ES2713088T3 - Procedimiento y dispositivo para la determinación de la posición de un sensor - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la determinación de la posición en el espacio de un sensor (4) en diferentes posiciones de captación, en el que, para la determinación de la posición en cada una de las diferentes posiciones de captación: se obtiene en primer lugar, con medios para la obtención de una información de posición aproximada, se consigue una información de posición aproximada mediante el registro de la posición del sensor y se determina después la posición exacta del sensor mediante la medición de al menos tres reflectores (3) montados en el sensor con un rastreador láser (1), limitándose la zona de búsqueda del láser del rastreador láser para los reflectores por medio de la información de posición aproximada, caracterizado por que la información de posición aproximada se obtiene a partir de las informaciones de posición de un robot y de un sistema axial de otro tipo, por medio del cual se mueve el sensor.

Description

DESCRIPCION

Procedimiento y dispositivo para la determinacion de la posicion de un sensor

La invencion se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la determinacion de la posicion de un sensor en el espacio, especialmente para la determinacion de la posicion traslacional y rotatoria de un sensor 3D para la digitalizacion tridimensional o medicion tridimensional de objetos de gran tamano.

Un procedimiento para la digitalizacion tridimensional (digitalizacion 3D) de objetos se conoce, por ejemplo, por el documento DE 10 2005 043 912 A1. Para la digitalizacion 3D se emplea un sensor 3D, que determina las coordenadas tridimensionales (coordenadas 3D) de la superficie de un objeto. Por regla general es necesario mover el sensor 3D en el espacio a diferentes posiciones de registro, a fin de componer toda la superficie del objeto a medir con las superficies parciales medidas en las distintas posiciones de captacion. La composicion requiere el registro de las distintas posiciones en un sistema de coordenadas superior. Este llamado registro global requiere una precision elevada.

En caso de empleo de un sistema de proyeccion de franjas de luz blanca como sensor 3D es conocido realizar el registro global por la via de la fotogrametria. Para ello es necesario aplicar marcas en el objeto o en un area y medirlas por separado con un equipo de fotogrametria. La fotogrametria ofrece una precision alta, pero supone un inconveniente a causa del trabajo adicional para la preparacion del objeto con las marcas y su medicion por separado.

Tambien se conoce el metodo de medir la posicion del sensor 3D con un rastreador laser, para proceder con ayuda de estos datos de medicion al registro global de cada una de las posiciones de captacion. Con este fin se tienen que disponer al menos tres reflectores adecuados en el sensor 3D y en cada posicion de captacion del sensor 3D se tienen que medir los reflectores sucesivamente con el rayo laser del rastreador laser. Los datos de medicion del rastreador laser permiten un registro global con la maxima precision. Sin embargo, el inconveniente radica en el hecho de que la localizacion de los reflectores en el espacio, despues de una recolocacion del sensor 3D, requiere mucho tiempo, lo que alarga el tiempo necesario para la digitalizacion del objeto de medicion.

El documento WO 03/062744 A1 se refiere a un sistema de medicion basado en laser, en el que por medio de un sistema de rastreo laser se puede rastrear un detector de captacions de superficies. Este detector de captacion de superficies presenta un reflector que refleja el rayo laser a la estacion de medicion del sistema de medicion.

El documento US 5,983,166 se refiere a un sistema de medicion que presenta un robot, con un brazo de robot y un sensor visual tridimensional fijado en el mismo, para la medicion de un objeto.

El documento WO 2007/079601 A1 muestra un procedimiento para la determinacion de la posicion de un sensor en el espacio, que presenta todos los pasos de procedimiento del preambulo de la reivindicacion 1.

Por el documento WO 2005/108020 A1 se conoce un conjunto optico de medicion controlado por robot, en el que se describe un dispositivo auxiliar para la colocacion a medida del conjunto. En este documento se preve ademas la asignacion de tres reflectores a un objeto, a fin de garantizar o aumentar la precision e integridad de una medicion de posicion.

Por lo tanto, el objeto de la presente invencion consiste en proponer un dispositivo perfeccionado para la determinacion de la posicion de un sensor en el espacio, pretendiendose especialmente que el procedimiento segun la invencion y el dispositivo segun la invencion permitan una alta precision del registro global de un sensor 3D, que requiera poco tiempo.

Conforme a la invencion, la tarea se resuelve por medio de un procedimiento segun la reivindicacion 1 y por medio de un dispositivo segun la reivindicacion 4. Otras variantes de realizacion ventajosas se describen en las reivindicaciones dependientes.

El procedimiento segun la invencion para la determinacion de la posicion de un sensor se caracteriza por que la posicion se determina, en primer ligar, de forma aproximada y despues de manera mas exacta. La deteccion aproximada de la posicion del sensor no se tiene que llevar a cabo con mucha precision, especialmente no con la precision que se pretende en definitiva para el registro global.

Especialmente ventajoso se considera el empleo de medios que permiten una determinacion sencilla y rapida de la posicion. Despues de la determinacion de la posicion aproximada se lleva a cabo la determinacion mas exacta de la posicion por medio de un rastreador laser. A estos efectos se buscan y miden con el rastreador laser al menos tres reflectores adecuados montados en el sensor. El area de busqueda, en la que el laser del rastreador laser busca los reflectores, se limita por medio de la informacion de posicion aproximada obtenida en la deteccion de la posicion aproximada del sensor. Esto permite una localizacion mas rapida de los reflectores con el rastreador laser, de manera que la medicion de los reflectores con el rastreador laser se puede llevar a cabo de forma mas rapida. De este modo se consigue con la invencion la ventaja de que, por una parte, se puede aprovechar la alta precision del rastreador laser y que, por otra parte, es posible una medicion especialmente rapida de la posicion del sensor 3D con el rastreador laser, gracias al empleo de la informacion de posicion aproximada. Por consiguiente, la invencion permite un registro global especialmente rapido de la posicion global del sensor, siendo la precision al mismo tiempo alta.

Los reflectores tambien se pueden fijar en el sensor con soportes o brazos extensibles. Los reflectores se montan ventajosamente en el cuerpo del sensor o se acoplan al mismo de forma rfgida. Con especial ventaja, la posicion de los reflectores ya no se cambia despues de su montaje en el sensor, determinandose asf la posicion relativa de los reflectores entre sf y/o respecto al sensor. A partir de la posicion de los reflectores se puede determinar la posicion global del sensor en el espacio en cuanto a la traslacion y rotacion. En otra forma de realizacion ventajosa de la invencion se determina la posicion relativa de los reflectores entre sf y/o respecto al sensor por medicion con el rastreador laser.

De acuerdo con la invencion, se obtiene la informacion de posicion aproximada para el sensor o para los reflectores montados en el sensor a partir de las informaciones de posicion de un robot, con el que se mueve el sensor. De la misma manera, la informacion de posicion aproximada tambien se puede obtener a partir de las informaciones de posicion de un sistema axial diferente, empleado para mover el sensor.

En un ejemplo ilustrativo, la informacion de posicion aproximada se obtiene por medio de una o varias camaras adicionales que observan el espacio de medicion.

En otro ejemplo ilustrativo, la informacion de posicion aproximada se obtiene con ayuda de un sensor de aceleracion y de un sensor de inclinacion, con los que se registran la traslacion y la rotacion del sensor durante su movimiento, por ejemplo entre las distintas posiciones de captacion.

En un tercer ejemplo ilustrativo, la informacion de posicion aproximada se obtiene por medio de un sensor 6D adicional fijado en el sensor. Este sensor 6D registra la posicion de seis dimensiones, en concreto de tres dimensiones traslacionales y de tres dimensiones rotatorias.

A la vista de la figura 1 se explica uno de los ejemplos. Se muestra en la:

Figura 1: una vista esquematica de un dispositivo.

La figura 1 muestra un dispositivo para la medicion de un objeto de medicion 5. El dispositivo comprende un sensor 3D 4 para la digitalizacion 3D de la superficie del objeto de medicion 5. El sensor 3D se puede disenar, por ejemplo, como sistema de proyeccion de franjas de luz blanca. En el cono rfgido del sensor 3D 4 se montan con brazos rfgidos tres reflectores 3. La posicion de los tres reflectores 3 en el sensor 3D 4 se mantiene sin variaciones.

El dispositivo comprende ademas un rastreador laser 1, con el que se puede medir, por una parte, el sensor 3D con la maxima precision y determinar, por otra parte, la posicion de los reflectores 3 en el espacio con la maxima precision. El dispositivo comprende ademas un sensor 6D 2, que se fija en el cuerpo del sensor 3D 4. Con este sensor 6D se puede determinar aproximadamente la posicion del sensor 3D en cuanto a la traslacion y rotacion. Segun un ejemplo ilustrativo del procedimiento segun la invencion, se mide con el rastreador laser 1, en primer lugar, el sensor 3D 4 junto con los reflectores 3 montados en el mismo. Sobre esta base se determina la posicion relativa de los reflectores 3 entre sf. A continuacion se mide el objeto de medicion 5 para la digitalizacion 3D con el sensor 3D 4 desde diferentes posiciones de captacion. De acuerdo con el ejemplo reivindicado, en cada posicion de captacion se determina inicialmente con el sensor 6D 2 la posicion aproximada del sensor 3D 4 asf como la posicion aproximada de los reflectores 3.

Segun la invencion, la informacion de posicion aproximada para el sensor y para los reflectores del sensor se obtiene a partir de las informaciones de posicion de un robot, por medio del cual se mueve el sensor, o a partir de informaciones de posicion de un sistema axial de otro tipo.

La informacion de posicion aproximada se aprovecha para limitar en lo posible la zona de busqueda en la que el laser del rastreador laser 1 busca los reflectores 3. En las zonas de busqueda fuertemente limitadas, el rastreador laser busca los reflectores y determina su posicion con la maxima precision. En base a las posiciones de los reflectores 3 determinadas por medio del rastreador laser 1 y a la posicion conocida de los reflectores 3 entre sf, se calcula despues la posicion global del sensor 3D en cuanto a traslacion y rotacion.

De esta manera se produce un registro global especialmente rapido y especialmente exacto de un sensor para la digitalizacion 3D de objetos de gran tamano.

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la determinacion de la posicion en el espacio de un sensor (4) en diferentes posiciones de captacion, en el que, para la determinacion de la posicion en cada una de las diferentes posiciones de captacion: se obtiene en primer lugar, con medios para la obtencion de una informacion de posicion aproximada, se consigue una informacion de posicion aproximada mediante el registro de la posicion del sensor y

se determina despues la posicion exacta del sensor mediante la medicion de al menos tres reflectores (3) montados en el sensor con un rastreador laser (1),

limitandose la zona de busqueda del laser del rastreador laser para los reflectores por medio de la informacion de posicion aproximada,

caracterizado por que la informacion de posicion aproximada se obtiene a partir de las informaciones de posicion de un robot y de un sistema axial de otro tipo, por medio del cual se mueve el sensor.

2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la posicion de los al menos tres reflectores se mantiene sin variaciones despues del montaje en el sensor y en el que la posicion de los reflectores se determina en relacion con el sensor y/o en relacion de unos a otros.

3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la posicion relativa de los reflectores se determina por medicion con el rastreador laser.

4. Dispositivo para la determinacion de la posicion en el espacio de un sensor (4) en diferentes posiciones de captacion con:

medios (2) para la obtencion de una informacion de posicion aproximada mediante el registro aproximado de la posicion del sensor en cada una de las distintas posiciones de captacion, un rastreador laser (1) para la determinacion de la posicion exacta del sensor por medicion de al menos tres reflectores (3) montados en el sensor y

medios para la limitacion de la zona de busqueda del laser del rastreador laser para los reflectores por medio de la informacion de posicion aproximada,

caracterizado por un robot o un sistema axial de otro tipo para el movimiento del sensor y por medios para la obtencion de la informacion de posicion aproximada a partir de las informaciones de posicion del robot o del sistema axial.