DE112011100272B4

DE112011100272B4 - Retroreflektorsondenadapter zur Verfolgung verborgener Punkte

Info

Publication number: DE112011100272B4
Application number: DE112011100272.6T
Authority: DE
Inventors: Peter Edmonds; Kenneth Steffey
Original assignee: Faro Technologies Inc
Current assignee: Faro Technologies Inc
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2031-01-19
Also published as: CN102713514A; JP5183833B1; GB201210310D0; US8773667B2; GB2489345B; US20110176145A1; DE112011100272T5; GB2489345A; CN102713514B; WO2011112277A1; JP2013517482A

Abstract

Retroreflektorsondenadapter-Vorrichtung, umfassend:einen sphärisch montierten Retroreflektor (SMR; 310, 1410) mit einem in eine Metallkugel eingebetteten Würfelecken-Retroreflektor, wobei die Metallkugel eine kugelförmige Oberfläche aufweist und die kugelförmige Oberfläche einen Kugelmittelpunkt hat, der Würfelecken-Retroreflektor drei zueinander senkrecht stehende Spiegel umfasst, die drei Spiegel sich in einem gemeinsamen Scheitelpunkt schneiden, der mit dem Kugelmittelpunkt übereinstimmt; undeinen Adapter (312, 314, 316, 1412, 1414, 1416), der eine Halterung (312, 1412), eine Endplatte (316, 1416) und einen Stab (314, 1414) umfasst;wobei die Halterung (312, 1412) für das Halten des SMR (310, 1410) konfiguriert ist, die Endplatte (316, 1416) eine abgerundete Außenfläche (317, 1417) mit einem Krümmungsradius R hat, der Stab (314, 1414) ein erstes Ende aufweist , das an der Halterung (312, 1412) befestigt ist, und ein zweites Ende, das an der Endplatte (316, 1416) befestigt ist, wobei eine Distanz vom Mittelpunkt des SMR (310, 1410), wenn dieser in der Halterung (312, 1412) aufgenommen ist, zu jedem Punkt auf der abgerundeten Außenfläche (317, 1417) der Endplatte (316, 1416) gleich dem Krümmungsradius R ist, wobei die Punkte auf der abgerundeten Außenfläche (317, 1417) auf einer virtuellen Kugel (320) liegen, die als Mittelpunkt den Kugelmittelpunkt hat,wobei die Endplatte (316, 1416) als Segment der Oberfläche der virtuellen Kugel (320) geformt ist, um Punkte zu kontaktieren, die auf einer Oberfläche (319) zu messen sind.

Description

Querverweis auf verwandte Patentanmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 18. Januar 2010 angemeldeten vorläufigen US- amerikanischen Patentanmeldung, Aktenzeichen 61/295,848 , mit dem Titel „RETROREFLECTOR PROBE ADAPTOR“, welche hiermit in ihrer Gesamtheit einbezogen wird.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Retroreflektormessung und insbesondere Vorrichtungen und Verfahren, die es ermöglichen, dass ein sphärisch montierter Retroreflektor mit einem Lasertracker zur Messung verborgener Punkte verwendet wird.
Hintergrund
Es gibt eine Klasse eines Instruments, das die Koordinaten eines Punkts durch Senden eines Laserstrahls zu einem Retroreflektorziel misst, das sich in Kontakt mit einem Punkt auf einem Objekt befindet. Das Instrument bestimmt die Koordinaten des Punkts, indem es die Distanz und die zwei Winkel zu dem Ziel misst. Die Distanz wird mit einem Distanzmessgerät wie beispielsweise einem Absolutdistanzmesser oder einem Interferometer gemessen. Die Winkel werden mit einem Winkelmessgerät wie beispielsweise einem Winkelkodierer gemessen. Ein kardanisch aufgehängter Strahllenkungsmechanismus in dem Instrument lenkt den Laserstrahl zu dem interessierenden Punkt.
Der Lasertracker ist ein besonderer Typ eines Koordinatenmessgeräts, das das Retroreflektorziel mit einem oder mehreren Laserstrahlen verfolgt, den bzw. die es ausstrahlt. Ein anderes Instrument, das als „Totalstation“ oder „Tachymeter“ bekannt ist, kann in einigen Fällen einen Retroreflektor messen. In dieser gesamten Anmeldung wird eine weitreichende Definition eines Lasertrackers verwendet, welche Totalstationen umfasst.
Normalerweise sendet der Lasertracker einen Laserstrahl zu einem Retroreflektorziel. Ein üblicher Typ eines Retroreflektorziels ist der sphärisch montierte Retroreflektor (SMR; spherically mounted retroreflector), der einen in eine Metallkugel eingebetteten Würfelecken-Retroreflektor umfasst. Der Würfelecken-Retroreflektor umfasst drei zueinander senkrecht stehende Spiegel. Der Scheitelpunkt, der der gemeinsame Schnittpunkt der drei Spiegel ist, befindet sich in der Mitte der Kugel. Wegen dieser Anordnung der Würfelecke in der Kugel bleibt die senkrechte Distanz vom Scheitelpunkt irgendeiner Oberfläche, auf welcher der SMR aufliegt, sogar konstant, während der SMR gedreht wird. Demzufolge kann der Lasertracker die 3D-Koordinaten einer Oberfläche messen, indem er der Position eines SMR folgt, während dieser über die Oberfläche bewegt wird. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass der Lasertracker lediglich drei Freiheitsgrade (eine Radialdistanz und zwei Winkel) messen muss, um die 3D-Koordinaten einer Oberfläche vollständig zu charakterisieren.
Damit ein Lasertracker die Distanz und die zwei Winkel zu einem Retroreflektorziel messen kann, muss der Laserstrahl vom Tracker den Retroreflektor erreichen können, ohne dass er dabei auf etwaige Hindernisse trifft, die ihn versperren. Es ist bei der praktischen Anwendung manchmal erforderlich oder zweckmäßig, eine Stelle auf einem Objekt zu messen, die sich nicht in der Sichtlinie des vom Tracker kommenden Laserstrahls befindet. Derartige Messungen werden manchmal als Messungen „verborgener Punkte“ bezeichnet.
Es wurden zwei unterschiedliche Verfahren zur Messung verborgener Punkte konzipiert. Das erste Verfahren besteht darin, eine als „Retrosonde“ (retroprobe) bezeichnete Vorrichtung zu verwenden. Eine Retrosonde nutzt einen Spiegel in Kombination mit einem Retroreflektor, um ein virtuelles Bild des Retroreflektors an der Stelle einer physischen Sondenspitze zu erzeugen. Positioniert man die Sondenspitze an dem versperrten (verborgenen) Punkt und die Spiegelreflexion des Retroreflektors in der Sichtlinie des Lasertrackers, können die Koordinaten des verborgenen Punkts gemessen werden. Ein Nachteil der Retrosonde besteht darin, dass sie in einigen Fällen nicht in der erforderlichen Geometrie orientiert werden kann.
Ein zweites Verfahren zur Messung eines verborgenen Punkts besteht darin, einen Tracker und eine Sonde zu verwenden, die zusammen in der Lage sind, sechs Freiheitsgerade zu messen. Die sechs Freiheitsgrade (sechs DOF; degrees of freedom) umfassen die drei zuvor genannten Freiheitsgrade - Distanz und zwei Winkel - sowie zusätzlich drei Winkel der Sondenorientierung wie beispielsweise Nick-, Roll- und Gierwinkel. Dadurch, dass man einen Taststift mit einer Sondenspitze an der Sonde befestigt, kann man die Koordinaten eines verborgenen Punkts messen. Ein Nachteil derartiger Lasertracker mit sechs Freiheitsgraden besteht darin, dass sie teurer sind als Lasertracker, die nur eine Distanz und zwei Winkel messen.
Es besteht Bedarf an einer Vorrichtung oder einem Verfahren, die bzw. das einem Lasertracker die Messung verborgener Punkte ermöglicht.
Die US 2007/153297 A1 offenbart ein photogrammetrisches Ziel mit einem photogrammetrischen Reflektor und einem Würfelecken-Retroreflektor. Dabei ist der photogrammetrische Reflektor Teil eines Körpers, der eine Ausnehmung aufweisen kann, in welcher der Würfelecken-Retroreflektor platziert wird. Die Ausnehmung ist von einer ebenen Oberfläche eines Reflektors umgeben, auf der reflektierende Elemente angeordnet sind. Die Rückseite des Körpers kann die Form einer Kugel haben, die den gleichen Mittelpunkt wie der Retroreflektor hat. Der Retroreflektor kann in verschiedenen Ausrichtungen in der Ausnehmung platziert werden, wobei er durch magnetische oder Reibungskräfte gehalten wird, während sein Mittelpunkt in der gleichen Position verbleibt. Der Körper wird in einer Ausnehmung einer Halterung platziert, die wiederum an einem zu vermessenden Objekt angeordnet wird.
Die WO 03/062744 A1 offenbart eine Sondenbaugruppe mit einem Zielobjekt, welches einen Würfelecken-Retroreflektor umfasst, einer einstellbaren Einheit, einem Sondenschaft und einer Sondenspitze. Die Sondenspitze wird dabei in Kontakt mit einem zu messenden Objekt gehalten.
Die US 2009/177438 A1 offenbart ein Messsystem mit einem Gelenkarm-Koordinatenmessgerät und einem Lasertracker. Ein Retroreflektor wird durch eine kinematische Aufnahme und eine Klammer am Arm des Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts gehalten.
Die US 2009/144999 A1 zeigt eine Messvorrichtung mit einer Sondenstange, die innerhalb einer Kugel befestigt ist, welche innerhalb eines Lagers auf einer Basisplatte drehbar gelagert ist. Die Basisplatte wird an einem zu messenden hohlen Objekt angebracht, so dass das untere Ende der Stange in das Objekt hinein reicht. Ein oberes Ende der Stange trägt einen sphärisch montierten Retroreflektor, der mittels eines Lasertrackers verfolgt werden kann. Die Position des unteren Endes kann aus der Position des Retroreflektors und den bekannten Abmessungen der Stange abgeleitet werden.
Die DE 92 05 427 U1 offenbart eine Reflektoreinheit mit einem Retroreflektor und einem zwei- oder dreidimensionalen Referenzobjekt, das eine Bestimmung der Orientierung der Reflektoreinheit ermöglicht. Das Referenzobjekt kann aus Linien auf einer vorderen Fläche des Reflektors oder den Schnittlinien zwischen den Flächen bestehen. Zusätzlich oder alternativ kann es Drähte umfassen, die am Retroreflektor angeordnet sind.
Die US 2006/245088 A1 offenbart eine kinematische Halterung, die auch für optische Elemente wie Spiegel oder Prismen verwendet werden kann. Die Halterung umfasst eine erste Platte und eine zweite Platte, von denen eine an einem optischen Element befestigt werden kann, während die andere bspw. an einem Dreibein befestigt wird. Die erste Platte weist drei voneinander beabstandete Rillen auf und die zweite Platte weist drei entsprechende Vertiefungen auf. Die Platten werden durch drei Verbindungselemente miteinander verbunden, von denen jedes eine halbkugelförmige Oberfläche aufweist, die in einer Vertiefung angeordnet ist, und eine gegenüberliegende halbzylindrische Oberfläche, die in einer Rille angeordnet ist.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft zum einen eine Retroreflektorsondenadapter-Vorrichtung, umfassend: einen sphärisch montierten Retroreflektor (SMR) mit einem in eine Metallkugel eingebetteten Würfelecken-Retroreflektor, wobei die Metallkugel eine kugelförmige Oberfläche aufweist und die kugelförmige Oberfläche einen Kugelmittelpunkt hat, der Würfelecken-Retroreflektor drei zueinander senkrecht stehende Spiegel umfasst, die drei Spiegel sich in einem gemeinsamen Scheitelpunkt schneiden, der mit dem Kugelmittelpunkt übereinstimmt; und einen Adapter, der eine Halterung, eine Endplatte und einen Stab umfasst; wobei die Halterung für das Halten des SMR konfiguriert ist, die Endplatte eine abgerundete Außenfläche mit einem Krümmungsradius R hat, der Stab ein erstes Ende aufweist , das an der Halterung befestigt ist, und ein zweites Ende, das an der Endplatte befestigt ist, wobei eine Distanz vom Mittelpunkt des SMR, wenn dieser in der Halterung aufgenommen ist, zu jedem Punkt auf der abgerundeten Außenfläche der Endplatte gleich dem Krümmungsradius R ist, wobei die Punkte auf der abgerundeten Außenfläche auf einer virtuellen Kugel liegen, die als Mittelpunkt den Kugelmittelpunkt hat, wobei die Endplatte als Segment der Oberfläche der virtuellen Kugel geformt ist, um Punkte zu kontaktieren, die auf einer Oberfläche zu messen sind.
Die Erfindung betrifft zum anderen ein Verfahren zur Messung von Punkten mit einem Lasertracker, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Bereitstellen einer Retroreflektorsondenadapter-Vorrichtung, wobei die Retroreflektorsondenadapter-Vorrichtung einen sphärisch montierten Retroreflektor (SMR) und einen Adapter umfasst, wobei der SMR einen in eine Metallkugel eingebetteten Würfelecken-Retroreflektor aufweist, wobei die Metallkugel eine kugelförmige Oberfläche aufweist und die kugelförmige Oberfläche einen Kugelmittelpunkt hat, der Würfelecken-Retroreflektor drei zueinander senkrecht stehende Spiegel umfasst, die drei Spiegel sich in einem gemeinsamen Scheitelpunkt schneiden, der mit dem Kugelmittelpunkt übereinstimmt, der Adapter eine Halterung, eine Endplatte und einen Stab umfasst, wobei die Halterung für das Halten des SMR konfiguriert ist, die Endplatte eine abgerundete Außenfläche mit einem Krümmungsradius R hat, der Stab ein erstes Ende aufweist, das an der Halterung befestigt ist, und ein zweites Ende, das an der Endplatte befestigt ist, wobei eine Distanz vom Mittelpunkt des SMR, wenn dieser in der Halterung aufgenommen ist, zu jedem Punkt auf der abgerundeten Außenfläche der Endplatte gleich dem Krümmungsradius R ist, wobei die Punkte auf der abgerundeten Außenfläche auf einer virtuellen Kugel liegen, die als Mittelpunkt den Kugelmittelpunkt hat, wobei die Endplatte als Segment der Oberfläche der virtuellen Kugel geformt ist, um interessierende Punkte zu kontaktieren, die auf einer Oberfläche zu messen sind;
Identifizieren einer Mehrzahl von interessierenden Punkten, die vor einer direkten Sichtlinie des Lasertrackers verborgen sind;
Aufnehmen des SMR mittels der Halterung;
in Kontakt Bringen der abgerundeten äußeren Oberfläche mit jedem der Mehrzahl von interessierenden Punkten;
Messen mit dem Lasertracker, für jeden der Mehrzahl von interessierenden Punkte, einer Distanz sowie zweier Winkel vom Lasertracker zum SMR; und
Bestimmen von dreidimensionalen Koordinaten der Mehrzahl von Punkten, wobei die dreidimensionalen Koordinaten auf der Distanz und den zwei Winkeln basieren, die für jeden der Mehrzahl von Punkten gemessen wurden, sowie dem Radius R.
Figurenliste
Es werden nun Ausgestaltungen lediglich beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, welche beispielhaft und nicht einschränkend sein sollen und wobei gleiche Elemente in mehreren Figuren gleich nummeriert sind. Es zeigen:

1: eine perspektivische Zeichnung eines Lasertrackers gemäß einer Ausgestaltung;
2: ein Blockschaltbild eines Rechensystems, das von einem Lasertracker gemäß einer Ausgestaltung verwendet wird;
3: eine perspektivische Zeichnung einer Kugelstabsonde gemäß einer Ausgestaltung;
4: eine andere Darstellung der Kugelstabsonde von 3;
5: eine andere beispielhafte Ausgestaltung einer Kugelstabsonde;
6: eine weitere beispielhafte Ausgestaltung einer Kugelstabsonde;
7: eine Implementierung einer beispielhaften Kugelstabsonde mit einem vorhandenen Hindernis;
8: eine andere Implementierung einer beispielhaften Kugelstabsonde mit einem vorhandenen Hindernis;
9: eine beispielhafte Konfiguration der Kugelstabsonde 300 von 3 und 4;
10: eine fehlerhafte Ausrichtung der Kugelstabsonde von 3 und 4;
11-13: Beispiele von Kanten angeordnet Platte der Kugelstabsonde von 3 und 4;
14: eine Ausgestaltung einer anderen beispielhaften modularen Kugelstabsonde;
15: ein Verfahren zur Messung verborgener Punkte mit einem Lasertracker und einer beispielhaften Kugelstabsonde; und
16: eine beispielhafte Ausgestaltung eines Systems, das derart implementiert werden kann, dass es Trackermessungen durchführt und Daten verarbeitet.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen
Beispielhafte Ausgestaltungen umfassen eine Kugelstabsonde, die derart implementiert werden kann, dass sie einen verborgenen Punkt mit einem Lasertracker misst. Die Kugelstabsonde kann bei beispielhaften Ausgestaltungen einen sphärisch montierten Retroreflektor, eine für das Halten des sphärisch montierten Retroreflektors strukturierte Halterung, ein Element mit einem an der Halterung befestigten ersten Ende und eine an einem zweiten Ende des Elements befestigte Endplatte umfassen.
1 stellt einen Lasertracker 10 dar, der, wie hierin beschrieben, mit der Vorrichtung und dem Verfahren zur Messung verborgener Punkte verwendet werden kann. Der Lasertracker 10 sendet einen Laserstrahl 46 von sich zu einem SMR 26, welcher den Laserstrahl 48 zum Tracker 10 zurücksendet. Der Laserstrahl 48 ist in Bezug auf den Laserstrahl 46 etwas in seiner optischen Leistung reduziert, ansonsten aber nahezu mit dem Laserstrahl 46 identisch. Ein beispielhafter kardanisch aufgehängter Strahllenkungsmechanismus 12 des Lasertrackers 10 umfasst einen Zenitschlitten 14, der auf einem Azimutsockel 16 angebracht ist und um eine Azimutachse 20 gedreht wird. Eine Nutzmasse 15 ist auf dem Zenitschlitten 14 angebracht und wird um eine Zenitachse 18 gedreht. Die mechanische Zenitdrehachse 18 und die mechanische Azimutdrehachse 20 schneiden sich orthogonal innerhalb des Trackers 10 an einem Kardanpunkt 22, der normalerweise der Ursprung für Distanzmessungen ist. Der Laserstrahl 46 verläuft praktisch durch den Kardanpunkt 22 hindurch und wird orthogonal zu der Zenitachse 18 gerichtet. Dies bedeutet, dass sich der Weg des Laserstrahls 46 in der Ebene erstreckt, die senkrecht zur Zenitachse 18 ist. Der Laserstrahl 46 wird durch die Drehung der Nutzmasse 15 um die Zenitachse 18 sowie durch die Drehung des Zenitschlittens 14 um die Azimutachse 20 in die gewünschte Richtung gerichtet. Die Zenit- und Azimutwinkelkodierer innen im Tracker (nicht dargestellt) sind an der mechanischen Zenitachse 18 und der mechanischen Azimutachse 20 befestigt und geben mit hoher Genauigkeit die Drehwinkel an. Der Laserstrahl 46 verläuft zum SMR 26 und dann zurück zum Lasertracker 10. Der Tracker 10 misst die Radialdistanz zwischen dem Kardanpunkt 22 und dem Retroreflektor 26 sowie die Drehwinkel um die Zenit- und Azimutachse 18, 20, um die Position des Retroreflektors 26 im Kugelkoordinatensystem des Trackers zu finden.
In 2 ist ein beispielhaftes Rechensystem (Verarbeitungssystem) 200 für den Lasertracker dargestellt. Das Verarbeitungssystem 200 umfasst eine Trackerverarbeitungseinheit 210 und gegebenenfalls einen Computer 280. Die Verarbeitungseinheit 210 umfasst mindestens einen Prozessor, der ein Mikroprozessor, ein digitaler Signalprozessor (DSP), eine feldprogrammierbare Anordnung von Logik-Gattern (FPGA; field-programmable gate array) oder eine ähnliche Vorrichtung sein kann. Es wird eine Verarbeitungsfähigkeit bereitgestellt, um Informationen zu verarbeiten und Anweisungen an interne Trackerprozessoren auszugeben. Solche Prozessoren können einen Positionsdetektorprozessor 212, einen Azimutkodiererprozessor 214, einen Zenitkodiererprozessor 216, einen Anzeigeleuchtenprozessor 218, einen Absolutdistanzmesser-Prozessor (ADM-Prozessor) 221, einen Interferometerprozessor (IFM-Prozessor) 222 und einen Kameraprozessor 224 umfassen. Ein Zusatzeinheitprozessor 270 stellt gegebenenfalls die Zeitsteuerung sowie die Mikroprozessorunterstützung für andere Prozessoren in der Trackerprozessoreinheit 210 bereit. Der Zusatzeinheitprozessor 270 kommuniziert vorzugsweise mit anderen Prozessoren über einen Gerätebus 230, welcher Informationen mittels Datenpaketen überall im Tracker übertragen kann, wie es in der Technik weithin bekannt ist. Die Rechenleistung kann in der gesamten Trackerverarbeitungseinheit 210 verteilt werden, wobei DSPs und FPGAs Zwischenberechnungen bei Daten durchführen, die von Trackersensoren erfasst wurden. Die Ergebnisse dieser Zwischenberechnungen werden zu dem Zusatzeinheitprozessor 270 zurückgeleitet. Der Zusatzeinheitprozessor 270 kann durch ein langes Kabel an den Hauptkörper des Lasertrackers 10 angeschlossen werden oder im Hauptkörper des Lasertrackers derart gezogen werden, dass der Tracker direkt (und gegebenenfalls) an den Computer 280 angeschlossen wird. Der Zusatzeinheitprozessor 270 kann durch die Verbindung 240, die vorzugsweise ein Ethernet-Kabel oder eine drahtlose Verbindung ist, an den Computer 280 angeschlossen werden. Die Zusatzeinheit 270 und der Computer 280 können über Verbindungen 242, 244, die Ethernet-Kabel oder drahtlose Verbindungen sein können, an das Netzwerk angeschlossen werden. Für die bei den beispielhaften Ausgestaltungen hierin beschriebenen Stabilitätsberechnungen können Prozessoren (Mikroprozessoren, DSPs oder FPGAs) innerhalb der Verarbeitungseinheit 200 oder ein optionaler Computer 280 benutzt werden.
3 veranschaulicht eine beispielhafte Ausgestaltung einer Kugelstabsonde 300. Die Kugelstabsonde 300 kann bei beispielhaften Ausgestaltungen eine Halterung bzw. Aufnahme 312 umfassen, die einen Retroreflektor wie beispielsweise einen sphärisch montierten Retroreflektor 310 (z.B. den SMR 26 von 1) hält. Die Aufnahme 312 ist an ein erstes Ende des Elements bzw. Stabs 314 gekoppelt. Die Kugelstabsonde 300 umfasst des Weiteren eine Endplatte 316, die an ein zweites Ende des Elements bzw. Stabs 314 gekoppelt ist. Die Endplatte 316 umfasst eine abgerundete Außenfläche 317. Bei beispielhaften Ausgestaltungen ist eine Distanz R zwischen einem Mittelpunkt des Retroreflektors 310 und einem äußersten Endpunkt der abgerundeten Außenfläche 317 gleich einem Krümmungsradius R der abgerundeten Außenfläche 317.
4 zeigt die Ausgestaltung der Kugelstabsonde 300 von 3 an einer Oberfläche 319 befestigt, deren Punkte von einem Tracker (z.B. dem Tracker 10 von 1) zu messen sind. Es ist jedoch zu erkennen, dass Punkte der Oberfläche 319 außerhalb einer direkten Sichtlinie des Trackers liegen können. Entsprechend kann die beispielhafte Kugelstabsonde 300 derart implementiert werden, dass sie verborgene Punkte auf der Oberfläche 319 misst, wie nun beschrieben wird. Wie oben beschrieben, umfasst die Kugelstabsonde 300 die Halterung bzw. Aufnahme 312, die den Retroreflektor 310 hält. Die Aufnahme 312 ist an das erste Ende des Elements bzw. Stabs 314 gekoppelt. Die Endplatte 316 ist an das zweite Ende des Elements bzw. Stabs 314 gekoppelt. Die hierin beschriebene Endplatte 316 umfasst eine abgerundete Außenfläche 317. Bei beispielhaften Ausgestaltungen ist eine Distanz R zwischen einem Mittelpunkt des Retroreflektors 310 und einem äußersten Endpunkt der abgerundeten Außenfläche 317 gleich einem Krümmungsradius R der abgerundeten Außenfläche 317. Die Konfiguration, bei welcher die Distanz zwischen einem Mittelpunkt des Retroreflektors 310 und einem äußersten Endpunkt der abgerundeten Außenfläche 317 gleich dem Krümmungsradius der abgerundeten Außenfläche 317 ist, definiert eine virtuelle Kugel 320. Entsprechend ist der Radius der virtuellen Kugel 320 ebenfalls R. Die abgerundete Außenfläche 317 der Endplatte 316 ist als ein Segment der Oberfläche der virtuellen Kugel 320 geformt und berührt den bzw. die (verborgenen) Punkte, der bzw. die auf der Oberfläche 319 zu messen ist bzw. sind.
Es ist zu erkennen, dass der Tracker, der den Laserstrahl erzeugt, der vom Tracker zum Retroreflektor 310 und zurück zum Tracker verläuft, eigentlich mit dem Retroreflektor 310 zusammenwirkt, aber quasi mit einem scheinbar größeren Retroreflektor mit dem Radius R, d.h. der virtuellen Kugel 320, zusammenwirkt. Der hierin beschriebene Tracker bestimmt die Position des Retroreflektors 310 im Kugelkoordinatensystem des Trackers. Es ist ferner zu erkennen, dass die vom Laserstrahl zurückgelegte Distanz zum Retroreflektor 310 die gleiche ist wie die zur virtuellen Kugel 320 zurückgelegte Distanz. Um eine genaue Messung der Punkte auf der Oberfläche 319 zu erzielen, wird ein geeigneter Versatz von den Messungen der Punkte gemäß einem Verfahren subtrahiert, das von der Sammlung der Punkte abhängt, wie nachfolgend ausführlicher besprochen wird.
Die 3 und 4 veranschaulichen eine Ausgestaltung der Kugelstabsonde 300, bei welcher das Element bzw. der Stab 314 in einer geraden Linie konfiguriert ist. Bei anderen beispielhaften Ausgestaltungen kann das Element bzw. der Stab 314 durch andere Elemente oder Stäbe ersetzt werden, die ein gekrümmtes Profil aufweisen oder in mehrere Segmente für Implementierungen unterteilt sind, bei denen die zu messenden Punkte auf immer weiter entfernten Oberflächen außerhalb der direkten Sichtlinie des Lasertrackers liegen können.
5 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung einer Kugelstabsonde 500. Die Kugelstabsonde 500 umfasst bei beispielhaften Ausgestaltungen eine Halterung bzw. Aufnahme 512, die einen Retroreflektor 510 hält. Die Aufnahme 512 ist an das erste Ende eines gekrümmten Elements bzw. Stabs 524 gekoppelt. Eine Endplatte 516 ist an das zweite Ende des Elements bzw. Stabs 524 gekoppelt. Die hierin beschriebene Endplatte 516 umfasst eine abgerundete Außenfläche 517. Bei beispielhaften Ausgestaltungen ist eine Distanz R zwischen einem Mittelpunkt des Retroreflektors 510 und einem äußersten Endpunkt der abgerundeten Außenfläche 517 gleich einem Krümmungsradius R der abgerundeten Außenfläche 517. Im Gegensatz zu der Ausgestaltung der 3 und 4 wird die Distanz R in dem Beispiel von 5 durch den Winkel des gekrümmten Elements bzw. Stabs 524 mit solchen in der Technik bekannten Methoden wie dem Satz des Pythagoras bestimmt. Die Konfiguration, bei der die Distanz zwischen einem Mittelpunkt des Retroreflektors 510 und einem äußersten Endpunkt der abgerundeten Außenfläche 517 gleich dem Krümmungsradius der abgerundeten Außenfläche 517 ist, definiert eine virtuelle Kugel 520. Entsprechend ist der Radius der virtuellen Kugel 520 ebenfalls R. Die abgerundete Außenfläche 517 der Endplatte 516 ist als ein Segment der Oberfläche der virtuellen Kugel 520 geformt und berührt den bzw. die (verborgenen) Punkte, der bzw. die auf der Oberfläche 519 zu messen ist bzw. sind. In dem Beispiel von 5 bildet ein Hindernis 521 auf der Oberfläche 519 eine weitere entfernte Stelle für Punkte, die auf der Oberfläche 519 zu messen sind.
6 veranschaulicht eine beispielhafte Ausgestaltung einer Kugelstabsonde 600. Die Kugelstabsonde 600 umfasst bei beispielhaften Ausgestaltungen eine Halterung bzw. Aufnahme 612, die einen Retroreflektor 610 hält. Die Aufnahme 612 ist an das erste Ende eines rechtwinkligen Elements bzw. Stabs 634 gekoppelt. Eine Endplatte 616 ist an das zweite Ende des Elements bzw. Stabs 634 gekoppelt. Die hierin beschriebene Endplatte 616 umfasst eine abgerundete Außenfläche 617. Bei beispielhaften Ausgestaltungen ist eine Distanz R zwischen einem Mittelpunkt des Retroreflektors 610 und einem äußersten Endpunkt der abgerundeten Außenfläche 617 gleich einem Krümmungsradius R der abgerundeten Außenfläche 617. Ähnlich dem Beispiel von 5 und im Gegensatz zu der Ausgestaltung der 3 und 4 wird die Distanz R in dem Beispiel von 6 durch den Winkel des rechtwinkligen Elements bzw. Stabs 634 mit solchen in der Technik bekannten Methoden wie dem Satz des Pythagoras bestimmt. Die Konfiguration, bei der die Distanz zwischen einem Mittelpunkt des Retroreflektors 610 und einem äußersten Endpunkt der abgerundeten Außenfläche 617 gleich dem Krümmungsradius der abgerundeten Außenfläche 617 ist, definiert eine virtuelle Kugel 620. Entsprechend ist der Radius der virtuellen Kugel 620 ebenfalls R. Die abgerundete Außenfläche 617 der Endplatte 616 ist als ein Segment der Oberfläche der virtuellen Kugel 620 geformt und berührt den bzw. die (verborgenen) Punkte, der bzw. die auf der Oberfläche 519 zu messen ist bzw. sind. In dem Beispiel von 6 bildet ein Hindernis 621 auf der Oberfläche 519 eine weitere entfernte Stelle für Punkte, die auf der Oberfläche 519 zu messen sind.
Es ist zu erkennen, dass die Beispiele der 5 und 6 veranschaulichende und keine einschränkenden Beispiele sind. Es versteht sich, dass die Kugelstabsonde nicht auf die in 5 und 6 dargestellten Winkel beschränkt ist und dass eine breite Vielfalt abgewinkelter Stäbe möglich ist.
Die 7 und 8 zeigen, wie die Kugelstabsonde 300 bei praktischen Anwendungen implementiert werden kann. Beispielsweise versperrt in 7 ein Hindernis 350 einem Tracker 100 die Sicht auf einen Standard-SMR 352. Durch die Implementierung der Kugelstabsonde 300 kann der Tracker 100 jedoch eine Messung eines Punkts durchführen, der visuell hinter dem Hindernis 350 verborgen ist. In 8 hat ein Hindernis 550 die Form einer Seitenwand einer konkaven Struktur 551. In diesem Beispiel kann eine beispielhafte Kugelstabsonde 300 mit dem geraden Stab 314 verwendet werden, um einen Punkt an der Unterseite der konkaven Struktur zu messen, während eine beispielhafte Kugelstabsonde 500 mit einem abgewinkelten Stab 524 verwendet werden kann, um einen Punkt auf der Seitenwand der konkaven Struktur 551 zu messen. 4B zeigt ferner, dass der Tracker 100 nicht in der Lage ist, die Standard-SMRs 552 zu sehen, die in der konkaven Struktur 551 positioniert sind.
9 veranschaulicht beispielsweise eine beispielhafte Konfiguration der Kugelstabsonde 300 der 3 und 4. Ein potentielles Problem besteht darin, dass die Kugelstabsonde 300 falsch auf der Oberfläche 319 positioniert wird. 9 zeigt zum Beispiel eine richtige Ausrichtung der Kugelstabsonde 300. 10 zeigt eine falsche Ausrichtung, die beispielsweise vorkommt, wenn die Kugelstabsonde 300 über die Kante der Endplatte 316 gekippt oder gerollt wird, wobei der Krümmungsradius R der Endplatte 316 nicht mehr gleich dem Radius der Kugel 320 ist. Statt dessen ist der Radius der falsch ausgerichteten Kugelstabsonde 300 jetzt R', also eine Distanz vom Mittelpunkt des Retroreflektors 310 zur Oberfläche 319. Um eine derartige Fehlausrichtung zu verhindern, kann die Endplatte 316 mit einer Kante 326 rings um den Umfang der Endplatte 316 ausgebildet sein, wie es in den 11-13 dargestellt ist. Die Struktur 326 kann dem Benutzer eine taktile Rückmeldung bereitstellen, um ihn zu warnen, wenn die Kugelstabsonde aus der korrekten Ausrichtung herausgekippt ist. Zusätzlich zu der taktilen Rückmeldung durch die Kante 326 kann die Endplatte 316 auch mit einem elektronischen Schalter ausgestattet werden, der den Benutzer warnt, wenn die Kugelstabsonde 300 falsch ausgerichtet ist.
14 veranschaulicht eine Ausgestaltung einer beispielhaften modularen Kugelstabsonde 1400. Ähnlich den anderen hierin beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungen kann die modulare Kugelstabsonde 1400 eine Halterung bzw. Aufnahme 1412 umfassen, die einen Retroreflektor 1410 hält. Die modulare Kugelstabsonde 1400 kann auch eine Endplatte 1416 mit einer abgerundeten Außenfläche 1417 umfassen. Bei beispielhaften Ausgestaltungen sind Distanzen R zwischen einem Mittelpunkt des Retroreflektors 1410 und einem äußersten Endpunkt der abgerundeten Außenfläche 1417 gleich einem Krümmungsradius R der abgerundeten Außenfläche 1417. Die Konfiguration, bei der die Distanz zwischen einem Mittelpunkt des Retroreflektors 1410 und einem äußersten Endpunkt der abgerundeten Außenfläche 1417 gleich dem Krümmungsradius der abgerundeten Außenfläche 1417 ist, definiert eine virtuelle Kugel 1420. Entsprechend ist der Radius der virtuellen Kugel 1420 ebenfalls R. Die abgerundete Außenfläche 1417 der Endplatte 1416 ist als ein Segment der Oberfläche der virtuellen Kugel 1420 geformt und berührt den bzw. die (verborgenen) Punkte, der bzw. die auf einer Oberfläche zu messen ist bzw. sind. Zwischen der Aufnahme 1412 und der Endplatte 1416 ist eine modulare Form eines Stabs bzw. Elements angeordnet. Mit der modularen Kugelstabsonde 1400 können verschiedene Komponenten zusammengebaut werden, um eine gewünschte angepasste Kugelstabsonde zu erzielen. Beispielsweise kann ein gerader Stab 1414, der mit einer Endplatte 1416 ausgestattet ist, in die Halterung bzw. Aufnahme 1412 eingebracht werden. Der gerade Stab 1414 kann in verschiedenen Längen vorgesehen werden. Statt eines geraden Stabs 1414 kann ein abgewinkelter Verbinder 1422 in die Halterung bzw. Aufnahme 1412 eingebracht werden. Der abgewinkelte Verbinder 1422 kann einen beliebigen geeigneten Winkel aufweisen, um eine breite Vielfalt an Anwendungen aufzunehmen. In den abgewinkelten Verbinder 1422 können Versatzstangen 1424 eingebaut werden. Die Versatzstangen 1424 können mit verschiedenen Längen versehen werden. Zur Befestigung der Versatzstangen 1424 können abgewinkelte Endplatten 1426 vorgesehen werden. Die Verbindung zwischen den Versatzstangen 1424 und den abgewinkelten Endplatten 1426 kann bei beispielhaften Ausgestaltungen derart abgewinkelt sein, dass die abgewinkelte Endplatte 1426 korrekt als ein Segment der Oberfläche der virtuellen Kugel 1420 ausgerichtet ist. Die modulare Kugelstabsonde 1400 ermöglicht es einem Benutzer, eine breite Vielfalt an Größen und Orientierungen einer Kugelstabsonde mit einer relativen kleinen Anzahl an Teilen zu erzielen, statt eine Sammlung mehrerer unterschiedlicher Kugelstabsonden bereitzuhalten zu müssen.
Unabhängig von der Ausgestaltung der Kugelstabsonde, die zur Messung verborgener Punkte implementiert wird, wird nun ein Gesamtverfahren zur Messung verborgener Punkte beschrieben. 15 veranschaulicht ein Verfahren 1500 zur Messung verborgener Punkte. Bei Block 1510 kann ein Benutzer einen Tracker (z.B. den Tracker 10 von 1 oder die Tracker 100 von 7 und 8) bereitstellen. Der Benutzer kann bei Block 1520 interessierende Punkte identifizieren, die mit dem Tracker zu messen sind. Die interessierenden Punkte sind zu Darstellungszwecken vor einer direkten Sichtlinie des hierin beschriebenen Trackers verborgen. Entsprechend stellt der Benutzer bei Block 1530 eine wie hierin beschriebene beispielhafte Kugelstabsonde bereit. Bei Block 1540 führt der Benutzer Messungen unter Implementierung des Trackers und der beispielhaften Kugelstabsonde durch. Der Benutzer kann dann bei Block 1550 einen passenden Versatz von der Sammlung der Messpunkte subtrahieren.
Es wurde vorher angegeben, dass die Kugelstabsonde vom Konzept her als ein großer SMR aufgefasst werden kann, bei dem ein gewisser Teil seiner Materialoberfläche derart entfernt wurde, dass Zugang zu einem begrenzten Bereich auf der Endplatte 316 besteht. Es ist heute überall Software zum Subtrahieren des Versatzes von den Messdaten erhältlich, um die Distanz von der Oberfläche des mit dem SMR in Kontakt stehenden Werkstücks zu dem Mittelpunkt des SMR zu berücksichtigen. Es ist nicht möglich, den Versatz R für einen einzigen Punkt isoliert zu subtrahieren, weil im Allgemeinen die Richtung des Normalvektors des Werkstücks an dem Kontaktpunkt mit dem SMR nicht bekannt ist. Es wurden verschiedene Algorithmen entwickelt, die in einer derartigen Software enthalten sind, um den geeigneten Versatzwert von der Sammlung der Datenpunkte zu entfernen, die bei einer jeweiligen Messung erhalten wurden. Solche Algorithmen sind gleichfalls auf eine Kugelstabsonde wie auf einen SMR anwendbar, da beide die gleiche grundsätzliche Messgeometrie einbeziehen. Es ist zu erkennen, dass alle Messdaten auf einmal erfasst und anschließend von der Sammlung von Punkten nach geeigneten Algorithmen, die in der Technik weithin bekannt sind, subtrahiert werden können.
Wieder Bezug nehmend auf 2, wird ein Computer 280 beschrieben, der derart implementiert werden kann, dass er Trackermessungen durchführt und Daten verarbeitet. 16 veranschaulicht eine beispielhafte Ausgestaltung eines Systems 1600, das derart implementierbar ist, dass es die Trackermessungen durchführt und Daten verarbeitet. Die hierin beschriebenen Verfahren können in Software (z.B. Firmware), Hardware oder einer Kombination davon implementiert werden. Die hierin beschriebenen Verfahren werden bei beispielhaften Ausgestaltungen in Software als ein ausführbares Programm implementiert und von einem speziellen oder universell einsetzbaren digitalen Computer wie beispielsweise einem Personal Computer, einer Workstation, einem Minicomputer oder einem Großrechner ausgeführt. Das System 1600 umfasst deshalb einen universell einsetzbaren Computer 1601.
Bei beispielhaften Ausgestaltungen umfasst der Computer 1601 in Bezug auf die Hardwarearchitektur (in 16 dargestellt) einen Prozessor 1605, einen mit einem Speichercontroller 1615 gekoppelten Speicher 1610 sowie ein oder mehrere Ein- und/oder Ausgabegeräte (I/O-Geräte) 1640, 1645 (bzw. periphere Geräte), die über einen lokalen Ein-/Ausgabecontroller 1635 kommunikativ gekoppelt sind. Der Ein-/Ausgabecontroller 1635 kann, ohne darauf beschränkt zu sein, ein oder mehrere Busse oder andere drahtgebundene oder drahtlose Verbindungen aufweisen, die in der Technik bekannt sind. Der Ein-/Ausgabecontroller 1635 kann zusätzliche Elemente aufweisen, die der Einfachheit halber weggelassen wurden: beispielsweise Controller, Puffer (Caches), Treiber, Repeater und Empfänger, um die Kommunikation zu ermöglichen. Die lokale Schnittstelle kann ferner Adressen-, Steuerungs- und/oder Datenverbindungen umfassen, um die entsprechende Kommunikation unter den vorgenannten Komponenten zu ermöglichen.
Der Prozessor 1605 ist eine Hardwarevorrichtung zur Ausführung von Software und insbesondere von der im Speicher 1610 gespeicherten. Der Prozessor 1605 kann ein kundenspezifisch hergestellter oder im Handel erhältlicher Prozessor, ein Hauptprozessor (CPU; central processing unit), ein Hilfsprozessor unter mehreren dem Computer 1601 zugeordneten Prozessoren, ein Mikroprozessor auf Halbleiterbasis (in Form eines Mikrochips oder Chipsatzes), ein Makroprozessor oder generell irgendeine Vorrichtung zur Ausführung von Software-Anweisungen sein.
Der Speicher 1610 kann irgendeines oder eine Kombination von flüchtigen Speicherelementen [z.B. Direktzugriffsspeicher (RAM wie z.B. DRAM, SRAM, SDRAM usw.)] und nichtflüchtigen Speicherelementen [z.B. Nurlesespeicher (ROM), löschbarer programmierbarer Nurlesespeicher (EPROM), elektronisch löschbarer programmierbarer Nurlesespeicher (EEPROM), programmierbarer Nurlesespeicher (PROM), Band, CD-Nurlesespeicher (CD-ROM), Disk, Diskette, Bandkassette, Kassette oder dergleichen usw.] sein. Der Speicher 1610 kann ferner elektronische, magnetische, optische und/oder andere Typen von Speichermedien enthalten. Es ist anzumerken, dass der Speicher 1610 eine verteilte Architektur aufweisen kann, bei der verschiedene Komponenten voneinander entfernt angeordnet sind, der Prozessor 1605 aber auf sie zugreifen kann.
Die Software im Speicher 1610 kann ein oder mehrere separate Programme umfassen, von denen jedes eine geordnete Auflistung ausführbarer Anweisungen zur Implementierung logischer Funktionen umfasst. In dem Beispiel von 16 umfasst die Software im Speicher 1610 die hierin beschriebenen Verfahren gemäß beispielhaften Ausgestaltungen und ein geeignetes Betriebssystem (OS; operating system) 1611. Das OS 1611 steuert im Wesentlichen die Ausführung anderer Computerprogramme wie beispielsweise der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren und stellt die zeitliche Planung, die Steuerung von Ein- und Ausgabe, das Datei- und Datenmanagement, das Speichermanagemnent und die Kommunikationssteuerung und verwandte Dienste bereit.
Die hierin beschriebenen Verfahren können als Quellprogramm, ausführbares Programm (Objektcode), Skript oder irgendeine andere Einheit vorliegen, die einen Satz von durchzuführenden Anweisungen umfasst. Wenn es sich um ein Quellprogramm handelt, dann muss das Programm durch einen im Speicher 1610 enthaltenen oder nicht enthaltenen Compiler, Assembler, Interpreter oder dergleichen übersetzt werden, damit es korrekt mit dem OS 1611 zusammenarbeitet. Die Verfahren können darüber hinaus als eine objektorientierte Programmiersprache, welche Klassen von Daten und Methoden aufweist, oder als eine Verfahrensprogrammiersprache, welche Routinen, Subroutinen und/oder Funktionen aufweist, geschrieben sein.
Bei beispielhaften Ausgestaltungen können eine herkömmliche Tastatur 1650 und Maus 1655 mit dem Ein-/Ausgabecontroller 1635 gekoppelt sein. Andere Ausgabegeräte wie z.B. die Ein-/Ausgabegeräte 1640, 1645 können Eingabegeräte umfassen, die z.B. einen Drucker, einen Scanner, ein Mikrofon und dergleichen umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Die Ein-/Ausgabegeräte 1640, 1645 können schließlich auch Geräte umfassen, die sowohl Eingangs- als auch Ausgangssignale kommunizieren, beispielsweise eine Netzwerk-Schnittstellenkarte (NIC; network interface card) oder einen Modulator/Demodulator (für den Zugriff auf andere Dateien, Geräte, Systeme oder ein Netzwerk), einen Funksendeempfänger (RF-Sendeempfänger) oder anderen Sendeempfänger, eine Telefonschnittstelle, eine Brücke, einen Router und dergleichen, ohne darauf beschränkt zu sein. Das System 1600 kann ferner eine Anzeigesteuerung 1625 umfassen, die mit einer Anzeigevorrichtung 1630 gekoppelt ist. Das System 1600 kann bei beispielhaften Ausgestaltungen ferner eine Netzwerkschnittstelle 1660 zum Koppeln an ein Netzwerk 1665 umfassen. Das Netzwerk 1665 kann ein auf dem IP basierendes Netzwerk für die über einen Breitbandanschluss erfolgende Kommunikation zwischen dem Computer 1601 und einem beliebigen externen Server, Client und dergleichen sein. Das Netzwerk 1665 überträgt und empfängt Daten zwischen dem Computer 1601 und externen Systemen. Bei beispielhaften Ausgestaltungen kann das Netzwerk 1665 ein gemanagtes IP-Netzwerk sein, das von einem Dienstanbieter verwaltet wird. Das Netzwerk 1665 kann beispielsweise durch den Einsatz von drahtlosen Protokollen und Technologien wie WiFi, WiMax usw. drahtlos implementiert sein. Das Netzwerk 1665 kann außerdem ein paketvermitteltes Netzwerk wie beispielsweise ein lokales Netzwerk, Weitverkehrsnetz, Stadtnetz, Internet-Netzwerk oder ein anderer ähnlicher Typ von Netzwerkumgebung sein. Das Netzwerk 1665 kann ein festes drahtloses Netzwerk, ein drahtloses lokales Netzwerk (LAN; local area network), ein drahtloses Weitverkehrsnetz (WAN; wireless area network), ein persönliches Netzwerk (PAN; personal area network), ein virtuelles privates Netzwerk (VPN; virtual private network), Intranet oder ein anderes geeignetes Netzwerksystem sein und umfasst die Ausrüstung für den Empfang und die Übertragung von Signalen.
Falls der Computer 1601 ein PC, eine Workstation, ein intelligentes Gerät oder dergleichen ist, kann die Software im Speicher 1610 ferner ein Basic Input Output System (BIOS) (der Einfachheit halber weggelassen) umfassen. Das BIOS ist ein Satz von wesentlichen Softwareroutinen, die die Hardware beim Start initialisieren und prüfen, das OS 1611 starten und die Datenübertragung zwischen den Hardwarevorrichtungen unterstützen. Das BIOS ist derart im ROM gespeichert, dass es ausgeführt werden kann, wenn der Computer 1601 eingeschaltet wird.
Beim Betrieb des Computers 1601 ist der Prozessor 1605 derart konfiguriert, dass er die im Speicher 1610 gespeicherte Software ausführt, Daten zu und von dem Speicher 1610 überträgt und allgemein die Rechenvorgänge des Computers 1601 gemäß der Software steuert. Die hierin beschriebenen Verfahren und das OS 1611 - ganz oder teilweise, aber normalerweise letzteres - werden vom Prozessor 1605 eingelesen, eventuell im Prozessor 1605 gepuffert und anschließend ausgeführt.
Wenn die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren wie in 16 dargestellt in Software implementiert sind, können die Verfahren auf einem beliebigen computerlesbaren Medium wie beispielsweise dem Speicher 1620 gespeichert sein, damit sie von oder in Verbindung mit irgendeinem computerbezogenen System oder Verfahren verwendbar sind.
Es ist für den Fachmann zu erkennen, dass die Aspekte der vorliegenden Erfindung als ein System, Verfahren oder Computerprogrammprodukt ausgebildet sein können. Die Aspekte der vorliegenden Erfindung können demgemäß die Form einer ganz aus Hardware bestehenden Ausgestaltung, einer ganz aus Software bestehenden Ausgestaltung (einschließlich Firmware, residenter Software, Mikrocode usw.) oder einer Ausgestaltung, welche alle allgemein hierin als „Schaltung“, „Modul“ oder „System“ bezeichneten Software- und Hardware-Aspekte kombiniert, aufweisen. Darüber hinaus können die Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines Computerprogrammprodukts aufweisen, das in einem oder mehreren computerlesbaren Medien ausgebildet ist, auf denen ein computerlesbarer Programmcode ausgebildet ist.
Es kann eine beliebige Kombination von einem oder mehreren computerlesbaren Medien benutzt werden. Das computerlesbare Medium kann ein computerlesbares Signalmedium oder ein computerlesbares Speichermedium sein. Ein computerlesbares Speichermedium kann beispielsweise ein(e) elektronische(s), magnetische(s), optische(s), elektromagnetische(s), Infrarot- oder Halbleiter-System, Vorrichtung oder Gerät oder eine beliebige geeignete Kombination der vorstehenden sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Zu den spezifischeren Beispielen (keine erschöpfende Auflistung) für das computerlesbare Speichermedium würde Folgendes zählen: ein elektrischer Anschluss mit einem oder mehreren Drähten, eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Nurlesespeicher (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nurlesespeicher (EPROM oder Flash-Speicher), eine Lichtleitfaser, ein tragbarer CD-Nurlesespeicher (CD-ROM), ein optisches Speichergerät, ein magnetisches Speichergerät oder eine beliebige geeignete Kombination der vorstehenden. Im Zusammenhang mit diesem Dokument kann ein computerlesbares Speichermedium ein beliebiges physisch vorhandenes Medium sein, das ein Programm enthalten oder speichern kann, damit es von oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder einem Gerät verwendbar ist, welches bzw. welche Anweisungen ausführt.
Ein computerlesbares Signalmedium kann ein sich ausbreitendes Datensignal mit einem darin ausgebildeten computerlesbaren Programmcode sein, beispielsweise im Basisband oder als Teil einer Trägerwelle. Ein solches sich ausbreitendes Signal kann irgendeine von unterschiedlichen Formen annehmen, die elektromagnetische, optische oder eine beliebige geeignete Kombination davon umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Ein computerlesbares Signalmedium kann ein beliebiges computerlesbares Medium sein, das kein computerlesbares Speichermedium ist und das ein Programm kommunizieren, ausbreiten oder transportieren kann, damit es von oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder einem Gerät verwendbar ist, welches bzw. welche Anweisungen ausführt.
Der auf einem computerlesbaren Medium ausgebildete Programmcode kann mit irgendeinem geeigneten Medium übertragen werden, das ein drahtloses Medium, eine Drahtleitung, ein Lichtleitfaserkabel, eine Funkfrequenz usw. oder eine beliebige geeignete Kombination der vorstehenden umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist.
Der Computerprogrammcode zur Durchführung der Rechenvorgänge für die Aspekte der vorliegenden Erfindung kann in einer beliebigen Kombination einer oder mehrerer Programmiersprachen geschrieben sein, zu denen eine objektorientierte Programmiersprache wie beispielsweise Java, Smalltalk, C++ oder dergleichen und herkömmliche Verfahrensprogrammiersprachen wie beispielsweise die Programmiersprache „C“ oder ähnliche Programmiersprachen gehören. Der Programmcode kann vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als unabhängiges Softwarepaket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem Ferncomputer oder vollständig auf dem Ferncomputer oder -server ausgeführt werden. Im letzteren Szenarium kann der Ferncomputer durch irgendeinen hierin beschriebenen Netzwerktyp mit dem Computer des Benutzers verbunden sein.
Die Aspekte der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf Ablaufdiagramm-Darstellungen und/oder Blockschaltbilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß den Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Ablaufdiagramm-Darstellungen und/oder Blockschaltbilder und Kombinationen von Blöcken in den Ablaufdiagramm-Darstellungen und/oder Blockschaltbildern durch Computerprogramm-Anweisungen implementierbar sind. Diese Computerprogramm-Anweisungen können einem wie hierin beschriebenen Prozessor bereitgestellt werden.
Diese Computerprogramm-Anweisungen können auch auf einem computerlesbaren Medium gespeichert werden, das einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Geräte derart für eine bestimmte Funktionsweise steuern kann, dass die auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsartikel einschließlich Anweisungen erzeugen, welche die Funktion bzw. den Vorgang implementieren, die bzw. der in dem Block oder den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockschaltbilds vorgegeben ist.
Die Computerprogramm-Anweisungen können ferner derart auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Geräte geladen werden, dass sie eine Reihe von Arbeitsschritten bewirken, die auf dem Computer, der anderen programmierbaren Vorrichtung oder anderen Geräten so durchzuführen sind, dass sie ein computerimplementiertes Verfahren derart erzeugen, dass die Anweisungen, welche auf dem Computer oder der anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, Verfahren zur Implementierung der Funktionen/Vorgänge bereitstellen, die in dem Block bzw. den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockschaltbilds vorgegeben sind.
Die Ablauf- und Blockschaltbilder in den Figuren zeigen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Ablaufdiagrammen oder Blockschaltbildern ein Modul, ein Segment oder einen Teil eines Codes repräsentieren, welches bzw. welcher eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Implementierung der vorgegebenen logischen Funktion(en) umfasst. Es ist ferner anzumerken, dass die in dem Block angegebenen Funktionen bei einigen alternativen Implementierungen in einer anderen als der in den Figuren angegebenen Reihenfolge erfolgen können. Beispielsweise können zwei hintereinander dargestellte Blöcke eigentlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder können die Blöcke je nach der betreffenden Funktionalität manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist ebenfalls anzumerken, dass jeder Block der Blockschaltbilder und/oder der Ablaufdiagramm-Darstellung und Kombinationen von Blöcken in den Blockschaltbildern und/oder der Ablaufdiagramm-Darstellung durch spezielle Systeme auf Hardware-Basis implementierbar sind, die die vorgegebenen Funktionen oder Vorgänge sowie Kombinationen von speziellen Hardware- und Computeranweisungen durchführen.
Bei beispielhaften Ausgestaltungen, wo die Verfahren in Hardware implementiert sind, können die hierin beschriebenen Verfahren mit einer beliebigen oder einer Kombination der folgenden Technologien implementiert werden, die jeweils in der Technik weithin bekannt sind: eine oder mehrere diskrete logische Schaltungen mit Logik-Gattern zur Implementierung von logischen Funktionen nach Datensignalen, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC; application-specific integrated circuit) mit geeigneten kombinatorischen Logik-Gattern, eine oder mehrere programmierbare Anordnungen von Logik-Gattern (PGA; programmable gate array), eine feldprogrammierbare Anordnung von Logik-Gattern (FPGA; field-programmable gate array) usw.

Claims

Retroreflektorsondenadapter-Vorrichtung, umfassend: einen sphärisch montierten Retroreflektor (SMR; 310, 1410) mit einem in eine Metallkugel eingebetteten Würfelecken-Retroreflektor, wobei die Metallkugel eine kugelförmige Oberfläche aufweist und die kugelförmige Oberfläche einen Kugelmittelpunkt hat, der Würfelecken-Retroreflektor drei zueinander senkrecht stehende Spiegel umfasst, die drei Spiegel sich in einem gemeinsamen Scheitelpunkt schneiden, der mit dem Kugelmittelpunkt übereinstimmt; und einen Adapter (312, 314, 316, 1412, 1414, 1416), der eine Halterung (312, 1412), eine Endplatte (316, 1416) und einen Stab (314, 1414) umfasst; wobei die Halterung (312, 1412) für das Halten des SMR (310, 1410) konfiguriert ist, die Endplatte (316, 1416) eine abgerundete Außenfläche (317, 1417) mit einem Krümmungsradius R hat, der Stab (314, 1414) ein erstes Ende aufweist , das an der Halterung (312, 1412) befestigt ist, und ein zweites Ende, das an der Endplatte (316, 1416) befestigt ist, wobei eine Distanz vom Mittelpunkt des SMR (310, 1410), wenn dieser in der Halterung (312, 1412) aufgenommen ist, zu jedem Punkt auf der abgerundeten Außenfläche (317, 1417) der Endplatte (316, 1416) gleich dem Krümmungsradius R ist, wobei die Punkte auf der abgerundeten Außenfläche (317, 1417) auf einer virtuellen Kugel (320) liegen, die als Mittelpunkt den Kugelmittelpunkt hat, wobei die Endplatte (316, 1416) als Segment der Oberfläche der virtuellen Kugel (320) geformt ist, um Punkte zu kontaktieren, die auf einer Oberfläche (319) zu messen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stab (314, 1414) ein länglicher Stab ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stab ein angewinkelter Stab (524, 634) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Endplatte (316, 1416) entlang ihres Umfangs eine Kante (326) umfasst, wobei eine Distanz vom Mittelpunkt des SMR zur Kante (326) der Endplatte (316, 1416) größer als der Krümmungsradius R ist, wodurch die Kante (326) der Endplatte (316, 1416) dazu eingerichtet ist, einem Benutzer eine taktile Rückmeldung bereitzustellen, wenn der Adapter (312, 314, 316, 1412, 1414, 1416) über die Kante (326) gekippt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stab einen abgewinkelten Verbinder (1422) und eine Versatzstange (1424) umfasst, wobei der abgewinkelte Verbinder (1422) mit der Halterung und mit der Versatzstange (1424) verbunden ist; die Endplatte (1416) eine abgewinkelte Endplatte ist, die mit der Versatzstange (1424) verbunden ist.
Verfahren zur Messung von Punkten mit einem Lasertracker (10), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Retroreflektorsondenadapter-Vorrichtung, wobei die Retroreflektorsondenadapter-Vorrichtung einen sphärisch montierten Retroreflektor (SMR; 310, 1410) und einen Adapter (312, 314, 316, 1412, 1414, 1416) umfasst, wobei der SMR (310, 1410) einen in eine Metallkugel eingebetteten Würfelecken-Retroreflektor aufweist, wobei die Metallkugel eine kugelförmige Oberfläche aufweist und die kugelförmige Oberfläche einen Kugelmittelpunkt hat, der Würfelecken-Retroreflektor drei zueinander senkrecht stehende Spiegel umfasst, die drei Spiegel sich in einem gemeinsamen Scheitelpunkt schneiden, der mit dem Kugelmittelpunkt übereinstimmt, der Adapter (312, 314, 316, 1412, 1414, 1416) eine Halterung (312, 1412), eine Endplatte (316, 1416) und einen Stab (314, 1414) umfasst, wobei die Halterung (312, 1412) für das Halten des SMR (310, 1410) konfiguriert ist, die Endplatte (316, 1416) eine abgerundete Außenfläche (317, 1417) mit einem Krümmungsradius R hat, der Stab (314, 1414) ein erstes Ende aufweist, das an der Halterung (312, 1412) befestigt ist, und ein zweites Ende, das an der Endplatte (316, 1416) befestigt ist, wobei eine Distanz vom Mittelpunkt des SMR, wenn dieser in der Halterung (312, 1412) aufgenommen ist, zu jedem Punkt auf der abgerundeten Außenfläche (317, 1417) der Endplatte (316, 1416) gleich dem Krümmungsradius R ist, wobei die Punkte auf der abgerundeten Außenfläche (317, 1417) auf einer virtuellen Kugel (320) liegen, die als Mittelpunkt den Kugelmittelpunkt hat, wobei die Endplatte (316, 1416) als Segment der Oberfläche der virtuellen Kugel (320) geformt ist, um interessierende Punkte zu kontaktieren, die auf einer Oberfläche (319) zu messen sind; Identifizieren einer Mehrzahl von interessierenden Punkten, die vor einer direkten Sichtlinie des Lasertrackers (10) verborgen sind; Aufnehmen des SMR (310, 1410) mittels der Halterung (312, 1412); in Kontakt Bringen der abgerundeten äußeren Oberfläche (317, 1417) mit jedem der Mehrzahl von interessierenden Punkten; Messen mit dem Lasertracker (10), für jeden der Mehrzahl von interessierenden Punkte, einer Distanz sowie zweier Winkel vom Lasertracker (10) zum SMR (310, 1410); und Bestimmen von dreidimensionalen Koordinaten der Mehrzahl von Punkten, wobei die dreidimensionalen Koordinaten auf der Distanz und den zwei Winkeln basieren, die für jeden der Mehrzahl von Punkten gemessen wurden, sowie dem Radius R.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das zweite Ende einen elektrischen Schalter aufweist, der ein Kippen der Retroreflektorsondenadapter-Vorrichtung über eine vordefinierte Grenze hinaus erfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das zweite Ende eine flache Oberfläche aufweist, die einem Benutzer eine taktile Rückmeldung bereitstellt, wenn die Retroreflektorsondenadapter-Vorrichtung über eine vordefinierte Grenze hinaus gekippt wird.