Beam Expander". A beam fed along a z-axis 46e with a Gaussian intensity profile 101e is on a concave wedge lens 103e bent so that the beam widens. On one of the lenses 103e subsequent convex wedge lens 105e the split beams are then redirected again in such a way that they form a ring beam 51e concentric to the z-axis with a partially Gaussian intensity profile 107e extend further.

Bei einer in 9 gezeigten Variante wird ein entlang einer z-Achse einfallender Strahl 46f durch ein diffraktives optisches Element 103f in einen Strahl mit ringförmigen Strahlquerschnitt umgeformt. Mit einem Abstand d von dem diffraktiven optischen Element 103f ist ein weiteres diffraktives optisches Element 105f angeordnet, welches in dem umgeformten Strahl Wellenfrontfehler kompensiert, so daß der Strahl parallel zur z-Achse sich als ein Ringstrahl 51f weiter ausbreitet. Die beiden diffraktiven optischen Elemente 103f und 105f sind derart berechnet und gestaltet, daß eine anfängliche gaußförmige Intensität 101f des Strahls 46f in eine gaußförmige Ringintensität 107f des Ringstrahls 51f umgewandelt wird.At one in 9 shown variant is an incident along a z-axis 46f through a diffractive optical element 103f formed into a beam with an annular beam cross section. At a distance d from the diffractive optical element 103f is another diffractive optical element 105f arranged, which compensates for wavefront errors in the transformed beam, so that the beam parallel to the z-axis is a ring beam 51f spreads further. The two diffractive optical elements 103f and 105f are calculated and designed to have an initial Gaussian intensity 101f of the beam 46f into a Gaussian ring intensity 107f of the ring beam 51f is converted.

In einer weiteren Variante gemäß 10 trifft ein konvergent einfallender Strahl 41g mit einer gaußförmigen Intensitätsverteilung auf einen Glaskörper 111 mit einer teilweise reflektierenden Strahlteilerfläche 113, welche er durchsetzt. Daraufhin trifft der Strahl auf eine gewölbte Oberfläche 115 des Körpers 111, an welcher er teilweise reflektiert wird und welche er teilweise passiert. Der passierende Teil des Strahls wird von einem ebenfalls gewölbten Spiegel 117 zurückreflektiert, so daß der reflektierte Strahl über die Fläche 115 wieder in den Körper 111 eintritt. Die Flächen 115 und 117 sind hierbei derart gestaltet, daß der unmittelbar an der Fläche 115 innen reflektierte Strahlanteil radial innerhalb des an der Fläche 117 reflektierten Strahlanteils ringförmig angeordnet ist und eine Überlagerung dieser beiden Strahlanteile entlang einer in 10 senkrecht ausgerichteten z-Achse aus dem Körper 111 austritt.According to another variant 10 hits a convergent beam 41g with a Gaussian intensity distribution on a vitreous 111 with a partially reflecting beam splitter surface 113 which he enforces. The beam then hits a curved surface 115 of the body 111 of which it is partially reflected and which it partially passes. The passing part of the beam is also mirrored by a mirror 117 reflected back so that the reflected beam across the surface 115 back in the body 111 entry. The areas 115 and 117 are designed so that the directly on the surface 115 internally reflected beam portion radially within that on the surface 117 reflected beam portion is arranged in a ring and an overlay of these two beam portions along one in 10 vertically aligned z-axis from the body 111 exit.

In den vorangehend erläuterten Ausführungsformen hat die von dem Strahlungssender emittierte Richtstrahlung jeweils eine scheibenförmige Intensitätsverteilung. Es ist jedoch möglich, auch andere Intensitätsverteilungen einzusetzen, sofern die Geometrie der Intensitätsverteilung bekannt ist, so daß dann aus den Orten, an denen die Richtstrahlung auf die Detektionsflächen der Detektoranordnung trifft, die Position des Strahlungssenders errechnet werden kann. Die Art der Richtcharakteristik der Richtstrahlung ist hierbei im allgemeinen beliebig. Allerdings ist es bei Systemen, welche Zeilendetektoren als Schirme zur Erfassung der Richtstrahlen einsetzen, vorteilhaft, wenn die Richtstrahlung eine flächige Charakteristik hat, wie dies bei der scheibenförmigen Richtstrahlung der Fall ist und wie dies bei beispielsweise konischen Strahlungskegeln ebenfalls der Fall sein kann. Ein konischer Strahlungskegel kann beispielsweise erzeugt werden, indem ein Öffnungswinkel der verspiegelten konischen Kegel in den Strahlungssendern gemäß 3 verändert wird.In the embodiments explained above, the directional radiation emitted by the radiation transmitter each has a disk-shaped intensity distribution. However, it is possible to use other intensity distributions, provided the geometry of the intensity distribution is known, so that the position of the radiation transmitter can then be calculated from the locations at which the directional radiation hits the detection surfaces of the detector arrangement. The type of directional characteristic of the directional radiation is generally arbitrary. However, in systems which use line detectors as screens for detecting the directional beams, it is advantageous if the directional radiation has a flat characteristic, as is the case with the disc-shaped directional radiation and as can also be the case with, for example, conical radiation cones. A conical radiation cone can be generated, for example, by an opening angle according to the mirrored conical cones in the radiation transmitters 3 is changed.

Bei der Ausführungsform gemäß 4, wo die auf den Schirm treffende Strahlungsintensität nicht lediglich zeilenweise entlang von Linien sondern zweidimensional ortsauflösend erfaßt wird, ist es hingegen ausreichend, wenn beispielsweise Richtstrahlen mit einem kleinen kreisscheibenförmigen Strahlquerschnitt eingesetzt werden. Vorzugsweise werden dann ebenfalls drei oder mehr derartiger Strahlen eingesetzt.In the embodiment according to 4 Where the radiation intensity striking the screen is not only detected line-by-line along lines but two-dimensionally in a spatially resolving manner, on the other hand, it is sufficient if, for example, directional beams with a small circular beam cross section are used. Three or more such beams are then preferably also used.

Bei der in 4 erläuterten Ausführungsform ist es ferner möglich, eine oder mehrere Seiten des Quaders nicht mit einem flächigen Schirm zu bedecken, so daß zu bearbeitende Güter in das Meßvolumen transportiert werden können.At the in 4 explained embodiment, it is also possible not to cover one or more sides of the cuboid with a flat screen, so that goods to be processed can be transported into the measurement volume.

Auch bei der in 2 erläuterten Ausführungsform ist es möglich, einige der Zeilendetektoren wegzulassen oder diese in ihrer Länge kürzer auszuführen, so daß sie sich nicht entlang im wesentlichen der gesamten Länge eines Quaders erstrecken. Hat nämlich der Roboter selbst noch ein Positionserfassungssystem, beispielsweise realisiert durch Encoder in den Schwenkachsen, welches eine geringere Präzision aufweist als das erfindungsgemäße Positionsbestimmungssystem, so ist es möglich, das Positionsbestimmungssystem des Roboters zur Erfassung der Position des Meßkopfes dann einzusetzen, wenn die Zahl der Orte, an denen Lichtstrahlung auf die Detektoren fällt, nicht ausreichend ist, um unabhängig sämtliche Komponenten der Position des Meßkopfes erfassen zu können.Even with the 2 illustrated embodiment, it is possible to use some of the line detectors omit or make them shorter in length so that they do not extend along substantially the entire length of a cuboid. If the robot itself still has a position detection system, for example implemented by encoders in the swivel axes, which has a lower precision than the position determination system according to the invention, it is possible to use the robot's position determination system to detect the position of the measuring head when the number of locations , at which light radiation falls on the detectors, is not sufficient to be able to independently detect all components of the position of the measuring head.

In den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Position des Meßkopfes vollständig, das heißt hinsicht lich seiner Raumkoordinaten und seiner Orientierungen erfaßt. In bestimmten Situationen ist es ausreichend, die Position lediglich hinsichtlich der Raumkoordinaten zu erfassen und auf die Erfassung der Orientierung zu verzichten. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Roboter derart ausgeführt ist, daß die Orientierung des Bearbeitungskopfes nicht änderbar ist. Dies kann insbesondere dann auftreten, wenn der Meßkopf selbst lediglich translatorisch verlagerbar ist. Auch ist es möglich, nicht sämtliche Ortskoordinaten sondern nur beispielsweise eine oder zwei Ortskoordinaten nach den Prinzipien des vorangehend beschriebenen Positionsbestimmungssystems zu errechnen.In the previously described embodiments the position of the measuring head becomes complete is called regarding its spatial coordinates and its orientations. In particular In situations, it is sufficient to consider the position only to capture the spatial coordinates and to capture the orientation to renounce. This is especially the case when the robot executed like this is that the Orientation of the machining head cannot be changed. In particular, this can then occur when the measuring head itself is only translationally shiftable. Nor is it possible all Location coordinates but only one or two location coordinates, for example according to the principles of the positioning system described above to calculate.

Sofern die Raumkoordinaten des Bearbeitungskopfes bereits aus einer anderen Quelle bekannt sind, ist es dann möglich, das Positionsbestimmungssystem lediglich dazu einzusetzen, die Orientierung des Bearbeitungskopfes zu bestimmen. In den Fällen, in denen die Position des Strahlungssenders nicht vollständig hinsichtlich sämtlicher Koordinaten und Orientierungen bestimmt werden muß, können wesentlich weniger Schirme bzw. Detektoren eingesetzt werden, und es ist auch dann noch bei gegebener Abschattung einiger der Detektoren möglich, die gewünschten Komponenten der Position zu errechnen.If the spatial coordinates of the machining head are already known from another source, it is then possible that Positioning system only to use the orientation of the machining head. In cases where the position of the radiation transmitter is not complete with regard to all Coordinates and orientations must be determined can be essential fewer screens or detectors are used, and it is then still possible given some shadowing of some of the detectors that desired Calculate components of the position.

Die in den 2 und 4 gezeigten Bearbeitungssysteme sind erweiterbar, indem mehrere Quader nebeneinander angeordnet werden, wobei in einem jeden Quader ein oder mehrere Strahlungssender bzw. Roboter angeordnet sind.The in the 2 and 4 The processing systems shown can be expanded by arranging a plurality of cuboids next to one another, one or more radiation transmitters or robots being arranged in each cuboid.

Neben der Anbringung der einen oder mehreren Strahlungssender an einen Bearbeitungskopf eines Roboters ist es auch möglich, die Strahlungssender an anderen Objekten anzubringen, deren Position im Raum bestimmt werden soll. So ist es beispielsweise möglich, die Strahlungssender an handge führten Bearbeitungswerkzeugen, wie beispielsweise Bohrmaschinen anzubringen, um deren Lage im Raum besser kontrollieren zu können.In addition to attaching one or several radiation transmitters to a processing head of a robot is it also possible attach the radiation emitter to other objects, their position to be determined in the room. For example, it is possible that Radiation transmitter on hand-held Attaching processing tools, such as drilling machines, to better control their position in the room.

Es ist ferner möglich, nicht sämtliche Detektoren, die an den Kanten des Meßvolumens angeordnet sind, auszulesen, sondern lediglich eine solche Untermenge von Detektoren, an denen ein Schnittpunkt der Lichtstrahlen mit dem Detektor erwartet wird.It is also possible not all Detectors, which are arranged at the edges of the measurement volume, to read, but only such a subset of detectors, where an intersection of the light rays with the detector is expected.

Dies ist dann möglich, wenn bei einer vorzunehmenden Detektorauslesung der Ort des Strahlungssenders berücksichtigt wird, an welchem dieser bei der zuletzt oder einer vorangehend erfolgten Auslesung angeordnet war und in Abhängigkeit davon eine reduzierte Menge von auszulesenden Detektoren bestimmt wird. Hierdurch kann die auszulesende und zu verarbeitende Datenmenge deutlich reduziert werden.This is possible if one is to be carried out Detector reading takes into account the location of the radiation transmitter on which of these was the last or a previous one Readout was arranged and depending on it a reduced Amount of detectors to be read is determined. This can the amount of data to be read and processed is significantly reduced.

Die reduzierte Menge an auszulesenden Detektoren kann ebenfalls anhand von Koordinaten des Meßkopfes bestimmt werden, welche mit reduzierter Genauigkeit aus anderer Quelle vorliegen, beispielsweise von einer roboterinternen Stellungssensorik.The reduced amount of data to be read out Detectors can also be based on coordinates of the measuring head be determined which with reduced accuracy from others Source are available, for example from a position sensor system inside the robot.

Claims (23)

Positionsbestimmungssystem zum Bestimmen wenigstens einer Komponente einer Position eines innerhalb eines Meßvolumens verlagerbaren (29) Objekts, umfassend: wenigstens einen an dem Objekt (29) angebrachten Strahlungssender (41) zur Emission einer Richtstrahlung (59, 73, 71) mit einer nicht-isotropen Strahlungsintensitätsverteilung, eine Detektoranordnung (37; 97, 91) zu ortsabhängigen Detektion einer direkt auf einen an einem Rand des Meßvolumens oder außerhalb des Meßvolumens angeordneten Schirm (37; 97) der Detektoranordnung treffenden Intensitätsverteilung der Richtstrahlung (59, 73, 71), einen Rechner (39), um aus der durch die Detektoranordnung (37; 97, 91) detektierten Intensitätsverteilung die wenigstens eine Komponente der Position des Objekts (29) innerhalb des Meßvolumens zu bestimmen.Position determination system for determining at least one component of a position of a position that can be displaced within a measurement volume ( 29 ) Object, comprising: at least one on the object ( 29 ) attached radiation transmitter ( 41 ) for the emission of directional radiation ( 59 . 73 . 71 ) with a non-isotropic radiation intensity distribution, a detector arrangement ( 37 ; 97 . 91 ) for location-dependent detection of a screen arranged directly on a screen at an edge of the measurement volume or outside the measurement volume ( 37 ; 97 ) the intensity distribution of the directional radiation that meets the detector arrangement ( 59 . 73 . 71 ), a calculator ( 39 ) from the detector array ( 37 ; 97 . 91 ) detected intensity distribution the at least one component of the position of the object ( 29 ) to be determined within the measuring volume. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, wobei die Richtstrahlung wenigstens ein Teilstrahlenbündel (59, 73, 71) mit einer Scheiben-Strahlungsintensitätsverteilung mit einer in einer Azimutrichtung des Strahlungssenders breiten und in einer Elevations richtung im Vergleich zur Azimutrichtung schmalen Winkelverteilung umfaßt.Position determination system according to claim 1, wherein the directional radiation at least one partial beam ( 59 . 73 . 71 ) with a disk radiation intensity distribution with a wide in an azimuth direction of the radiation transmitter and in an elevation direction compared to the azimuth direction narrow angle distribution. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 2, wobei der Strahlungssender (41) einen konischen Spiegel (57, 65) umfaßt.Positioning system according to claim 2, wherein the radiation transmitter ( 41 ) a conical mirror ( 57 . 65 ) includes. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 3, wobei mehrere Strahlungssender mit jeweils einem konischen Spiegel (57, 65) vorgesehen sind, welche von einer gemeinsamen Strahlungsquelle (43) gespeist sind.Positioning system according to claim 3, wherein a plurality of radiation transmitters, each with a conical mirror ( 57 . 65 ) are provided which are from a common radiation source ( 43 ) are fed. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Richtstrahlung drei Teilstrahlenbündel (59, 73, 71) mit der Scheiben-Strahlungsintensitätsverteilung umfaßt, deren Azimutrichtungen paarweise quer zueinander und insbesondere paarweise im wesentlichen orthogonal zueinander orientiert sind.Positioning system according to one of claims 2 to 4, wherein the directional radiation three parts ray bundle ( 59 . 73 . 71 ) with the disk radiation intensity distribution, the azimuth directions of which are oriented in pairs transverse to one another and in particular in pairs essentially orthogonal to one another. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Detektoranordnung mehrere Schirme umfaßt, welche jeweils an einem ortsauflösenden Zeilendetektor (37) bereitgestellt sind.Position determination system according to one of claims 1 to 5, wherein the detector arrangement comprises a plurality of screens, each of which is attached to a position-resolving line detector ( 37 ) are provided. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 6, wobei wenigstens zwei Zeilendetektoren (37) sich quer zueinander erstrecken und insbesondere nicht in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.Positioning system according to claim 6, wherein at least two line detectors ( 37 ) extend transversely to one another and in particular are not arranged in a common plane. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei wenigstens zwei Zeilendetektoren (37) sich parallel zueinander erstrecken und mit Abstand voneinander angeordnet sind.Positioning system according to claim 6 or 7, wherein at least two line detectors ( 37 ) extend parallel to each other and are spaced from each other. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Zeilendetektoren (37) bezüglich einem Zentrum des Meßvolumens einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind.Position determination system according to one of claims 6 to 8, wherein the line detectors ( 37 ) are arranged substantially opposite one another with respect to a center of the measurement volume. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Zeilendetektoren im wesentlichen entlang von Kanten (35) eines das Meßvolumen umgebenden Quaders (33) angeordnet sind. Positioning system according to one of claims 6 to 9, wherein the line detectors substantially along edges ( 35 ) of a cuboid surrounding the measuring volume ( 33 ) are arranged. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei an dem Objekt (29) mehrere Strahlungssender zur Emission jeweils einer Richtstrahlung angebracht sind, und wobei die Strahlungssender jeweils einen Abstand voneinander aufweisen, der wesentlich kleiner ist als ein Durchmesser des Meßvolumens und insbesondere mehr als fünf mal kleiner, vorzugsweise mehr als zehn mal kleiner als der Durchmesser des Meßvolumens ist.Positioning system according to one of claims 1 to 10, wherein on the object ( 29 ) a plurality of radiation transmitters are arranged to emit a directional radiation each, and the radiation transmitters are each at a distance from one another which is substantially smaller than a diameter of the measurement volume and in particular more than five times smaller, preferably more than ten times smaller than the diameter of the measurement volume , Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Schirm (97) der Detektoranordnung die Richtstrahlung streut und dem Schirm (97) wenigstens eine mit Abstand von dem Schirm angeordnete Kamera (91) zugeordnet ist, um von dem Schirm gestreute Richtstrahlung ortsabhängig zu erfassen.Positioning system according to one of claims 1 to 11, wherein the screen ( 97 ) the detector arrangement scatters the directional radiation and the screen ( 97 ) at least one camera arranged at a distance from the screen ( 91 ) is assigned in order to detect directional radiation scattered by the screen in a location-dependent manner. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 12, wobei mehrere sich im wesentlichen in einer Ebene erstreckende Schirme (97) vorgesehen sind, welche sich quer und insbesondere im wesentlichen orthogonal zueinander erstrecken.Positioning system according to claim 12, wherein a plurality of screens extending substantially in one plane ( 97 ) are provided which extend transversely and in particular essentially orthogonally to one another. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Schirm (97) ein Skalenmuster (95) trägt.Positioning system according to claim 12 or 13, wherein the screen ( 97 ) a scale pattern ( 95 ) wearing. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Strahlungssender (29b) und die Kamera (91c) auf einer gleichen Seite des Schirms (97) angeordnet sind.Positioning system according to one of claims 12 to 14, wherein the radiation transmitter ( 29b ) and the camera ( 91c ) on the same side of the screen ( 97 ) are arranged. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Strahlungssender (29b) und die Kamera (91) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Schirms (97) angeordnet sind.Position determination system according to one of claims 12 to 15, wherein the radiation transmitter ( 29b ) and the camera ( 91 ) on opposite sides of the screen ( 97 ) are arranged. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Rechner (39) zur Bestimmung der wenigstens einen Position Orte des Schirms der Detektoranordnung auswertet, an denen die auf den Schirm treffende Strahlungsintensität einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.Position determination system according to one of claims 1 to 16, wherein the computer ( 39 ) To determine the at least one position, evaluates locations on the screen of the detector arrangement at which the radiation intensity striking the screen exceeds a predetermined threshold value. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Rechner zur Bestimmung der wenigstens einen Position eine Ortsverteilung (82) der auf den Schirm (37a) der Detektoranordnung treffenden Strahlungsintensität auswertet.Position determination system according to one of claims 1 to 17, wherein the computer for determining the at least one position a location distribution ( 82 ) on the screen ( 37a ) evaluates the radiation intensity of the detector arrangement. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei mehrere Strahlungssender vorgesehen sind, welche die Richtstrahlung zeitlich alternierend emittieren.Positioning system according to one of claims 1 to 18, wherein a plurality of radiation transmitters are provided, which time the directional radiation emit alternately. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die wenigstens eine Position wenigstens eine, insbesondere drei, Ortskoordinaten oder/und wenigstens eine, insbesondere drei, Orientierungen des Objekts in dem Meßvolumen umfaßt.Positioning system according to one of claims 1 to 19, wherein the at least one position at least one, in particular three, location coordinates and / or at least one, in particular three, Orientations of the object in the measurement volume includes. Positionsbestimmungsverfahren zum Bestimmen wenigstens einer Komponente einer Position eines innerhalb eines Meßvolumens verlagerbaren Objekts, insbesondere unter Einsatz des Positionsbestimmungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das Positionsbestimmungsverfahren umfaßt: Anbringen wenigstens eines Strahlungssenders zur Emission einer Richtstrahlung mit einer nicht-isotropen Strahlungsintensitätsverteilung an dem Objekt, Anordnen einer Detektoranordnung an einem Rand des Meßvolumens oder außerhalb des Meßvolumens, und zwar zur Detektion einer auf die Detektoranordnung treffenden Strahlungsintensität der Richtstrahlung, Bestimmen der wenigstens einen Komponente der Position des Objekts innerhalb des Meßvolumens aus der durch die Detektoranordnung detektierten Strahlungsintensität.Position determination method for determining at least a component of a position within a measurement volume relocatable object, in particular using the position determination system according to one of claims 1 to 20, the positioning method comprising: install at least one radiation transmitter for emitting directional radiation with a non-isotropic radiation intensity distribution on the object, arrange a detector arrangement on an edge of the measurement volume or outside the measuring volume, specifically for the detection of one striking the detector arrangement radiation intensity the directional radiation, Determine the at least one component the position of the object within the measuring volume from the by the Detector arrangement detected radiation intensity. Bearbeitungssystem, umfassend: einen Roboter mit einem Sockel, einem an dem Sockel festgelegten Stativ mit mehreren relativ zueinander verlagerbaren Stativgliedern und einem an einem der Stativglieder angebrachten Bearbeitungskopf, welcher durch Verlagerung der Stativglieder relativ zueinander innerhalb eines Meßvolumens verlagerbar ist, wenigstens einen einem der Stativglieder angebrachten Strahlungssender zur Emission einer Richtstrahlung mit einer nicht-isotropen Strahlungsintensitätsverteilung, eine an einem Rand des Meßvolumens oder außerhalb des Meßvolumens angeordnete Detektoranordnung zu Detektion einer direkt auf einen Schirm der Detektoranordnung treffenden Intensitätsverteilung der Richtstrahlung, einen Rechner, um aus der durch die Detektoranordnung detektierten Intensitätsverteilung die wenigstens eine Komponente der Position des Stativglieds, an dem der Strahlungssender angebracht ist, innerhalb des Meßvolumens zu bestimmen.Machining system comprising: a robot with a base, a tripod fixed to the base with several stand members that can be moved relative to one another and one on one of the Tripod members attached machining head, which by displacement of the stand members relative to one another within a measurement volume is relocatable attached at least one of the tripod members Radiation transmitter for emitting directional radiation with a non-isotropic Radiation intensity distribution, a at an edge of the measuring volume or outside of the measuring volume Arranged detector arrangement for detecting one directly on one Screen of the detector arrangement hitting the intensity distribution of the directional radiation, one Calculator to determine the intensity distribution detected by the detector arrangement the at least one component of the position of the stand member to which the radiation transmitter is attached, within the measuring volume to determine. Bearbeitungssystem nach Anspruch 22, wobei mehrere Roboter vorgesehen sind, deren Bearbeitungsköpfe innerhalb des Meßvolumens verlagerbar sind und deren Positionen innerhalb des Meßvolumens bestimmbar sind.The machining system of claim 22, wherein a plurality Robots are provided whose processing heads are within the measuring volume are displaceable and their positions within the measuring volume are determinable.
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