DE112013000727T5

DE112013000727T5 - Prüfverfahren mit Strichcode-Kennzeichnung

Info

Publication number: DE112013000727T5
Application number: DE112013000727.4T
Authority: DE
Inventors: Markus Grau; David H. Parker
Original assignee: Faro Technologies Inc
Current assignee: Faro Technologies Inc
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2014-11-06
Also published as: JP2015509199A; GB201415088D0; WO2013112455A1; US20170234669A1; US9638507B2; US20130197852A1; CN104094081A; JP6099675B2; GB2515922A

Abstract

Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Messgerät zum Messen eines Objekts und insbesondere ein Messgerät wie beispielsweise ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät oder einen Lasertracker, das bzw. der ein Objekt gemäß einem Mess- oder Prüfplan misst, der durch ein maschinenlesbares Informationssymbol gekennzeichnet ist, das auf dem zu messenden Objekt oder auf einer Zeichnung (z. B. einer CAD-Zeichnung) des Objekts angeordnet ist.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Messgerät zum Messen eines Objekts und insbesondere ein Messgerät wie beispielsweise ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät oder einen Lasertracker, das bzw. der ein Objekt gemäß einem Mess- oder Prüfplan misst, der durch einen Strichcode gekennzeichnet ist, der auf dem zu messenden Objekt oder auf einer Zeichnung (z. B. einer CAD-Zeichnung) des Objekts angeordnet ist.
Tragbare Gelenkarm-Koordinatenmessgeräte (Gelenkarm-KMGs) fanden weit verbreitete Verwendung bei der Fertigung bzw. Herstellung von Teilen oder Objekten, wo ein Bedarf daran besteht, die Abmessungen des Teils während verschiedener Schritte der Fertigung bzw. Herstellung (z. B. der mechanischen Bearbeitung) des Teils schnell und genau nachzuprüfen. Tragbare Gelenkarm-KMGs stellen eine weitgehende Verbesserung gegenüber bekannten unbeweglichen bzw. feststehenden, kostenintensiven und relativ schwer zu bedienenden Messeinrichtungen dar, und zwar insbesondere hinsichtlich des Zeitaufwands, der für die Durchführung von Dimensionsmessungen relativ komplexer Teile anfällt. Normalerweise führt ein Benutzer eines tragbaren Gelenkarm-KMG einfach eine Sonde entlang der Oberfläche des zu messenden Teils oder Objekts. Die Messdaten werden dann aufgezeichnet und dem Benutzer bereitgestellt. In einigen Fällen werden die Daten dem Benutzer in optischer Form bereitgestellt, beispielsweise in dreidimensionaler (3-D) Form auf einem Computerbildschirm. In anderen Fällen werden die Daten dem Benutzer in numerischer Form bereitgestellt, beispielsweise wenn bei der Messung des Durchmessers eines Lochs der Text „Durchmesser = 1,0034” auf einem Computerbildschirm angezeigt wird.
Ein Beispiel eines tragbaren Gelenkarm-KMG des Stands der Technik wird in dem US-Patent Nr. 5,402,582 ('582) des gleichen Inhabers offenbart. Das Patent '582 offenbart ein 3-D-Messsystem, das ein manuell bedientes Gelenkarm-KMG mit einem Tragunterteil an einem Ende und einer Messsonde am anderen Ende umfasst. Das US-Patent Nr. 5,611,147 ('147) des gleichen Inhabers offenbart ein ähnliches Gelenkarm-KMG. In dem Patent '147 umfasst das Gelenkarm-KMG mehrere Merkmale einschließlich einer zusätzlichen Drehachse am Sondenende, wodurch für einen Arm eine Konfiguration mit zwei-zwei-zwei oder zwei-zwei-drei Achsen bereitgestellt wird (wobei Letztere ein Arm mit sieben Achsen ist).
Ein anderer üblicher Messgerätetyp zum Messen eines Teils oder Objekts für die Ermittlung, ob dieses gefertigte Teil oder Objekt mit den gewünschten Konstruktionsspezifikationen übereinstimmt, ist ein Lasertracker. Ein Lasertracker misst die 3-D-Koordinaten eines bestimmten Punkts, indem er einen Laserstrahl zu dem Punkt sendet, wo der Laserstrahl normalerweise von einem Retroreflektorziel aufgefangen wird. Der Lasertracker findet die Koordinaten des Punkts, indem er den Abstand und die zwei Winkel zu dem Ziel misst. Der Abstand wird mit einer Distanzmessvorrichtung wie beispielsweise einem Absolutdistanzmesser (ADM) oder einem Interferometer gemessen. Die Winkel werden mit einer Winkelmessvorrichtung wie beispielsweise einem Winkelkodierer gemessen. Ein kardanisch aufgehängter Strahllenkungsmechanismus in dem instrument richtet den Laserstrahl auf den interessierenden Punkt. Der Retroreflektor kann manuell mit der Hand oder automatisch über die Oberfläche des Objekts bewegt werden. Der Lasertracker folgt der Bewegung des Retroreflektors, um die Koordinaten des Objekts zu messen. Beispielhafte Lasertracker werden in dem an Brown et al. erteilten US-Patent Nr. 4,790,651 und in dem an Lau et al. erteilten US-Patent Nr. 4,714,339 offenbart. Die Totalstation, die am häufigsten bei Vermessungsanwendungen benutzt wird, kann zum Messen der Koordinaten von diffus streuenden bzw. retroreflektierenden Zielen verwendet werden. Die Totalstation ist nahe mit dem Lasertracker verwandt.
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 senkrechte Spiegel. Der Scheitelpunkt der Würfelecke, der der gemeinsame Schnittpunkt der drei Spiegel ist, befindet sich in der Mitte der Kugel. Es ist in der Praxis üblich, dass die Kugeloberfläche des SMR in Kontakt mit einem Prüfobjekt angeordnet wird und der SMR anschließend über die zu messende Oberfläche des Objekts bewegt wird. Wegen dieser Platzierung der Würfelecke in der Kugel bleibt der senkrechte Abstand vom Scheitelpunkt der Würfelecke zu der Oberfläche des Prüfobjekts trotz der Drehung des SMR gleich. Demzufolge kann man die 3-D-Koordinaten der Objektoberfläche ermitteln, indem man einen Tracker die 3-D-Koordinaten eines über die Oberfläche bewegten SMR verfolgen lässt. Man kann ein Glasfenster oben auf dem SMR anordnen, um zu verhindern, dass Staub oder Schmutz die Glasoberflächen verunreinigt. Ein Beispiel für eine derartige Glasoberfläche ist in dem an Raab et al. erteilten US-Patent Nr. 7,388,654 dargestellt.
Es kann ein Kardanmechanismus in dem Lasertracker verwendet werden, um einen Laserstrahl des Trackers auf den SMR zu richten. Ein Teil des von dem SMR retroreflektierten Lichts tritt in den Lasertracker ein und geht auf einen Positionsdetektor durch. Die Position des Lichts, das auf den Positionsdetektor auftrifft, wird von einem Trackersteuersystem benutzt, um die Drehwinkel der mechanischen Azimut- und Zenitachsen des Lasertrackers derart einzustellen, dass der Laserstrahl auf den SMR zentriert bleibt. Auf diese Weise ist der Tracker in der Lage, dem SMR während dessen Bewegung zu folgen (nachgeführt zu werden).
Winkelkodierer, die an den mechanischen Azimut- und Zenitachsen des Trackers befestigt sind, können die Azimut- und Zenitwinkel des Laserstrahls messen (bezogen auf das Bezugssystem des Trackers). Die eine Abstandsmessung und die zwei Winkelmessungen, die der Lasertracker durchführt, reichen für die vollständige Bestimmung der dreidimensionalen Position des SMR aus.
Wie bereits erwähnt wurde, können in Lasertrackern zwei Typen von Distanzmessern vorkommen: Interferometer und Absolutdistanzmesser (ADMs). In dem Lasertracker kann ein Interferometer (sofern vorhanden) den Abstand von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt ermitteln, indem es die Anzahl von Inkrementen bekannter Länge (normalerweise die halbe Wellenlänge des Laserlichts) zählt, die durchgehen, während ein Retroreflektorziel zwischen den zwei Punkten bewegt wird. Wenn der Laserstrahl während der Messung unterbrochen wird, kann die Anzahl der Impulse nicht genau ermittelt werden, was zum Verlust der Abstandsinformation führt. Im Vergleich dazu ermittelt der ADM in einem Lasertracker den absoluten Abstand zu einem Retroreflektorziel ohne Berücksichtigung von Strahlunterbechungen, was ferner ein Umschalten zwischen Zielen ermöglicht. Es wird daher auch gesagt, dass der ADM zu einer „Anvisieren-und-Auslösen”-Messung in der Lage ist. Anfangs konnten Absolutdistanzmesser lediglich ortsfeste Ziele messen, so dass sie aus diesem Grund immer zusammen mit einem Interferometer benutzt wurden. Einige moderne Absolutdistanzmesser können jedoch schnelle Messungen durchführen, wodurch die Notwendigkeit eines Interferometers entfällt. Ein solcher ADM wird in dem an Bridges et al. erteilten US-Patent Nr. 7,352,446 beschrieben. Die mittels Interferometern und Absolutdistanzmessern gemessenen Abstände hängen von der Lichtgeschwindigkeit in Luft ab. Da sich die Lichtgeschwindigkeit mit der Lufttemperatur, dem Barometerdruck und der Luftfeuchtigkeit ändert, ist es übliche Praxis, dass diese Größen mit Sensoren gemessen werden und die Lichtgeschwindigkeit in Luft korrigiert wird, um genauere Distanzmesswerte zu erhalten. Die mit Totalstationen gemessenen Abstände hängen ebenfalls von der Lichtgeschwindigkeit in Luft ab.
Der Lasertracker folgt in seinem Trackingmodus automatisch den Bewegungen des SMR, wenn sich der SMR im Erfassungsbereich des Trackers befindet. Wird der Laserstrahl unterbrochen, hört das Tracking auf. Der Strahl kann durch ein beliebiges der mehreren folgenden Mittel unterbrochen werden: (1) ein Hindernis zwischen dem Instrument und dem SMR; (2) schnelle Bewegungen des SMR, die für das Instrument zu schnell sind, um ihnen folgen zu können; oder (3) das Drehen der Richtung des SMR über den Öffnungswinkel des SMR hinaus. Der Strahl kann nach einer Strahlunterbechung standardmäßig an dem Punkt der Strahlunterbrechung oder an der letzten befohlenen Position stehen bleiben oder er kann sich zu einer Referenzposition („Ausgangsposition”) bewegen. Es ist unter Umständen für einen Bediener erforderlich, dass er den Trackingstrahl mit den Augen sucht und den SMR in dem Strahl positioniert, damit das Instrument den SMR fest anvisiert und das Tracking fortgesetzt wird.
Einige Lasertracker umfassen eine oder mehrere Kameras. Eine Kameraachse kann koaxial zum Messstrahl sein oder um einen festen Abstand oder Winkel gegenüber dem Messstrahl versetzt sein. Man kann eine Kamera verwenden, um ein weites Sichtfeld zum Auffinden von Retroreflektoren bereitzustellen. Eine nahe der optischen Achse der Kamera angeordnete modulierte Lichtquelle kann Retroreflektoren beleuchten und sie dadurch leichter identifizierbar machen. In diesem Fall blinken die Retroreflektoren phasengleich mit der Beleuchtung, Objekte im Hintergrund dagegen nicht. Eine Anwendung für eine derartige Kamera besteht darin, mehrere Retroreflektoren im Sichtfeld zu erfassen und jeden Retroreflektor in einer automatischen Abfolge zu messen. Beispielhafte Systeme werden in dem an Pettersen et al. erteilten US-Patent Nr. 6,166,809 und in dem an Bridges et al. erteilten US-Patent Nr. 7,800,758 beschrieben.
Einige Lasertracker sind in der Lage, mit sechs Freiheitsgraden (DOF; degrees of freedom), die drei Koordinaten wie beispielsweise x, y und z sowie drei Drehungen wie beispielsweise Nick-, Roll- und Gierdrehung umfassen können, zu messen. Mehrere Systeme auf Basis von Lasertrackern stehen zur Verfügung oder wurden für die Messung von sechs Freiheitsgraden vorgeschlagen. Beispielhafte Systeme werden in dem an Bridges et al. erteilten US-Patent Nr. 7,800,758 , dem an Pettersen et al. erteilten US-Patent Nr. 5,973,788 und dem an Lau erteilten US-Patent Nr. 7,230,689 beschrieben.
Obwohl bereits vorhandene Messgeräte wie beispielsweise Gelenkarm-KMGs oder Lasertracker für ihre beabsichtigten Zwecke geeignet sind, besteht nach wie vor Bedarf an einem vereinfachten Verfahren zur Prüfung von Teilen, das auf einer maschinenlesbaren Information basiert, die auf den Teilen oder auf einer Darstellung der Teile vorgesehen ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zur Prüfung eines Teils gemäß einem Prüfplan vorgesehen. Das Verfahren nutzt ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) mit einem Sockel; einem manuell positionierbaren Armabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei das zweite Ende des Armabschnitts an den Sockel gekoppelt ist, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst; einer Messvorrichtung, die an das erste Ende des Armabschnitts gekoppelt ist; und einer elektronischen Schaltung, welche das Positionssignal des mindestens einen Positionsmessgeräts empfängt und Daten, die einer Position der Messvorrichtung entsprechen, bereitstellt. Das Verfahren umfasst die Schritte zum Erzeugen eines Prüfplans für ein zu prüfendes Teil, um mindestens eine Eigenschaft des Teils zu ermitteln. Es wird ein maschinenlesbares Informationssymbol erzeugt, das eine Information umfasst, die den erzeugten Prüfplan kennzeichnet. Das erzeugte maschinenlesbare Informationssymbol wird dem Teil zugeordnet. Das maschinenlesbare Informationssymbol wird mit einer Lesevorrichtung von dem Teil abgelesen, die dafür konfiguriert ist, das maschinenlesbare Informationssymbol zu übersetzen, um die darin enthaltene Information zu ermitteln, wobei die Lesevorrichtung derart gekoppelt ist, dass sie mit dem Gelenkarm-KMG kommuniziert. Die mindestens eine Eigenschaft des Teils wird gemäß dem durch das maschinenlesbare Symbol gekennzeichneten erzeugten Prüfplan gemessen.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein anderes Verfahren zur Prüfung eines Teils gemäß einem Prüfplan vorgesehen. Das Verfahren nutzt einen Lasertracker mit einer Lichtquelle, die einen Lichtstrahl zu einem in einer Umgebung angeordneten Ziel hin emittiert, und eine Lesevorrichtung, die den von dem in der Umgebung angeordneten Ziel zu dem Laserscanner zurückreflektierten Lichtstrahl auffängt. Das Verfahren umfasst die Schritte zum Erzeugen eines Prüfplans für ein zu prüfendes Teil, um mindestens eine Eigenschaft des Teils zu ermitteln. Es wird ein maschinenlesbares Informationssymbol erzeugt, das den erzeugten Prüfplan kennzeichnet. Das erzeugte maschinenlesbare Informationssymbol wird dem Teil zugeordnet. Das maschinenlesbare Informationssymbol wird mit der Lesevorrichtung abgelesen, die dem Lasertracker zugeordnet ist. Das Teil wird gemäß dem erzeugten Prüfplan geprüft, der durch das maschinenlesbare Informationssymbol gekennzeichnet ist, das durch die Lesevorrichtung abgelesen wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein System zur Prüfung eines Teils gemäß einem Prüfplan vorgesehen. Das System umfasst ein Messgerät, das dafür konfiguriert ist, mindestens eine Eigenschaft des Teils zu messen. Es ist eine Vorrichtung mit einem Prozessor vorgesehen. Der Prozessor reagiert auf ausführbare Computeranweisungen, wenn sie auf dem Prozessor zur Erzeugung eines Prüfplans für ein zu prüfendes Teil ausgeführt werden, um mindestens eine Eigenschaft des Teils zu ermitteln, wobei der Prozessor ferner auf eine Erzeugung eines maschinenlesbaren Informationssymbols reagiert, das eine Information umfasst, die als Reaktion auf den erzeugten Prüfplan den erzeugten Prüfplan kennzeichnet. Eine Lesevorrichtung ist derart gekoppelt, dass sie mit dem Messgerät und der Vorrichtung kommuniziert, wobei die Lesevorrichtung dafür konfiguriert ist, das maschinenlesbare Informationssymbol zu übersetzen, um die darin enthaltene Information zu ermitteln.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei beispielhafte Ausgestaltungen dargestellt sind, die nicht als den gesamten Schutzbereich der Offenbarung einschränkend aufzufassen sind und wobei die Elemente in mehreren Figuren gleich nummeriert sind. Es zeigen:
1: einschließlich 1A und 1B, perspektivische Darstellungen eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts (Gelenkarm-KMG), das Ausgestaltungen verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung darin aufweist;
2: einschließlich 2A–2D zusammengenommen, ein Blockdiagramm der Elektronik, die als Teil des Gelenkarm-KMG von 1 gemäß einer Ausgestaltung verwendet wird;
3: einschließlich 3A und 3B zusammengenommen, ein Blockdiagramm, das detaillierte Merkmale des elektronischen Datenverarbeitungssystems von 2 gemäß einer Ausgestaltung beschreibt;
4: eine perspektivische Darstellung des Gelenkarm-KMG von 1 mit der in einer geöffneten Stellung angeordneten Anzeigevorrichtung;
5: ein Ablaufdiagramm verschiedener Schritte in einem Verfahren gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zum Erzeugen eines Prüfplans für ein zu prüfendes Teil, zum Erzeugen eines dem Prüfplan zugeordneten Strichcodes und zum Ablesen des Strichcodes und Durchführen der Schritte in dem Prüfplan;
6: eine Ansicht eines Anzeigeschirms, die einen Schritt in dem Verfahren von 5 veranschaulicht, wobei die Erzeugung eines Prüfplans für ein zu prüfendes Teil gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
7: eine Ansicht eines Anzeigeschirms, die einen anderen Schritt in dem Verfahren von 5 veranschaulicht, wobei die Zuordnung eines Strichcodes zu dem für das zu prüfende Teil erzeugten Prüfplan gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
8: eine Ansicht eines Anzeigeschirms, die einen weiteren Schritt in dem Verfahren von 5 veranschaulicht, wobei der Strichcode, der dem für das zu prüfende Teil erzeugten Prüfplan entspricht, gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
9: einschließlich 9A und 9B, den Strichcode von 8, der auf dem zu prüfenden Teil angeordnet ist (9A) und auf einer Zeichnung des zu prüfenden Teils angeordnet ist (9B), in einem anderen Schritt des Verfahrens von 5 gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
10: eine Ansicht eines Anzeigeschirms, die einen anderen Schritt in dem Verfahren von 5 veranschaulicht, wobei ein beliebiger von mehreren Schritten, die in dem für das zu prüfende Teil erzeugten Prüfplan durchzuführen sind, gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
11: ein Ablaufdiagramm verschiedener Schritte in einem Verfahren gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zum Erzeugen eines Prüfplans für ein zu prüfendes Teil, zum Erzeugen eines dem Prüfplan zugeordneten Strichcodes und zum Ablesen des Strichcodes und Durchführen der Schritte in dem Prüfplan;
12: eine Ansicht eines Anzeigeschirms, die einen Schritt in dem Verfahren von 11 veranschaulicht, wobei die Erzeugung eines Prüfplans für ein zu prüfendes Teil gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
13: einschließlich 13A und 13B, den Strichcode von 12, der auf einem zu prüfenden Teil angeordnet ist (13A) und auf einer Zeichnung eines zu prüfenden Teils angeordnet ist (13B), in einem anderen Schritt in dem Verfahren von 11 gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
14: eine Ansicht eines Anzeigeschirms, die einen anderen Schritt in dem Verfahren von 11 veranschaulicht, wobei ein beliebiger von mehreren Schritten, die in dem für ein zu prüfendes Teil erzeugten Prüfplan durchzuführen sind, gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
15: eine perspektivische Darstellung eines Lasertrackers gemäß anderen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung; und
16: eine perspektivische Darstellung des Lasertrackers von 15, an den Computer- und Stromversorgungselemente angeschlossen sind.
Detaillierte Beschreibung
Tragbare Gelenkarm-Koordinatenmessgeräte („Gelenkarm-KMGs”) und Lasertracker werden bei einer Vielzahl von Anwendungen benutzt, um Messungen von Teilen oder Objekten zu erhalten, also beispielsweise um zu ermitteln, wie genau das Teil oder Objekt gemäß den gewünschten Konstruktionsspezifikationen gefertigt wurde. Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung bieten Vorteile, indem sie einem Benutzer des tragbaren Gelenkarm-KMG oder Lasertrackers den relativ leichten und schnellen Zugriff auf einen Prüf- oder Messplan für ein hergestelltes Teil oder Objekt ermöglichen, und zwar mittels der Verwendung eines maschinenlesbaren Kennzeichnungssystems, beispielsweise eines Strichcodes, der einem dem Teil oder Objekt zugeordneten entsprechenden Prüf- oder Messplan zugeordnet ist. Jeder Strichcode ist bei der beispielhaften Ausgestaltung einem einzigen Teil oder einer Gruppe von Teilen zugeordnet.
1A und 1B veranschaulichen in der Perspektive ein Gelenkarm-KMG 100 gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, wobei ein Gelenkarm ein Typ des Koordinatenmessgeräts ist. 1A und 1B zeigen, dass das beispielhafte Gelenkarm-KMG 100 eine Gelenkmessvorrichtung mit sechs oder sieben Achsen mit einem Sondenende umfassen kann, das ein Messsondengehäuse 102 umfasst, das an einem Ende an einen Armabschnitt 104 des Gelenkarm-KMG 100 gekoppelt ist. Der Armabschnitt 104 umfasst ein erstes Armsegment 106, das durch eine erste Gruppierung von Lagereinsätzen 110 (z. B. zwei Lagereinsätze) an ein zweites Armsegment 108 gekoppelt ist. Eine zweite Gruppierung von Lagereinsätzen 112 (z. B. zwei Lagereinsätze) koppelt das zweite Armsegment 108 an das Messsondengehäuse 102. Eine dritte Gruppierung von Lagereinsätzen 114 (z. B. drei Lagereinsätze) koppelt das erste Armsegment 106 an einen Sockel 116, der am anderen Ende des Armabschnitts 104 des Gelenkarm-KMG 100 angeordnet ist. Jede Gruppierung von Lagereinsätzen 110, 112, 114 stellt mehrere Achsen der Gelenkbewegung bereit. Das Sondenende kann auch ein Messsondengehäuse 102 umfassen, das die Welle des siebten Achsenabschnitts des Gelenkarm-KMG 100 umfasst (z. B. einen Einsatz, der ein Kodierersystem enthält, das die Bewegung der Messvorrichtung, beispielsweise einer Sonde 118, in der siebten Achse des Gelenkarm-KMG 100 ermittelt). Das Sondenende kann sich bei dieser Ausgestaltung um eine Achse drehen, die sich durch die Mitte des Messsondengehäuses 102 erstreckt. Der Sockel 116 ist bei der Verwendung des Gelenkarm-KMG 100 normalerweise an einer Arbeitsfläche befestigt.
Jeder Lagereinsatz in jeder Lagereinsatzgruppierung 110, 112, 114 enthält normalerweise ein Kodierersystem (z. B. ein optisches Winkelkodierersystem). Das Kodierersystem (d. h. ein Positionsmessgerät) stellt eine Angabe der Position der jeweiligen Armsegmente 106, 108 und der entsprechenden Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 bereit, die alle zusammen eine Angabe der Position der Sonde 118 in Bezug auf den Sockel 116 (und somit die Position des durch das Gelenkarm-KMG 100 gemessenen Objekts in einem bestimmten Bezugssystem, beispielsweise einem lokalen oder globalen Bezugssystem) bereitstellen. Die Armsegmente 106, 108 können aus einem in geeigneter Weise starren Material bestehen, also beispielsweise, aber ohne darauf beschränkt zu sein, einem Kohlefaserverbundmaterial. Ein tragbares Gelenkarm-KMG 100 mit sechs oder sieben Achsen der Gelenkbewegung (d. h. Freiheitsgraden) stellt die Vorteile bereit, dass dem Bediener gestattet wird, die Sonde 118 an einer gewünschten Stelle in einem 360°-Bereich rings um den Sockel 116 zu positionieren, wobei ein Armabschnitt 104 bereitgestellt wird, der leicht von dem Bediener gehandhabt werden kann. Es versteht sich jedoch, dass die Darstellung eines Armabschnitts 104 mit zwei Armsegmenten 106, 108 als Beispiel dient und dass die beanspruchte Erfindung nicht dadurch eingeschränkt sein sollte. Ein Gelenkarm-KMG 100 kann eine beliebige Anzahl an Armsegmenten aufweisen, die durch Lagereinsätze (und somit mehr oder weniger als sechs oder sieben Achsen der Gelenkbewegung bzw. Freiheitsgrade) miteinander gekoppelt sind.
Die Sonde 118 ist abnehmbar am Messsondengehäuse 102 angebracht, welches mit der Lagereinsatzgruppierung 112 verbunden ist. Ein Griff 126 ist in Bezug auf das Messsondengehäuse 102 beispielsweise mittels einer Schnellverbinder-Anschlussstelle entfernbar. Der Griff 126 kann durch eine andere Vorrichtung ersetzt werden (z. B. eine Laserliniensonde, einen Strichcodeleser), wodurch Vorteile zur Verfügung gestellt werden, die dem Bediener die Benutzung verschiedener Messvorrichtungen mit demselben Gelenkarm-KMG 100 ermöglichen. Der Strichcodeleser wird bei verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung statt des Griffs 126 verwendet oder ist anderswo auf dem tragbaren Gelenkarm-KMG angeordnet und wird zum Ablesen bzw. Einscannen maschinenlesbarer Symbole (z. B. Strichcodes) gebraucht, die die Mess- oder Prüfpläne für ein bestimmtes Teil oder Objekt angeben, das mit dem tragbaren Gelenkarm-KMG zu messen ist. Diese verschiedenen Ausgestaltungen, bei denen ein Strichcodeleser verwendet wird, werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Das Sondengehäuse 102 beherbergt bei beispielhaften Ausgestaltungen eine entfernbare Sonde 118, die eine Kontaktmessvorrichtung ist und verschiedene Spitzen 118 aufweisen kann, die das zu messende Objekt physisch berühren und folgende umfassen, aber ohne darauf beschränkt zu sein: Sonden vom Typ Kugel, berührungsempfindlich, gebogen oder verlängert. Bei anderen Ausgestaltungen wird die Messung beispielsweise durch eine kontaktlose Vorrichtung wie z. B. eine Laserliniensonde (LLP; laser line probe) durchgeführt. Der Griff 126 ist bei einer Ausgestaltung durch die LLP ersetzt, wobei die Schnellverbinder-Anschlussstelle verwendet wird. Andere Typen von Messvorrichtungen können den entfernbaren Griff 126 ersetzen, um eine zusätzliche Funktionalität bereitzustellen. Die Beispiele für solche Messvorrichtungen umfassen, aber ohne darauf beschränkt zu sein, zum Beispiel eine oder mehrere Leuchten, einen Temperatursensor, einen Thermoscanner, einen Strichcodeleser oder -scanner, einen Projektor, eine Lackierpistole, eine Kamera oder dergleichen.
In 1A und 1B ist ersichtlich, dass das Gelenkarm-KMG 100 den entfernbaren Griff 126 umfasst, der die Vorteile bereitstellt, dass Zusatzteile oder Funktionalitäten ausgetauscht werden können, ohne dass das Messsondengehäuse 102 von der Lagereinsatzgruppierung 112 entfernt wird. Wie anhand von 2 detaillierter erörtert wird, kann der entfernbare Griff 126 auch einen elektrischen Verbinder umfassen, der es gestattet, dass elektrische Energie und Daten mit dem Griff 126 und der im Sondenende angeordneten entsprechenden Elektronik ausgetauscht werden.
Bei verschiedenen Ausgestaltungen ermöglicht jede Gruppierung von Lagereinsätzen 110, 112, 114, dass der Armabschnitt 104 des Gelenkarm-KMG 100 um mehrere Drehachsen bewegt wird. Wie bereits erwähnt, umfasst jede Lagereinsatzgruppierung 110, 112, 114 entsprechende Kodierersysteme wie beispielsweise optische Winkelkodierer, die jeweils koaxial zu der entsprechenden Drehachse z. B. der Armsegmente 106, 108 angeordnet sind. Das optische Kodierersystem erfasst eine Drehbewegung (Schwenkbewegung) oder Querbewegung (Gelenkbewegung) beispielsweise von jedem der Armsegmente 106, 108 um die entsprechende Achse und überträgt ein Signal zu einem elektronischen Datenverarbeitungssystem in dem Gelenkarm-KMG 100, wie hierin im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Jede einzelne unverarbeitete Kodiererzählung wird separat als Signal zu dem elektronischen Datenverarbeitungssystem gesendet, wo sie zu Messdaten weiterverarbeitet wird. Es wird kein von dem Gelenkarm-KMG 100 selbst getrennter Positionsberechner (z. B. eine serielle Box) benutzt, der in dem US-Patent Nr. 5,402,582 ('582) des gleichen Inhabers offenbart wird.
Der Sockel 116 kann eine Befestigungs- bzw. Montagevorrichtung 120 umfassen. Die Montagevorrichtung 120 ermöglicht die entfernbare Montage des Gelenkarm-KMG 100 an einer gewünschten Stelle wie beispielsweise einem Inspektionstisch, einem Bearbeitungszentrum, einer Wand oder dem Boden. Der Sockel 116 umfasst bei einer Ausgestaltung einen Griffabschnitt 122, der eine zweckmäßige Stelle ist, an welcher der Bediener den Sockel 116 hält, während das Gelenkarm-KMG 100 bewegt wird. Bei einer Ausgestaltung umfasst der Sockel 116 ferner einen beweglichen Abdeckabschnitt 124, der herunterklappbar ist, um eine Benutzerschnittstelle wie beispielsweise einen Anzeigeschirm 428 freizugeben, der nachstehend in Bezug auf 4 ausführlicher beschrieben wird.
Gemäß einer Ausgestaltung enthält bzw. beherbergt der Sockel 116 des tragbaren Gelenkarm-KMG 100 ein elektronisches Datenverarbeitungssystem, das zwei Hauptkomponenten umfasst: ein Basisverarbeitungssystem, das die Daten der verschiedenen Kodierersysteme im Gelenkarm-KMG 100 sowie Daten, die andere Armparameter zur Unterstützung der dreidimensionalen (3-D) Positionsberechnungen repräsentieren, verarbeitet; und ein Benutzerschnittstellen-Verarbeitungssystem, das ein integriertes Betriebssystem, einen berührungsempfindlichen Bildschirm und eine residente Anwendungssoftware umfasst, welche die Implementierung relativ vollständiger messtechnischer Funktionen innerhalb des Gelenkarm-KMG 100 gestattet, ohne dass dabei eine Verbindung zu einem externen Computer vorhanden sein muss.
Das elektronische Datenverarbeitungssystem im Sockel 116 kann mit den Kodierersystemen, Sensoren und anderer peripherer Hardware, die entfernt vom Sockel 116 angeordnet ist (z. B. eine LLP, die am entfernbaren Griff 126 an dem Gelenkarm-KMG 100 montiert werden kann), kommunizieren. Die Elektronik, die diese peripheren Hardwarevorrichtungen oder -merkmale unterstützt, kann in jeder der in dem tragbaren Gelenkarm-KMG 100 angeordneten Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 angeordnet werden.
2 ist ein Blockdiagramm der Elektronik, die gemäß einer Ausgestaltung in einem Gelenkarm-KMG 100 verwendet wird. Die in 2 dargestellte Ausgestaltung umfasst ein elektronisches Datenverarbeitungssystem 210, das eine Basisprozessorkarte 204 zur Implementierung des Basisverarbeitungssystems, eine Benutzerschnittstellenkarte 202, eine Basisenergiekarte 206 zur Bereitstellung von Energie, ein Bluetooth-Modul 232 und eine Basisneigungskarte 208 umfasst. Die Benutzerschnittstellenkarte 202 umfasst einen Computerprozessor zum Ausführen der Anwendungssoftware, um die Benutzerschnittstelle, die Anzeigevorrichtung und andere hierin beschriebene Funktionen durchzuführen.
In 2 ist ersichtlich, dass das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 über einen oder mehrere Armbusse 218 mit den vorgenannten mehreren Kodierersystemen kommuniziert. Jedes Kodierersystem erzeugt bei der in 2 dargestellten Ausgestaltung Kodiererdaten und umfasst: eine Kodierer-Armbus-Schnittstelle 214, einen digitalen Kodierer-Signalprozessor (DSP) 216, eine Kodierer-Lesekopf-Schnittstelle 234 und einen Temperatursensor 212. Andere Geräte wie beispielsweise Dehnungssensoren können an den Armbus 218 angeschlossen werden.
In 2 ist auch die Sondenende-Elektronik 230 dargestellt, die mit dem Armbus 218 kommuniziert. Die Sondenende-Elektronik 230 umfasst einen Sondenende-DSP 228, einen Temperatursensor 212, einen Griff-/LLP-Schnittstellenbus 240, der bei einer Ausgestaltung über eine Schnellverbinder-Anschlussstelle mit dem Griff 126 oder der LLP 242 verbindet, und eine Sondenschnittstelle 226. Die Schnellverbinder-Anschlussstelle ermöglicht den Zugang des Griffs 126 auf den Datenbus, die Steuerleitungen, den von der LLP 242 benutzten Energiebus und andere Zusatzteile wie beispielsweise einen Strichcodeleser. Die Sondenende-Elektronik 230 ist bei einer Ausgestaltung in dem Messsondengehäuse 102 an dem Gelenkarm-KMG 100 angeordnet. Der Griff 126 kann bei einer Ausgestaltung von der Schnellverbinder-Anschlussstelle entfernt werden und die Messung kann mit der Laserliniensonde (LLP) 242, die über den Griff-/LLP-Schnittstellenbus 240 mit der Sondenende-Elektronik 230 des Gelenkarm-KMG 100 kommuniziert, durchgeführt werden. Bei einer Ausgestaltung sind das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 im Sockel 116 des Gelenkarm-KMG 100, die Sondenende-Elektronik 230 im Messsondengehäuse 102 des Gelenkarm-KMG 100 und die Kodierersysteme in den Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 angeordnet. Die Sondenschnittstelle 226 kann durch ein beliebiges geeignetes Kommunikationsprotokoll, das im Handel erhältliche Produkte von Maxim Integrated Products, Inc., die als 1-Wire^®-Kommunikationsprotokoll 236 ausgebildet sind, umfasst, mit dem Sondenende-DSP 228 verbunden werden.
3 ist ein Blockdiagramm, das detaillierte Merkmale des elektronischen Datenverarbeitungssystems 210 des Gelenkarm-KMG 100 gemäß einer Ausgestaltung beschreibt. Das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 ist bei einer Ausgestaltung im Sockel 116 des Gelenkarm-KMG 100 angeordnet und umfasst die Basisprozessorkarte 204, die Benutzerschnittstellenkarte 202, eine Basisenergiekarte 206, ein Bluetooth-Modul 232 und ein Basisneigungsmodul 208.
Bei einer in 3 dargestellten Ausgestaltung umfasst die Basisprozessorkarte 204 die verschiedenen hierin dargestellten funktionellen Blöcke. Eine Basisprozessorfunktion 302 wird beispielsweise verwendet, um die Erfassung von Messdaten des Gelenkarm-KMG 100 zu unterstützen, und empfängt über den Armbus 218 und eine Bussteuermodulfunktion 308 die unverarbeiteten Kodiererdaten (z. B. Daten des Kodierersystems). Die Speicherfunktion 304 speichert Programme und statische Armkonfigurationsdaten. Die Basisprozessorkarte 204 umfasst ferner eine für eine externe Hardwareoption vorgesehene Portfunktion 310, um mit etwaigen externen Hardwaregeräten oder Zusatzteilen wie beispielsweise einer LLP 242 zu kommunizieren. Eine Echtzeituhr (RTC; real time clock) und ein Protokoll 306, eine Batteriesatzschnittstelle (IF; interface) 316 und ein Diagnoseport 318 sind ebenfalls in der Funktionalität bei einer Ausgestaltung der in 3 abgebildeten Basisprozessorkarte 204 enthalten.
Die Basisprozessorkarte 204 leitet auch die gesamte drahtgebundene und drahtlose Datenkommunikation zu externen (Host-Computer) und internen (Anzeigeprozessor 202) Geräten. Die Basisprozessorkarte 204 ist in der Lage, über eine Ethernet-Funktion 320 mit einem Ethernet-Netzwerk [wobei z. B. eine Taktsynchronisations-Norm wie beispielsweise IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1588 verwendet wird], über eine LAN-Funktion 322 mit einem drahtlosen Local Area Network (WLAN; wireless local area network) und über eine Parallel-Seriell-Kommunikations-Funktion (PSK-Funktion) 314 mit dem Bluetooth-Modul 232 zu kommunizieren. Die Basisprozessorkarte 204 umfasst des Weiteren einen Anschluss an ein Universal-Serial-Bus-Gerät (USB-Gerät) 312. Es versteht sich, dass der vorgenannte Strichcodescanner über einen oder mehrere Kommunikationsports wie beispielsweise, aber ohne darauf beschränkt zu sein, USB, Ethernet, Bluetooth oder Wi-Fi an das Gelenkarm-KMG 100 angeschlossen werden kann.
Die Basisprozessorkarte 204 überträgt und erfasst unverarbeitete Messdaten (z. B. Zählungen des Kodierersystems, Temperaturmesswerte) für die Verarbeitung zu Messdaten, ohne dass dabei irgendeine Vorverarbeitung erforderlich ist, wie sie beispielsweise bei der seriellen Box des vorgenannten Patents '582 offenbart wird. Der Basisprozessor 204 sendet die verarbeiteten Daten über eine RS485-Schnittstelle (IF) 326 zu dem Anzeigeprozessor 328 auf der Benutzerschnittstellenkarte 202. Bei einer Ausgestaltung sendet der Basisprozessor 204 auch die unverarbeiteten Messdaten an einen externen Computer.
Nun Bezug nehmend auf die Benutzerschnittstellenkarte 202 in 3, werden die vom Basisprozessor empfangenen Winkel- und Positionsdaten von auf dem Anzeigeprozessor 328 ausgeführten Anwendungen verwendet, um ein autonomes messtechnisches System in dem Gelenkarm-KMG 100 zur Verfügung zu stellen. Die Anwendungen können auf dem Anzeigeprozessor 328 ausgeführt werden, um beispielsweise folgende, aber nicht darauf beschränkte Funktionen zu unterstützen: Messung von Merkmalen, Anleitungs- und Schulungsgrafiken, Ferndiagnostik, Temperaturkorrekturen, Steuerung verschiedener Betriebseigenschaften, Verbindung zu verschiedenen Netzwerken und Anzeige gemessener Objekte. Die Benutzerschnittstellenkarte 202 umfasst zusammen mit dem Anzeigeprozessor 328 und einer Schnittstelle für einen Flüssigkristallbildschirm (LCD-Bildschirm; liquid crystal display) 338 (z. B. ein berührungsempfindlicher LCD-Bildschirm) mehrere Schnittstellenoptionen, zu denen eine Secure-Digital-Karten-Schnittstelle (SD-Karten-Schnittstelle) 330, ein Speicher 332, eine USB-Host-Schnittstelle 334, ein Diagnoseport 336, ein Kameraport 340, eine Audio-/Video-Schnittstelle 342, ein Wähl-/Funkmodem 344 und ein Port 346 für das globale Positionsbestimmungssystem (GPS; global positioning system) gehören.
Das in 3 abgebildete elektronische Datenverarbeitungssystem 210 umfasst ferner eine Basisenergiekarte 206 mit einem Umgebungsaufzeichnungsgerät 362 zur Aufzeichnung von Umgebungsdaten. Die Basisenergiekarte 206 stellt auch Energie für das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 bereit, wobei ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 358 und eine Batterieladegerät-Steuerung 360 verwendet werden. Die Basisenergiekarte 206 kommuniziert über einen seriellen Single-Ended-Bus 354, der eine Inter-Integrated Circuit (I2C) aufweist, sowie über eine serielle Peripherieschnittstelle einschließlich DMA (DSPI) 356 mit der Basisprozessorkarte 204. Die Basisenergiekarte 206 ist über eine Ein-/Ausgabe-Erweiterungsfunktion (I/O-Erweiterungsfunktion) 364, die in der Basisenergiekarte 206 implementiert ist, mit einem Neigungssensor und einem Funkidentifikations-Modul (Funk-ID-Modul) 208 verbunden.
Obwohl sie als getrennte Komponenten dargestellt sind, können alle oder eine Untergruppe der Komponenten bei anderen Ausgestaltungen physisch an verschiedenen Stellen angeordnet sein und/oder die Funktionen auf andere Art als bei der in 3 dargestellten kombiniert sein. Beispielsweise sind die Basisprozessorkarte 204 und die Benutzerschnittstellenkarte 202 bei einer Ausgestaltung in einer physischen Karte kombiniert.
Nun Bezug nehmend auf 4, ist dort eine Ausgestaltung des Gelenkarm-KMG 100 mit einer integrierten Anzeigevorrichtung 428 dargestellt, die dem Benutzer des tragbaren Gelenkarm-KMG 100 die Ansicht verschiedener Datentypen oder anderer Informationen gestattet. Das Gelenkarm-KMG 100 umfasst den Sockel 116, der das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 umfasst, welches derart angeordnet ist, dass es über einen oder mehrere Busse 218 mit den Kodierern kommuniziert, die den Lagereinsatzgruppierunen 110, 112, 114 zugeordnet sind. Der Sockel 116 umfasst ein Gehäuse 400 mit der Montagevorrichtung 120 an einem Ende und der Lagereinsatzgruppierung 114 und dem Armabschnitt 104 an einem entgegengesetzten Ende. Das Gehäuse 400 umfasst auf einer Seite eine Aussparung 402. Die Aussparung 402 ist durch eine Innenwand 404, eine erste Seitenwand 406, eine zweite Seitenwand 408 und eine Stirnwand 410 definiert. Die Seitenwände 406, 408 sind derart in einem Winkel relativ zu der Montageebene des Gelenkarm-KMG 100 angeordnet, dass die Aussparung 402 von dem an die Montagevorrichtung 120 angrenzenden Ende zu dem an den Armabschnitt 104 angrenzenden Ende hin abgeschrägt ist. Das Gehäuse 400 umfasst angrenzend an die Stirnwand 410 den Griffabschnitt 122 (1), der derart bemessen ist, dass er dem Bediener das Tragen des tragbaren Gelenkarm-KMG 100 erleichtert.
Das Gehäuse 400 umfasst den beweglichen Abdeckabschnitt 124, der ein an Gelenken 414 angebrachtes Gehäuseelement 420 umfasst. Der bewegliche Abdeckabschnitt 124 dreht sich um eine Achse zwischen einer geschlossenen Stellung (1A) und einer geöffneten Stellung (4). Wenn er sich in der geöffneten Stellung befindet, ist der bewegliche Abdeckabschnitt 124 bei der beispielhaften Ausgestaltung in einem stumpfen Winkel relativ zu der Innenwand 404 angeordnet. Es versteht sich, dass der bewegliche Abdeckabschnitt 124 durchgehend drehbar ist und dass die geöffnete Stellung eine beliebige Stellung sein kann, an welcher der Bediener auf den Anzeigeschirm 428 zugreifen und diesen benutzen kann. Auf einer Außenseite des Gehäuseelements 420 können eine oder mehrere Anzeigeleuchten 432 angebracht sein. Die Anzeigeleuchten 432 sind für den Bediener sichtbar, wenn sich der bewegliche Abdeckabschnitt 124 in der geschlossenen Stellung befindet. Die Anzeigeleuchten 432 stellen dem Bediener eine Sichtanzeige des Kommunikationszustands und/oder des Batteriezustands des Gelenkarm-KMG 100 zur Verfügung.
Es kann eine Arretierung 415 verwendet werden, um eine Batterie in dem Gehäuse 400 zu befestigen. Die Arretierung kann beweglich in der Wand 404 angeordnet sein. Die Arretierung 415 kann eine Zunge umfassen, die eine Oberfläche der Batterie in Eingriff nimmt, um ein unbeabsichtigtes Entfernen zu verhindern. Die Batterie kann an die Batteriesatzschnittstelle 316 (3A) gekoppelt sein und versorgt das Gelenkarm-KMG 100 mit elektrischer Energie, wenn es nicht an eine externe Energiequelle (z. B. eine Wandsteckdose) angeschlossen ist. Die Batterie umfasst bei einer beispielhaften Ausgestaltung eine Schaltungsanordnung, die mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 kommuniziert und Signale überträgt, die Folgendes umfassen können, aber ohne darauf beschränkt zu sein: Batterieladezustand; Batterietyp; Modellnummer; Hersteller; Eigenschaften; Entladeleistung; voraussichtliche verbleibende Kapazität; Temperatur; Spannung; sowie einen Alarm bei fast vollständiger Entladung, damit das Gelenkarm-KMG in kontrollierter Weise abgeschaltet werden kann.
Der bewegliche Abdeckabschnitt 124 umfasst ferner ein Flächenelement 424, das auf einer Seite angeordnet und an das Gehäuseelement 420 gekoppelt ist. Das Flächenelement 424 umfasst eine Öffnung 426, die derart bemessen ist, dass sie die Ansicht des Anzeigeschirms 428 ermöglicht. Das Gehäuseelement 420 und das Flächenelement 424 sind generell dünnwandige Strukturen, die beispielsweise aus einem spritzgegossenen Kunststoffmaterial ausgebildet sind und einen hohlen Innenabschnitt definieren. Das Gehäuseelement 420 oder das Flächenelement 424 kann bei einer Ausgestaltung aus anderen Materialien ausgebildet sein, die beispielsweise Stahl- oder Aluminumblech umfassen, aber ohne darauf beschränkt zu sein. Das Gehäuseelement 420 umfasst an einem den Gelenken 414 gegenüberliegenden Ende einen ausgesparten Bereich 434. Angrenzend an den ausgesparten Bereich 434 ist ein Vorsprung 436 angeordnet, der einen Griff bereitstellt, der das Öffnen des beweglichen Abdeckabschnitts 124 erleichtert, wenn sich dieser in der geschlossenen Stellung befindet. Innerhalb des ausgesparten Bereichs 434 befindet sich ein Arretierelement 438, das einen an ein oder mehrere Elemente 442 gekoppelten federbelasteten Hebel 440 umfasst. Die Elemente 442 sind derart angeordnet, dass sie sich als Reaktion auf die Bewegung des Hebels 440 im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des ausgesparten Bereichs 434 bewegen. Das Arretierelement 438 ist derart positioniert, dass, wenn der bewegliche Abdeckabschnitt 124 in die geschlossene Stellung gedreht wird, der Hebel in eine Öffnung 444 entlang der Oberseite der Aussparung 402 passt. Angrenzend an die Öffnung 444 ist ein Paar Schlitze 446 angeordnet, die derart bemessen sind, dass sie das Element 442 aufnehmen. Die Schlitze 446 halten in der geschlossenen Stellung die Elemente 442 und verhindern ein versehentliches Öffnen des beweglichen Abdeckabschnitts 124. Zum Öffnen des beweglichen Abdeckabschnitts 124 drückt der Bediener auf den Hebel 440, was dazu führt, dass die federbelasteten Elemente 442 in das Gehäuseelement 420 eingezogen werden. Sobald die Elemente 442 eingezogen sind, kann sich der bewegliche Abdeckabschnitt 124 frei drehen.
In dem beweglichen Abdeckabschnitt 124 ist der Anzeigeschirm 428 angeordnet, der an dem Flächenelement 424 angebracht ist. Der Anzeigeschirm 428 stellt eine Benutzerschnittstelle zur Verfügung, die dem Bediener die Interaktion mit dem Gelenkarm-KMG 100 und dessen Bedienung gestattet, ohne einen externen Host-Computer zu benutzen oder anzuschließen. Gegebenenfalls kann man das tragbare Gelenkarm-KMG 100 aber an einen externen Computer anschließen und die Anzeigevorrichtung des externen Computers zur Ansicht von Daten und anderen Informationen nutzen, die dem Gelenkarm-KMG 100 zugeordnet sind. Die Anzeigevorrichtung 448 kann die Information anzeigen, die sich auf die mit dem Gelenkarm-KMG 100 durchgeführten Vorgänge bezieht, also beispielsweise, aber ohne darauf beschränkt zu sein, das Anzeigen von Daten, die von den Positionskodierern kommen. Bei einer Ausgestaltung ist der Anzeigeschirm 428 ein LCD-Bildschirm, der das Vorhandensein und die Stelle einer Berührung – beispielsweise durch den Finger des Bedieners oder einen Stift – im Anzeigebereich erfassen kann. Der Anzeigeschirm 428 kann einen berührungsempfindlichen Bildschirm mit Elementen zur Erkennung der Berührung umfassen, zu denen folgende zählen, aber ohne darauf beschränkt zu sein: Widerstandselemente; Elemente für akustische Oberflächenwellen; kapazitive Elemente; Elemente für Oberflächenkapazität; Projected-Capacitance-Elemente (Elemente für projizierte Kapazität); Infrarot-Photodetektorelemente; Dehnungsmesselemente; optische Abbildungselemente; Dispersive-Signal-Elemente (Elemente für sich ausbreitende Signale); oder Elemente für akustische Impulserkennung. Die Anzeigevorrichtung 428 ist derart in bidirektionaler Kommunikation mit der Benutzerschnittstellenkarte 202 und der Basisprozessorkarte 204 angeordnet, dass die Betätigung der Anzeigevorrichtung 428 durch den Bediener bewirken kann, dass ein oder mehrere Signale zu oder von der Anzeigevorrichtung 428 übertragen werden.
Das Gehäuseelement 420 kann bei einer Ausgestaltung ein oder mehrere Computerschnittstellen umfassen, die entlang einer oder beiden Seiten des Anzeigeschirms 428 angeordnet sind. Die Schnittstellen ermöglichen es dem Bediener, die Benutzerschnittstellenkarte 202 an eine externe Vorrichtung anzuschließen wie beispielsweise, aber ohne darauf beschränkt zu sein: einen Computer; ein Computernetzwerk; einen Laptop; einen Strichcodeleser oder -scanner; eine Digitalkamera; eine digitale Videokamera; eine Tastatur; eine Maus; einen Drucker; einen Personal Digital Assistant (PDA); oder ein Mobiltelefon. Eine der Schnittstellen kann eine USB-Host-Schnittstelle umfassen und die andere Schnittstelle kann eine Secure-Digital-Kartenschnittstelle umfassen. Wie vorstehend erörtert wurde, umfasst die Benutzerschnittstellenkarte 202 einen Prozessor 328, der in bidirektionaler Kommunikation angeordnet ist, um Signale von dem Anzeigeschirm 428 und dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 zu empfangen und zu übertragen.
Es versteht sich, dass, wenn sich der bewegliche Abdeckabschnitt 124 in der geöffneten Stellung befindet, Stöße gegen den Anzeigeschirm 428 verhindert oder minimiert werden sollten. Der Armabschnitt 104 ist bei der beispielhaften Ausgestaltung derart konfiguriert, dass die Position und die Länge der Armsegmente 106, 108 es nicht zulassen, dass das Sondengehäuse 102, eine Sondenspitze 118 oder der Griff 126 gegen den Anzeigeschirm 428 stoßen, während das Sondenende des Armabschnitts 104 rings um den an den beweglichen Abdeckabschnitt 124 angrenzenden Bereich bewegt wird. Entsprechend ergibt sich aus dem Verfahrweg des Armabschnitts 104 ein Weg, der einen Außenrand des Verfahrwegs für das Sondenende definiert, was zu einem Spaltabstand zwischen dem nächsten Teil des Sondenendes (z. B. der Sondenspitze 118) und dem Anzeigeschirm 428 führt, wenn sich der Anzeigeschirm 428 in einer geöffneten Stellung befindet. Bei einer Ausgestaltung ist der bewegliche Abdeckabschnitt 124 in der geöffneten Stellung des Anzeigeschirms 428 vollständig geöffnet. Der Weg ist derart angeordnet, dass das Sondenende während seiner Abwärtsbewegung (beispielsweise zum Montagering-Ende hin) derart von dem Sockel 116 fortgetragen wird, dass es nicht gegen den Anzeigeschirm 428 stößt oder ihn berührt. Es versteht sich, dass die Bereitstellung des Spaltabstands mit einem Abstand, der größer als null ist, einen Vorteil dabei bietet, die Möglichkeit eines Kontakts zwischen dem Anzeigeschirm 428 und der Sondenspitze 118 zu verringern oder zu eliminieren.
Das vorher beschriebene tragbare Gelenkarm-KMG 100 kann einen beliebigen Typ eines mehrachsigen Koordinatenmessgeräts umfassen, und zwar einschließlich des siebenachsigen Gelenkarm-KMG FARO^® EDGE oder des sechsachsigen Gelenkarm-KMG FARO GAGE^®, die beide bei FARO Technologies, Inc., in Lake Mary, FL, USA erhältlich sind. Es kann jedoch ein beliebiger anderer Typ oder ein beliebiges anderes Fabrikat oder Modell eines Koordinatenmessgeräts gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispielsweise können Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ein auf computergestützter Fertigung (CAM; computeraided manufacturing) basierendes System umfassen, bei dem strukturiertes Licht verwendet wird. Zu den anderen Geräten oder Vorrichtungen, die die vorliegende Erfindung verkörpern können, zählen Brücken-KMGs, Totalstationen, Mikrometer oder andere Typen von Dimensionsmesseinrichtungen.
Nun Bezug nehmend auf 5, ist dort ein Ablaufdiagramm 500 dargestellt, das Schritte in einem Verfahren einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Verfahren kann eingesetzt werden, um einen Mess- oder Prüfplan für ein mit dem KMG 100 zu messendes Teil oder Objekt zu erzeugen, dem Prüfplan einen Strichcode zuzuweisen bzw. zuzuordnen und den Prüfplan durchzuführen, indem dieser Plan durch die Verwendung des Strichcodes aufgerufen wird, der diesem Plan zugeordnet ist. 6–10 veranschaulichen die verschiedenen Schritte des in dem Ablaufdiagramm 500 von 5 dargestellten Verfahrens.
Auch Bezug nehmend auf 6, wird ein Prüfplan in einem Schritt 510 für das zu messende Teil oder Objekt erzeugt. Das zu messende Teil oder Objekt kann irgendein Typ eines Teils oder Objekts sein, der auf beliebige Weise (z. B. durch mechanische Bearbeitung) gefertigt wird. Es wird allgemein bevorzugt, dass das gefertigte Teil gemessen oder geprüft wird, um festzustellen, ob bestimmte verschiedene physische Merkmale des Teils die gewünschten Konstruktionsmaße zur Zufriedenheit erfüllen. Das tragbare Gelenkarm-KMG FARO GAGE^® wird normalerweise für diesen bestimmten Zweck benutzt. 6 veranschaulicht eine Ansicht 600 auf dem Anzeigeschirm 428 des Gelenkarm-KMG 100 oder auf einem Anzeigeschirm eines externen Computers, die einen Schritt in dem Verfahren der Erzeugung des Prüfplans bildlich darstellt. Der Anzeigeschirm 428 kann das umfassen, was vorstehend unter Bezugnahme auf das tragbare Gelenkarm-KMG 100 von 4 beschrieben wurde, wobei der Anzeigeschirm 428 in das KMG 100 integriert ist. Der Anzeigeschirm kann bei einer anderen Ausgestaltung den Sichtanzeigeschirm in einem externen Computer (z. B. einem Laptop) umfassen, der an das vorstehend beschriebene KMG 100 von 1–3 oder an ein anderes KMG oder eine andere benutzte Vorrichtung angeschlossen ist.
In dem in 6 dargestellten Beispiel kann das KMG 100 das vorgenannte tragbare Gelenkarm-KMG FARO GAGE^® umfassen, das eine Prüfsoftware wie beispielsweise die CAM2^®-Software ausführen kann, die ebenfalls bei FARO Technologies, Inc., erhältlich ist. Das KMG führt die Prüfsoftware bei der Durchführung der Grundfunktionalität dieses KMG aus, zu der die Prüfung, die Messung sowie das Analysieren und Vergleichen von Messdaten sowie das Speichern der Ergebnisse und beispielsweise die auf einem Anzeigeschirm in mehreren Ansichten dargestellte sichtbare Bereitstellung der Ergebnisse für den Benutzer gehören. Die Prüfsoftware leitet den Bediener bzw. Benutzer des KMG bei der Erzeugung eines Prüfplans für ein bestimmtes zu messendes oder zu prüfendes Teil oder Objekt an. Das zu messende oder zu prüfende Teil hat beispielsweise bestimmte Abmessungen und kann verschiedene darin ausgebildete physische Merkmale wie Löcher, Schlitze, Nuten usw. aufweisen. Bei der Erzeugung des Prüfplans stellt der Benutzer bzw. Bediener des tragbaren KMG dieses normalerweise zuerst so auf, dass es betrieben werden kann. Der Benutzer eicht danach die Sondenspitze gemäß der Anweisung durch die Software. Der Benutzer kann dann die Genauigkeit der Eichung überprüfen, indem er die Abmessungen eines oder mehrerer geeichter Endmaße misst.
Sobald das KMG geeicht ist, kann der Benutzer anschließend die Genauigkeit der verschiedenen physischen Fertigungsmerkmale des zu messenden oder zu prüfenden Teils ermitteln. Diese Merkmale können auf dem Zeichnungsausdruck des Teils selbst oder auf eine andere Weise (z. B. ein Begleithandbuch des Teils) spezifisch angegeben werden. Beispielsweise zeigt die Ansicht 600 von 6 den Pfeil 602, der auf eines der mehreren physischen Merkmale (z. B. eine Länge zwischen zwei Merkmalen des Teils) hinweist, das der Benutzer bei der Erzeugung des Prüfplans auswählen kann. Zu den anderen üblichen physischen Merkmalen zählen die Durchmesser von Löchern, Abstände und/oder Winkel zwischen Merkmalen usw. Während jedes Merkmal vom Benutzer ausgewählt wird, wird es im Speicher als Bestandteil des jeweiligen Prüfplans gespeichert, der gerade erzeugt wird. Während der Benutzer systematisch alle der an dem Teil zu prüfenden verschiedenen physischen Merkmale durchgeht und sie auswählt, werden die Merkmale als Bestandteil dieses jeweiligen Prüfplans gespeichert.
Auch Bezug nehmend auf 7, ist dort als Nächstes eine andere Ansicht 700 dargestellt, die auf dem Anzeigeschirm gezeigt wird, auf dem die Prüfsoftware oder eine andere dem KMG zugeordnete Software jetzt den Benutzer in einem Schritt 520 anweist, dem soeben in Schritt 510 erzeugten Prüfplan einen Strichcode zuzuordnen. Der Strichcode kann durch die Prüfsoftware erzeugt werden oder kann bereits in dem Speicher vorhanden und gespeichert sein. Im letzteren Fall kann der Strichcode beispielsweise während der Konstruktionsphase des Teils zusammen mit den Konstruktionszeichnungen für dieses Teil erzeugt werden. Der erzeugte Strichcode kann entsprechend in die Zeichnungen einbezogen werden. Der Strichcode kann die Anweisungen für den Prüfplan umfassen oder er kann als Zeiger zu einer Datei (die z. B. im Speicher gespeichert ist) dienen, die die Anweisungen für den Prüfplan enthält. Der Strichcode kann durch eine andere Software wie beispielsweise eine CAD-Software erzeugt werden oder er kann den Zeichnungen durch eine Fremdsoftware hinzugefügt werden. Zum Beispiel kann der Strichcode durch einen Maschinenführer zusammen mit dem CNC-Programm erzeugt werden, um eine Fräsmaschine zu bedienen. Der Strichcode kann des Weiteren durch die Software auf Medien (z. B. ein Haftetikett) oder auf das Teil selbst aufgedruckt werden.
Der Strichcode kann durch den Benutzer ausgewählt und dem Prüfplan hinzugefügt werden. Die Prüfsoftware erleichtert diesen Schritt durch die Verwendung des Pfeils 702, der in der Ansicht 700 von 7 dargestellt ist. Der erzeugte oder hinzugefügte Strichcode kann einen beliebigen Typ eines jetzt bekannten oder nachstehend entwickelten maschinenlesbaren Symbols einschließlich z. B. des weithin bekannten zweidimensionalen (2-D) Aztec-Codes (Norm ISO/IEC 24778:2008) umfassen. Es können andere Arten von maschinenlesbaren 2-D- oder 3-D-Symbolen benutzt werden. Der 2-D-Aztec-Code kann maximal 1914 Datenbytes innerhalb des Codes unterstützen. Bedingt durch diese relativ große Menge an Daten im Aztec-Code ist es möglich, dass der Aztec-Code nicht nur eine Information über einen Prüfplan für das Teil speichern kann, sondern auch in sich selbst zusätzliche Informationen wie beispielsweise Informationen über das Teil oder Objekt selbst (z. B. verschiedene physische Eigenschaften und/oder kennzeichnende Merkmale – die Modellnummer – des Teils oder Objekts) speichern oder enthalten kann. Das KMG kann entsprechend die Information über das Teil allein aus der in dem Strichcode enthaltenen Information identifizieren und erhalten.
Auch Bezug nehmend auf 8, ist dort eine weitere Ansicht 800 dargestellt, die auf dem Anzeigeschirm gezeigt wird, auf dem der erzeugte bzw. ausgewählte Strichcode 802 in der Ansicht 800 auf deren linker Seite dargestellt ist. Entsprechend wird der Strichcode 802 in einem Schritt 530 des Verfahrens von 5 jetzt zusammen mit seinem zugeordneten Prüfplan, der zuvor in Schritt 510 erzeugt wurde, gespeichert; der Strichcode und sein Prüfplan können beispielsweise zusammen in einer Datei im Speicher im KMG und/oder in einem an das KMG angeschlossenen externen Computer gespeichert werden.
Auch Bezug nehmend auf 9 einschließlich 9A und 9B, ist dort der zuvor in Schritt 510 des Verfahrens von 5 erzeugte Strichcode veranschaulicht, wobei gemäß einem Schritt 540 in dem Verfahren 500 von 5 der Strichcode 802 von 8 auf einem zu prüfenden Teil 900 (9A) angeordnet sowie auf einer Zeichnung 902 (z. B. einer CAD-Zeichnung) des zu prüfenden Teils 900 (9B) angeordnet dargestellt ist. In 9A kann der Strichcode 802 nach seiner Erzeugung auf verschiedene Arten an dem Teil 900 angebracht werden; beispielsweise in Form eines Aufklebers, der an dem zu prüfenden Teil 900 (9A) befestigt wird oder direkt auf die Zeichnung 902 des Teils (9B) aufgedruckt wird. Wie vorstehend erörtert wurde, kann dieser Strichcode 802 eine Information über einen Prüfplan für das Teil 900 enthalten. Wie ebenfalls oben erwähnt wurde, kann der Strichcode 802 zusätzliche Informationen enthalten, also beispielsweise Informationen über das Teil 900 selbst wie z. B. verschiedene physische Eigenschaften oder kennzeichnende Merkmale des Teils 900.
Sobald der Strichcode 802 einem Teil oder einer Zeichnung eines Teils zugeordnet ist, kann dennoch ein Strichcodeleser oder -scanner benutzt werden, um den Strichcode 802 in einem Schritt 550 des Verfahrens von 5 abzulesen. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann der Strichcodeleser beispielsweise ein Teil des tragbaren Gelenkarm-KMG 100 von 1–4 sein; der Strichcodeleser kann insbesondere statt des Griffs 126 an dem KMG 100 befestigt sein. Allerdings ist der Strichcodeleser oder -scanner nicht als solcher eingeschränkt. Er kann statt dessen ein beliebiger Typ eines Strichcodelesers sein; beispielsweise eine in der Hand gehaltene, unabhängige Lesevorrichtung, die keinem Typ von Koordinatenmessgerät zugeordnet ist. Ein anderes Beispiel ist das Ablesen des Strichcodes mit einem herkömmlichen Mobiltelefon bzw. „Smartphone”, das über ein Kameraelement verfügt. Noch ein weiteres Beispiel ist die Verwendung einer Kamera in einer Laserliniensonde für das Ablesen des Strichcodes.
Sobald diese Lesevorrichtungen den Strichcode ablesen bzw. einscannen, kann die Lesevorrichtung dann entsprechend den gerade abgelesenen Code einem Koordinatenmessgerät oder einem anderen Messvorrichtungstyp mitteilen, damit das Gerät bzw. die Vorrichtung den Prüfplan anschließend durchführen kann. Die Mitteilung des gerade abgelesenen Strichcodes kann auf verschiedene Arten erfolgen, zu denen drahtgebundene oder drahtlose Konfigurationen zählen.
Bezug nehmend auf 10, wird, sobald der Benutzer den Strichcode 802 an dem Teil 900 selbst oder an der Zeichnung 902 des Teils 900 einscannt, das maschinenlesbare Symbol übersetzt, um die darin eingebettete Information festzustellen. Aus dieser Information wird der zugeordnete Prüfplan ermittelt, also beispielsweise aus einer Datenbank oder einer Nachschlagetabelle. Der Prüfplan öffnet eine Ausgestaltung wie beispielsweise die in der Ansicht 900 von 9 dargestellte. Der Benutzer wird dann von der Prüfsoftware oder der anderen Software in einem Schritt 560 des Verfahrens von 5 aufgefordert, die verschiedenen Schritte des Prüfplans durchzuführen.
Sobald der Prüfplan vollendet wurde (z. B. gemäß den oben in 6–10 dargelegten Schritten) und die Ist- bzw. „fertigen” Abmessungen des geprüften Teils oder Objekts beispielsweise mittels des KMG 100 erhalten wurden, können diese Ist-Abmessungen selbst bei einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung als Teil eines 2-D-Strichcodes ausgegeben werden, der einen „Aufkleber” umfasst, der an dem soeben geprüften Teil befestigt wird. Somit können die Ist-Abmessungen später auf verschiedene Art verwendet werden, um beispielsweise ein anderes Passteil „maßgerecht” an das geprüfte Teil anzupassen. Wenn insbesondere das geprüfte Teil in Bezug auf die Ist-Abmessungen im „oberen Bereich” liegt, dann kann ein anderes Passteil ebenfalls mit Abmessungen ausgewählt werden, die auch im „oberen Bereich” liegen, wodurch sichergestellt wird, dass sie besser zueinander passen.
Bei noch einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann eine Person (z. B. ein Mechaniker) beispielsweise mit ihrem Mobiltelefon ein Bild des Strichcodes auf dem gemessenen Teil aufnehmen und zeigt eine Anwendung auf dem Telefon die gemessenen Ist-Abmessungen an. Dies kann dem Mechaniker als endgültige Bestätigung dienen, bevor er das Teil einbaut.
Nun Bezug nehmend auf 11, ist dort ein Ablaufdiagramm 1100 dargestellt, das die Schritte in einem Verfahren einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Verfahren kann eingesetzt werden, um einen Mess- oder Prüfplan für ein mit dem KMG 100 zu messendes Teil oder Objekt zu erzeugen, diesem Prüfplan einen Strichcode zuzuweisen bzw. zuzuordnen und den Prüfplan durchzuführen, indem dieser Plan durch die Verwendung des Strichcodes aufgerufen wird, der diesem Plan zugeordnet ist. 12-14 veranschaulichen die verschiedenen Schritte des in dem Ablaufdiagramm 1100 von 11 dargestellten Verfahrens.
Auch Bezug nehmend auf 12, ist dort eine Ansicht 1200 auf dem Anzeigeschirm 428 des Gelenkarm-KMG 100 oder einem Anzeigeschirm eines externen Computers veranschaulicht. Die Ansicht 1200 zeigt bildlich einen Schritt in dem Verfahren der Erzeugung des Prüfplans und der Zuordnung eines Strichcodes dazu. Die Ansicht 1200 zeigt insbesondere einen Schritt, bei dem ein Benutzer bzw. Bediener der Software entweder einen Strichcode für den Prüfplan erzeugt oder dem Prüfplan einen Strichcode zuordnet. Die Software kann einer CAD-basierten Messsoftware, einer CAD-basierten Konstruktionssoftware oder einem anderen Softwaretyp, der Konstruktionsmerkmale eines zu fertigenden Teils oder Objekts enthält, entsprechen. Die Software kann auf einem KMG oder einem anderen Typ eines Koordinatenmessgeräts oder einem externen Computer, der an ein KMG bzw. Koordinatenmessgerät angeschlossen werden kann, laufen. Als Teil dieser Ansicht 1200 kann der Benutzer die verschiedenen Merkmale des zu prüfenden oder zu messenden Teils oder Objekts auswählen. Die ausgewählten Merkmale können anschließend zu einem Mess- oder Prüfplan zusammengestellt werden, der durch den erzeugten bzw. ausgewählten Strichcode repräsentiert ist. Der Prüfplan selbst kann in die Teilekonstruktionsdatei (z. B. die CAD-Datei für das jeweilige Teil) integriert werden.
Auch Bezug nehmend auf 13A und 13B, ist dort der zuvor in 12 erzeugte bzw. ausgewählte Strichcode veranschaulicht, wobei gemäß einem Schritt 1120 in dem Verfahren von 11 ein Strichcode 1304 auf einem zu prüfenden Teil 1300 (13A) angeordnet sowie auf einer Zeichnung 1302 (z. B. einer CAD-Zeichnung) eines zu prüfenden Teils 1300 (13B) angeordnet dargestellt ist. In 13A kann der Strichcode 1104 nach seiner Erzeugung an dem Teil 1100 angebracht werden, also beispielsweise in Form eines Aufklebers, der an dem zu prüfenden Teil 1100 (11A) befestigt wird, direkt auf die Zeichnung 1102 des Teils (11B) aufgedruckt wird oder in anderer Weise an dem Teil befestigt wird (beispielsweise durch Läserätzen oder Aufdrucken des Strichcodes auf das Teil). Wie vorstehend erörtert wurde, kann der Strichcode 1104 eine Information über einen Prüfplan für das Teil 1100 enthalten, der ein Bestandteil der CAD-Datei oder einer anderen Konstruktionsdatei für das jeweilige Teil ist. Wie ebenfalls oben erwähnt wurde, kann der Strichcode 1104 zusätzliche Informationen enthalten, also beispielsweise Informationen über das Teil 1100 selbst wie z. B. verschiedene physische Eigenschaften oder kennzeichnende Merkmale des Teils 1100.
Sobald der Strichcode 1104 einem Teil 1100 oder einer Zeichnung 1102 eines Teils 1100 zugeordnet ist, kann dennoch ein Strichcodeleser oder -scanner benutzt werden, um den Strichcode 1104 in einem Schritt 1130 des Verfahrens 1100 von 11 abzulesen. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann der Strichcodeleser beispielsweise ein Teil des tragbaren Gelenkarm-KMG 100 von 1–4 sein; der Strichcodeleser kann insbesondere statt des Griffs 126 direkt an dem KMG 100 befestigt sein oder derart angeschlossen sein, dass er über die drahtlosen Kommunikationsports des Gelenkarm-KMG 100 kommuniziert. Allerdings ist der Strichcodeleser oder -scanner nicht als solcher eingeschränkt. Er kann statt dessen ein beliebiger Typ eines Strichcodelesers sein; beispielsweise eine in der Hand gehaltene, unabhängige Lesevorrichtung, die keinem Typ von Koordinatenmessgerät zugeordnet ist. Sobald diese Lesevorrichtung den Strichcode abliest bzw. einscannt, müsste sie dann entsprechend den gerade abgelesenen Code einem Koordinatenmessgerät oder einem anderen Messvorrichtungstyp mitteilen, damit dieses Gerät bzw. diese Vorrichtung anschließend den Prüfplan durchführen kann.
Auch Bezug nehmend auf 14, wird, sobald der Benutzer den Strichcode 1104 an dem Teil 1100 selbst oder an der Zeichnung 1102 abliest, das maschinenlesbare Symbol übersetzt, um die eingebettete Information festzustellen. Anhand dieser Information kann der zugeordnete Prüfplan identifiziert werden. Sobald er identifiziert ist, öffnet sich der Prüfplan in der Prüfsoftware wie beispielsweise in der Ansicht 1200 von 12. Der Benutzer wird dann von der Software in einem Schritt 1140 aufgefordert, die verschiedenen Schritte des Prüfplans durchzuführen, um endgültig festzustellen, ob das gefertigte Teil innerhalb der Konstruktionstoleranzen für dieses Teil liegt.
Wie oben erwähnt wurde, sind Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung nicht auf die Benutzung mit tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräten beschränkt. Statt dessen können Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung mit anderen Typen von Messgeräten oder -vorrichtungen verwendet werden, also beispielsweise mit einem Lasertracker, der ein üblicher Typ eines Messgeräts für Teile oder Objekte ist.
Nun Bezug nehmend auf 15 und 16, ist dort eine Ausgestaltung eines Lasertrackers 1530 dargestellt, die bei Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Lasertracker 1530 umfasst einen kardanisch aufgehängten Strahllenkungsmechanismus 1532, der einen Zenitschlitten 1534 umfasst, der auf einem Azimutsockel 1536 angebracht ist und um eine Azimutachse 1538 gedreht wird. Eine Nutzlast 1540 ist auf dem Zenitschlitten 1534 angebracht und wird um eine Zenitachse 1542 gedreht. Die mechanische Zenitdrehachse 1542 und die mechanische Azimutdrehachse 1538 schneiden sich orthogonal innerhalb des Trackers 1530 an einem Kardanpunkt 1544, der normalerweise der Ursprung für Distanzmessungen ist. Ein Laserstrahl 1546 geht praktisch durch den Kardanpunkt 1544 hindurch und wird orthogonal zu der Zenitachse 1542 gerichtet. Mit anderen Worten: der Laserstrahl 1546 befindet sich in der Ebene, die senkrecht zur Zenitachse 1542 ist. Der Laserstrahl 1546 wird durch im Tracker 1530 angeordnete Motoren (nicht dargestellt), die die Nutzlast 1540 um die Zenitachse 1542 und die Azimutachse 1538 drehen, in die gewünschte Richtung geführt. Zenit- und Azimutwinkelkodierer (nicht dargestellt), die innen im Tracker 1530 angeordnet sind, sind an der mechanischen Zenitachse 1542 und der mechanischen Azimutachse 1538 befestigt und geben mit relativ hoher Genauigkeit die Drehwinkel an. Der Laserstrahl 1546 bewegt sich zu einem externen Ziel wie beispielsweise einem Retroreflektor 1548 – z. B. einem sphärisch montierten Retroreflektor (SMR). Es sind andere Arten von Zielen für die Benutzung mit Lasertrackern möglich; es existieren beispielsweise zahlreiche Typen von Sonden mit sechs Freiheitsgraden (6-DOF; degrees of freedom). Die Position des Retroreflektors 1548 wird im Kugelkoordinatensystem des Trackers 1530 gefunden, indem der Radialabstand zwischen dem Kardanpunkt 1544 und dem Retroreflektor 1548 sowie die Drehwinkel um die Zenit- und Azimutachsen 1542, 1538 gemessen werden.
Der Laserstrahl 1546 kann eine oder mehrere Laserwellenlängen umfassen. Der Klarheit und Einfachheit halber wird in der folgenden Erörterung ein Lenkungsmechanismus des in 15 dargestellten Typs vorausgesetzt. Es sind jedoch auch andere Typen von Lenkungsmechanismen möglich. Man kann beispielsweise einen Laserstrahl von einem Spiegel reflektieren lassen, der um die Azimut- und Zenitachsen 1538, 1542 gedreht wird. Ein Beispiel für die derartige Verwendung eines Spiegels wird in dem an Lau et al. erteilten US-Patent Nr. 4,714,339 offenbart. Die hier beschriebenen Methoden sind ungeachtet des Typs des benutzten Lenkungsmechanismus anwendbar.
Bei dem Lasertracker 1530 sind eine oder mehrere Kameras 1550 und Lichtquellen 1552 auf der Nutzlast 1540 angeordnet. Die Lichtquellen 1552 beleuchten das eine oder die mehreren Retroreflektorziele 1548. Die Lichtquellen 1552 können LEDs sein, die elektrisch derart gesteuert werden, dass sie wiederholt gepulstes Licht emittieren. Jede Kamera 1550 kann eine photosensitive Anordnung und eine vor der photosensitiven Anordnung befindliche Linse umfassen. Die photosensitive Anordnung kann beispielsweise eine CMOS- oder CCD-Anordnung sein. Die Linse kann ein relativ weites Sichtfeld haben, beispielsweise 30 oder 40 Grad. Der Zweck der Linse besteht darin, auf der photosensitiven Anordnung ein Bild von Objekten abzubilden, die sich im Sichtfeld der Linse befinden. Jede Lichtquelle 1552 ist nahe einer Kamera 1550 derart angeordnet, dass das Licht der Lichtquelle 1552 von jedem Retroreflektorziel 1548 zur Kamera 1550 reflektiert wird. Auf diese Weise werden Retroreflektorbilder auf der photosensitiven Anordnung problemlos von dem Hintergrund unterschieden, weil ihre Bildflecke heller als Hintergrundobjekte und gepulst sind. Bei einer Ausgestaltung sind zwei Kameras 1550 und zwei Lichtquellen 1552 vorhanden, die symmetrisch rings um die Linie des Laserstrahls 1546 angeordnet sind. Durch den derartigen Einsatz von zwei Kameras 1550 kann man das Prinzip der Triangulation anwenden, um die dreidimensionalen Koordinaten eines beliebigen SMR 1548 innerhalb des Sichtfelds der Kamera 1550 aufzufinden. Ferner können die dreidimensionalen Koordinaten des SMR 1548 überwacht werden, während der SMR 1548 von Punkt zu Punkt bewegt wird. Eine Verwendung von zwei Kameras für diesen Zweck wird in der veröffentlichten US-amerikanischen Patentanmeldung, Aktenzeichen 2010/0128259, an Bridges, beschrieben.
Es sind andere Anordnungen von einer oder mehreren Kameras 1550 und Lichtquellen 1552 möglich. Eine Lichtquelle 1552 und eine Kamera 1550 können beispielsweise koaxial oder fast koaxial zu den vom Tracker 1530 emittierten Laserstrahlen 1546 sein. Es ist in diesem Fall unter Umständen erforderlich, dass eine optische Filterung oder ähnliche Verfahren eingesetzt werden, um eine Sättigung der photosensitiven Anordnung der Kamera 1550 mit dem Laserstrahl 1546 des Trackers 1530 zu vermeiden.
Eine andere mögliche Anordnung besteht darin, eine einzige Kamera 1550 zu benutzen, die sich auf der Nutzlast oder dem Sockel 1540 des Trackers 1530 befindet. Eine einzige Kamera 1550 stellt, wenn sie entfernt von der optischen Achse des Lasertrackers 1530 angeordnet ist, Informationen über die zwei Winkel bereit, die die Richtung zum Retroreflektor 1548, aber nicht den Abstand zum Retroreflektor 1548 definieren. Diese Informationen können in vielen Fällen ausreichen. Falls die 3-D-Koordinaten des Retroreflektors 1548 beim Einsatz einer einzigen Kamera 1550 benötigt werden, besteht eine Möglichkeit darin, den Tracker 1530 in der Azimutrichtung um 180 Grad zu drehen und anschließend die Zenitachse 1542 derart umzudrehen, dass sie zu dem Retroreflektor 1548 zurückzeigt. Auf diese Weise kann man das Ziel 1548 aus zwei verschiedenen Richtungen sehen und kann die 3-D-Position des Retroreflektors 1548 mittels Triangulation ermittelt werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, zwischen dem Messen und Abbilden des Ziels 1548 umzuschalten. Ein Beispiel für ein solches Verfahren wird in der internationalen Anmeldung WO 03/062744 , an Bridges et al., beschrieben. Andere Kameraanordnungen sind möglich und können mit den hierin beschriebenen Verfahren verwendet werden.
In 16 ist ersichtlich, dass eine Zusatzeinheit 1560 normalerweise ein Teil des Lasertrackers 1530 ist. Der Zweck der Zusatzeinheit 1560 besteht darin, elektrische Energie zum Körper des Lasertrackers zu führen, und in manchen Fällen auch darin, dem System Kapazitäten für die Berechnung und Taktung zur Verfügung zu stellen. Man kann die Zusatzeinheit 1560 ganz wegfallen lassen, indem man ihre Funktionalität in den Körper des Trackers integriert. In den meisten Fällen ist die Zusatzeinheit 1560 an einen Universalcomputer 1562 angeschlossen. Die Anwendungssoftware, die auf dem Universalcomputer 1562 geladen ist, kann Anwendungskapazitäten wie beispielsweise Reverse Engineering bereitstellen. Man kann den Universalcomputer 1562 auch wegfallen lassen, indem man seine Rechenkapazität direkt in den Lasertracker 1530 einbaut. In diesem Fall wird eine Benutzerschnittstelle, die vorzugsweise eine Tastatur- und Mausfunktionalität bereitstellt, in den Lasertracker 1530 eingebaut. Die Verbindung zwischen der Zusatzeinheit 1560 und dem Computer 1562 kann über Funk oder durch ein Kabel aus elektrischen Drähten vorhanden sein. Der Computer 1562 kann an ein Netzwerk angeschlossen sein und die Zusatzeinheit 1560 kann auch an ein Netzwerk angeschlossen sein. Mehrere Instrumente, beispielsweise mehrere Messinstrumente oder -aktoren, können entweder über den Computer 1562 oder über die Zusatzeinheit 1560 miteinander verbunden werden.
Die Anwendung von Ausgestaltungen des Lasertrackers 1530 von 15 und 16 in Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung bezieht normalerweise die Benutzung der einen oder mehreren Kameras 1550 auf dem Lasertracker 1530 ein, um einen Strichcode abzulesen oder einzuscannen, der auf einem Ziel (z. B. dem SMR 1548) oder auf Zeichnungen eines zu prüfenden Teils angeordnet sein kann. Die zum Ablesen, Übersetzen und Interpretieren des maschinenlesbaren Symbols eingesetzte Software kann im Körper des Trackers selbst, in der Zusatzeinheit 1560 oder im Computer 1562 gespeichert sein. Dies bedeutet in ähnlicher Weise wie bei den hierin oben unter Bezugnahme auf die tragbaren Gelenkarm-KMGs behandelten Ausgestaltungen, dass der Lasertracker 1530 eine Software enthalten kann, die einem Benutzer die Erzeugung eines Prüfplans für ein mit dem Lasertracker zu messendes oder zu prüfendes Teil oder Objekt ermöglicht. Die Software kann anschließend dem Benutzer gestatten, einen Strichcode zu erzeugen oder auszuwählen, der den zugeordneten Prüfplan kennzeichnet. Der Strichcode kann dann auf dem Ziel 1548 oder auf einer Zeichnung, die das Teil darstellt, angeordnet werden und der Lasertracker 1530 kann anschließend eine oder mehrere seiner Kameras 1550 zum Ablesen des Strichcodes benutzen und danach den entsprechenden Prüfplan durchführen.
Obwohl die Erfindung anhand von Beispielausgestaltungen beschrieben wurde, versteht sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente an Stelle von Merkmalen davon eingesetzt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Ferner können zahlreiche Modifikationen erfolgen, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Schutzbereich abzuweichen. Es ist demzufolge beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmte Ausgestaltung beschränkt ist, die als die zur Durchführung dieser Erfindung beste Ausführungsform erachtete offenbart wurde, sondern dass die Erfindung alle Ausgestaltungen umfasst, die im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche liegen. Ferner bedeutet die Verwendung der Begriffe „erster”, „zweiter” usw. nicht irgendeine Reihenfolge oder Bedeutsamkeit, sondern werden die Begriffe „erster”, „zweiter” usw. vielmehr zur Unterscheidung eines Merkmals von einem anderen verwendet. Darüber hinaus bedeutet die Verwendung der Begriffe „ein”, „eine” usw. nicht eine Beschränkung der Menge, sondern vielmehr das Vorhandensein von mindestens einem des Gegenstands, auf den Bezug genommen wird.

Claims

Verfahren zur Prüfung eines Teils gemäß einem Prüfplan, wobei das Verfahren ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) mit einen Sockel; einem manuell positionierbaren Armabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei das zweite Ende des Armabschnitts an den Sockel gekoppelt ist, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst; einer Messvorrichtung, die an das erste Ende des Armabschnitts gekoppelt ist; und einer elektronischen Schaltung, welche das Positionssignal des mindestens einen Positionsmessgeräts empfängt und Daten, die einer Position der Messvorrichtung entsprechen, bereitstellt; nutzt; wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erzeugen eines Prüfplans für ein zu prüfendes Teil, um mindestens eine Eigenschaft des Teils zu ermitteln; Erzeugen eines maschinenlesbaren Informationssymbols, das eine Information umfasst, die den erzeugten Prüfplan kennzeichnet; Zuordnen des erzeugten maschinenlesbaren Informationssymbols zu dem Teil; Ablesen des maschinenlesbaren Informationssymbols von dem Teil mit einer Lesevorrichtung, die dafür konfiguriert ist, das maschinenlesbare Informationssymbol zu übersetzen, um die darin enthaltene Information zu ermitteln, wobei die Lesevorrichtung derart gekoppelt ist, dass sie mit dem Gelenkarm-KMG kommuniziert; und Messen der mindestens einen Eigenschaft des Teils gemäß dem durch das maschinenlesbare Symbol gekennzeichneten erzeugten Prüfplan.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das maschinenlesbare Symbol ein Strichcode ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Strichcode mit der Norm ISO/IEC 24778:2008 konform ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Zuordnen des maschinenlesbaren Informationssymbols zu dem Teil ferner den Schritt zum Anbringen des Strichcodes an dem Teil umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Zuordnen des maschinenlesbaren Informationssymbols zu dem Teil ferner den Schritt zum Anbringen des Strichcodes an einer Zeichnung des Teils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt zum Anzeigen des erzeugten Prüfplans als Reaktion darauf, dass die Lesevorrichtung das maschinenlesbare Informationssymbol abliest.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erzeugte Prüfplan auf einer an das Gelenkarm-KMG gekoppelten Anzeigevorrichtung angezeigt wird.
Verfahren zur Prüfung eines Teils gemäß einem Prüfplan, wobei das Verfahren einen Lasertracker mit einer Lichtquelle, die einen Lichtstrahl zu einem in einer Umgebung angeordneten Ziel hin emittiert, und eine Lesevorrichtung, die den von dem in der Umgebung angeordneten Ziel zu dem Laserscanner zurückreflektierten Lichtstrahl auffängt, nutzt; wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erzeugen eines Prüfplans für ein zu prüfendes Teil, um mindestens eine Eigenschaft des Teils zu ermitteln; Erzeugen eines maschinenlesbaren Informationssymbols, das den erzeugten Prüfplan kennzeichnet; Zuordnen des erzeugten maschinenlesbaren Informationssymbols zu dem Teil; Ablesen des maschinenlesbaren Informationssymbols mit der Lesevorrichtung, die dem Lasertracker zugeordnet ist; und Prüfen des Teils gemäß dem erzeugten Prüfplan, der durch das maschinenlesbare Informationssymbol gekennzeichnet ist, das durch die Lesevorrichtung abgelesen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das maschinenlesbare Informationssymbol ein Strichcode ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Strichcode mit der Norm ISO/IEC 24778:2008 konform ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt zum Zuordnen des erzeugten maschinenlesbaren Informationssymbols zu dem Teil das Anbringen des erzeugten maschinenlesbaren Informationssymbols an dem Teil umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt zum Zuordnen des erzeugten maschinenlesbaren Informationssymbols zu dem Teil das Anbringen des erzeugten maschinenlesbaren Informationssymbols an einer Zeichnung des Teils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend den Schritt zum Anzeigen des erzeugten Prüfplans als Reaktion darauf, dass die Datenerfassungskomponente das maschinenlesbare Informationssymbol abliest.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der erzeugte Prüfplan auf einer an den Lasertracker gekoppelten Anzeigevorrichtung angezeigt wird.