利用移动坐标测量机来确定空间坐标的方法和系统的制作方法_4

文档序号:8269121阅读:来源:国知局
绕旋转轴7旋转并且通过铰链27与辅助垂直构件22连接,使得具有触觉感测头26的触针21可朝向测量点倾斜。铰链27可手动地或优选地由致动器装置调整。能够借助于集成校准系统(特别包括相机或触觉系统)自动地校准铰链27的位置。
[0074]在图6a中,触针21被描绘为测量孔2的外壁28上的测量点,旋转轴7等于孔2的中心轴8。在图6b中,触针21被描绘为测量位于对象的表面30上的升高局部结构2’上的测量点。
[0075]在图7a和图7b中,描绘了用于确定对象的局部结构的测量点的空间坐标的系统的两个优选实施方式,其中,移动CMM I包括以这样一种方式构建的可见特征50、60,即它们可由外围勘测装置5、6识别使得移动CMM I相对于勘测装置5、6的位置和取向是可得到的。
[0076]在图7a中,勘测装置是具有多个相机的立体相机系统5 (或另选地单个相机),并且可见特征在立体相机系统5的图像中可识别。可见特征是诸如形状和/或颜色限定明确的一个或更多个几何对象50的被动可见特征的布置。它们还能够包括荧光或回复反射表面。例如,它们能够提供用于使它们在立体相机系统5的这些相机的图像中可识别的对比面和/或已知形状或几何构型。可见特征可以是在图像中可见且可识别的自然发生的特征,例如纹理、边缘、不同地着色的截面等。它们还能够由诸如借助于粘附作用、磁体、粘合剂、吸杯、胶水、螺钉、螺栓、夹具等附接的标记物之类的人工地施加的可见特征来体现。
[0077]可见特征还可以是发射连续光或脉冲光的例如形式为诸如灯泡、LED、激光器、荧光材料等的光学发射器的主动光点。因为具体地未知形状和尺寸的单个可见特征一般而言不足以在五个或六个自由度上确定空间基准,所以一组多个可见特征用于由相机参照。移动CMM I例如能够装配有作为主动可见特征的多个LED的布置,其中,以它的位置和取向能够被唯一地确定(例如由闪烁码、不同颜色等帮助)的这样一种方式构建了所述布置。
[0078]在图7b中,勘测装置是具有激光跟踪器和相机的激光跟踪器系统6。可见特征被构建为包括可由用于测量移动CMM I的位置的激光跟踪器跟踪的回复反射器的测量设备60和其它特征,具体地在相机的图像中可识别以用于得到移动CMM I的取向的主动光点。
[0079]所描绘的激光跟踪器6借助于激光束来测量到测量设备60的回复反射器的距离。所描绘的测量设备60此外包括例如作为相对于CMM I的基座10按照已知构造所布置的反射或主动光点构建的多个目标标记物。激光跟踪器6包括具体地作为具有可变缩放的可聚焦相机系统构建的测量相机,以用于检测测量设备60的目标标记物。基于所检测到的目标标记物的位置,测量设备60进而CMM I的取向是可得到的。
[0080]图8a和8b描绘了图7a和图7b的系统的两个另外的示例性实施方式。这些例示了移动CMM I与局部结构2之间的限定空间关系如何能够通过CMM I和对象3相对于公共坐标系统的位置和取向的动态确定来建立。勘测装置5、6、6’被设置来检测CMM I上的可见特征50、60以及对象3上的可见特征53、63。
[0081]在图8a中,勘测装置是立体相机系统5并且可见特征被构建为诸如形状和/或颜色限定明确的一个或更多个几何对象的被动可见特征的布置50、53(如图7a所描述的)。几何对象50的第一布置被放置在CMM I上,而几何对象53的第二布置被放置在对象3的表面30上。立体相机系统5被设计用于动态地检测CMM I以及对象3的位置和取向。因此,CMM I与对象3的局部结构2之间的空间关系可高精确地确定。
[0082]在图Sb中,勘测装置包括两个激光跟踪器系统6、6’并且可见特征被构建为包括可由用于分别测量移动CMM I和对象3的位置的激光跟踪器跟踪的回复反射器的测量设备60、63(如图7b所描述的)以及其它特征,特别是主动光点,其在相机的图像中可识别以用于分别得到移动CMM I的取向和对象3的取向。第一激光跟踪器系统6被设计用于动态地检测CMM I的位置和取向,而第二激光跟踪器系统6’被设计用于动态地检测对象3的位置和取向。在公共坐标系统中,参照了两个激光跟踪器系统6、6’,使得CMM I与对象3的局部结构2之间的空间关系可高精确地确定。
[0083]图7a和图7b以及图8a和图8b所示的所有可见特征50、53、60、63能够借助于粘附作用、磁体、粘合剂、吸杯、胶水、螺钉、螺栓、夹具等分别附接至CMM I或表面30。优选地,可见特征50、53、60、63与CMM I或表面30之间的空间关系的准确度分别至少和传感器装置的测量的准确度一样高。
[0084]尤其,CMM I与要测量的局部结构2之间的限定空间关系的容差比用于确定局部结构2的测量点的空间坐标的所应用的方法的特性分辨率小,具体地小至少二个小数位的数量级。结果,在建立空间关系时可能的不精确当与CMM I的典型测量误差相比时不成比例。如果限定空间关系的容差小至少两个数量级,则发生的误差如此小以致它们通常在CMMI的测量不准确度的“随机噪声”中不可辨识。例如,如果CMM I的测量准确到毫米,则空间关系的准确度容差将必须小于那个,例如一毫米的十分之一(小一个数量级)或一毫米的百分之一(小两个数量级)。
[0085]尽管以上部分地参照一些优选实施方式例示了本发明,但是必须理解,能够做出这些实施方式的不同特征的许多修改和组合。这些修改中的全部位于随附权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种用于利用移动坐标测量机(I)来确定对象(3)的局部结构(2,2’)的测量点的至少一个空间坐标的方法,所述方法至少包括以下步骤: ?将所述移动坐标测量机(I)放置在要测量的所述对象(3)的表面(30)上, ?利用感测头(21,26)接近所述测量点,以及 ?确定所述至少一个测量点的至少一个空间坐标, 其特征在于, 建立所述坐标测量机(I)与所述局部结构(2,2’)之间的限定空间关系,其中,借助于以下各项建立所述限定空间关系: ?所述坐标测量机(I)到所述对象(3)的机械固定,和/或 ?所述坐标测量机(I)相对于所述对象(3)的位置和取向的连续确定。
2.根据权利要求1的方法, 其特征在于, 相对于所述局部结构(2,2’)来定位所述移动坐标测量机(I)并且维持所述位置,尤其是 ?完全自主地通过所述移动坐标测量机(I)的定位装置(15,16,17,25)和/或?以相对于所述局部结构(2,2’)和/或相对于外部勘测仪器(5,6)连续地确定所述基座(10)和/或所述传感器装置的位置和取向的这样一种方式。
3.根据权利要求1或2所述的方法, 其特征在于, 所述局部结构是孔(2),特别是钻孔,并且接近所述测量点包括尤其是基本上沿着所述孔⑵的中心轴⑶将所述移动坐标测量机⑴的触针(21)引入到所述孔(2)中。
4.根据权利要求3所述的方法, 其特征在于, 所述至少一个测量点的至少一个空间坐标的所述确定包括 ?使所述触针(21)绕旋转轴(7)旋转, ?向所述孔⑵的壁上的多个测量点发射第一测量光束(83), ?接收所述第一测量光束(83)从所述多个测量点的反射,以及 ?基于所述反射来确定所述多个测量点的空间坐标。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法, 其特征在于, 所述限定空间关系具有比用于确定所述至少一个测量点的所述至少一个空间坐标的所应用的方法的特性分辨率小的容差,尤其是小至少两个数量级。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法, 其特征在于, 通过至少一个外部勘测仪器(5,6,6’)和/或相对于基准坐标系统确定所述坐标测量机(I)和所述对象(3)的位置和取向。
7.—种用于确定对象(3)的局部结构(2,2’)的测量点的至少一个空间坐标的坐标测量系统,所述坐标测量系统包括移动坐标测量机(I),所述移动坐标测量机(I)被设计用于放置在所述对象(3)的表面(30)上并且包括: ?基座(10), ?传感器装置,所述传感器装置用于测量所述测量点并且用于生成测量数据,包括感测头(21,26),以及 ?驱动机构(12),所述驱动机构被适配为相对于所述基座(10)驱动所述感测头(21,26)以便接近所述测量点, 其特征在于,
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