DE112015002236T5

DE112015002236T5 - Gelenkarm-koordinatenmessgerät mit einem drehschalter

Info

Publication number: DE112015002236T5
Application number: DE112015002236.8T
Authority: DE
Inventors: Yu Gong
Original assignee: Faro Technologies Inc
Current assignee: Faro Technologies Inc
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2017-03-09
Also published as: US9903701B2; WO2015175474A1; US20150330765A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschalter, der beispielsweise auf dem Sondenende eines Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts vorgesehen ist. Der Drehschalter hat ein Gehäuse mit einer Drehachse. Ein erster Aktor ist an das Gehäuse gekoppelt. Ein erster Schalter ist an den ersten Aktor gekoppelt, wobei der erste Aktor dafür konfiguriert ist, den ersten Schalter selektiv zu schließen. Es ist eine erste elektrische Schaltung vorgesehen. Eine erste Antennenschaltung koppelt den ersten Schalter elektrisch an die erste elektrische Schaltung, wobei die erste elektrische Schaltung und die erste Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie ein Betriebsfeld modulieren, wenn der erste Schalter geschlossen ist. Eine Lesegerätschaltung ist relativ zur Drehachse fest angeordnet, wobei die Lesegerätschaltung einen Sender, der für das Emittieren des Betriebsfelds konfiguriert ist, und einen Empfänger, der für das Erfassen des modulierten Betriebsfelds konfiguriert ist, umfasst.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Patentanmeldung ist eine nicht vorläufige Patentanmeldung der am 14. Mai 2014 eingereichten vorläufigen Patentanmeldung, Aktenzeichen 61/993,077.
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft messtechnische Instrumente, die die dreidimensionalen Koordinaten von Punkten auf einem Objekt messen, und insbesondere ein messtechnisches Instrument mit Nahfeldkommunikationsfähigkeit (NFC; near-field communication) zum Kommunizieren mit einem oder mehreren externen Geräten.
Messtechnische Instrumente wie beispielsweise Gelenkarm-Koordinatenmessgeräte (Gelenkarm-KMGs), Lasertracker, Laserscanner und Triangulationsscanner fanden beispielsweise dort weitverbreitete Verwendung bei der Fertigung bzw. Produktion von Teilen, wo die Dimensionen des Teils während verschiedener Phasen der Fertigung bzw. Produktion (z. B. Zerspanung) schnell und genau überprüft werden müssen. Tragbare messtechnische Instrumente repräsentieren eine beträchtliche Verbesserung gegenüber bekannten feststehenden bzw. festen, kostenintensiven und relativ schwierig zu verwendenden Messanlagen, und zwar insbesondere bei dem Zeitaufwand, der für die Durchführung von Dimensionsmessungen relativ komplexer Teile anfällt. Im Falle eines tragbaren Gelenkarm-KMG führt der Benutzer einfach eine Sonde entlang der Oberfläche des zu messenden Teils oder Objekts. Die Messdaten werden anschließend aufgezeichnet und dem Benutzer zur Verfügung gestellt. In einigen Fällen werden die Daten dem Benutzer in visueller Form wie beispielsweise in dreidimensionaler (3D) Form auf einem Computerbildschirm bereitgestellt. In anderen Fällen werden die Daten dem Benutzer in numerischer Form bereitgestellt, wenn beispielsweise beim Messen des Durchmessers eines Lochs der Text „Durchmesser = 1,0034“ auf einem Computerbildschirm angezeigt wird.
Ein Beispiel für ein tragbares 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 3D-Messsystem, das ein manuell betriebenes Gelenkarm-KMG mit einem Tragsockel 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. Bei dem Patent ’147 umfasst das Gelenkarm-KMG mehrere Merkmale, die eine zusätzliche Drehachse am Sondenende umfassen, wodurch ein Arm entweder mit einer Zwei-zwei-zwei- oder einer Zwei-zwei-drei-Achsen-Konfiguration bereitgestellt wird (der letztere Fall ist ein siebenachsiger Arm).
Obwohl bereits existierende messtechnische Instrumente für ihre beabsichtigten Zwecke geeignet sind, besteht demzufolge Bedarf an einer Verbesserung, und zwar insbesondere bei der Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Kommunikation zwischen dem messtechnischen Instrument und einem Gerät, um dem Bediener die Steuerung eines messtechnischen Instruments, das Konfigurieren des messtechnischen Instruments oder die Änderung von Parametern an dem messtechnischen Instrument zu ermöglichen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Gemäß einer Ausgestaltung ist ein Drehschalter vorgesehen. Der Drehschalter umfasst ein Gehäuse mit einer Drehachse. Ein erster Aktor ist an das Gehäuse gekoppelt. Ein erster Schalter ist an den ersten Aktor gekoppelt, wobei der erste Aktor dafür konfiguriert ist, den ersten Schalter selektiv zu schließen. Es ist eine erste elektrische Schaltung vorgesehen. Eine erste Antennenschaltung koppelt den ersten Schalter elektrisch an die erste elektrische Schaltung, wobei die erste elektrische Schaltung und die erste Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie ein Betriebsfeld modulieren, wenn der erste Schalter geschlossen ist. Eine Lesegerätschaltung ist relativ zur Drehachse feststehend angeordnet, wobei die Lesegerätschaltung einen Sender, der für das Emittieren des Betriebsfelds konfiguriert ist, und einen Empfänger, der für das Erfassen des modulierten Betriebsfelds konfiguriert ist, umfasst.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) vorgesehen. Das Gelenkarm-KMG umfasst einen manuell positionierbaren Gelenkarm mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Arm eine Vielzahl verbundener Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst. Ein elektronisches Verarbeitungssystem ist für den Empfang der Positionssignale elektrisch gekoppelt. Ein Sondenende ist an das erste Ende gekoppelt, wobei das Sondenende ein Gehäuse aufweist, das derart an das erste Ende gekoppelt ist, dass es sich um eine Achse dreht. Ein Messgerät ist an das Gehäuse gekoppelt und elektrisch an das elektronische Verarbeitungssystem gekoppelt. Ein erster Aktor ist an das Gehäuse gekoppelt. Ein erster Schalter ist an den ersten Aktor gekoppelt, wobei der erste Aktor dafür konfiguriert ist, den ersten Schalter selektiv zu schließen. Es ist eine erste elektrische Schaltung vorgesehen. Eine erste Antennenschaltung ist elektrisch an den ersten Schalter an die erste elektrische Schaltung gekoppelt, wobei die erste Nahfeldkommunikationsschaltung und die erste Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie ein Betriebsfeld modulieren, wenn der erste Schalter geschlossen ist. Eine Lesegerätschaltung ist relativ zur Drehachse feststehend angeordnet, wobei die Lesegerätschaltung einen Sender, der für das Emittieren des Betriebsfelds konfiguriert ist, und einen Empfänger, der für das Erfassen des modulierten Betriebsfelds konfiguriert ist, umfasst.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zur Übermittlung einer Information mit einem tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) vorgesehen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bereitstellen eines manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitts mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt eine Vielzahl verbundener Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst; Bereitstellen eines Sondenendes, das an das erste Ende gekoppelt ist, wobei das Sondenende ein Gehäuse aufweist, das derart angeordnet ist, dass es sich um eine Drehachse dreht, wobei das Sondenende ferner einen Schalter aufweist, der derart gekoppelt ist, dass er sich mit dem Gehäuse dreht, wobei das Schalten mittels einer Antennenschaltung elektrisch an eine erste elektrische Schaltung gekoppelt wird, wobei das Sondenende ferner eine Lesegerätschaltung aufweist, die relativ zur Drehachse fest angeordnet ist, wobei die erste elektrische Schaltung derart angeordnet ist, dass sie sich um die Lesegerätschaltung bewegt; Bereitstellen eines Messgeräts, das an das Gehäuse gekoppelt ist; Bereitstellen eines elektronischen Verarbeitungssystems zum Empfang der Positionssignale der Positionsmessgeräte und zur Ermittlung einer Position des Messgeräts; Emittieren eines Betriebsfelds mit der Lesegerätschaltung; Schließen des Schalters; Modulieren des Betriebsfelds mit der elektrischen Schaltung und der Antennenschaltung als Reaktion auf das Schließen des Schalters; Übertragen eines Messsignals an das elektronische Verarbeitungssystem als Reaktion darauf, dass die Lesegerätschaltung die Modulation des Betriebsfelds erfasst; und Ermitteln der dreidimensionalen Koordinaten des Messgeräts mit dem elektronischen Verarbeitungssystem als Reaktion auf den Empfang des Messsignals.
Diese und andere Vorteile und Merkmale gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Der Gegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, wird in den Ansprüchen am Ende der Patentbeschreibung besonders hervorgehoben und eindeutig beansprucht. Die vorangehenden und anderen Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen hervor. Es zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts (Gelenkarm-KMG) mit Ausgestaltungen verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung;
2: eine perspektivische Ansicht eines Lasertrackergeräts mit Ausgestaltungen verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung;
3: eine Seitenansicht eines Laserscanners mit Ausgestaltungen verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung;
4: eine perspektivische Ansicht eines dreidimensionalen (3D) Triangulationsscanners mit Ausgestaltungen verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung;
5: ein Blockdiagramm der Elektronik, die als Teil der messtechnischen Instrumente von 1–4 gemäß einer Ausgestaltung verwendet wird;
6: einschließlich 6A und 6B zusammengenommen, ein Blockdiagramm, das detaillierte Merkmale des elektronischen Datenverarbeitungssystems von 5 gemäß einer Ausgestaltung beschreibt;
7: ein Blockdiagramm eines Nahfeldkommunikations-Tags (NFC-Tags) und eines NFC-Lesegeräts;
8: eine schematische perspektivische Teilansicht des mit einem externen Gerät kommunizierenden Gelenkarm-KMG von 1 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung;
9: ein Blockdiagramm des externen Geräts von 8 und einen Teil des elektronischen Datenverarbeitungssystems von 7;
10: ein Blockdiagramm des externen Geräts von 8;
11–14: Ablaufdiagramme von Verfahren zum Betrieb des messtechnischen Geräts von1–4 und des externen Geräts von 8;
15: eine perspektivische Ansicht, die das Gelenkarm-KMG von 1 und das externe Gerät von 8 mit Kodierer-/Lagereinsätzen zeigt;
16: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des Gelenkarm-KMG von 10; und
17A und 17B: Darstellungen einer Ausgestaltung des Sondenendes des Gelenkarm-KMG von 1, das einen leistungslosen Schalter enthält.
Die ausführliche Beschreibung erläutert Ausgestaltungen der Erfindung zusammen mit den Vorteilen und Merkmalen beispielhaft anhand der Zeichnungen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht das Kommunizieren zwischen einem messtechnischen 3D-Instrument und einem tragbaren Gerät wie beispielsweise einem Telefon, Tablet oder anderen messtechnischen Instrument vor. Ausgestaltungen der Erfindung stellen dahingehend Vorteile zur Verfügung, dass sie die Konfiguration von Einstellungen wie beispielsweise Parametern der Drahtloskommunikation in dem messtechnischen Gerät erleichtern. Ausgestaltungen der Erfindung stellen dahingehend Vorteile bereit, dass sie die Fernsteuerung des messtechnischen Geräts mit einem tragbaren Gerät gestatten. Ausgestaltungen der Erfindung stellen dahingehend noch weitere Vorteile zur Verfügung, dass sie die drahtlose Aktualisierung eines Bootladecodes für das messtechnische Gerät durch einen Bediener ermöglichen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung stellen Vorteile bei der Zuordnung von Identifikationscodes bei Positionsmessgeräten durch eine Nahfeldkommunikationsschaltung bereit. Noch weitere Ausgestaltungen der Erfindung stellen dahingehend Vorteile zur Verfügung, dass sie einem Wartungspersonal die schnelle Ermittlung von Konfigurationsinformationen des messtechnischen Instruments erlauben. Bei noch weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich Vorteile bei der Bereitstellung eines Nahfeldkommunikationsgeräts, das als leistungsloser Schalter funktioniert, um mechanische Komponenten wie beispielsweise Schleifringe entfallen zu lassen.
1–4 veranschaulichen beispielhafte messtechnische Instrumente, die beispielsweise ein Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) 100, ein Lasertrackergerät 200, ein Laufzeitlaserscannergerät (TOF-Laserscanner; time-of-flight laser scanner) 300 und ein Triangulationsscannergerät 400 (alle zusammen hierin als „messtechnische Geräte“ bezeichnet) gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung umfassen. Es versteht sich, dass, obwohl Ausgestaltungen hierin sich auf spezifische messtechnische Geräte beziehen können, die beanspruchte Erfindung so nicht eingeschränkt sein sollte. Bei anderen Ausgestaltungen können die verschiedenen Ausgestaltungen in anderen messtechnischen Geräten wie beispielsweise Laserliniensonden, Totalstationen und Theodoliten verwendet werden, aber ohne darauf beschränkt zu sein.
Nun Bezug nehmend auf 1, ist dort ein Gelenkarm-KMG 100 gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei ein Gelenkarm ein Typ eines Koordinatenmessgeräts ist. Das Gelenkarm-KMG 100 kann das gleiche wie das in dem US-Patent 8,533,967 des gleichen Inhabers mit dem Titel „Coordinate Measurement Machine“ beschriebene sein. Das beispielhafte Gelenkarm-KMG 100 kann ein Gelenkmessgerät mit sechs oder sieben Achsen mit einem Sondenende 401 umfassen, 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 Drehverbindung mit einer ersten 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 401 kann auch ein Messsondengehäuse 102 umfassen, das die Welle des Abschnitts der siebten Achse des Gelenkarm-KMG 100 umfasst (z. B. einen Einsatz, der ein Kodierersystem enthält, das die Bewegung des Messgeräts, beispielsweise einer Kontaktsonde 118, in der siebten Achse des Gelenkarm-KMG 100 ermittelt). Das Sondenende 401 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 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 Sonde 118 ist abnehmbar am Messsondengehäuse 102 angebracht, welches mit der Lagereinsatzgruppierung 112 verbunden ist. Ein Griffzusatzteil 126 kann in Bezug auf das Messsondengehäuse 102 beispielsweise mittels einer Schnellverbinder-Anschlussstelle entfernt werden. Das Sondengehäuse 102 nimmt bei beispielhaften Ausgestaltungen eine entfernbare Sonde 118 auf, die ein Kontaktmessgerät ist und entfernbare 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 und verlängert. Bei anderen Ausgestaltungen wird die Messung beispielsweise durch ein kontaktloses Gerät wie beispielsweise 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 Zusatzgeräten können den entfernbaren Griff 126 ersetzen, um eine zusätzliche Funktionalität bereitzustellen. Die Beispiele für solche Zusatzgeräte umfassen, aber ohne darauf beschränkt zu sein, z. B. eine oder mehrere Beleuchtungslampen, einen Temperatursensor, einen Thermoscanner, einen Strichcodescanner, einen Projektor, eine Lackierpistole, eine Kamera, eine Videokamera, ein Tonaufzeichnungssystem oder dergleichen.
Gemäß einer Ausgestaltung enthält bzw. beherbergt der Sockel 116 des tragbaren Gelenkarm-KMG 100 ein elektronisches Datenverarbeitungssystem, das Folgendes 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 eine residente Anwendungssoftware, welche die Implementierung relativ vollständiger messtechnischer Funktionen innerhalb des Gelenkarm-KMG 100 gestattet.
Wie nachfolgend ausführlicher besprochen wird, kann das elektronische Datenverarbeitungssystem 500 im Sockel 116 mit den Kodierersystemen, Sensoren und anderer peripherer Hardware, die entfernt vom Sockel 116 angeordnet ist (z. B. eine LLP, die am oder im 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. Wie hierin ausführlicher besprochen wird, umfasst jeder der Winkelkodierer in den Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 eine definierbare Identifikationsnummer, die dem elektronischen Datenverarbeitungssystem die Möglichkeit bietet, zu ermitteln, welcher Winkelkodierer ein Positionssignal übertrug, und auch bekannte Eichfehler in dem betreffenden Kodierer zu kompensieren. Die 3D-Positionsberechnungen können basierend zumindest teilweise auf einem Positionssignal, das die Identifikationsnummer des Winkelkodierers umfasst, ermittelt werden.
Ein beispielhaftes Lasertrackersystem 200, das in 2 dargestellt ist, umfasst einen Lasertracker 202, ein Retroreflektorziel 204, ein elektronisches Datenverarbeitungssystem 500 und einen optionalen Zusatzcomputer 208. Der Lasertracker 200 kann demjenigen ähnlich sein, der in der am 3. Juli 2013 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung, Aktenzeichen 61/842,572, des gleichen Inhabers beschrieben wird. Es versteht sich, dass, obwohl das elektronische Datenverarbeitungssystem außerhalb des Lasertrackers 200 dargestellt ist, dies nur zu Beispielzwecken dient und dass das elektronische Datenverarbeitungssystem 500 im Gehäuse des Lasertrackers 200 angeordnet sein kann. Ein beispielhafter kardanisch aufgehängter Strahllenkungsmechanismus 210 des Lasertrackers 200 umfasst einen Zenitschlitten 212, der auf einem Azimutsockel 214 angebracht ist und um eine Azimutachse 216 gedreht wird. Eine Nutzlast 218 ist auf dem Zenitschlitten 212 angebracht und wird um eine Zenitachse 220 gedreht. Die Zenitachse 220 und die Azimutachse 216 schneiden sich orthogonal innen im Tracker 200 an einem Kardanpunkt 222, der normalerweise der Ursprung für Abstandsmessungen ist.
Ein Laserstrahl 224 geht so gut wie durch den Kardanpunkt 222 und wird orthogonal zur Zenitachse 220 gerichtet. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Laserstrahl 224 in einer Ebene liegt, die ungefähr senkrecht zur Zenitachse 220 ist und die durch die Azimutachse 216 durchgeht. Der austretende Laserstrahl 224 wird durch die Drehung der Nutzlast 218 um die Zenitachse 220 und durch die Drehung des Zenitschlittens 212 um die Azimutachse 216 in die gewünschte Richtung gerichtet. Ein Zenitwinkelkodierer 226 innen im Tracker 220 ist an einer mechanischen Zenitachse befestigt, die auf die Zenitachse 220 ausgerichtet ist. Ein Azimutwinkelkodierer 228 innen im Tracker ist an einer mechanischen Azimutachse befestigt, die auf die Azimutachse 216 ausgerichtet ist. Der Zenit- und der Azimutwinkelkodierer 226, 228 messen die Zenit- und Azimutdrehwinkel mit relativ hoher Genauigkeit. Der austretende Laserstrahl 224 bewegt sich zum Retroreflektorziel 204, das beispielsweise ein sphärisch montierter Retroreflektor (SMR) sein könnte.
Durch Messen des Radialabstands zwischen dem Kardanpunkt 222 und dem Retroreflektor 204 werden der Drehwinkel um die Zenitachse 220 und der Drehwinkel um die Azimutachse 216 sowie die Position des Retroreflektors 204 und somit die dreidimensionalen Koordinaten des zu prüfenden Objekts mittels des elektronischen Datenverarbeitungssystems 500 im lokalen Kugelkoordinatensystem des Trackers ermittelt.
Nun Bezug nehmend auf 3, ist dort ein beispielhafter Laserscanner 300 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Der Laserscanner 300 hat einen Messkopf 302 und einen Sockel 304. Der Laserscanner 300 kann demjenigen ähnlich sein, der in der US-Patentanmeldung 2014/0078519 mit dem Titel „Laser Scanner“ des gleichen Inhabers beschrieben wird. Der Messkopf 302 ist derart auf dem Sockel 304 angebracht, dass der Laserscanner 300 um eine vertikale Achse 306 gedreht werden kann. Bei einer Ausgestaltung umfasst der Messkopf 302 einen Kardanpunkt 308, der der Drehpunkt um eine vertikale Achse 306 und eine horizontale Achse 310 ist. Der Messkopf 302 hat bei einer Ausgestaltung einen Drehspiegel 312, der um eine horizontale Achse 310 gedreht werden kann. Die Drehung um die vertikale Achse kann um den Mittelpunkt des Sockels 304 erfolgen. Bei einer Ausgestaltung schneiden sich die vertikale Achse (Azimutachse) 306 und die horizontale Achse (Zenitachse) 310 am Kardanpunkt 308, der ein Ursprung eines Koordinatensystems sein kann.
Der Messkopf 302 ist ferner mit einem Emitter elektromagnetischer Strahlung wie beispielsweise einem Lichtemitter 314 versehen, der einen emittierten Lichtstrahl 316 emittiert. Bei einer Ausgestaltung ist der emittierte Lichtstrahl 316 ein kohärentes Licht, also beispielsweise ein Laserstrahl. Der Laserstrahl kann einen Wellenlängenbereich von ungefähr 300 bis 1600 Nanometern wie zum Beispiel 790 Nanometern, 905 Nanometern, 1550 nm oder unter 400 Nanometern aufweisen. Es versteht sich, dass auch andere elektromagnetische Strahlen mit größeren oder kleineren Wellenlängen verwendet werden können. Der emittierte Lichtstrahl 316 wird amplituden- oder intensitätsmoduliert, beispielsweise mit einer sinusförmigen Wellenform oder mit einer rechteckigen Wellenform. Der emittierte Lichtstrahl 316 wird vom Lichtemitter 314 auf den Drehspiegel 312 emittiert, wo er in die Umgebung abgelenkt wird. Ein reflektierter Lichtstrahl 318 wird aus der Umgebung durch ein Objekt 320 reflektiert. Das reflektierte oder gestreute Licht wird vom Drehspiegel 312 aufgefangen und in einen Lichtempfänger 322 gerichtet. Die Richtungen des emittierten Lichtstrahls 316 und des reflektierten Lichtstrahls 318 ergeben sich aus den Winkelstellungen des Drehspiegels 312 und des Messkopfs 302 um die Achse 306 bzw. die Achse 310. Diese Winkelstellungen wiederum hängen von den Drehantrieben ab, die die Drehungen des Drehspiegels 312 und des Messkopfs 302 um die Achse 310 bzw. die Achse 306 bewirken. Jede der Achsen 310, 306 umfasst mindestens ein Winkelmessgerät 324, 326 für die Winkelmessung. Das Winkelmessgerät kann ein Winkelkodierer sein.
An den Lichtemitter 314 und den Lichtempfänger 322 ist ein elektronisches Datenverarbeitungssystem 500 gekoppelt. Das elektronische Datenverarbeitungssystem 328 ermittelt für eine Vielzahl von Oberflächenpunkten X eine entsprechende Anzahl von Abständen d zwischen dem Laserscanner 300 und Oberflächenpunkten X auf dem Objekt 320. Der Abstand zu einem bestimmten Oberflächenpunkt X wird basierend zumindest teilweise auf der Lichtgeschwindigkeit in der Luft ermittelt, durch welche sich die elektromagnetische Strahlung vom Gerät aus zum Oberflächenpunkt X ausbreitet. Bei einer Ausgestaltung wird die Phasenverschiebung zwischen dem Laserscanner 300 und dem Oberflächenpunkt X ermittelt und ausgewertet, um einen gemessenen Abstand „d“ zu erhalten. Bei einer anderen Ausgestaltung wird die zwischen Laserimpulsen verstrichene Zeit direkt gemessen, um einen gemessenen Abstand „d“ zu ermitteln.
Die Lichtgeschwindigkeit in Luft hängt von den Eigenschaften der Luft wie beispielsweise der Lufttemperatur, dem Atmosphärendruck, der relativen Feuchtigkeit und dem Kohlendioxidgehalt ab. Solche Lufteigenschaften beeinflussen den Brechungsindex n der Luft. Die Lichtgeschwindigkeit in Luft ist gleich der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum „c“ dividiert durch den Brechungsindex. Dies bedeutet mit anderen Worten: c_Luft = c/n. Ein Laserscanner des hierin besprochenen Typs beruht auf der Laufzeit des Lichts in Luft (der Hin- und Rücklaufzeit, die das Licht benötigt, um sich vom Gerät zum Objekt und zurück zum Gerät zu bewegen). Ein Verfahren zur Messung des Abstands basierend auf der Laufzeit von Licht (oder jedweder Art elektromagnetischer Strahlung) hängt von der Lichtgeschwindigkeit in Luft ab.
Die Abtastung des Raums erfolgt bei einer Ausgestaltung rings um den Laserscanner 300 durch schnelles Drehen des Drehspiegels 312 um die Achse 310, während der Messkopf 302 langsam um die Achse 306 gedreht wird und die Baugruppe dadurch in einem spiralförmigen Muster bewegt wird. Für ein solches Abtastsystem definiert der Kardanpunkt 308 den Ursprung des lokalen, feststehenden Bezugssystems. Der Sockel 304 ruht in einem lokalen, feststehenden Bezugssystem.
Nun Bezug nehmend auf 4, ist dort eine Ausgestaltung eines Triangulationsscanners 400 dargestellt, der eine Lichtquelle 402 und mindestens eine Kamera 404 und ein elektronisches Datenverarbeitungssystem 500, das die dreidimensionalen Koordinaten von Punkten auf der Oberfläche 410 eines Objekts 408 ermittelt, umfasst. Der Triangulationsscanner kann der gleiche wie der in der am 23. Dezember 2013 eingereichten US-Patentanmeldung 14/139,021 des gleichen Inhabers beschriebene sein. Ein Triangulationsscanner 400 unterscheidet sich dahingehend von einem Lasertracker 200 oder einem Laufzeitlaserscanner 300, dass die dreidimensionalen Koordinaten auf Basis von Triangulationsprinzipien ermittelt werden, die sich auf das feste geometrische Verhältnis zwischen der Lichtquelle 402 und der Kamera 404 statt auf die Lichtgeschwindigkeit in Luft beziehen.
Es gibt allgemein zwei übliche Typen von Triangulationsscannern 400. Der erste Typ, der manchmal als „Laserliniensonde“ oder „Laserlinienscanner“ bezeichnet wird, projiziert die Lichtlinie oder einen hin- und herbewegten Lichtpunkt auf die Oberfläche 410. Das reflektierte Laserlicht wird von der Kamera 404 aufgenommen und in einigen Fällen können die Koordinaten von Punkten auf der Oberfläche 410 ermittelt werden. Der zweite Typ, der manchmal als „Scanner mit strukturiertem Licht“ bezeichnet wird, projiziert ein zweidimensionales Lichtmuster oder mehrere Lichtmuster auf die Oberfläche. Das dreidimensionale Profil der Oberfläche 410 beeinflusst das Bild des von der photosensitiven Anordnung 38 in der Kamera 404 aufgenommnen Musters. Unter Verwendung der Information, die aus einem oder mehreren Bildern des Musters bzw. der Muster erfasst wurde, kann das elektronische Datenverarbeitungssystem 406 in einigen Fällen eine Eins-zu-eins-Entsprechung zwischen den Pixeln der photosensitiven Anordnung in der Kamera 404 und dem von der Lichtquelle 402 emittierten Lichtmuster ermitteln. Mittels dieser Eins-zu-eins-Entsprechung zusammen mit einem Basislinienabstand zwischen der Kamera und dem Projektor werden von dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 500 Triangulationsprinzipien angewendet, um die dreidimensionalen Koordinaten von Punkten auf der Oberfläche 410 zu ermitteln. Durch Bewegen des Triangulationsscanners 400 relativ zur Oberfläche 410 kann eine Punktwolke des gesamten Objekts 408 erstellt werden.
Es gibt allgemein zwei Arten von strukturierten Lichtmustern, nämlich ein kodiertes Lichtmuster und ein unkodiertes Lichtmuster. Der Begriff „kodiertes Lichtmuster“ bezieht sich in der hierin gebrauchten Bedeutung auf ein Muster, bei dem dreidimensionale Koordinaten einer beleuchteten Oberfläche des Objekts auf einem einzigen projizierten Muster und einem einzigen entsprechenden Bild basieren. Es gibt mit einem kodierten Lichtmuster eine Möglichkeit, eine Eins-zu-eins-Entsprechung zwischen Punkten auf dem projizierten Muster und Punkten auf dem aufgefangenen Bild auf der Basis des Musters selbst festzustellen. Es ist aufgrund dieser Eigenschaft möglich, Punktwolkendaten zu erhalten und zu registrieren, während sich das Projektionsgerät relativ zum Objekt bewegt. Eine Art eines kodierten Lichtmusters enthält einen Satz von Elementen (z. B. geometrischen Formen), die in Linien angeordnet sind, wobei mindestens drei der Elemente nicht-kollinear sind. Solche Musterelemente sind wegen ihrer Anordnung erkennbar. Im Gegensatz dazu bezieht sich der Begriff „unkodiertes strukturiertes Lichtmuster“ in der hierin gebrauchten Bedeutung auf ein Muster, das nicht die Ermittlung von 3D-Koordinaten auf Basis eines einzigen Musters ermöglicht. Eine Reihe unkodierter Lichtmuster kann aufeinanderfolgend projiziert und bildlich erfasst werden, wobei das Verhältnis zwischen der Folge erhaltener Bilder dazu benutzt wird, eine Eins-zu-eins-Entsprechung zwischen projizierten und bildlich erfassten Punkten festzustellen. Bei dieser Ausgestaltung ist der Triangulationsscanner 400 in einer feststehenden Position relativ zum Objekt 408 angeordnet, bis die Eins-zu-eins-Entsprechung festgestellt wurde.
Es versteht sich, dass der Triangulationsscanner 400 entweder kodierte oder unkodierte strukturierte Lichtmuster nutzen kann. Das strukturierte Lichtmuster kann die Muster umfassen, die in dem in den Protokollen von SPIE, Bd. 7932, veröffentlichten Journalartikel „DLP-Based Structured Light 3D Imaging Technologies and Applications“ von Jason Geng offenbart werden.
Die messtechnischen Instrumente wie beispielsweise das Gelenkarm-KMG 100, der Lasertracker 200, der Laufzeitlaserscanner 300 und der Triangulationsscanner 400 werden hierin zusammen als „messtechnische Geräte“ bezeichnet. Es versteht sich, dass diese messtechnischen Instrumente als Beispiel dienen und dass die beanspruchte Erfindung so nicht eingeschränkt sein sollte, weil die hierin offenbarten Systeme und Verfahren mit einem beliebigen messtechnischen Instrument angewendet werden können, das für das Messen dreidimensionaler Koordinaten eines Objekts konfiguriert ist.
5 ist ein Blockdiagramm einer Ausgestaltung eines elektronischen Datenverarbeitungssystems 500, das in den messtechnischen Geräten 100, 200, 300, 400 gemäß einer Ausgestaltung benutzt wird. Das elektronische Datenverarbeitungssystem 500 umfasst eine Basisprozessorkarte 502 für die Implementierung des Basisverarbeitungssystems, ein Kommunikationsmodul 526, eine Basisenergiekarte 506 für die Energiebereitstellung und eine Basisneigungskarte 508. Wie nachfolgend ausführlicher besprochen wird, kann das Kommunikationsmodul 526 ein oder mehrere Submodule wie beispielsweise eine Nahfeldkommunikationsschaltung (NFC), eine Mobilfunk-Telekonferenzschaltung (einschließlich der Mobilfunk-Netztechnologien LTE, GSM, EDGE, UMTS, HSPA und 3GPP), eine Bluetooth^®-Schaltung (IEEE 802.15.1 und deren Nachfolger) und eine Wi-Fi-Schaltung (IEEE 802.11) umfassen.
Das messtechnische Gerät 100, 200, 300 umfasst bei Ausgestaltungen einen oder mehrere Kodierer und das elektronische Datenverarbeitungssystem 500 für das messtechnische Gerät kommuniziert über einen oder mehrere elektrische Busse 510 mit der vorgenannten Vielzahl von Kodierersystemen. Das messtechnische Gerät 100, 200, 300, 400 kann ferner einen optischen Bus 520 umfassen, der mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 500 kommuniziert. Es versteht sich, dass das Datenverarbeitungssystem 500 zusätzliche Komponenten wie beispielsweise Verbinder, Anschlüsse oder Schaltungen umfassen kann, die dafür konfiguriert sind, die eingehenden und ausgehenden Signale an die Busse 510, 520 anzupassen. Der Klarheit halber sind nicht alle diese Komponenten in 5 dargestellt.
6A–6B sind Blockdiagramme, die Merkmale des elektronischen Datenverarbeitungssystems 500 des messtechnischen Geräts 100, 200, 300, 400 gemäß einer Ausgestaltung beschreiben. Das elektronische Datenverarbeitungssystem 500 ist bei einer Ausgestaltung innen in einem Gehäuse des messtechnischen Geräts angeordnet und umfasst die Basisprozessorkarte 502, eine Basisenergiekarte 506, ein Kommunikationsmodul 526 und ein Basisneigungsmodul 508.
Die Basisprozessorkarte 502 umfasst die verschiedenen darin dargestellten Funktionsblöcke. Eine Basisprozessorfunktion 522 wird zum Beispiel zur Unterstützung der Erfassung von Messdaten des messtechnischen Geräts verwendet und empfängt beispielsweise über den elektrischen Bus 510 unverarbeitete messtechnische Daten (z. B. Daten vom Kodierersystem oder Laufzeitdaten). Die Speicherfunktion 523 speichert Programme und statische Konfigurationsdaten des messtechnischen Geräts. Wie nachfolgend ausführlicher besprochen wird, können die statischen Konfigurationsdaten bei einigen Ausgestaltungen in einem Speicher gespeichert werden, der einem NFC-Modul auf der Kommunikationsmodul 526 zugeordnet ist. Die Basisprozessorkarte 502 kann auch externe Hardware-Optionsport-Funktionen für die Kommunikation mit beliebigen externen Hardwaregeräten oder -zusatzteilen wie beispielsweise einem grafischen Monitor oder Fernsehgerät über einen HDMI-Port, einem Audiogerät-Port, einem USB-3.0-Port und einer Flash-Speicherkarte (SD-Karte) über einen Port umfassen, aber ohne darauf beschränkt zu sein.
Die Basisprozessorkarte 502 kann auch die gesamte drahtgebundene und drahtlose Datenkommunikation mit einem externen Rechengerät verwalten. Die Basisprozessorkarte 502 hat die Fähigkeit, über eine Gigabit-Ethernet-Funktion mit einem Ethernet-Netz (wobei z. B. ein Taktsynchronisationsstandard wie IEEE 1588 (Institute of Electrical and Electronics Engineers) verwendet wird) und über das Kommunikationsmodul 526 mit einem drahtlosen lokalen Netz zu kommunizieren. Das Kommunikationsmodul 526 kann ein Bluetooth-Modul 528, ein WiFi-Modul 530 und ein Nahfeldkommunikationsmodul (NFC-Modul) 532 umfassen. Es versteht sich, dass das Kommunikationsmodul 526 andere kommunikationsbezogene Schaltungen oder Module umfassen kann und dass die hierin beschriebenen Module als Beispiel dienen und nicht einschränken sollen.
Bei der dargestellten Ausgestaltung ist das NFC-Modul 532 ein Speicher-/Tag-Gerät mit dualer Schnittstelle wie beispielsweise die NFC-Tags der Serie M24SR, die von ST Microelectronics N.V. hergestellt werden. Ein Speichergerät mit dualer Schnittstelle umfasst einen drahtlosen Port, der mit einem externen NFC-Lesegerät kommuniziert, und einen drahtgebundenen Port, der das Gerät mit einer anderen Schaltung wie beispielsweise der Basisprozessorkarte 502 verbindet. Wie nachfolgend ausführlicher besprochen wird, bietet die Verwendung eines Speichergeräts mit dualer Schnittstelle dahingehend Vorteile, dass dem NFC-Modul 532 die Interaktion mit oder die Steuerung der Funktionalität der Basisprozessorkarte 502 ermöglicht wird. Das NFC-Modul 532 umfasst bei einer Ausgestaltung den Bootladecode, nämlich den ausführbaren Code, der vom Prozessor 522 bei der Initiierung des Betriebs (Einschaltzustand des Betriebs am Anfang) benutzt wird. Durch Speichern des Bootladecodes im Speicher des NFC-Moduls 532 kann dieser ausführbare Code durch den Endbenutzer aktualisiert oder ersetzt werden, indem er das NFC-Kommunikationsmedium verwendet, statt Wartungspersonal einzubeziehen.
Bei einer anderen Ausgestaltung ist das NFC-Modul 532 ein NFC-Tag mit einem einzigen Port, beispielsweise von der MIFARE-Classic-Serie, die von NXP Semiconductors hergestellt wird. Mit einem Tag mit einem einzigen Port ist das Modul 532 nicht elektrisch an die Basisprozessorkarte 502 gekoppelt. Das NFC-Modul 532 speichert bei dieser Ausgestaltung einen Satz von Gerätedaten, die das messtechnische Gerät betreffen wie folgende, aber ohne darauf beschränkt zu sein: Seriennummer, Konfiguration, Revisionsdaten oder Kodierer-Identifikationsdaten zum Beispiel. Dies eröffnet dahingehend Vorteile, dass dem Benutzer oder Wartungspersonal die schnelle Identifikation des messtechnischen Geräts ermöglicht wird. Des Weiteren können diese Daten mit einem tragbaren Rechengerät verwendet werden, um die mit dem messtechnischen Gerät durchgeführten Messungen automatisch der Seriennummer des Instruments zuzuordnen, um die Messungen zu einem bestimmten Instrument rückverfolgen zu können. Es versteht sich, dass das NFC-Modul 532 bei dieser Ausgestaltung auf derselben Karte wie die anderen dargestellten Module integriert oder separat angebracht sein kann. Bei einer Ausgestaltung ist das NFC-Modul 532 an einem Haftetikett angebracht, das an die Außenseite des messtechnischen Geräts gekoppelt ist.
Es versteht sich ferner, dass, obwohl 6 das Kommunikationsmodul mit einer einzigen Verbindung darstellt, dies zu Beispielzwecken dient und dass die Verbindungen von den Submodulen 528, 530, 532 zur Basisprozessorkarte 502 mehrere Verbindungen umfassen können wie beispielsweise eine Parallel-Serien-Kommunikationsfunktion (PSC-Funktion; parallel-to-serial communications function), aber ohne darauf beschränkt zu sein. Die Basisprozessorkarte 502 umfasst auch eine Verbindung zu einem Universal-Serial-Bus-Gerät (USB-3.0-Gerät) 534.
Die Basisprozessorkarte 502 überträgt und erfasst unverarbeitete Messdaten (z. B. Impulse des Kodierersystems, Temperaturmesswerte) für die Verarbeitung zu Messdaten ohne die Notwendigkeit einer etwaigen Vorverarbeitung. Wie nachfolgend ausführlicher besprochen wird, sendet die Basisprozessorkarte 502 die verarbeiteten Daten über eine drahtgebundene Ethernet-Schnittstelle, die USB-Schnittstelle 534 oder das Kommunikationsmodul 526 zu einem externen Rechengerät. Der Basisprozessor 502 sendet außerdem die unverarbeiteten Messdaten zum externen Rechengerät.
Nun Bezug nehmend auf das Kommunikationsmodul 526, bietet dieses Modul dem Basisprozessor 502 die Möglichkeit, Signale drahtlos zu einem oder mehreren Rechengeräten wie beispielsweise einem tragbaren Rechengerät zu übertragen oder davon zu empfangen. Diese tragbaren Rechengeräte können beispielsweise ein Mobiltelefon, einen Tablet-Computer, einen tragbaren Computer oder einen Laptop umfassen, aber ohne darauf beschränkt zu sein. Das externe tragbare Gerät kann beispielsweise eine Brille mit einer Anzeigevorrichtung sein, die dem Benutzer die Daten/Informationen des messtechnischen Geräts anzeigt, wie hierin beschrieben. Das tragbare Gerät kann auch eine Armbanduhr mit einer Anzeigevorrichtung sein, die dem Benutzer Daten/Informationen des messtechnischen Geräts zeigt. Das tragbare Gerät kann ferner ein Artikel wie beispielsweise ein Abzeichen, ein Ring, eine Brosche oder ein Gehänge sein, das, der bzw. die Informationen des messtechnischen Geräts anzeigt. Es versteht sich, dass diese tragbaren Geräte auch einen Subsatz der Daten/Informationen angeben oder anzeigen können, wobei beispielsweise ein Ring eine Anzeigevorrichtung haben kann, die basierend auf einem Messparameter (z. B. wurde die Messung erfolgreich erfasst) die Farbe ändert. Das tragbare Gerät oder andere tragbare Rechengeräte haben jeweils einen Prozessor und Speicher, der dafür konfiguriert ist, Computeranweisungen auf dem jeweiligen Prozessor auszuführen, um die hierin beschriebenen Funktionen durchzuführen.
Das Kommunikationsmodul 526 kann die vom Basisprozessor empfangenen Winkel- und Positionsdaten übertragen und sie mit Anwendungen benutzen, die auf einem tragbaren Rechengerät ausgeführt werden, um ein tragbares und autonomes messtechnisches System bereitzustellen, das mit dem messtechnischen Gerät arbeitet. Anwendungen können auf dem tragbaren Rechengerät ausgeführt werden, um Funktionen wie beispielsweise folgende zu unterstützen, aber ohne darauf beschränkt zu sein: Messung von Merkmalen, Anleitungs- und Schulungsgrafiken, Ferndiagnostik, Temperaturkorrekturen, Steuerung verschiedener Betriebsmerkmale, Verbindung zu verschiedenen Netzwerken und Anzeige gemessener Objekte.
Das elektronische Datenverarbeitungssystem 500 kann auch eine Basisenergiekarte 506 mit einem Umgebungsaufzeichnungsgerät 536 zum Aufzeichnen von Umgebungsdaten umfassen. Die Basisenergiekarte 506 stellt auch die Energie für das elektronische Datenverarbeitungssystem 500 zur Verfügung, wobei ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 538 und eine Batterieladegerätsteuerung 540 verwendet werden. Die Basisenergiekarte 506 kommuniziert mit der Basisprozessorkarte 502 mittels eines seriellen Single-Ended-Bus einer Inter-Integrated Circuit (I2C) sowie über eine DMA Serial Peripheral Interface (DSPI). Die Basisenergiekarte 506 ist über eine in der Basisenergiekarte 506 implementierte Input/Output-Erweiterungsfunktion (I/O-Erweiterungsfunktion) 544 an einen Neigungssensor 542 angeschlossen.
Obwohl sie als separate Komponenten dargestellt sind, können alle oder ein Subsatz der Komponenten bei anderen Ausgestaltungen physisch an verschiedenen Stellen angeordnet sein und/oder Funktionen auf andere Weise kombiniert sein als in 6 dargestellt. Beispielsweise ist die Basisprozessorkarte 502 bei einer Ausgestaltung zur Reduzierung der Hochfrequenzstörung (RF-Störung) abgeschirmt und ist die Kommunikationsmodulkarte 526 außerhalb der Abschirmung angeordnet, um die Kommunikation mit externen Geräten zu ermöglichen.
7 veranschaulicht eine Ausgestaltung des NFC-Moduls 532 (das umgangssprachlich manchmal als „NFC-Tag“ oder „Abhörgerät“ bezeichnet wird) und eines NFC-Lesegeräts 550 (das umgangssprachlich manchmal als „Abfragegerät“ bezeichnet wird). Der Begriff „Nahfeldkommunikation“ bezieht sich auf ein Kommunikationssystem, das eine drahtlose Kommunikation zwischen zwei Geräten über einen kurzen bzw. nahen Bereich gestattet, der normalerweise weniger als 127 Millimeter (5 Zoll) beträgt. Die NFC bietet des Weiteren dahingehend Vorteile, dass die Kommunikation eingerichtet und Daten zwischen dem NFC-Tag 532 und dem Lesegerät 550 ausgetauscht werden können, ohne dass das NFC-Tag 532 eine Energiequelle wie beispielsweise eine Batterie aufweist. Zur Bereitstellung der elektrischen Energie für den Betrieb des NFC-Tags 532 emittiert das Lesegerät ein Radiofrequenzfeld (RF-Feld) (das Betriebsfeld). Sobald das NFC-Tag 532 in dem Betriebsfeld bewegt wird, werden das NFC-Tag 532 und das Lesegerät 550 induktiv gekoppelt, was einen Stromfluss durch die NFC-Tag-Antenne 552 bewirkt. Die Erzeugung des elektrischen Stroms über induktive Kopplung stellt die elektrische Energie für den Betrieb des NFC-Tags 532 und die Einrichtung der Kommunikation zwischen dem Tag und dem Lesegerät zur Verfügung, also beispielsweise durch Lastmodulation des Betriebsfelds durch das NFC-Tag 532. Die Modulation kann beispielsweise eine Direktmodulation, Frequenzumtastungsmodulation (FSK; frequency-shift keying modulation) oder Phasenmodulation sein. Bei einer Ausgestaltung beträgt die Übertragungsfrequenz der Kommunikation 13,56 Megahertz mit einem Datendurchsatz von 106–424 Kilobits pro Sekunde.
Bei einer Ausgestaltung umfasst das NFC-Tag 532 eine Logikschaltung 554, die eine oder mehrere Logikschaltungen für die Ausführung einer oder mehrerer Funktionen oder eines oder mehrerer Schritte als Reaktion auf ein Signal von der Antenne 552 umfassen kann. Es versteht sich, dass die Logikschaltung 554 ein beliebiger Typ einer Schaltung (digital oder analog) sein kann, die in der Lage ist, einen oder mehrere Schritte oder eine oder mehrere Funktionen als Reaktion auf das Signal von der Antenne 552 durchzuführen. Bei einer Ausgestaltung kann die Logikschaltung 554 ferner an ein oder mehrere Speichergeräte 556 gekoppelt sein, die dafür konfiguriert sind, Informationen zu speichern, auf die die Logikschaltung 554 zugreifen kann. NFC-Tags können derart konfiguriert werden, dass sie den Speicher 556 mehrmals auslesen oder auf ihn schreiben (Lese/Schreib-Modus), oder sie können dafür konfiguriert werden, nur einmal zu schreiben und mehrmals den Speicher 556 auszulesen (Kartenemulationsmodus). Wenn beispielsweise lediglich statische Instrumentkonfigurationsdaten im Speicher 556 gespeichert sind, kann das NFC-Tag dafür konfiguriert werden, im Kartenemulationsmodus die Konfigurationsdaten als Reaktion darauf zu übertragen, dass ein Lesegerät 550 in den Bereich der Antenne 552 gebracht wird.
Zusätzlich zu den oben besprochenen Schaltungen/Komponenten kann das NFC-Tag 532 bei einer Ausgestaltung auch eine Leistungsgleichrichter-/Leistungsreglerschaltung, eine Taktableitungsschaltung und eine Modulatorschaltung umfassen. Das Betriebsfeld induziert einen kleinen Wechselstrom (AC; alternating current) in der Antenne, wenn das Lesegerät in den Bereich des Tags gebracht wird. Der Leistungsgleichrichter und -regler wandelt den Wechselstrom in einen stabilen Gleichstrom um und nutzt diesen zur Speisung des NFC-Tags, das unmittelbar „aufwacht“ oder einen Vorgang initiiert. Die Taktableitungsschaltung trennt die Taktimpulse vom Betriebsfeld und nutzt die Impulse zur Synchronisation der Logik-, Speicher- und Modulatorabschnitte des NFC-Tags mit dem NFC-Lesegerät. Die Logikschaltung trennt die Einsen und Nullen vom Betriebsfeld und vergleicht den Datenstrom mit ihrer internen Logik, um zu ermitteln, welche Reaktion, wenn überhaupt, erforderlich ist. Wenn die Logikschaltung feststellt, dass der Datenstrom gültig ist, greift sie für gespeicherte Daten auf den Speicherabschnitt zu. Die Logikschaltung kodiert die Daten mittels Impulsen der Taktableitungsschaltung. Der kodierte Datenstrom wird in den Modulatorabschnitt eingegeben. Der Modulator mischt den Datenstrom mit dem Betriebsfeld, indem er das Reflexionsvermögen der Antenne bei der Datenstromrate elektronisch einstellt. Die elektronische Einstellung der Antennenmerkmale für die RF-Reflexion wird als „Rückstreuung“ bezeichnet. Die Rückstreuung ist ein allgemein benutztes Modulationsschema zum Modulieren von Daten auf einem RF-Träger. Bei diesem Modulationsverfahren wird die Tag-Spule (Last) je nach der empfangenen Bitfolge in Nebenschluss geschaltet. Dies wiederum moduliert die Amplitude des RF-Trägers. Das NFC-Lesegerät erfasst die Änderungen der modulierten Trägers und stellt die Daten wieder her.
Bei einer Ausgestaltung ist das NFC-Tag 532 ein NFC-Tag mit dualer Schnittstelle wie beispielsweise die vorstehend genannten NFC-Tags der Serie M24SR, die zwei Ports aufweisen, nämlich die Antenne 552 für die drahtlose Kommunikation und einen drahtgebundenen Port 558. Der drahtgebundene Port 558 kann derart gekoppelt werden, das er zum Beispiel Signale des Prozessors 522 überträgt und empfängt. Der Speicher 556 speichert bei einer Ausgestaltung den Bootladecode für den Prozessor 522. Der Begriff „Bootladecode“ bzw. „Bootladercode“ ist in der hierin gebrauchten Bedeutung ein Satz von Computerprogrammanweisungen, der in den Hauptspeicher 523 geladen wird, um den Betrieb des Betriebssystems auf dem Prozessor 522 und des elektronischen Datenverarbeitungssystems 500 zu initiieren. Der im NFC-Tag-Speicher 556 gespeicherte Bootladecode kann ein primärer Bootladecode oder ein sekundärer Bootladecode sein.
Es versteht sich, dass, obwohl Ausgestaltungen hierin den Betrieb des NFC-Tags 532 in einem passiven Modus offenbaren – was bedeutet, dass ein Initiator-/Lesegerät ein Betriebsfeld bereitstellt und das NFC-Tag durch Modulieren des vorhandenen Felds reagiert –, dies zu Beispielzwecken dient und dass die beanspruchte Erfindung so nicht eingeschränkt sein sollte. Bei anderen Ausgestaltungen kann das NFC-Tag 532 in einem aktiven Modus arbeiten, was bedeutet, dass das NFC-Tag 532 und das NFC-Lesegerät 550 jeweils ihr eigenes Betriebsfeld erzeugen können. In einem aktiven Modus wird die Kommunikation durch das NFC-Tag und das NFC-Lesegerät durchgeführt, die abwechselnd ein Betriebsfeld erzeugen. Wenn eines von dem NFC-Tag und dem Lesegerät auf Daten wartet, wird sein Betriebsfeld deaktiviert. In einem aktiven Betriebsmodus haben sowohl das NFC-Tag als auch das Lesegerät ihre eigene Energieversorgung.
Das Lesegerät 550 ist ein tragbares oder mobiles Rechengerät und kann beispielsweise ein allgemeines Rechengerät wie beispielsweise ein Mobiltelefon (Smartphone) oder ein Tablet-Computer sein. Das Lesegerät 550 umfasst einen Prozessor 560, der an ein oder mehrere Speichermodule 562 gekoppelt ist. Der Prozessor 560 kann eine oder mehrere Logikschaltungen für die Ausführung von Computeranweisungen umfassen. An den Prozessor 560 ist ein NFC-Funkgerät 564 gekoppelt. Das NFC-Funkgerät 564 umfasst einen Sender 566, der ein RF-Feld (das Betriebsfeld) überträgt, das einen elektrischen Strom im NFC-Tag 532 induziert. Dort, wo das NFC-Tag 532 in einem Lese/Schreibmodus betrieben wird, kann der Sender 566 für das Übertragen von Signalen wie beispielsweise Befehlen oder Daten an das NFC-Tag 532 konfiguriert werden.
Das NFC-Funkgerät 564 kann ferner einen Empfänger 568 umfassen. Der Empfänger 568 ist dafür konfiguriert, Signale von dem Betriebsfeld zu empfangen oder eine Lastmodulation des Betriebsfelds durch das NFC-Tag 532 zu erfassen und Signale zum Prozessor 560 zu übertragen. Obwohl ferner der Sender 566 und der Empfänger 568 als separate Schaltungen dargestellt sind, dient dies zu Beispielzwecken und sollte die beanspruchte Erfindung so nicht eingeschränkt sein. Bei anderen Ausgestaltungen können der Sender 566 und der Empfänger 568 in ein einziges Modul integriert sein. Die Antennen sind dafür konfiguriert, Signale bei der Frequenz 13,56 Megahertz zu übertragen und zu empfangen.
Nun Bezug nehmend auf 1 und 8–10, ist dort eine Ausgestaltung des Gelenkarm-KMG 100 dargestellt, das mit einem mobilen Rechengerät wie beispielsweise einem Mobiltelefon 602 zusammenwirkt. Das mobile Rechengerät 602 kann auch ein Smartpad, Laptop-Computer, Smart Music Player oder ein anderer Gerätetyp mit einem Computerprozessor sein. Es versteht sich, dass, obwohl die dargestellte Ausgestaltung sich auf das Gelenkarm-KMG 100 bezieht, diese Verfahren und Prozesse entsprechend auf andere messtechnische Geräte wie beispielsweise den Lasertracker 200, den Laufzeitlaserscanner 300 und den Triangulationsscanner 400 anwendbar sind. Bei der beispielhaften Ausgestaltung umfasst das Mobiltelefon 602 eine Anzeigevorrichtung 606, die eine grafische Benutzeroberfläche (GUI; graphical user interface) 608 für den Benutzer darstellt. Die GUI 608 ermöglicht bei einer Ausgestaltung dem Benutzer die Ansicht von Daten wie beispielsweise gemessenen Koordinatendaten und die Interaktion mit dem Mobiltelefon 602. Bei einer Ausgestaltung ist die Anzeigevorrichtung 606 eine Berührungsbildschirmvorrichtung, die dem Benutzer die Eingabe von Informationen und die Steuerung des Betriebs des Mobiltelefons 602 mit den Fingern gestattet. Das Mobiltelefon 602 umfasst ferner einen Prozessor 610 (10), der auf ausführbare Computeranweisungen und die Durchführung von Funktionen oder Steuerungsverfahren wie beispielsweise die in 11–14 und 16 dargestellten reagiert. Das Mobiltelefon 602 kann des Weiteren einen Speicher 612 wie beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher (RAM, random access memory) oder einen Nurlesespeicher (ROM; read-only memory) umfassen, um einen Anwendungscode zu speichern, der auf dem Prozessor 610 ausgeführt wird, und Daten wie zum Beispiel Koordinatendaten zu speichern. Das Mobiltelefon 602 umfasst ferner Kommunikationsschaltungen wie beispielsweise eine Nahfeldkommunikationsschaltung 614 (ISO 14443), eine Bluetooth-Schaltung 550 (IEEE 802.15.1 oder deren Nachfolger) und eine WiFi-Schaltung 618 (IEEE 802.11). Die Kommunikationsschaltungen 614, 616, 618 sind Sendeempfänger, was bedeutet, dass jede in der Lage ist, Signale zu übertragen und zu empfangen. Es versteht sich, dass das Mobiltelefon zusätzliche Komponenten und Schaltungen wie beispielsweise eine Mobilfunk-Kommunikationsschaltung, wie sie in der Technik bekannt ist, umfassen kann.
Das Mobiltelefon 602 kann außerdem zusätzliche Module oder Engines 620 umfassen, die in Form einer Anwendungssoftware oder von „Apps“ vorhanden sein können, die auf dem Prozessor 610 ausgeführt und im Speicher 612 gespeichert werden. Bei einer Ausgestaltung ist ein Triggermodul 622 vorgesehen, das mit der NFC-Schaltung 550 zusammenwirkt, um ein oder mehrere Module 620 zu aktivieren, wenn die NFC-Schaltung 550 in den Bereich eines anderen NFC-fähigen Geräts wie beispielsweise des Gelenkarm-KMG 100 gebracht wird. Das Triggermodul 622 initiiert bei einer Ausgestaltung die Übertragung eines Anwendungsprogrammschnittstellen-Codes (API; application program interface) 633 von dem messtechnischen Gerät 100 zum Mobiltelefon 602. Bei einer Ausgestaltung kann der API-Code 633 durch einen eingebetteten Webserver 631 (9) im elektronischen Datenverarbeitungssystem 500 übertragen werden. Bei noch einer anderen Ausgestaltung initiiert das Triggermodul 622 das Herunterladen einer Anwendung oder eines Moduls (einer „App“) von einem Online-Store oder Fernverarbeitungsserver, wenn das gewünschte Modul nicht schon auf dem Gerät installiert ist. Das heruntergeladene Modul wirkt dann mit dem API-Code 633 zusammen, um einen oder mehrere Aspekte des messtechnischen Geräts zu steuern. Dies bietet dahingehend Vorteile, dass die Größe des heruntergeladenen Moduls verringert werden kann, weil die APIs auf dem messtechnischen Gerät gespeichert sind. Das heruntergeladene Modul könnte eine Funktionalität wie beispielsweise das Steuern des 3D-Messgeräts, das Erfassen von Daten von mit den 3D-Messinstrumenten durchgeführten Messungen und das Anzeigen der Ergebnisse von Daten, die vom messtechnischen Gerät erhalten wurden, umfassen.
Der API-Code kann für ein bestimmtes messtechnisches Gerät (wie z. B. das Gelenkarm-KMG 100) spezifisch sein und für das Mobiltelefon 602 vorschreiben, wie die Komponenten oder Module 620 miteinander und mit dem messtechnischen Gerät interagieren. Es versteht sich, dass der API-Code für ein Gelenkarm-KMG 100 anders als für einen Lasertracker 200 sein kann. Der API-Code schreibt bei einer Ausgestaltung einen Satz von Funktionen oder Routinen vor, die eine spezifische Aufgabe erfüllen oder mit einer spezifischen Softwarekomponente interagieren dürfen. Es kann zum Beispiel Aufrufe für Funktionen oder Routinen wie die folgenden geben, aber ohne darauf beschränkt zu sein: Verbinden mit dem messtechnischen Gerät, Trennen von dem messtechnischen Gerät, Erfassen einer Messung, Aufnehmen einer Punktwolke, Initiieren eines Kompensationsverfahrens und Erfassen eines Bilds.
Obwohl Ausgestaltungen hierin die Übertragung des API-Codes von dem messtechnischen Gerät zum Mobiltelefon 602 beschreiben, wenn die NFC-Kommunikation eingerichtet ist, dient dies zu Beispielzwecken und sollte die beanspruchte Erfindung so nicht eingeschränkt sein. Bei anderen Ausgestaltungen kann der API-Code je nach Bedarf vom messtechnischen Gerät aus übertragen werden, wenn ein Benutzer beispielsweise ein Anwendungsmodul ausführt. Der API-Code wird bei noch weiteren Ausgestaltungen durch den Webserver 631 übertragen, sobald eine WiFi-Verbindung zwischen dem messtechnischen Gerät und dem Mobiltelefon 602 eingerichtet ist.
Bei noch anderen Ausgestaltungen wird der API-Code auf einem Fernverarbeitungsserver gespeichert. Der Fernverarbeitungsserver kann in dem lokalen Netz oder in einem verteilten Computernetz oder Cloud-Computernetz angeordnet sein. Ein Computernetz kann ein drahtloses Netz, ein drahtgebundenes Netz oder ein Mobilfunk-Telekommunikationsnetz umfassen. Es versteht sich, dass der Fernverarbeitungsserver eine Vielzahl von Computern in einer verteilten Rechenkonfiguration umfassen kann. Wenn der AP-Code auf einem Fernverarbeitungsserver gespeichert ist, können sich daraus Vorteile ergeben, indem man die Aktualisierung des API-Codes ermöglicht, ohne an jedes einzelne Instrument übertragen zu müssen. Des Weiteren kann der API-Code auf Basis der Seriennummer des messtechnischen Geräts gespeichert/erfasst werden. Dies bietet dahingehend Vorteile, dass der API-Code eine effiziente Organisation von Änderungen der Herstellungsversionen einbringen kann. Durch Einrichten der Kommunikation mit dem Fernverarbeitungsserver können außerdem andere Rechenfunktionen wie beispielsweise die Verarbeitung der dreidimensionalen Koordinatendaten auf dem Fernverarbeitungsserver durchgeführt werden.
Das Modul 620 kann auch ein Kommunikationsmodul 624 umfassen, das beispielweise mittels der Bluetooth-Schaltung 618 oder der WiFi-Schaltung 618 (z. B. IEE 802.11) die Kommunikation mit dem Gelenkarm-KMG 100 einrichtet. Mit einer Bluetooth-Schaltung 618 richtet das Kommunikationsmodul 624 direkt die Kommunikation mit dem tragbaren Rechengerät ein. Eine WiFi-Schaltung 618 andererseits kommuniziert mit dem tragbaren Rechengerät über einen Access Point, der die WiFi-Schaltung 618 mit einem lokalen Netz verbindet. Es versteht sich, dass das tragbare Rechengerät einen Access Point enthalten kann, der die Direktübertragung von Signalen über die WiFi-Schaltung 618 zum tragbaren Rechengerät ermöglicht. Die Module 620 können auch ein Parametermodul 626 umfassen, das dem Bediener die Änderung von Einstellungen und Parametern wie beispielsweise Kodiererparametern in dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 des Gelenkarm-KMG 100 gestattet. Das Parametermodul 626 kann beispielsweise die Änderung der WiFi-Einstellungen (z. B. Leistungspegel, zugelassene Netze, Service Set Identifier bzw. SSID) ermöglichen. Es kann auch Instrumentparameter umfassen, die sich auf die Kennwerte des einzelnen Instruments beziehen – beispielsweise kinematische Modellparameter, die Abstände, Winkel, Verschiebungen usw. sein könnten.
Das Modul 620 kann ferner ein Steuer- oder Messmodul 628 umfassen. Das Messmodul 628 gibt dem Benutzer die Möglichkeit, Befehle wie zum Beispiel das Angeben der an dem Gelenkarm-KMG 100 durchzuführenden Messart auszugeben. Bei einer Ausgestaltung kann das Messmodul 628 einen Prüfplan empfangen, was eine Durchführung einer Messreihe bedeutet, und dem Benutzer die Messungen in der Reihenfolge zu präsentieren, die durch den Prüfplan definiert ist. Bei einer Ausgestaltung ist eine NFC-Schaltung bzw. ein NFC-Tag 532 entweder am Prüfobjekt oder an dessen Begleitdokumentation angebracht. Das Mobiltelefon 602 ruft den Prüfplan ab, indem es das NFC-Modul 550 in der Nähe des NFC-Tags des Objekts platziert. Das NFC-Tag wird durch das Betriebsfeld mit Energie versorgt, das durch die NFC-Schaltung 550 erzeugt wird, und der Prüfplan wird zum Mobiltelefon 602 übertragen. Abschließend kann das Modul 620 bei der beispielhaften Ausgestaltung ein Eichmodul 630 umfassen, das Anweisungen für den Benutzer bei der Durchführung von Eichschritten für das Gelenkarm-KMG 100 zur Verfügung stellt. Das Eichmodul 630 kann auch Berechnungen durchführen, um Messergebnisse zu verarbeiten, die aus dem Eichverfahren erhalten wurden.
Das messtechnische Gerät 100, 200, 300 oder 400 kann bei der beispielhaften Ausgestaltung auf dem Instrument ein Sichtanzeigegerät mit NFC-Fähigkeit umfassen. Das Sichtanzeigegerät kann bei einem Gelenkarm-KMG 100 zum Beispiel auf einem Bereich 604 des Sockels 116 vorgesehen sein. Bei einer Ausgestaltung ist das NFC-Modul 532 oder seine Antenne 552 nahe dem Bereich 604 angeordnet. Um das tragbare Rechengerät 602 für die Kommunikation mit dem Gelenkarm-KMG 100 zu koppeln, wird das Gerät 602 in die Nähe (z. B. weniger als 127 Millimeter (5 Zoll)) des Bereichs 604 gebracht. Wenn es sich innerhalb dieses Bereichs befindet, induziert das durch die NFC-Schaltung 550 erzeugte Betriebsfeld einen Strom im NFC-Modul 532, um das NFC-Modul 532 über induktive Kopplung mit Energie zu versorgen. Sobald es mit Energie versorgt wird, überträgt das NFC-Modul 532 ein Signal zum Gerät 602, das das Triggermodul 622 dazu veranlasst, den Betrieb eines oder mehrerer Module innerhalb des Moduls 620 zu initiieren.
Sobald das NFC-Modul 550 und die NFC-Schaltung 532 die Kommunikation einrichten, kann dies die Durchführung einer Gruppe von automatischen oder teilweise automatischen Funktionen ermöglichen, die den Betrieb des messtechnischen Geräts durch den Benutzer erleichtern. Bei der Ausgestaltung von 11 ist ein Verfahren 700 vorgesehen, das die Einrichtung einer Kommunikation zwischen dem tragbaren Rechengerät 602 und dem Gelenkarm-KMG 100 gestattet. Das Verfahren 700 beginnt in Block 702, wo der Benutzer das Gerät 602 in der Nähe des Bereichs 604 platziert. Das durch die NFC-Schaltung 550 erzeugte Betriebsfeld induziert einen Strom im NFC-Modul 532 in Block 704, und als Reaktion darauf wird in Block 706 ein Signal an das NFC-Modul 550 übertragen, also zum Beispiel durch die Modulation des Betriebsfelds. Der Empfang des Signals durch das NFC-Modul 550 in Block 708 aktiviert das Triggermodul 622, das eines oder mehrere Module 620 wie beispielsweise das Kommunikationsmodul 624 ausführt. Wie oben besprochen, kann das messtechnische Gerät auch den API-Code zum Gerät 602 übertragen.
In Block 710 überträgt das Kommunikationsmodul 624 Signale zum NFC-Modul 532, die Parameter umfassen, mit denen in Block 712 die Kommunikation zwischen dem Gerät 602 und dem messtechnischen Gerät (z. B. dem Gelenkarm-KMG 100) konfiguriert wird, wobei ein Kommunikationsprotokoll wie z. B. Mobilfunk-Telekommunikationen (z. B. LTE), Bluetooth oder WiFi verwendet wird, das dem Benutzer die Aufrechterhaltung der Kommunikation zwischen dem Gerät 602 und dem messtechnischen Gerät bei Abständen gestattet, die größer als die durch NFC zugelassenen sind. Dies bietet dahingehend Vorteile, dass der Benutzer das Gerät 602 bewegen kann, während die Kommunikation mit dem messtechnischen Gerät bei dem Messverfahren aufrechterhalten wird. Sobald die Kommunikationskanäle eingerichtet sind, fährt das Verfahren 700 mit Block 714 fort, wo zum Beispiel mit dem Messmodul 628 ein Signal zum messtechnischen Gerät übertragen werden kann. In Block 716 wird eine Funktion durch das messtechnische Gerät durchgeführt, also beispielsweise die Erfassung von Koordinatendaten auf einem Objekt. Die Daten werden dann in Block 718 zum Gerät 602 übertragen, um beispielsweise die Koordinatendaten auf der Anzeigevorrichtung 506 anzuzeigen.
Es versteht sich, dass die Fähigkeit zur Einrichtung der in einfacher Weise erfolgenden Kommunikation zwischen dem Gerät 602 und dem messtechnischen Gerät Vorteile bei der Einstellung und dem Betrieb des messtechnischen Geräts bietet. Dort, wo beispielsweise ein lokales Netz oder ein drahtloses Netz nicht zur Verfügung steht (z. B. auf einer Baustelle), könnte die Einrichtung der Kommunikation über das NFC-Tag dazu benutzt werden, ein Verfahren im Mobiltelefon zu initiieren, um ein spezielles WiFi-Netz (z. B. einen Hotspot) für die Kommunikation zwischen verschiedenen messtechnischen Geräten einzurichten. Dieses spezielle Netz könnte ferner die Fähigkeit zur Mobilfunk-Datentelekommunikation (z. B. LTE) des Mobiltelefons nutzen, um Daten zu einem Fernverarbeitungsserver zu übertragen und von diesem zu empfangen.
Bei noch weiteren Ausgestaltungen könnte die Einrichtung der Kommunikation über das NFC-Tag verwendet werden, um Messungen zu koordinieren, die durch mehrere messtechnische Geräte durchgeführt werden. Das Gerät wird bei dieser Ausgestaltung in die Nähe jedes messtechnischen Geräts gebracht und richtet die Kommunikation mit jedem ein. Das Gerät wird dann je nach Bedarf zur Steuerung der Sammlung von Instrumenten und Erfassung von Daten benutzt. Bei einer Ausgestaltung wird das Gerät zur Bestimmung einer oder mehrerer Messungen verwendet, die Daten der Vielzahl messtechnischer Geräte nutzen.
Bei noch weiteren Ausgestaltungen könnte die Einrichtung der Kommunikation über das NFC-Tag auf die Einrichtung der Kommunikation mit anderen peripheren Apparaten und Geräten wie beispielsweise Robotervorrichtungen oder Fertigungsstraßen-Maschinenausrüstungen erweitert werden. Bei dieser Ausgestaltung, bei der die Kommunikation mit dem messtechnischen Gerät und den peripheren Apparaten eingerichtet ist, könnte schnell und einfach die Steuerung und Koordination des Betriebs eingerichtet werden.
Bei einer anderen Ausgestaltung, die in 12 dargestellt ist, sieht ein Verfahren 720 die Aktualisierung von Parametern in dem messtechnischen Gerät vor. Bei dieser Ausgestaltung wird die Kommunikation zwischen dem Gerät 602 und dem messtechnischen Gerät in den Blöcken 702, 704, 706, 708 eingerichtet, wie vorstehend beschrieben wurde. Das Triggermodul 622 kann bei dieser Ausgestaltung die Aktivierung des Parametermoduls 622 initiieren. Mit dem auf dem Gerät 602 arbeitenden Parametermodul 622 wählt der Benutzer in Block 722 die Datenparameter aus oder gibt sie ein, die am messtechnischen Gerät aktualisiert oder verändert werden müssen. Die aktualisierten Parameter werden in Block 724 zum messtechnischen Gerät übertragen. Die Parameter werden bei einer Ausgestaltung in Block 726 im Speicher 523 des messtechnischen Geräts gespeichert, also beispielsweise im NFC-Modul 532 oder im Speicher 556. Es versteht sich, dass die Übertragung von Parametern von dem Gerät 602 zum messtechnischen Gerät über das NFC-Kommunikationsmedium, das Bluetooth-Kommunikationsmedium oder das WiFi-Kommunikationsmedium durchgeführt werden kann. Ein WiFi-Parameter kann beispielsweise den Set Service Identifier (SSID) des drahtlosen Netzes oder die annehmbare Ausgangsleistung des WiFi-Funkgeräts umfassen. Es versteht sich ferner, dass, wenn das Parametermodul 622 ausgeführt wird, die aktuellen Einstellungen des messtechnischen Geräts zum Gerät 602 für eine Überprüfung durch den Benutzer übertragen werden können, bevor die Aktualisierung oder Änderung der Einstellungen erfolgt. Es versteht sich, dass dies dahingehend Vorteile bietet, dass das messtechnische Gerät schnell konfiguriert werden kann, um lokale behördliche Vorschriften zu erfüllen. Verschiedene Amtsbereiche haben beispielsweise unterschiedliche Begrenzungen für die Ausgangsleistung bei drahtlosen Kommunikationsschaltungen (z. B. WiFi). Normalerweise bauen Hersteller verschiedene Modellinstrumente, die vorkonfiguriert sind, um die unterschiedlichen behördlichen Vorschriften einzuhalten. Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung bieten dahingehend Vorteile, dass sie die schnelle Konfiguration des messtechnischen Geräts ermöglichen, und zwar entweder vor dem Versand durch den Hersteller oder am Ort der Verwendung über ein mobiles Universalrechengerät wie beispielsweise ein Mobiltelefon.
Nun Bezug nehmend auf 13, ist dort eine andere Ausgestaltung für die Aktualisierung des Bootladecodes dargestellt, der den Betrieb des messtechnischen Geräts initiiert. Bei dieser Ausgestaltung startet ein Verfahren 730 in Block 732 mit dem messtechnischen Gerät im ausgeschalteten Betriebszustand. Das Verfahren 730 fährt dann mit Block 734 fort, wo das NFC-Modul 532 über induktive Kopplung aktiviert wird, wie vorstehend beschrieben. Wenn das NFC-Modul 532 eingeschaltet ist, wird in Block 736 ein Signal zur NFC-Schaltung 550 übertragen. Das Triggermodul 622 initiiert in Block 738 die Ausführung eines Aktualisierungsmoduls auf dem Gerät 602. Das Aktualisierungsmodul überträgt in Block 740 den aktualisierten Bootladecode zum NFC-Modul 532 und der neue Bootladecode wird in Block 742 im Speicher 556 gespeichert. Es versteht sich, dass der Bootladecode bei dieser Ausgestaltung im NFC-Modul 532 gespeichert wird, weil die Basisprozessorkarte 502 ausgeschaltet ist. Demnach wird der ausführbare Code, der vom Prozessor 552 während des Initiierungs- bzw. Bootverfahrens benutzt wird, vom NFC-Modul 532 erhalten, wenn das messtechnische Gerät in Block 744 eingeschaltet und in Block 746 gebootet wird. Bei einer Ausgestaltung ist der Speicher, der im NFC-Modul 532 verwendet wird, ein Speicher vom Typ Universal Serial Bus, 1-Wire, Inter-Integrated Circuit (I2C) oder Serial Peripheral Interface (SPI), aber ohne darauf beschränkt zu sein. Der Bootladecode ist bei einer Ausgestaltung ein Code der ersten Ebene, der zum Initiieren bzw. Booten des Prozessors 522 benutzt wird. Bei einer anderen Ausgestaltung ist der Bootladecode ein Code der zweiten Ebene, der durch den Prozessor 522 nach der Anfangsaktivierung ausgeführt wird.
Nun Bezug nehmend auf 14, ist dort eine andere Ausgestaltung eines Verfahrens 748 zum Betrieb des messtechnischen Geräts mit dem Gerät 602 nach einem Prüfplan dargestellt. Das Verfahren 748 beginnt in Block 750 mit dem Speichern eines Prüfplans auf einem NFC-Tag eines Objekts. Der Begriff „Prüfplan“ bezieht sich in der hierin gebrauchten Bedeutung auf einen Satz oder eine Reihe von Messungen, die an dem Objekt durchgeführt werden, um beispielsweise zu ermitteln, ob das Objekt zum Beispiel innerhalb der Sollspezifikationen hergestellt wurde. Das NFC-Tag des Objekts kann direkt an das Objekt gekoppelt werden (z. B. mit einem Haftetikett) oder es kann an einen dazugehörigen Gegenstand wie beispielsweise einen Behälter, eine Einkaufstasche, einen Kasten, eine technische Zeichnung oder ein anderes Dokumentmaterial gekoppelt werden. Das Verfahren 748 fährt dann mit Block 752 fort, wo das NFC-Tag des Objekts durch das Gerät 602 aktiviert wird. Das Verfahren 748 überträgt anschließend in Block 754 den Prüfplan zum Gerät 602. Der Benutzer bewegt danach das Gerät 602 in die Nähe des messtechnischen Geräts und aktiviert das NFC-Modul 532 in Block 486, und die Kommunikation zwischen dem Gerät 602 und dem messtechnischen Gerät wird in Block 758 eingerichtet, wie vorstehend beschrieben. Das Gerät 602 zeigt dann in Block 760 auf der Anzeigevorrichtung 606 Anweisungen für die Messung oder eine Reihe von Messungen für das Objekt an, die der Benutzer mit dem messtechnischen Gerät erfassen muss. Bei einer Ausgestaltung werden die Anweisungen nacheinander in der Reihenfolge angezeigt, in der sie durchzuführen sind. Bei einer anderen Ausgestaltung werden die Anweisungen als Gruppe oder Liste angezeigt und wählt der Benutzer die Messungen vor der Durchführung der Messung mit dem messtechnischen Gerät aus.
Der Benutzer führt anschließend in Block 762 die Messung (z. B. Ebenheit einer Oberfläche, Durchmesser eines Lochs oder einer Oberfläche usw.) durch oder ermittelt dreidimensionale Koordinatendaten. In dem Abfrageblock 764 wird ermittelt, ob etwaige zusätzliche Messungen durchzuführen sind. Wenn der Abfrageblock 764 eine positive Antwort gibt, kehrt das Verfahren 748 zu Block 760 zurück und wird die nächste Messung im Prüfplan angezeigt und erfasst. Wenn der Abfrageblock 764 eine negative Antwort gibt, fährt das Verfahren 748 mit Block 766 fort, wo die erfassten Daten gespeichert werden. Das Gerät 602 kann bei einigen Ausgestaltungen zusätzliche APIs, die für die Beendigung des Prüfplans erforderlich sind, vom Webserver 631 des messtechnischen Geräts herunterladen.
Es versteht sich, dass Komponenten in dem messtechnischen Gerät NFC-Tags enthalten können. Beispielsweise ist das messtechnische Gerät, das in 15–16 dargestellt ist, bei einer Ausgestaltung ein Gelenkarm-KMG 100 und jede der Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 umfasst ein oder mehrere NFC-Tags 770. Wie oben besprochen wurde, umfasst jede der Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 einen oder mehrere Drehkodierer, die den Betrag der Drehung einer Achse eines Lagereinsatzes messen. Diese Kodierer umfassen Gerätedaten wie beispielsweise eine einmalige Identifikationsnummer oder Adresse relativ zu den anderen Kodierern im Gelenkarm-KMG. Diese Identifikationsnummer wird mit den Drehungsdaten zum elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 übertragen. Auf diese Weise kann das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 ermitteln, welcher Kodierer das Positionssignal übertrug, und die 3D-Positionsberechnungen können bestimmt werden. Ferner wird während des Herstellungsverfahrens jeder der Kodierer gemessen und geeicht. Diese Eichdaten können vom Gelenkarm-KMG 100 bei der Kompensation der 3D-Messungen benutzt werden. Des Weiteren können die Eichdaten durch die Bereitstellung eines NFC-Tags 770 mit dem Kodierer gespeichert und daher zuverlässiger mit dem Gelenkarm-KMG 100 rückverfolgt und angewendet werden.
Bei Systemen des Stands der Technik wurde die Identifikationsnummer normalerweise mittels eines manuellen DIP-Schalters (dual in-line package switch) einem Kodierer zugeordnet. Infolgedessen muss, wenn ein Kodierer ersetzt wird, die Installationssoftware die Identifikationsnummer oder Adresse des Kodierers ermitteln und manuell den neuen Kodierer derselben Identifikationsnummer zuordnen. Bei der beispielhaften Ausgestaltung wird die Identifikationsnummer für den Kodierer im NFC-Tag 770 gespeichert. Durch das Positionieren des Geräts 602 in der Nähe der NFC-Schaltung 500 kann der Benutzer somit die Identifikationsnummer des Kodierers ermitteln. Ferner ist die NFC-Schaltung 770 bei einer Ausgestaltung eine NFC-Schaltung vom Lese-/Schreibtyp. Dies bietet auch dahingehend Vorteile, dass der Bediener die Identifikationsnummer des Kodierers ändern kann.
Nun Bezug nehmend auf 16, ist dort ein Verfahren 772 zum Zuordnen einer Identifikationsnummer/Adresse an einen Kodierer dargestellt. Das Verfahren 772 beginnt in Block 774 damit, das NFC-Tag 770 mit dem Gerät 602 zu aktivieren. Das NFC-Tag 500 überträgt dann in Block 776 ein Signal zum Gerät 602, das das Triggermodul 622 in Block 778 dazu veranlasst, ein Anwendungsmodul auf dem Gerät 602 für die Kommunikation mit einem NFC-Tag auszuführen. Der Benutzer wählt oder gibt eine Kodiereridentifikationsnummer mittels des Anwendungsmoduls in Block 780 ein. Die neue Identifikationsnummer wird in Block 782 zum NFC-Tag 770 übertragen. Die neue Identifikationsnummer wird in Block 784 im Speicher des NFC-Tags 770 gespeichert, wo während des Betriebs des Gelenkarm-KMG 100 durch den Kodierer auf sie zugegriffen werden kann.
In 17A und 17B ist eine andere beispielhafte Ausgestaltung eines NFC-Tags dargestellt, das mit einem messtechnischen Gerät wie beispielsweise dem Gelenkarm-KMG 100 für die Kommunikation zwischen zwei Komponenten verwendet werden kann, die sich relativ zueinander bewegen. Das Gelenkarm-KMG 100 ist bei dieser Ausgestaltung ein sechsachsiges Koordinatenmessgerät. Bei einem sechsachsigen Gelenkarm-KMG dreht sich der Lagereinsatz 812 nur um eine einzige Achse 800 und erfolgt keine Drehung des Sondenendes 401 um die Mittellinie 802. Bei einigen Ausgestaltungen umfasst das Sondengehäuse 814 jedoch einen Griffabschnitt 804, der sich frei um die Mittellinie 802 dreht. Es versteht sich, dass diese Anordnung dem Benutzer das Halten des Sondenendes 401 in einer bequemen Position während des Betriebs erleichtert. Sie erleichtert auch das erneute Richten eines Lichtstrahls eines am Ende des Gelenkarms befestigten Linienscanners, sofern einer vorhanden sein sollte. Auf dem Griffabschnitt 804 sind einer oder mehrere Aktoren 806, 808 angebracht. Diese Aktoren ermöglichen dem Bediener die Aktivierung verschiedener Funktionen des messtechnischen Geräts wie beispielsweise die Durchführung einer Messung.
Bei einer Ausgestaltung umfasst jeder Aktor 806, 808 ein NFC-Tag 532A, 532B, das an einen Schalter 810A, 810B gekoppelt ist. Die Schalter 810A, 810B sind als ein Teil der Antennenschaltung 552A, 552B jedes NFC-Tags 532A, 532B angeordnet. Ein NFC-Lesegerät 550 ist derart im Sondengehäuse 102 angrenzend an die Aktoren 806, 808 angeordnet, dass das NFC-Lesegerät 550 relativ zum Griffabschnitt 804 feststehend bleibt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Griffabschnitt und damit die Aktoren 806, 808 sich um das NFC-Lesegerät 550 drehen. Die Schalter 810A, 810B sind dafür konfiguriert, in der „Schließerstellung“ zu sein, was bedeutet, dass die Schalter 810A, 810B einen offenen Stromkreis bilden, sofern die jeweiligen Aktoren 806, 808 nicht durch den Bediener heruntergedrückt oder betätigt werden. Wenn die Aktoren 806, 808 betätigt werden, werden die Schalter 810A, 810B folglich geschlossen, wodurch die jeweiligen Antennenschaltungen 552A, 552B gebildet werden können.
Das NFC-Lesegerät 550 emittiert während des Betriebs kontinuierlich ein Betriebsfeld. Wenn die Aktoren 806, 808 nicht durch den Bediener betätigt werden, verhindern die offenen Schalter 810A, 810B die induktive Kopplung. Somit werden die NFC-Tags 532A, 532B nicht eingeschaltet und wird durch die NFC-Tags 532A, 532B kein Signal übertragen. Sobald ein Aktor 806, 808 betätigt wird, wird die Antennenschaltung für das betreffende NFC-Tag geschlossen. Das NFC-Tag moduliert anschließend das Betriebsfeld, um dem NFC-Lesegerät 550 zu signalisieren, dass der Aktor betätigt wurde. Infolgedessen kann das NFC-Lesegerät 550 ein Signal zum elektronischen Datenverarbeitungssystem 206 übertragen, das angibt, dass der betreffende Aktor 806, 808 betätigt wurde. Es versteht sich, dass die Kopplung der NFC-Tags an ein bewegliches Körperelement dahingehend Vorteile bietet, dass Signale, die die Aktivierung eines Aktors auf dem beweglichen Körperelement angeben, drahtlos übertragen werden können, ohne dass teure und komplizierte Schleifringe erforderlich sind. Somit können die Kosten für das Gelenkarm-KMG 100 reduziert werden, wobei auch die Zuverlässigkeit verbessert wird.
Es versteht sich, dass, obwohl Ausgestaltungen hierin die Kommunikation zwischen dem Gelenkarm-KMG 100 und dem tragbaren Rechengerät 602 beschreiben, dies zu Beispielzwecken dient und dass die beanspruchte Erfindung so nicht eingeschränkt sein sollte. Bei einer anderen Ausgestaltung kann das NFC-Modul 532 zum Koppeln des Gelenkarm-KMG mit einem tragbaren Zuatzteil wie beispielsweise einer Laserliniensonde, einem Laserscanner oder einem Retroreflektor verwendet werden. Das NFC-Modul 532 kann auch zur Einrichtung der Kommunikation mit Zusatzteilen benutzt werden, die zum Beispiel an das Sondenende 401 gekoppelt sind. Die Kommunikation zwischen dem Gelenkarm-KMG 100 und den Zusatzteilen über das NFC-Kommunikationsmedium kann dem Gelenkarm-KMG 100 die Einstellung von Parametern oder Justierungen im Zusatzteil ermöglichen oder beispielsweise den Takt des Zusatzteils mit dem des Gelenkarm-KMG synchronisieren.
Es versteht sich, dass, obwohl hierin beschriebene Ausgestaltungen sich auf ein Gelenkarm-KMG beziehen, die beanspruchte Erfindung so nicht eingeschränkt sein sollte. Bei anderen Ausgestaltungen können die NFC-Schaltungen mit anderen messtechnischen Instrumente wie beispielsweise Lasertrackern, Laserscannern und Laserliniensonden verwendet werden, aber ohne darauf beschränkt zu sein. Eine NFC-Schaltung kann bei einer Ausgestaltung in einem Lasertracker und einem Retroreflektor implementiert sein, damit die Seriennummer des Retroreflektors automatisch den Daten zugeordnet werden kann, die der Lasertracker zum Beispiel erfasste.
Bei einer Ausgestaltung ist ein Drehschalter vorgesehen. Der Drehschalter umfasst ein Gehäuse mit einer Drehachse. Ein erster Aktor ist an das Gehäuse gekoppelt. Ein erster Schalter ist an den ersten Aktor gekoppelt, wobei der erste Aktor dafür konfiguriert ist, den ersten Schalter selektiv zu schließen. Es ist eine erste elektrische Schaltung vorgesehen. Eine erste Antennenschaltung koppelt den ersten Schalter elektrisch an die erste elektrische Schaltung, wobei die erste elektrische Schaltung und die erste Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie ein Betriebsfeld modulieren, wenn der erste Schalter geschlossen ist. Eine Lesegerätschaltung ist relativ zur Drehachse feststehend angeordnet, wobei die Lesegerätschaltung einen Sender, der für das Emittieren des Betriebsfelds konfiguriert ist, und einen Empfänger, der für das Erfassen des modulierten Betriebsfelds konfiguriert ist, umfasst.
Gemäß einer Ausgestaltung sind die erste elektrische Schaltung und die erste Antennenschaltung induktiv gekoppelt sind, wenn der erste Schalter in der geschlossenen Stellung ist. Die Lesegerätschaltung kann dafür konfiguriert sein, ein Signal als Reaktion auf das Erfassen einer Modulation des Betriebsfelds zu übertragen. Bei einer Ausgestaltung kann der Drehschalter ferner einen zweiten Aktor umfassen, der an das Gehäuse gekoppelt ist. Ein zweiter Schalter kann an den zweiten Aktor gekoppelt sein, wobei der zweite Aktor dafür konfiguriert ist, den zweiten Schalter selektiv zu schließen. Es ist eine zweite elektrische Schaltung mit einer zweiten Logikschaltung vorgesehen. Eine zweite Antennenschaltung koppelt den zweiten Schalter elektrisch an die zweite elektrische Schaltung, wobei die zweite elektrische Schaltung und die zweite Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie das Betriebsfeld modulieren, wenn der zweite Schalter geschlossen ist
Bei einer anderen Ausgestaltung ist ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) vorgesehen. Das Gelenkarm-KMG umfasst einen manuell positionierbaren Gelenkarm mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Arm eine Vielzahl verbundener Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst. Ein elektronisches Verarbeitungssystem ist für den Empfang der Positionssignale elektrisch gekoppelt. Ein Sondenende ist an das erste Ende gekoppelt, wobei das Sondenende ein Gehäuse aufweist, das derart an das erste Ende gekoppelt ist, dass es sich um eine Achse dreht. Ein Messgerät ist an das Gehäuse gekoppelt und elektrisch an das elektronische Verarbeitungssystem gekoppelt. Ein erster Aktor ist an das Gehäuse gekoppelt. Ein erster Schalter ist an den ersten Aktor gekoppelt, wobei der erste Aktor dafür konfiguriert ist, den ersten Schalter selektiv zu schließen. Es ist eine erste elektrische Schaltung vorgesehen. Eine erste Antennenschaltung ist elektrisch an den ersten Schalter an die erste elektrische Schaltung gekoppelt, wobei die erste Nahfeldkommunikationsschaltung und die erste Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie ein Betriebsfeld modulieren, wenn der erste Schalter geschlossen ist. Eine Lesegerätschaltung ist relativ zur Drehachse feststehend angeordnet, wobei die Lesegerätschaltung einen Sender, der für das Emittieren des Betriebsfelds konfiguriert ist, und einen Empfänger, der für das Erfassen des modulierten Betriebsfelds konfiguriert ist, umfasst.
Bei einer Ausgestaltung ist der erste Schalter ein Schließer. Die erste elektrische Schaltung und die erste Antennenschaltung können induktiv gekoppelt sein, wenn der erste Schalter in der geschlossenen Stellung ist. Die Lesegerätschaltung kann dafür konfiguriert sein, ein Messsignal als Reaktion auf das Erfassen einer Modulation des Betriebsfelds an das elektronische Verarbeitungssystem zu übertragen. Bei einer Ausgestaltung umfasst das Gelenkarm-KMG ferner einen zweiten Aktor, der an das Gehäuse gekoppelt ist. Ein zweiter Schalter ist an den zweiten Aktor gekoppelt, wobei der zweite Aktor dafür konfiguriert ist, den zweiten Schalter selektiv zu schließen. Es ist eine zweite elektrische Schaltung vorgesehen. Eine zweite Antennenschaltung koppelt den zweiten Schalter elektrisch an die zweite elektrische Schaltung, wobei die zweite elektrische Schaltung und die zweite Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie das Betriebsfeld modulieren, wenn der zweite Schalter geschlossen ist. Bei einer anderen Ausgestaltung wird das Messsignal von der Lesegerätschaltung an das elektronische Verarbeitungssystem übertragen, wobei das elektronische Verarbeitungssystem Daten, die einer Position des Messgeräts entsprechen, als Reaktion auf das Messsignal bereitstellt.
Bei einer anderen Ausgestaltung ist ein Verfahren zur Übermittlung einer Information mit einem tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) vorgesehen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bereitstellen eines manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitts mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt eine Vielzahl verbundener Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst; Bereitstellen eines Sondenendes, das an das erste Ende gekoppelt ist, wobei das Sondenende ein Gehäuse aufweist, das derart angeordnet ist, dass es sich um eine Drehachse dreht, wobei das Sondenende ferner einen Schalter aufweist, der derart gekoppelt ist, dass er sich mit dem Gehäuse dreht, wobei das Schalten mittels einer Antennenschaltung elektrisch an eine erste elektrische Schaltung gekoppelt wird, wobei das Sondenende ferner eine Lesegerätschaltung aufweist, die relativ zur Drehachse fest angeordnet ist, wobei die erste elektrische Schaltung derart angeordnet ist, dass sie sich um die Lesegerätschaltung bewegt; Bereitstellen eines Messgeräts, das an das Gehäuse gekoppelt ist; Bereitstellen eines elektronischen Verarbeitungssystems zum Empfang der Positionssignale der Positionsmessgeräte und zur Ermittlung einer Position des Messgeräts; Emittieren eines Betriebsfelds mit der Lesegerätschaltung; Schließen des Schalters; Modulieren des Betriebsfelds mit der elektrischen Schaltung und der Antennenschaltung als Reaktion auf das Schließen des Schalters; Übertragen eines Messsignals an das elektronische Verarbeitungssystem als Reaktion darauf, dass die Lesegerätschaltung die Modulation des Betriebsfelds erfasst; und Ermitteln der dreidimensionalen Koordinaten des Messgeräts mit dem elektronischen Verarbeitungssystem als Reaktion auf den Empfang des Messsignals.
Bei einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner das induktive Koppeln der Lesegerätschaltung mit der Antennenschaltung und der elektrischen Schaltung als Reaktion auf das Schließen des Schalters umfassen. Bei einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner das Bereitstellen eines zweiten Schalters umfassen, der an das Gehäuse gekoppelt ist. Eine zweite elektrische Schaltung ist derart angeordnet, dass sie sich um die Lesegerätschaltung dreht. Eine zweite Antennenschaltung ist elektrisch an den zweiten Schalter elektrisch und an die zweite elektrische Schaltung gekoppelt, wobei die zweite elektrische Schaltung und die zweite Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie das Betriebsfeld modulieren, wenn der zweite Schalter geschlossen wird.
Bei einer Ausgestaltung umfasst das Verfahren ferner das induktive Koppeln der Lesegerätschaltung, der zweiten Antennenschaltung und der zweiten elektrischen Schaltung als Reaktion auf das Schließen des zweiten Schalters. Bei einer Ausgestaltung umfasst das Verfahren ferner das Übertragen eines zweiten Messsignals an das elektronische Verarbeitungssystem als Reaktion auf das Schließen des Schalters.
Die technischen Auswirkungen und Vorteile umfassen die Bereitstellung eines kontaktlosen Schalters ohne die Verwendung von Schleifringen für ein Gerät, das ein Gehäuse mit Schaltern aufweist, das sich um eine Achse beispielsweise auf dem Sondenende eines Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts dreht. Die technischen Auswirkungen und Vorteile umfassen ferner die verbesserte Zuverlässigkeit und einen preisgünstigeren Schalter.
Die Aspekte der vorliegenden Erfindung werden hierin unter Bezugnahme auf Ablaufdiagramm-Darstellungen und/oder Blockdiagramme von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß den Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Ablaufdiagramm-Darstellungen und/oder Blockdiagramme und Kombinationen von Blöcken in den Ablaufdiagramm-Darstellungen und/oder Blockdiagrammen durch computerlesbare Programmanweisungen implementierbar sind.
Diese computerlesbaren Programmanweisungen können einem Prozessor eines Universalcomputers, Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung zur Bildung eines Geräts derart bereitgestellt werden, dass die Anweisungen, welche über den Prozessor des Computers oder der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, Mittel zur Implementierung der Funktionen/Vorgänge erzeugen, die in dem Block oder den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockdiagramms vorgegeben sind. Diese computerlesbaren Programmanweisungen können auch auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, das einen Computer, eine programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder andere Geräte derart für eine bestimmte Funktionsweise steuern kann, dass das computerlesbare Speichermedium mit den darin gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsartikel einschließlich Anweisungen umfasst, welche Aspekte der Funktion bzw. des Vorgangs implementieren, die in dem Block oder den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockdiagramms vorgegeben sind.
Die computerlesbaren Programmanweisungen 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, der anderen programmierbaren Vorrichtung oder dem anderen Gerät ausgeführt werden, die Funktionen/Vorgänge implementieren, die in dem Block bzw. den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockdiagramms vorgegeben sind.
Die Ablauf- und Blockdiagramme 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 Ablauf- oder Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Teil von Anweisungen repräsentieren, welcher eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Implementierung der vorgegebenen logischen Funktion(en) umfasst. Die in dem Block angegebenen Funktionen können bei einigen alternativen Implementierungen in einer anderen als der in den Figuren angegebenen Reihenfolge erfolgen. 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 Blockdiagramme und/oder der Ablaufdiagramm-Darstellung und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder der Ablaufdiagramm-Darstellung durch spezielle Systeme auf Hardware-Basis implementierbar sind, die die vorgegebenen Funktionen oder Vorgänge durchführen oder Kombinationen von speziellen Hardware- und Computeranweisungen durchführen.
Obwohl die Erfindung ausführlich in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausgestaltungen beschrieben wurde, versteht es sich ohne Weiteres, dass die Erfindung nicht auf solche offenbarte Ausgestaltungen beschränkt ist. Die Erfindung kann vielmehr derart modifiziert werden, dass sie eine beliebige Anzahl von Variationen, Änderungen, Ersetzungen oder gleichwertigen Anordnungen einbeziehen kann, die vorstehend nicht beschrieben sind, aber dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung entsprechen. Es versteht sich ferner, dass, obwohl verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben wurden, Aspekte der Erfindung lediglich einige der beschriebenen Ausgestaltungen umfassen können. Die Erfindung ist demgemäß nicht als durch die vorangehende Beschreibung eingeschränkt aufzufassen, sondern nur durch den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche eingeschränkt. 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

Drehschalter umfassend: ein Gehäuse mit einer Drehachse; einen ersten Aktor, der an das Gehäuse gekoppelt ist; einen ersten Schalter, der an den ersten Aktor gekoppelt ist, wobei der erste Aktor dafür konfiguriert ist, den ersten Schalter selektiv zu schließen; eine erste elektrische Schaltung; eine erste Antennenschaltung, die den ersten Schalter elektrisch an die erste elektrische Schaltung koppelt, wobei die erste elektrische Schaltung und die erste Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie ein Betriebsfeld modulieren, wenn der erste Schalter geschlossen ist; und eine Lesegerätschaltung, die relativ zur Drehachse feststehend ist, wobei die Lesegerätschaltung einen Sender, der für das Emittieren des Betriebsfelds konfiguriert ist, und einen Empfänger, der für das Erfassen des modulierten Betriebsfelds konfiguriert ist, umfasst.
Drehschalter nach Anspruch 1, wobei der erste Schalter ein Schließer ist.
Drehschalter nach Anspruch 2, wobei die erste elektrische Schaltung und die erste Antennenschaltung induktiv gekoppelt sind, wenn der erste Schalter in einer geschlossenen Stellung ist.
Drehschalter nach Anspruch 3, wobei die Lesegerätschaltung dafür konfiguriert ist, ein Signal als Reaktion auf das Erfassen einer Modulation des Betriebsfelds zu übertragen.
Drehschalter nach Anspruch 4, ferner umfassend: einen zweiten Aktor, der an das Gehäuse gekoppelt ist; einen zweiten Schalter, der an den zweiten Aktor gekoppelt ist, wobei der zweite Aktor dafür konfiguriert ist, den zweiten Schalter selektiv zu schließen; eine zweite elektrische Schaltung mit einer zweiten Logikschaltung; und eine zweite Antennenschaltung, die den zweiten Schalter elektrisch an die zweite elektrische Schaltung koppelt, wobei die zweite elektrische Schaltung und die zweite Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie das Betriebsfeld modulieren, wenn der zweite Schalter geschlossen ist.
Tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) umfassend: einen manuell positionierbaren Gelenkarm mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Arm eine Vielzahl verbundener Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst; ein elektronisches Verarbeitungssystem, das für den Empfang der Positionssignale elektrisch gekoppelt ist; ein Sondenende, das an das erste Ende gekoppelt ist, wobei das Sondenende ein Gehäuse aufweist, das derart an das erste Ende gekoppelt ist, dass es sich um eine Drehachse dreht; ein Messgerät, das an das Gehäuse gekoppelt und elektrisch an das elektronische Verarbeitungssystem gekoppelt ist; einen ersten Aktor, der an das Gehäuse gekoppelt ist; einen ersten Schalter, der an den ersten Aktor gekoppelt ist, wobei der erste Aktor dafür konfiguriert ist, den ersten Schalter selektiv zu schließen; eine erste elektrische Schaltung; eine erste Antennenschaltung, die den ersten Schalter elektrisch an die erste elektrische Schaltung koppelt, wobei die erste Nahfeldkommunikationsschaltung und die erste Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie ein Betriebsfeld modulieren, wenn der erste Schalter geschlossen ist; und eine Lesegerätschaltung, die relativ zur Drehachse feststehend ist, wobei die Lesegerätschaltung einen Sender, der für das Emittieren des Betriebsfelds konfiguriert ist, und einen Empfänger, der für das Erfassen des modulierten Betriebsfelds konfiguriert ist, umfasst.
Gelenkarm-KMG nach Anspruch 6, wobei der erste Schalter ein Schließer ist.
Gelenkarm-KMG nach Anspruch 7, wobei die erste elektrische Schaltung und die erste Antennenschaltung induktiv gekoppelt sind, wenn der erste Schalter in einer geschlossenen Stellung ist.
Gelenkarm-KMG nach Anspruch 8, wobei die Lesegerätschaltung dafür konfiguriert ist, ein Messsignal als Reaktion auf das Erfassen einer Modulation des Betriebsfelds an das elektronische Verarbeitungssystem zu übertragen.
Gelenkarm-KMG nach Anspruch 9, ferner umfassend: einen zweiten Aktor, der an das Gehäuse gekoppelt ist; einen zweiten Schalter, der an den zweiten Aktor gekoppelt ist, wobei der zweite Aktor dafür konfiguriert ist, den zweiten Schalter selektiv zu schließen; eine zweite elektrische Schaltung; und eine zweite Antennenschaltung, die den zweiten Schalter elektrisch an die zweite elektrische Schaltung koppelt, wobei die zweite elektrische Schaltung und die zweite Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie das Betriebsfeld modulieren, wenn der zweite Schalter geschlossen ist.
Gelenkarm-KMG nach Anspruch 9, wobei das Messsignal von der Lesegerätschaltung an das elektronische Verarbeitungssystem übertragen wird, wobei das elektronische Verarbeitungssystem als Reaktion auf das Messsignal Daten bereitstellt, die einer Position des Messgeräts entsprechen.
Verfahren zur Übermittlung einer Information mit einem tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) mit Schritten umfassend: Bereitstellen eines manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitts mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt eine Vielzahl verbundener Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst; Bereitstellen eines Sondenendes, das an das erste Ende gekoppelt ist, wobei das Sondenende ein Gehäuse aufweist, das derart angeordnet ist, dass es sich um eine Drehachse dreht, wobei das Sondenende ferner einen Schalter aufweist, der derart gekoppelt ist, dass er sich mit dem Gehäuse dreht, wobei das Schalten mittels einer Antennenschaltung elektrisch an eine erste elektrische Schaltung gekoppelt wird, wobei das Sondenende ferner eine Lesegerätschaltung aufweist, die relativ zur Drehachse fest angeordnet ist, wobei die erste elektrische Schaltung derart angeordnet ist, dass sie sich um die Lesegerätschaltung bewegt; Bereitstellen eines Messgeräts, das an das Gehäuse gekoppelt ist; Bereitstellen eines elektronischen Verarbeitungssystems zum Empfang der Positionssignale der Positionsmessgeräte und zur Ermittlung einer Position des Messgeräts; Emittieren eines Betriebsfelds mit der Lesegerätschaltung; Schließen des Schalters; Modulieren des Betriebsfelds mit der ersten elektrischen Schaltung und der Antennenschaltung als Reaktion auf das Schließen des Schalters; Übertragen eines Messsignals an das elektronische Verarbeitungssystem als Reaktion darauf, dass die Lesegerätschaltung die Modulation des Betriebsfelds erfasst; und Ermitteln dreidimensionaler Koordinaten des Messgeräts mit dem elektronischen Verarbeitungssystem als Reaktion auf den Empfang des Messsignals.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das induktive Koppeln der Lesegerätschaltung mit der Antennenschaltung und der elektrischen Schaltung als Reaktion auf das Schließen des Schalters.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schalter ein Schließer ist.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Bereitstellen eines zweiten Schalters, der an das Gehäuse gekoppelt ist; Bereitstellen einer zweiten elektrischen Schaltung, wobei die zweite elektrische Schaltung derart angeordnet ist, dass sie sich um die Lesegerätschaltung dreht; und Bereitstellen einer zweiten Antennenschaltung, die den zweiten Schalter elektrisch an die zweite elektrische Schaltung koppelt, wobei die zweite elektrische Schaltung und die zweite Antennenschaltung derart zusammenwirken, dass sie das Betriebsfeld modulieren, wenn der zweite Schalter geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend das induktive Koppeln der Lesegerätschaltung, der zweiten Antennenschaltung und der zweiten elektrischen Schaltung als Reaktion auf das Schließen des zweiten Schalters.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend das Übertragen eines zweiten Messsignals an das elektronische Verarbeitungssystem als Reaktion auf das Schließen des Schalters.