DE102011119012A1 - Coordinate measuring system for e.g. desk for determining coordinates of surface points of workpiece, has data processing device determining coordinates of position change data, and transmitter for transmitting data to processing device - Google Patents

Coordinate measuring system for e.g. desk for determining coordinates of surface points of workpiece, has data processing device determining coordinates of position change data, and transmitter for transmitting data to processing device Download PDF

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Andreas Lotze
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Abstract

The system (10) has a portable measuring device (14) comprising a keyboard retainer (16) and a stylus (18) for touching a workpiece (12) by a sensed object (20) e.g. palpation balls. The stylus is received in the retainer in a fixed position. The measuring device is provided with a positional change sensor (26) for detecting position change data (32) of the measuring device. A data processing device (34) determines coordinates (22) of the position change data. The measuring device is provided with a transmitter (28) for transmitting the position change data to the data processing device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Koordinatenmesssystem zum Ermitteln von Koordinaten eines Werkstücks, mit einem tragbaren Messgerät, das eine Tasteraufnahme und einen Taststift zum Antasten des Werkstücks mittels mindestens eines Tastobjekts aufweist.The present invention relates to a coordinate measuring system for determining coordinates of a workpiece, comprising a portable measuring device, which has a probe receptacle and a stylus for touching the workpiece by means of at least one touch object.

Ein derartiges Koordinatenmesssystem ist beispielsweise aus der Druckschrift GB 2 285 550 A bekannt.Such a coordinate measuring system is for example from the document GB 2 285 550 A known.

Koordinatenmessgeräte zum Vermessen von Werkstücken und Ermitteln bestimmter Koordinaten von Oberflächenpunkten der Werkstücke sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Sie werden beispielsweise in der Qualitätssicherung eingesetzt, um Fertigungstoleranzen zu überwachen. Darüber hinaus finden sie in vielfältigen anderen Gebieten Anwendung, beispielsweise ist es möglich, die vollständigen Oberflächendaten eines Objekts zu ermitteln, um ein sogenanntes ”reverse-engineering” zu unterstützen.Coordinate measuring devices for measuring workpieces and determining specific coordinates of surface points of the workpieces are well known in the art. They are used for example in quality assurance to monitor manufacturing tolerances. In addition, they are used in a variety of other fields, for example, it is possible to determine the complete surface data of an object to support a so-called "reverse engineering".

Moderne Koordinatenmessgeräte können mittels verschiedener Sensorarten die Koordinaten der Werkstücke erfassen. Bekannt sind optische Sensoren wie etwa die Produkte ”ViSCAN” oder ”DTS” der Anmelderin. Darüber hinaus sind als Sensoren auch taktile Sensoren bekannt, wie sie etwa in den Produkten ”VAST XT” und ”VAST XXT” der Anmelderin zum Einsatz kommen. Die taktilen Sensoren können dabei zur sukzessiven Vermessung einzelner Punkte des Werkstücks verwendet werden, es können aber auch sogenannte ”Scanning”-Vorgänge durchgeführt werden, bei denen der taktile Sensor in Kontakt mit dem Werkstück an dessen Oberfläche entlang bewegt wird. Auf diese Weise wird in bestimmten zeitlichen Abständen eine Vielzahl von Messpunkten ermittelt, die den Verlauf der Oberfläche entlang des Messweges wiedergeben.Modern coordinate measuring machines can detect the coordinates of the workpieces by means of various types of sensors. Optical sensors such as the "ViSCAN" or "DTS" products of the applicant are known. In addition, as sensors and tactile sensors are known, such as those used in the products "VAST XT" and "VAST XXT" by the applicant. The tactile sensors can be used for the successive measurement of individual points of the workpiece, but it can also be performed so-called "scanning" operations in which the tactile sensor is moved in contact with the workpiece on the surface along. In this way, a plurality of measuring points is determined at certain time intervals, which reflect the course of the surface along the measuring path.

Zur Anordnung und Bewegung dieser Sensoren sind wiederum verschiedene Aufbauten bekannt. Zunächst kann der Sensor an einem Sensorträger, beispielsweise dem Produkt ”RDS” der Anmelderin angebracht sein. Solche sogenannten ”Dreh-Schwenk-Gelenke” ermöglichen eine freie Orientierung der Sensoren im Raum. Darüber hinaus sind dann relativ große Aufbauten nötig, die mittels eines Portals, eines Schlittens und einer Pinole eine Bewegung des Sensors und gegebenenfalls des ”Dreh-Schwenk-Gelenks” ermöglichen.For the arrangement and movement of these sensors in turn various structures are known. First, the sensor may be attached to a sensor carrier, for example the product "RDS" of the applicant. Such so-called "turn-pivot joints" allow a free orientation of the sensors in the room. In addition, then relatively large structures are necessary, which allow by means of a portal, a carriage and a quill movement of the sensor and, where appropriate, the "turn-pivot joint".

Die ermittelten Daten werden dann an eine Datenverarbeitungseinrichtung übertragen, die mittels einer geeigneten Software dazu eingerichtet ist, die übermittelten Daten auszuwerten und auf einer Anzeigevorrichtung geeignet darzustellen. Ein bekanntes Programm ist hierzu beispielsweise die Software ”CALYPSO” der Anmelderin, die ein Überprüfen von Regelgeometrien eines Werkstücks basierend auf dem der Fertigung des Werkstücks zugrundeliegenden CAD-Modell ermöglicht.The determined data are then transmitted to a data processing device, which is set up by means of suitable software to evaluate the transmitted data and display it appropriately on a display device. A known program for this purpose is, for example, the software "CALYPSO" by the applicant, which makes it possible to check rule geometries of a workpiece based on the CAD model on which the production of the workpiece is based.

Um eine Bedienperson den richtigen Einsatz sowohl eines Koordindatenmessgeräts (der Hardware) als auch der auf der Datenverarbeitungseinrichtung ablaufenden Programme (Software) zu ermöglichen, sind die Bedienpersonen zunächst in den grundlegenden Prinzipien der Koordinatenmesstechnik sowie an der spezifischen Hard- und Software zu schulen. Grundsätzlich kann dies an einem voll ausgestatteten Koordinatenmessgerät durchgeführt werden, wie es auch tatsächlich in der Praxis zum Einsatz kommen würde. Ein Nachteil solcher Schulungen sind jedoch die hohen Maschinenbelegungskosten, da das entsprechende Koordinatenmessgerät während der Schulungszeit blockiert ist. An einem solchen Koordinatenmessgerät kann dann lediglich eine Person geschult werden, etwaige weitere Personen können dieser Schulung nur zuschauen. Da das Arbeiten an dem Koordinatenmessgerät für die zu schulende Person ungewohnt ist, wird der gesamte Messvorgang darüber hinaus sehr langsam vonstatten gehen. Letztlich bleibt zu bedenken, dass aufgrund der mit der Anschaffung eines voll funktionsfähigen Koordinatenmessgeräts verbundenen Kosten beispielsweise in vielen Instituten oder Berufsschulen überhaupt keine Koordinatenmessgeräte vorhanden sind.In order to enable an operator to correctly use both a co-ordinate measuring device (the hardware) and the programs (software) running on the data processing device, the operators must first be trained in the basic principles of coordinate measuring technology as well as specific hardware and software. Basically, this can be done on a fully equipped coordinate measuring machine, as it would actually be used in practice. However, a disadvantage of such training is the high machine usage costs, since the corresponding coordinate measuring machine is blocked during the training period. On such a coordinate measuring machine can then be trained only one person, any other people can watch this training only. Since working on the coordinate measuring machine is unusual for the person to be trained, the entire measuring process will also be very slow. Ultimately, it should be remembered that due to the costs associated with the purchase of a fully functional coordinate measuring machine, for example, in many institutes or vocational schools no coordinate measuring machines are present at all.

Darüber hinaus können Schulungen rein softwarebasiert an einem dargestellten CAD-Modell durchgeführt werden. Auf diese Weise lässt sich insbesondere die Funktionsweise der Software des Koordinatenmessgeräts erlernen. Darüber hinaus muss die Person jedoch auch die Bedienung des CAD-Modells erlernen, die in der tatsächlichen Praxis dann gar nicht anfällt. Darüber hinaus ist es oftmals schwierig, die Gegebenheiten und Probleme, die sich bei einem Einsatz eines dreidimensionalen Koordinatenmessgeräts ergeben, auf eine zweidimensionale Anzeigevorrichtung mit zweidimensionalen Eingabegeräten, wie etwa einer Computermaus, zu übertragen. Auch ist die zweidimensionale Handhabung eines tatsächlich dreidimensionalen Gegenstands mittels eines CAD-Modells häufig umständlich. Bei derartigen Schulungen geht der praxisnahe Einsatz an einem realen Werkstück, an dem Messungen und Scanning-Fahrten erprobt werden können, vollkommen verloren.In addition, training can be carried out purely software-based on a presented CAD model. In this way, in particular, the operation of the software of the coordinate measuring machine can be learned. In addition, however, the person must also learn how to use the CAD model, which does not occur in actual practice. Moreover, it is often difficult to transfer the circumstances and problems involved in using a three-dimensional coordinate measuring machine to a two-dimensional display device with two-dimensional input devices, such as a computer mouse. Also, the two-dimensional handling of an actual three-dimensional object by means of a CAD model is often cumbersome. In such training, the practical use of a real workpiece on which measurements and scanning trips can be tested, completely lost.

Aus der eingangs genannten Druckschrift GB 2 285 550 A ist ein tragbares taktiles Messgerät bekannt.From the cited document GB 2 285 550 A is a portable tactile measuring device known.

Des Weiteren zeigt die Druckschrift WO 2007/015677 A1 verschiedene Möglichkeiten, die Positionssensoren von Koordinatenmessgeräten zu überwachen, beispielsweise durch Beschleunigungsmesser, GPS-Empfänger und Gyroskope.Furthermore, the document shows WO 2007/015677 A1 various possibilities, to monitor the position sensors of CMMs, such as accelerometers, GPS receivers and gyroscopes.

Die Druckschrift EP 1 420 264 A1 zeigt ein Messsystem mit einem Messgerät und einem Lasertracker. Das Messgerät weist einen optoelektronischen Sensor auf, der durch Unterstützung von Messhilfsinstrumenten Positionen und Orientierungen von Gegenständen ermittelt.The publication EP 1 420 264 A1 shows a measuring system with a measuring device and a laser tracker. The measuring device has an opto-electronic sensor, which determines positions and orientations of objects by supporting auxiliary measuring instruments.

Des Weiteren zeigt die Druckschrift DE 10 2009 049 534 A1 ein Koordinatenmessgerät mit einer Gehäusestruktur zum Halten und Positionieren eines Sensors, wobei Lageänderungssensoren vorgesehen sein können, um eine Lageänderung des Sensors und/oder der Gehäusestruktur zu erfassen.Furthermore, the document shows DE 10 2009 049 534 A1 a coordinate measuring machine with a housing structure for holding and positioning a sensor, wherein position change sensors can be provided to detect a change in position of the sensor and / or the housing structure.

Vor diesem Hintergrund ist es eine technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Koordinatenmesssystem bereitzustellen, das einen möglichst einfachen und intuitiven Aufbau aufweist und sich insbesondere zum Einsatz für Schulungszwecke eignet.Against this background, it is a technical object of the present invention to provide a coordinate measuring system which has the simplest possible and intuitive construction and is particularly suitable for training purposes.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird daher vorgeschlagen, das eingangs genannte Koordinatenmesssystem dahingehend weiterzubilden, dass der Taststift in einer festgelegten Position in der Tasteraufnahme aufgenommen ist, wobei das tragbare Messgerät des Weiteren mindestens einen Lageänderungssensor zum Erfassen von Lageänderungsdaten des tragbaren Messgeräts aufweist, dass das Koordinatenmesssystem des Weiteren eine Datenverarbeitungseinrichtung zum Bestimmen der Koordinaten aus den Lageänderungsdaten aufweist, und dass das tragbare Messgerät einen Sender zum Senden der Lageänderungsdaten an die Datenverarbeitungseinrichtung aufweist.According to a first aspect of the invention, it is therefore proposed to further develop the above-mentioned coordinate measuring system such that the stylus is received in a fixed position in the probe receptacle, wherein the portable measuring device further comprises at least one position change sensor for detecting position change data of the portable measuring device Coordinate measuring system further comprises a data processing device for determining the coordinates of the attitude change data, and that the portable measuring device comprises a transmitter for transmitting the attitude change data to the data processing device.

Auf diese Weise wird ein einfaches Koordinatenmesssystem bereitgestellt, das kostengünstig hergestellt werden kann. Das vorgeschlagene Koordinatenmesssystem arbeitet selbstverständlich mit geringerer Genauigkeit als die aus dem Stand der Technik bekannten Koordinatenmessgeräte. Diese Genauigkeit ist für Schulungszwecke jedoch vollkommen ausreichend und ermöglicht ein deutlich realitätsnäheres Schulen mit einem realistischen taktilen Sensor an echten Werkstücken.In this way, a simple coordinate measuring system is provided, which can be produced inexpensively. Of course, the proposed coordinate measuring system operates with lower accuracy than the coordinate measuring machines known from the prior art. However, this accuracy is perfectly adequate for training purposes and allows a much more realistic schooling with a realistic tactile sensor on real workpieces.

Das Koordinatenmessgerät ist tragbar ausgestaltet, so dass der komplexe Aufbau mittels Portal, Schlitten und Pinole entfällt.The coordinate measuring machine is designed to be portable, so that the complex structure by means of portal, carriage and sleeve quits.

Darüber hinaus ist der Taststift an einer festgelegten Position in der Tasteraufnahme aufgenommen. Unter ”einer festgelegten Position” ist dabei zu verstehen, dass zwischen dem Taststift und der Tasteraufnahme keine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, beispielsweise mit mindestens einer Tauchspule. Mittels solcher Sensoreinrichtungen können auch geringste Auslenkungen des Taststifts gegenüber der Taststiftaufnahme bei einem Antasten des Werkstücks erfasst werden und gegebenenfalls auch eine Antastkraft aktiv geregelt werden. Für Schulungszwecke ist ein derart komplexer Aufbau jedoch nicht notwendig, so dass der Taststift in einer ”festgelegten Position” in der Tasteraufnahme aufgenommen sein kann. Insbesondere ist der Taststift starr in der Tasteraufnahme aufgenommen. Dies bedeutet, dass der Taststift in seiner Position und Lage relativ zu der Tasteraufnahme im Betrieb nicht bewegbar ist.In addition, the stylus is added to a fixed position in the button recording. By "a fixed position" is to be understood that between the stylus and the probe recording no sensor device is provided, as is known from the prior art, for example with at least one plunger coil. By means of such sensor devices even the slightest deflections of the stylus relative to the stylus recording can be detected in a probing of the workpiece and possibly also a probing force can be actively controlled. For training purposes, however, such a complex construction is not necessary so that the stylus can be received in a "fixed position" in the button receptacle. In particular, the stylus is rigidly received in the button receptacle. This means that the stylus is not movable in its position and position relative to the button recording in operation.

Unter einem ”Lageänderungssensor” wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl ein Beschleunigungssensor als auch ein Geschwindigkeitssensor verstanden. Es kann vorgesehen sein, dass der Lageänderungssensor bereits die Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsdaten einmal bzw. zweimal aufintegriert, um hieraus eine Positionsänderung zu errechnen und zu übermitteln. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Lageänderungssensor direkt die Beschleunigungs- oder Geschwindigkeitsdaten oder die aufintegrierten Positionsdaten ermittelt. Die Beschleunigungs- bzw. Geschwindigkeitsdaten stellen die ”Lageänderungsdaten” im Rahmen der vorliegenden Anmeldung dar.In the context of the present invention, a "position change sensor" is understood to mean both an acceleration sensor and a speed sensor. It can be provided that the position change sensor already integrates the speed or acceleration data once or twice in order to calculate and transmit a position change from this. However, it can also be provided that the position change sensor directly determines the acceleration or speed data or the integrated position data. The acceleration or speed data represent the "position change data" in the context of the present application.

Eine Kategorisierung und Skalierung des Bewegungssensors kann anhand von mindestens drei bekannten Punkten in für den Fachmann bekannter Weise erfolgen. Die Kalibrierung des an der Tasteraufnahme angebrachten Taststifts mit dem mindestens einen Tastelement kann bei einem Durchschnittsfachmann bekannten Kalibrierungen beispielsweise anhand einer Einmesskugel vorgenommen werden.Categorization and scaling of the motion sensor can be carried out on the basis of at least three known points in a manner known to the person skilled in the art. The calibration of the tactile stylus attached to the stylus holder with the at least one stylus element can be carried out by a calibrator known to one of ordinary skill in the art, for example by means of a calibration sphere.

Mögliche Tastobjekte können beispielsweise Kugeln oder Pyramiden sein. In der Regel wird als Tastobjekt eine Kugel verwendet, die an einem Ende des Taststifts angebracht ist. Dabei muss der Taststift keineswegs lediglich stabförmig ausgebildet sein, es sind auch ”Tannenbäume” bekannt, die mehrere, jeweils rechtwinklig zueinander in verschiedene Raumrichtungen weisende Äste aufweisen, an deren Ende jeweils ein Tastobjekt, etwa eine Kugel, angebracht ist. Auf diese Weise kann ein Taststift auch mehrere Tastobjekte aufweisen. Grundsätzlich kann auch mehr als ein Taststift mit jeweils mindestens einem Tastobjekt in der Tasteraufnahme aufgenommen sein.Possible tactile objects may be, for example, spheres or pyramids. As a rule, a ball is used as the touch object, which is attached to one end of the stylus. In this case, the stylus by no means only be designed rod-shaped, there are also "fir trees" are known, which have several, each perpendicular to each other in different directions pointing branches, at the end of each a tactile object, such as a ball attached. In this way, a stylus can also have multiple touch objects. In principle, more than one stylus, each with at least one tactile object may be included in the button recording.

Der mindestens eine Lageränderungssensor ermöglicht der Datenverarbeitungseinrichtung, aus den ermittelten Lageänderungsdaten eine aktuelle Position und Lage des Messgeräts fortzuschreiben. Anhand der festen Anordnung des Taststifts in der Tasteraufnahme ist auf diese Weise auch stets die Position des Tastobjekts bekannt. So kann auf einfache Weise von einer zu schulenden Person mittels des Messgeräts ein Messen der Koordinaten eines Punkts auf dem Werkstück oder ein Scanning-Vorgang durchgeführt werden.The at least one bearing change sensor allows the data processing device to update a current position and position of the measuring device from the determined change in position data. Based on the fixed arrangement of the stylus in the button recording the position of the probe object is always known in this way. Thus, in a simple manner from a person to be trained by means of the measuring device, a measurement of the coordinates of a point on the workpiece or a scanning operation can be performed.

Werden in der Datenverarbeitungseinrichtung die auch für tatsächlich eingesetzte Koordinatenmessgeräte definierten Protokolle für Fremdgeräteschnittstellen verwendet, so muss an der Software zur Einrichtung der Datenverarbeitungseinrichtung keinerlei Veränderung vorgenommen werden. Auf diese Weise wird es möglich, die Datenverarbeitungseinrichtung derart zu betreiben, wie dies auch bei einem tatsächlichen Einsatz erfolgen würde.If the protocols also defined for actually used coordinate measuring machines are used for external device interfaces in the data processing device, then no change must be made to the software for setting up the data processing device. In this way, it becomes possible to operate the data processing device in the same way as would be the case with actual use.

Etwa kann so die eingangs genannte Software ”CALYPSO” der Anmelderin auf der Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet sein und die eingegebenen Lageänderungsdaten auswerten. Auf diese Weise kann eine praxisnahe Schulung erfolgen.For example, the Applicant's software "CALYPSO" mentioned at the outset can be set up on the data processing device and evaluate the input position change data. In this way, a practical training can be done.

Aufgrund der einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung des Messgeräts wird dieses auch als ”Trainings-Messgerät (TMG)” bezeichnet. Die einfache Ausgestaltung und damit kostengünstige Anschaffung ermöglicht es, mehrere dieser Geräte vorzuhalten und so mehr als eine Person parallel zu schulen.Due to the simple and inexpensive design of the meter this is also referred to as "training meter (TMG)". The simple design and thus cost acquisition makes it possible to maintain several of these devices and so train more than one person in parallel.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, das eingangs genannte Koordinatenmessgerät dahingehend weiterzubilden, dass das Koordinatenmessgerät mindestens eine optische Sensoreinrichtung zum Erfassen von weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten des tragbaren Messgeräts aufweist, wobei die mindestens eine optische Sensoreinrichtung eine Bilderfassungseinrichtung zum Erfassen eines zweidimensionalen Bildes und eine Tiefensensoreinrichtung zum Erfassen einer Tiefeninformation des zweidimensionalen Bildes aufweist, und wobei das Koordinatenmesssystem einen Sender zum Senden der weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten an die Datenverarbeitungseinrichtung aufweist.According to a second aspect of the invention, it is proposed to further develop the coordinate measuring machine mentioned above in that the coordinate measuring machine has at least one optical sensor device for detecting further position and / or position change data of the portable measuring device, wherein the at least one optical sensor device comprises an image acquisition device for detecting a two-dimensional An image and a depth sensor device for detecting a depth information of the two-dimensional image, and wherein the coordinate measuring system comprises a transmitter for transmitting the further position and / or position change data to the data processing device.

Auf diese Weise wird es mittels einer einfachen optischen Sensoreinrichtung möglich, die räumliche Position des Messgeräts zu überwachen und nachzuverfolgen. Beispielsweise kann eine solche optische Sensoreinrichtung ein Gestenerkennungssystem sein, wie es unter dem Namen ”Kinect” von der Firma Microsoft, Redmond, Seattle, USA, vertrieben wird. Derartige optische Sensoreinrichtungen sind kostengünstig herstellbar. Eine derartige optische Sensoreinrichtung ermöglicht es, die Gesten der zu schulenden Person auszuwerten und aus diesen die Position des Tastobjekts des Messgeräts nachzuverfolgen. Natürlich weist ein solches Messsystem eine deutlich geringere Genauigkeit als bekannte Koordinatenmessgeräte auf, zumindest für den Einsatz zu Schulungszwecken kann es jedoch vollkommen ausreichend sein.In this way it is possible by means of a simple optical sensor device to monitor and track the spatial position of the measuring device. For example, such an optical sensor device may be a gesture recognition system as sold under the name "Kinect" by Microsoft, Redmond, Seattle, USA. Such optical sensor devices can be produced inexpensively. Such an optical sensor device makes it possible to evaluate the gestures of the person to be trained and to track from these the position of the sensing object of the measuring device. Of course, such a measuring system has a much lower accuracy than known coordinate measuring machines, at least for use for training purposes, however, it may be completely sufficient.

Erneut können die so ermittelten weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten an die Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt werden, die mit einer üblichen, auch tatsächlich an herkömmlichen Koordinatenmessgeräten eingesetzten Software eingerichtet ist. So kann auf diese Weise mittels einer preiswerten optischen Sensoreinrichtung auf relativ kleinem Raum, beispielsweise lediglich auf einem Schreibtisch, ein Koordinatenmesssystem zu Schulungszwecken eingerichtet werden.Once again, the further position and / or position change data determined in this way can be transmitted to the data processing device, which is set up with a customary software that is actually used on conventional coordinate measuring machines. Thus, by means of a low-cost optical sensor device in a relatively small space, for example only on a desk, a coordinate measuring system can be set up for training purposes.

Aufgrund der geringeren Genauigkeit gegenüber bekannten Koordinatenmessgeräten eignet sich das Koordinatenmesssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung insbesondere für den Einsatz zu Schulungszwecken. Aber auch bei Werkstücken mit großen Toleranzen, zum Beispiel bei Guss- oder Schmiedeteilen, kann eine derartige Genauigkeit des Koordinatenmesssystems schon ausreichen, um beispielsweise mit einfachen Mitteln eine Kontrolle eines Werkstücks vor Ort durchzuführen. Durch geringere Genauigkeitsanforderungen eignet sich das vorgeschlagene Koordinatenmesssystem daher auch zum Feldeinsatz.Due to the lower accuracy compared with known coordinate measuring machines, the coordinate measuring system according to the first aspect of the invention and according to the second aspect of the invention is particularly suitable for use for training purposes. But even with workpieces with large tolerances, for example, cast or forged parts, such accuracy of the coordinate measuring system may be sufficient to perform, for example, by simple means, a control of a workpiece on site. Due to lower accuracy requirements, the proposed coordinate measuring system is therefore also suitable for field use.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird daher vollkommen gelöst.The object initially posed is therefore completely solved.

In einer Ausgestaltung des Koordinatenmesssystems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Lageänderungssensor derart ausgebildet ist, dass er sowohl translatorisch als auch rotatorisch Lageänderungsdaten des tragbaren Messgeräts in einem dreidimensionalen Koordinatensystem erfasst. Darüber hinaus kann in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen sein, dass der mindestens eine Lageänderungssensor derart ausgebildet ist, dass er dreidimensionale Kompassdaten als Lageänderungsdaten ermittelt.In an embodiment of the coordinate measuring system according to the first aspect of the invention, it can be provided that the at least one position change sensor is designed such that it detects position change data of the portable measuring device both translationally and rotationally in a three-dimensional coordinate system. In addition, in a further embodiment it can be provided that the at least one position change sensor is designed such that it determines three-dimensional compass data as position change data.

Ein solcher Sensor ist beispielsweise unter der Bezeichnung 1056-PhidgetSpatial 3/3/3 von der Firma Phidgets Inc., Calgary, Kanada, erhältlich.Such a sensor is available, for example, under the designation 1056-PhidgetSpatial 3/3/3 from Phidgets Inc., Calgary, Canada.

Ein solcher Lageänderungssensor ermöglicht es, translatorische und rotatorische Lageänderungsdaten dreidimensional, d. h. in Richtung und um die Achsen des kartesischen Koordinatensystems zu erfassen. Darüber hinaus ist der Sensor dazu in der Lage, durch Magnetfeldmessungen dreidimensionale Kompassdaten und eine entsprechende Orientierung des Lageänderungssensors zu ermitteln. Durch zweimaliges Aufintegrieren der Beschleunigungen sind der Lageänderungssensor und das Messgerät dazu in der Lage, ausgehend von einem durch Kalibrierung bestimmten bekannten Ort eine Position bzw. durch einmaliges Aufintegrieren eine Bewegung an die Datenverarbeitungseinrichtung aktiv zu übermitteln. Aufgrund der bekannten Position des Tastobjekts in dem Messgerät kann so auch die Position des Tastobjekts und damit die Koordinaten des angetasteten Punkts des Werkstücks ermittelt werden. Des Weiteren kann auf diese Weise die Geschwindigkeit eines Scanning-Vorgangs ermittelt werden. Dabei kann dann beispielsweise automatisch in der Datenverarbeitungseinrichtung eine Einteilung in Geschwindigkeitsbereiche, wie etwa langsam, mittel, schnell, und beispielsweise eine entsprechend angepasste Auswertung der Lageänderungsdaten erfolgen.Such a position change sensor makes it possible to detect translational and rotational position change data three-dimensionally, ie in the direction and around the axes of the Cartesian coordinate system. In addition, the sensor is capable of magnetic field measurements three-dimensional compass data and a corresponding orientation to determine the position change sensor. By integrating the accelerations twice, the attitude change sensor and the measuring device are capable of actively transmitting a position from a known location determined by calibration or, by integrating once, actively transmitting a motion to the data processing device. Due to the known position of the touch object in the measuring device, the position of the touch object and thus the coordinates of the touched point of the workpiece can thus also be determined. Furthermore, the speed of a scanning process can be determined in this way. In this case, for example, a division into speed ranges, such as slow, medium, fast, and, for example, a correspondingly adapted evaluation of the position change data can then be carried out automatically in the data processing device.

In einer Ausgestaltung des Koordinatenmesssystems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das tragbare Messgerät des Weiteren eine Auslöseeinrichtung zum Starten und Beenden eines Messvorgangs aufweist.In one embodiment of the coordinate measuring system according to the first aspect of the invention or according to the second aspect of the invention, it may be provided that the portable measuring device further comprises a triggering device for starting and ending a measuring operation.

Mittels einer solchen Auslöseeinrichtung kann manuell oder automatisch ein Messvorgang gestartet und beendet werden. Da eine gemäß dem ersten Aspekt und gemäß dem zweiten Aspekt vorgeschlagenen Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Position und Lage des Messgeräts ständig Positions- und Lagedaten ermittelt, ist es vorteilhaft, der Datenverarbeitungseinrichtung den Beginn und das Ende eines Messvorgangs anzuzeigen. Dann können uns während des Messvorgangs die Lage- bzw. Positionsdaten in die Auswertung, beispielsweise mittels der eingangs beschriebenen ”CALYPSO”, aufgenommen werden. Eine Auswertung der Messwerte, beispielsweise eine Berechnung der gemessenen Geometrie sowie deren Aufruf und Darstellung, kann automatisch erfolgen, nachdem mittels der Auslöseeinrichtung ein Ende des Messvorgangs angezeigt wurde. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann dazu derart eingerichtet sein, dass ein erneutes Betätigen der Auslöseeinrichtung ein Ende des Messvorgangs anzeigt oder aber ein Loslassen der Auslöseeinrichtung ein Ende des Messvorgangs anzeigt.By means of such a triggering device, a measuring process can be started and stopped manually or automatically. Since a sensor device proposed according to the first aspect and according to the second aspect constantly determines position and position data for detecting a position and position of the measuring device, it is advantageous to display to the data processing device the beginning and the end of a measuring process. Then, during the measurement process, the position or position data can be included in the evaluation, for example by means of the "CALYPSO" described above. An evaluation of the measured values, for example a calculation of the measured geometry and its call and display, can be carried out automatically after an end of the measuring process has been displayed by means of the triggering device. For this purpose, the data processing device can be set up in such a way that a renewed actuation of the triggering device indicates an end of the measuring process or if a release of the triggering device indicates an end of the measuring process.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das tragbare Messgerät ein Griffelement zum Halten des tragbaren Messgeräts aufweist, und wobei die Auslöseeinrichtung als manuell betätigbarer Schalter ausgebildet ist. Der manuell betätigbare Schalter kann dabei an dem Griffelement angeordnet sein.In one embodiment it can be provided that the portable measuring device has a grip element for holding the portable measuring device, and wherein the triggering device is designed as a manually operable switch. The manually operable switch can be arranged on the handle element.

Auf diese Weise wird eine besonders einfache manuelle und intuitive Betätigung der Auslöseeinrichtung ermöglicht.In this way, a particularly simple manual and intuitive operation of the triggering device is made possible.

In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Auslöseeinrichtung als Mikrofon ausgebildet ist, das ein Antasten des Werkstücks mittels des mindestens einen Tastobjekts akustisch erfasst.In a further embodiment it can be provided that the triggering device is designed as a microphone, which detects a probing of the workpiece by means of the at least one touch object acoustically.

Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln beispielsweise das Anschlagen des Tastobjekts an das Werkstück wahrgenommen und ein etwaiges Kratzgeräusch des Objekts über die Werkstückoberfläche erfasst werden. Nach einem Abheben des Tastobjekts von der Werkstückoberfläche wird das Kratzgeräusch enden. Auf diese Weise kann besonders einfach ein automatisches Erkennen eines Antastens des Werkstücks erfasst werden. Alternativ kann das Starten und Beenden des Messvorgangs auch durch akustische Kommandos des Nutzers angezeigt werden.In this way, by simple means, for example, the striking of the Tastobjekts perceived on the workpiece and a possible scratching noise of the object can be detected on the workpiece surface. After a lifting of the Tastobjekt from the workpiece surface, the scratching noise will end. In this way, an automatic detection of a touch of the workpiece can be detected particularly easily. Alternatively, the starting and ending of the measuring process can also be indicated by acoustic commands of the user.

In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Auslöseeinrichtung als Berührungssensor ausgebildet ist, der ein Antasten des Werkstücks mittels des mindestens einen Tastobjekts des mindestens einen Taststifts erfasst. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass durch Berühren des Werkstücks mittels des Tastobjekts ein Schaltkreis geschlossen wird oder aber eine Beaufschlagung einer Kraft auf das Tastobjekt ein Schalten der Auslöseeinrichtung aktuiert und so das Vorliegende einer Antastung erfasst.In a further embodiment it can be provided that the triggering device is designed as a touch sensor which detects a probing of the workpiece by means of the at least one sensing object of the at least one stylus. For example, it may be provided that a circuit is closed by touching the workpiece by means of the touch object or actuation of a force on the touch object actuates a switching of the triggering device and thus detects the presence of a probing.

Des Weiteren kann das Koordinatenmesssystem gemäß dem ersten Aspekt dahingehend weitergebildet sein, dass das Koordinatenmesssystem mindestens eine optische Sensoreinrichtung zum Erfassen von weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten des tragbaren Messgeräts aufweist, und wobei das Koordinatenmesssystem einen Sender zum Senden der weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten an die Datenverarbeitungseinrichtung aufweist.Furthermore, the coordinate measuring system according to the first aspect can be further developed such that the coordinate measuring system has at least one optical sensor device for detecting further position and / or position change data of the portable measuring device, and wherein the coordinate measuring system has a transmitter for transmitting the further position and / or Having location change data to the data processing device.

Somit können auch sowohl mindestens ein Lageänderungssensor in dem Messgerät als auch eine optische Sensoreinrichtung zur Überwachung des tragbaren Messgeräts vorgesehen sein. Auf diese Weise können redundant Positions- und/oder Lageänderungsdaten des tragbaren Messgeräts ermittelt werden und in die Datenverarbeitungseinrichtung eingegeben werden. Auf diese Weise kann die Genauigkeit des Koordinatenmesssystems erhöht werden und es wird ein robusterer Einsatz möglich, etwa wenn eine Sichtlinie zu der optischen Sensoreinrichtung verdeckt ist und nicht diese nicht arbeiten kann. Es kann dann mittels des mindestens einen Lageänderungssensors dennoch der Messvorgang fortgeführt werden.Thus, both at least one position change sensor in the measuring device and an optical sensor device for monitoring the portable measuring device can be provided. In this way, redundant position and / or position change data of the portable measuring device can be determined and entered into the data processing device. In this way, the accuracy of the coordinate measuring system can be increased and a more robust use becomes possible, for example if a line of sight to the optical sensor device is concealed and can not work. It can then by means of at least one Position change sensor nevertheless the measuring process can be continued.

In einer Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, dass das tragbare Messgerät mindestens ein optisches Element der mindestens einen Sensoreinrichtung aufweist.In one embodiment, it may be provided that the portable measuring device has at least one optical element of the at least one sensor device.

In dieser Ausgestaltung kann das Messgerät somit Elemente aufweisen, die seine optische Erfassung unterstützen. Auf diese Weise kann die Genauigkeit des Koordinatenmesssystems erhöht werden. Beispielsweise können drei oder mehr Leuchtmarkierungen an dem Messgerät angebracht sein, die eine vordefinierte Lage an dem Messgerät aufweisen und deren Erfassung für die optische Sensoreinrichtung einfach ist.In this embodiment, the measuring device can thus have elements that support its optical detection. In this way, the accuracy of the coordinate measuring system can be increased. For example, three or more luminescent markings may be attached to the measuring device, which have a predefined position on the measuring device and whose detection is easy for the optical sensor device.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das tragbare Messgerät mindestens eine Infrarot-Empfangseinrichtung aufweist, und wobei die mindestens eine optische Sensoreinrichtung des Koordinatenmesssystems des Weiteren mindestens zwei Infrarot-Sendeeinrichtungen aufweisen, die in einer festgelegten Lage relativ zueinander angeordnet sind.In one embodiment, it may be provided that the portable measuring device has at least one infrared receiving device, and wherein the at least one optical sensor device of the coordinate measuring system further comprises at least two infrared transmitting devices which are arranged in a fixed position relative to each other.

Auf diese Weise kann ebenfalls eine kostengünstige optische Sensoreinrichtung bereitgestellt werden, die dazu in der Lage ist, eine Lage des Messgeräts relativ zu den Infrarot-Sendeeinrichtungen zu ermitteln. Eine derartige optische Sensoreinrichtung, insbesondere auch in Kombination mit mindestens einem Lageänderungssensor, wird beispielsweise unter dem Namen ”Wii” von der Firma Nintendo, Kyoto, Japan, vertrieben.In this way, a cost-effective optical sensor device can also be provided, which is able to determine a position of the measuring device relative to the infrared transmitting devices. Such an optical sensor device, in particular also in combination with at least one position change sensor, is sold, for example, under the name "Wii" by the company Nintendo, Kyoto, Japan.

In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das tragbare Messgerät ein Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich emittierendes und ein eine vorbestimmte geometrische Form und Dimensionierung aufweisendes Referenzelement aufweist.In a further embodiment, it may be provided that the portable measuring device has a reference element emitting light in a predetermined wavelength range and having a predetermined geometric shape and dimensioning.

Auf diese Weise kann die optische Erfassung mittels der optischen Sensoreinrichtung erleichtert werden. Aufgrund der vorbestimmten Geometrie und des vorbestimmten Wellenlängenbereichs kann somit beispielsweise bei der Aufnahme eines zweidimensionalen Bildes das Referenzelement bei einer Bilderfassung einfach innerhalb des Bildes detektiert werden. Anhand der bekannten Dimensionen des Referenzelements kann zudem auf diese Weise eine Tiefeninformation über den Abstand des Referenzelements von der optischen Sensoreinrichtung gewonnen werden. Ist die Lage des Referenzelements an dem Messgerät bekannt, kann somit auf die Position des Messgeräts rückgeschlossen werden. Selbstverständlich kann auch mehr als ein Referenzelement vorgesehen sein, so dass auch eine Lage des Messgeräts erfasst werden kann und somit auch auf eine Lageposition des Tastobjekts rückgeschlossen werden kann. Auf diese Weise wird ebenfalls auf einfache Art eine Möglichkeit zur optischen Erfassung des Messgeräts bereitgestellt.In this way, the optical detection can be facilitated by means of the optical sensor device. Due to the predetermined geometry and the predetermined wavelength range, the reference element can thus be easily detected within the image during image acquisition, for example when taking a two-dimensional image. On the basis of the known dimensions of the reference element can also be obtained in this way a depth information on the distance of the reference element of the optical sensor device. If the position of the reference element on the measuring device is known, it is thus possible to deduce the position of the measuring device. Of course, more than one reference element may be provided, so that a position of the measuring device can be detected and thus can be deduced to a position position of the Tastobjekts. In this way, a possibility for optical detection of the measuring device is also provided in a simple way.

Bei dem Koordinatenmesssystem gemäß dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Tiefensensoreinrichtung eine Infrarotsendeeinrichtung und eine Infrarotempfangseinrichtung aufweist.In the coordinate measuring system according to the first aspect and the second aspect of the invention, it may be provided that the depth sensor device comprises an infrared emitting device and an infrared receiving device.

Auf diese Weise kann auf besonders einfache Art eine Tiefensensoreinrichtung bereitgestellt sein, und zusätzlich zu dem mittels der Bilderfassungseinrichtung erfassten zweidimensionalen Bildes eine Tiefeninformation des Bildes ermittelt werden.In this way, a depth sensor device can be provided in a particularly simple manner, and in addition to the two-dimensional image detected by the image capture device, a depth information of the image can be determined.

In einer Ausgestaltung des Koordinatenmesssystems gemäß dem ersten Aspekt und gemäß dem zweiten Aspekt kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass das das Koordinatenmesssystem mehr als eine optische Sensoreinrichtung aufweist.In an embodiment of the coordinate measuring system according to the first aspect and according to the second aspect, it can be provided in principle that the coordinate measuring system has more than one optical sensor device.

Auf diese Weise kann der Raumbereich, in dem mit dem Messgerät gearbeitet werden kann, vergrößert werden, da beispielsweise eine zu schulende Person mit ihrem Körper nicht eine Sichtlinie zu jedem der optischen Sensoreinrichtungen versperren kann. Des Weiteren kann die Genauigkeit des Koordinatenmesssystems auf diese Weise erhöht werden, indem die Positions- und/oder Lageänderungsdaten jeder der optischen Sensoreinrichtungen verglichen bzw. ausgewertet werden.In this way, the space in which the meter can be operated can be increased, for example, because a person to be trained with his body can not obstruct a line of sight to each of the optical sensor devices. Further, the accuracy of the coordinate measuring system can be increased in this manner by comparing the position and / or attitude change data of each of the optical sensor devices.

In einer Ausgestaltung des Koordinatenmesssystems gemäß dem ersten Aspekt und gemäß dem zweiten Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Datenverarbeitungseinrichtung des Weiteren eine Anzeigeeinrichtung aufweist und derart ausgebildet ist, dass die Anzeigeeinrichtung ein Modell des Werkstücks anzeigt, wobei sich eine Perspektive, in der das Modell angezeigt ist, abhängig von den Lageänderungsdaten ändert.In an embodiment of the coordinate measuring system according to the first aspect and according to the second aspect, it may be provided that the data processing device further comprises a display device and is configured such that the display device displays a model of the workpiece, wherein a perspective in which the model is displayed is, depending on the location change data changes.

Des Weiteren kann in einer Ausgestaltung des Koordinatenmesssystems gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß dem zweiten Aspekt vorgesehen sein, dass die Datenverarbeitungseinrichtung des Weiteren eine Anzeigeeinrichtung aufweist und derart ausgebildet ist, dass die Anzeigeeinrichtung ein Modell des Werkstücks anzeigt, wobei sich eine Perspektive, in der das Modell angezeigt ist, abhängig von den weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten ändert.Furthermore, in an embodiment of the coordinate measuring system according to the first aspect or according to the second aspect, it may be provided that the data processing device further comprises a display device and is configured such that the display device displays a model of the workpiece, wherein a perspective in which Model is displayed, depending on the other position and / or position change data changes.

Gemäß der im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verwendeten Terminologie bezieht sich der Begriff ”Lageänderungsdaten” auf die von dem mindestens einen Lageänderungssensor an die Datenverarbeitungseinrichtung übermittelten Daten. Der Begriff ”weitere Positions- und/oder Lageänderungsdaten” bezieht sich auf die von der mindestens einen optischen Sensoreinrichtung an die Datenverarbeitungseinrichtung übermittelten Positions- und/oder Lageänderungsdaten.According to the terminology used in the present application, the term "attitude change data" refers to that of the at least one attitude change sensor Data processing device transmitted data. The term "further position and / or position change data" refers to the position and / or position change data transmitted by the at least one optical sensor device to the data processing device.

Auf diese Weise kann die Position und Lage des tragbaren Messgeräts als eine Kameraposition für eine Betrachtung des CAD-Modells interpretiert werden und dem Koordinatenmesssystem eine zusätzliche Vereinfachung bieten. So wird das Modell von der Anzeigevorrichtung nämlich immer in genau der Weise dargestellt, wie sie sich aus Sicht des tragbaren Messgeräts ergibt. Die Kameraposition der Betrachtung des CAD-Modells kann so auf intuitive Weise von der zu schulenden Person mittels des tragbaren Messgeräts gesteuert werden. Auf diese Weise wird es vermieden, dass die zu schulende Person zusätzlich die Handhabung des CAD-Modells auf der Anzeigevorrichtung mittels der Eingabegeräte der Datenverarbeitungseinrichtung, wie beispielsweise einer Maus, erlernen muss.In this way, the position and location of the portable meter may be interpreted as a camera position for viewing the CAD model and provide additional convenience to the coordinate measuring system. Thus, the model of the display device is always displayed in exactly the way that results from the perspective of the portable meter. The camera position of the viewing of the CAD model can thus be intuitively controlled by the person to be trained by means of the portable measuring device. In this way it is avoided that the person to be trained additionally has to learn to handle the CAD model on the display device by means of the input devices of the data processing device, such as a mouse.

Des Weiteren kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass ein aktives Tastobjekt des mindestens einen Tastobjekts bzw. in dem Fall, dass mehr als ein Taststift vorgesehen ist, der taktile Taststift und das aktive Tastobjekt von der Anzeigevorrichtung symbolhaft angezeigt werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann derart eingerichtet sein, dass das aktive Tastobjekt durch eine entsprechende Eingabe der zu schulenden Person an die Datenverarbeitungseinrichtung gewechselt werden kann. Beispielsweise können hierzu auch Bedienelemente an dem Messgerät selbst vorgesehen sein. Des Weiteren können die Eingaben selbstverständlich auch direkt mittels eines Eingabegeräts der Datenverarbeitungseinrichtung erfolgen. Des Weiteren kann darüber hinaus beispielsweise vorgesehen sein, Lage- bzw. Position des Messgeräts in Richtung einer bestimmten Raumachse bzw. um eine bestimmte Raumachse der Auswertung konstant zu halten und nur Lageänderungen in Richtung bzw. um die übrigen Raumachsen zu erfassen bzw. auszuwerten. Beispielsweise kann dies vorteilhaft sein, wenn in einer definierten Schnittebene etwa die Messung eines Kreises bzw. eines Berührungsquerschnitts erfolgen soll. Eine derartige Eingabe kann entweder direkt mittels einer Eingabe in die Datenverarbeitungseinrichtung erfolgen oder es kann das Messgerät Bedienelemente aufweisen, die dazu ausgebildet sind, eine Lage- bzw. Position des Messgeräts in Richtung einer Raumachse oder um eine Raumachse konstant zu halten.Furthermore, in one embodiment, it may be provided that an active touch object of the at least one touch object or, in the case where more than one stylus is provided, the tactile stylus and the active touch object are symbolically displayed by the display device. The data processing device can be set up such that the active tactile object can be changed to the data processing device by a corresponding input of the person to be trained. For example, for this purpose, operating elements can also be provided on the measuring device itself. Furthermore, the inputs can of course also be made directly by means of an input device of the data processing device. Furthermore, it may furthermore be provided, for example, to keep the position or position of the measuring device constant in the direction of a specific spatial axis or about a specific spatial axis of the evaluation and to detect or evaluate only positional changes in the direction or around the other spatial axes. For example, this can be advantageous if, for example, the measurement of a circle or of a contact cross section is to take place in a defined sectional plane. Such an input can either take place directly by means of an input into the data processing device or the measuring device can have operating elements which are designed to keep a position or position of the measuring device constant in the direction of a spatial axis or about a spatial axis.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 eine Ausführungsform eines Koordinatenmesssystems gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung, 1 an embodiment of a coordinate measuring system according to a first aspect of the invention,

2 eine Ausführungsform eines Koordinatenmesssystems gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, und 2 an embodiment of a coordinate measuring system according to a second aspect of the invention, and

3 weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten eines Koordinatenmesssystems. 3 Further design options of a coordinate measuring system.

1 zeigt eine Ausführungsform eines Koordinatenmesssystems 10 gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung. 1 shows an embodiment of a coordinate measuring system 10 according to a first aspect of the invention.

Das Koordinatenmesssystem 10 dient dazu, ein Werkstück 12 zu vermessen.The coordinate measuring system 10 serves to a workpiece 12 to measure.

Dazu weist das Koordinatenmesssystem 10 ein tragbares Messgerät 14 auf. Das tragbare Messgerät 14 weist eine Tasteraufnahme 16 sowie einen Taststift 18 auf, an dem mindestens ein Tastobjekt 20 angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform sind mehrere Tastobjekte 20 vorgesehen, die jeweils kugelförmig ausgebildet sind. In alternativen Ausgestaltungen kann die Tasteraufnahme 16 auch mehrere Taststifte 18 aufweisen, die jeweils mindestens ein Tastobjekt 20 aufweisen.This is indicated by the coordinate measuring system 10 a portable measuring device 14 on. The portable measuring device 14 has a button recording 16 and a stylus 18 on, at least one touch object 20 is arranged. In the illustrated embodiment, multiple touch objects 20 provided, which are each spherical. In alternative embodiments, the button recording 16 also several styli 18 each having at least one touch object 20 exhibit.

Das tragbare Messgerät 14 kann von einem Nutzer mit dem Tastobjekt 20 an das Werkstück 12 in Antastung gebracht werden. Auf diese Weise ist es möglich, Koordinaten 22 eines Punkts 24 des Werkstücks 12 zu ermitteln. Darüber hinaus ist es im Rahmen eines sogenannten Scanning-Vorgangs möglich, das Messgerät 14 an dem Werkstück 12 entlang zu führen, während sich das Tastobjekt 20 in Anlage an dem Werkstück 12 befindet und so eine Vielzahl von Punkten 24 entlang eines Messweges zu erfassen.The portable measuring device 14 can by a user with the tactile object 20 to the workpiece 12 be brought into touch. In this way it is possible to coordinate 22 a point 24 of the workpiece 12 to investigate. In addition, it is possible in the context of a so-called scanning process, the meter 14 on the workpiece 12 to lead along while the tactile object 20 in contact with the workpiece 12 is located and so a lot of points 24 along a measuring path to capture.

Der Taststift 18 ist fest in der Tasteraufnahme 16 aufgenommen. Das bedeutet, dass die relative Lage der Tastobjekte 20 zu der Tasteraufnahme 16 bekannt ist. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass eine relative Bewegung der Tastobjekte 20 zu der Tasteraufnahme 16 nicht möglich ist. Insbesondere kann der Taststift 18 starr mit der Tasteraufnahme 16 verbunden sein. Auf diese Weise sind keinerlei Sensoren notwendig, die eine Lage des Taststifts 18 relativ zu der Tasteraufnahme 16 erfassen müssen.The stylus 18 is fixed in the button holder 16 added. That means the relative location of the touch objects 20 to the button recording 16 is known. In particular, it may be provided that a relative movement of the Tastobjekte 20 to the button recording 16 not possible. In particular, the stylus 18 rigid with the button holder 16 be connected. In this way, no sensors are necessary, the one position of the stylus 18 relative to the button recording 16 need to capture.

Das Messgerät 14 weist einen Lageänderungssensor 26 auf. In der dargestellten Ausführungsform ist hier dazu in der Lage, Beschleunigungen in Richtung von drei Raumachsen und Winkelbeschleunigungen um diese drei Raumachsen zu erfassen. Des Weiteren weist das Messgerät 14 einen Sender 28 auf, der mit einem Empfänger 29 mittels einer drahtlosen Verbindung 30 verbunden ist. In einer alternativen Ausgestaltung kann selbstverständlich auch eine drahtgebundene Verbindung bereitgestellt sein. Mittels der Verbindung 30 werden die mittels des Lageänderungssensors 26 erfassten Lageänderungsdaten 32 zu dem Empfänger 29 übermittelt. The measuring device 14 has a position change sensor 26 on. In the illustrated embodiment, this is able to detect accelerations in the direction of three spatial axes and angular accelerations about these three spatial axes. Furthermore, the meter points 14 a transmitter 28 on that with a receiver 29 by means of a wireless connection 30 connected is. In an alternative embodiment, of course, a wired connection can be provided. By means of the connection 30 become the means of the position change sensor 26 recorded change of location data 32 to the recipient 29 transmitted.

Des Weiteren weist das Koordinatensystem 10 eine Datenverarbeitungseinrichtung 34 auf, die aus den ermittelten Lageänderungsdaten 32 die Koordinaten 22 des Werkstücks 12 ermittelt.Furthermore, the coordinate system 10 a data processing device 34 based on the determined change of location data 32 the coordinates 22 of the workpiece 12 determined.

Darüber hinaus ist in der dargestellten Ausführungsform der Lageänderungssensor 26 dazu in der Lage, Änderungen eines Magnetfelds in drei Raumrichtungen zu messen und dadurch dreidimensionale Kompassdaten 36 zu erfassen, so dass zusätzlich eine Lage des Messgeräts 14 innerhalb des Magnetfelds der Erde in den Lageänderungsdaten 32 übertragen werden kann. Die Übertragung derartiger Kompassdaten ist jedoch nicht zwingend notwendig und lediglich optional.Moreover, in the illustrated embodiment, the attitude change sensor 26 capable of measuring changes in a magnetic field in three spatial directions and thereby three-dimensional compass data 36 to capture, so that in addition a position of the measuring device 14 within the magnetic field of the earth in the attitude change data 32 can be transferred. However, the transmission of such compass data is not mandatory and only optional.

Eine Kalibrierung des Koordinatenmesssystems 10 kann auf dem Durchschnittsfachmann bekannte Weise erfolgen, vorzugsweise durch Antastung mehrerer Punkte von bekannter absoluter Position, vorzugsweise in vorgegebenen Ausrichtungen. Auf diese Weise kann eine Ausgangsposition und Ausgangslage, d. h. räumliche Ausrichtung des Messgeräts 14 bestimmt werden, von denen ausgehend Lageänderungsdaten und dadurch die aktuelle Position und Lage des Messgeräts 14 fortgeschrieben werden kann.A calibration of the coordinate measuring system 10 can be done in the manner known to those skilled in the art, preferably by probing several points of known absolute position, preferably in predetermined orientations. In this way, a starting position and initial position, ie spatial orientation of the meter 14 are determined from which starting position change data and thereby the current position and location of the meter 14 can be updated.

Dies erfolgt durch zweifaches Aufintegrieren der in den Lageänderungsdaten 32 übermittelten Beschleunigungen. Das Aufintegrieren kann dabei in der Datenverarbeitungseinrichtung 34 erfolgen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die doppelt Aufintegration bereits mittels einer geeigneten Datenverarbeitungseinheit, die auch Teil des mindestens einen Lageänderungssensors 26 sein kann, in dem Messgerät 14 vorgenommen wird. Somit können die Lageänderungsdaten 32 auch bereits aufintegrierte Positions- und Lageänderungen des Messgeräts 14 aufweisen.This is done by twice integrating the in the position change data 32 transmitted accelerations. The integration can be done in the data processing device 34 respectively. But it can also be provided that the double integration already by means of a suitable data processing unit, which is also part of the at least one position change sensor 26 can be in the meter 14 is made. Thus, the attitude change data 32 also already integrated position and position changes of the measuring device 14 exhibit.

2 zeigt ein Koordinatenmesssystem 10' einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt. 2 shows a coordinate measuring system 10 ' an embodiment according to the second aspect.

Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden im Folgenden nicht erneut beschrieben. Es wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.Identical elements are identified by the same reference numerals and will not be described again below. It only goes into the differences.

Das Koordinatenmesssystem 10' gemäß dem zweiten Aspekt weist zur Erfassung einer Positions- und/oder Lageänderung des tragbaren Messgeräts 14 eine optische Sensoreinrichtung 40 auf. Die optische Sensoreinrichtung 40 erfasst weitere Positions- und/oder Lageänderungsdaten 42 des Messgeräts 14 und übermittelt diese an den Empfänger 29 der Datenverarbeitungseinrichtung 34.The coordinate measuring system 10 ' According to the second aspect, for detecting a position and / or position change of the portable measuring device 14 an optical sensor device 40 on. The optical sensor device 40 detects further position and / or position change data 42 of the meter 14 and transmits them to the recipient 29 the data processing device 34 ,

Dazu weist die optische Sensoreinrichtung 40 eine Bilderfassungseinrichtung 44 auf, die beispielsweise eine RGB-Kamera ist, und die ein zweidimensionales Bild eines Raumbereichs erfasst. Des Weiteren weist die optische Sensoreinrichtung 40 einen Tiefensensor 46 auf, der einen Infrarotsender 48 und einen Infrarotempfänger 50 aufweist. Der Infrarotsender 48 emittiert Infrarotstrahlung in den auch mittels der Bilderfassungseinrichtung 44 überwachten Raumbereich aus. Die reflektierte Infrarotstrahlung wird von dem Infrarotempfänger 50 erfasst. Aus der erfassten reflektierten Infrarotstrahlung kann die optische Sensoreinrichtung 40 eine Tiefeninformation des mittels der Bilderfassungseinrichtung 44 aufgenommenen zweidimensionalen Bildes ermitteln und somit jedem Bildpunkt des mittels der Bilderfassungseinrichtung 44 ermittelten zweidimensionalen Bildes eine Koordinate in einer dritten Raumrichtung senkrecht zu der Bildebene zuordnen. Eine solche optische Sensoreinrichtung 40 kann beispielsweise, wie eingangs erläutert, eine optische Sensoreinrichtung ”Kinect” sein, wie sie von der Firma Microsoft, Redmond, Seattle, USA, vertrieben wird.For this purpose, the optical sensor device 40 an image capture device 44 which is, for example, an RGB camera and captures a two-dimensional image of a space area. Furthermore, the optical sensor device 40 a depth sensor 46 on, an infrared transmitter 48 and an infrared receiver 50 having. The infrared transmitter 48 emits infrared radiation in the also by means of the image capture device 44 monitored room area. The reflected infrared radiation is from the infrared receiver 50 detected. From the detected reflected infrared radiation, the optical sensor device 40 a depth information of the means of the image capture device 44 recorded two-dimensional image and thus each pixel of the means of the image capture device 44 determined two-dimensional image assign a coordinate in a third spatial direction perpendicular to the image plane. Such an optical sensor device 40 For example, as discussed above, an optical sensor device may be "Kinect" as sold by Microsoft, Redmond, Seattle, USA.

Die optische Sensoreinrichtung 40 weist einen Sender 52 auf, der über eine kabellose oder aber auch kabelgebundene Verbindung 54 die weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten 42 an den Empfänger 29 und darüber hinaus zu der Datenverarbeitungseinrichtung 34 übermittelt.The optical sensor device 40 has a transmitter 52 on, via a wireless or wired connection 54 the further position and / or position change data 42 to the recipient 29 and moreover to the data processing device 34 transmitted.

Mittels der so bereitgestellten optischen Erfassung, auch Gestenerkennung genannt, ist die optische Sensoreinrichtung 40 dazu in der Lage, Position und Lage des Messgeräts 14 in der Hand eines Nutzers zu erfassen und eine Bewegung des Messgeräts 14 bzw. seine Positions- und/oder Lageänderung zu erfassen.By means of the thus provided optical detection, also called gesture recognition, is the optical sensor device 40 to be able to position and location of the meter 14 in the hand of a user to capture and a movement of the meter 14 or to detect its position and / or position change.

Aufgrund der vorbestimmten Anordnung des Tastobjekts 20 relativ zu dem Taststift 18 und relativ zu der Tasteraufnahme 16 kann so eine Position des Tastobjekts 20 und damit die Koordinaten eines an dem Werkstück 12 angetasteten Punkts 24 erfasst werden.Due to the predetermined arrangement of the touch object 20 relative to the stylus 18 and relative to the button recording 16 So can a position of the touch object 20 and hence the coordinates of one on the workpiece 12 touched point 24 be recorded.

Auf diese Weise kann kostengünstig und einfach ein Koordinatenmesssystem 10' insbesondere für Schulungszwecke bereitgestellt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei der relativ geringe Platzbedarf des Koordinatenmesssystems 10', das beispielsweise auf einem Arbeitsplatz bzw. einem Schreibtisch eingerichtet werden kann. Somit ist man beispielsweise dazu in der Lage, mehrere Personen problemlos in einem Raum gleichzeitig zu schulen. In this way can be inexpensive and easy a coordinate measuring system 10 ' especially for training purposes. Particularly advantageous is the relatively small footprint of the coordinate measuring system 10 ' that can be set up on a workstation or desk, for example. Thus, for example, one is able to train several people easily in a room at the same time.

3 zeigt nebeneinander weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten eines Koordinatenmesssystems 10'', wie sie beispielsweise in Zusammenhang mit dem Koordinatenmesssystem 10 gemäß dem ersten Aspekt oder dem Koordinatenmesssystem 10' gemäß dem zweiten Aspekt eingesetzt werden können. 3 shows next to each other further design options of a coordinate measuring system 10 '' , as for example in connection with the coordinate measuring system 10 according to the first aspect or the coordinate measuring system 10 ' can be used according to the second aspect.

Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden daher erneut beschrieben. Im Folgenden wird lediglich auf Unterschiede bzw. Erweiterungen eingegangen.Identical elements are identified by the same reference numerals and will therefore be described again. In the following, only differences or extensions will be discussed.

Grundsätzlich ist es möglich, in einem Koordinatenmesssystem 10'' sowohl einen Lageänderungssensor 26 als auch eine optische Sensoreinrichtung 40 einzusetzen. Auf diese Weise werden redundant Lageänderungsdaten 32 als auch weitere Positions- und/oder Lageänderungsdaten 42 ermittelt und an den Empfänger 29 übermittelt. Die Datenverarbeitungseinrichtung 34 ist dann dazu in der Lage, mit höherer Genauigkeit zu arbeiten. Des Weiteren ist der gesamte Aufbau des Koordinatenmesssystems 10'' dann robuster. Selbst wenn die optische Sensoreinrichtung 40 verdeckt sein sollte, so dass keine Sichtlinie zu dem Messgerät 14 besteht, kann anhand der Lageänderungsdaten 32 des Lageänderungssensors 26 eine Fortschreibung der Position und Lage des Messgeräts 14 durch die Datenverarbeitungseinrichtung 34 erfolgen.Basically, it is possible in a coordinate measuring system 10 '' both a position change sensor 26 as well as an optical sensor device 40 use. In this way, redundant change of location data 32 as well as further position and / or position change data 42 determined and sent to the recipient 29 transmitted. The data processing device 34 is then able to work with higher accuracy. Furthermore, the entire structure of the coordinate measuring system 10 '' then more robust. Even if the optical sensor device 40 should be covered, so no line of sight to the meter 14 can exist, based on the change of location data 32 the position change sensor 26 an update of the position and position of the measuring device 14 by the data processing device 34 respectively.

Es kann auch mehr als eine optische Sensoreinrichtung 40 vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine weitere optische Sensoreinrichtung 40' vorgesehen sein. Diese weist dann ebenfalls einen weiteren Sender 52' auf, der die von ihm erfassten weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten 42' mittels einer kabellosen oder kabelgebundenen Verbindung 54' an den Empfänger 29 übermittelt.It can also have more than one optical sensor device 40 be provided. For example, a further optical sensor device 40 ' be provided. This then also has another transmitter 52 ' on which he recorded further position and / or position change data 42 ' using a wireless or wired connection 54 ' to the recipient 29 transmitted.

Grundsätzlich können die Verbindungen 32, 42, 42' eine Kommunikation in beide Richtungen ermöglichen. Entsprechend kann zusätzlich zu dem Empfänger 29 ein Sender 59 bzw. eine kombinierte Sende-Empfangseinrichtung 29, 59 bereitgestellt sein, die dazu in der Lage ist, über die Verbindungen 32, 42, 42' beispielsweise Fehlermeldungen oder Befehle an das Messgerät 14 und/oder die optischen Sensoreinrichtungen 40, 40' zu übermitteln.Basically, the compounds can 32 . 42 . 42 ' enable communication in both directions. Accordingly, in addition to the receiver 29 a transmitter 59 or a combined transceiver 29 . 59 be provided that is capable of doing over the connections 32 . 42 . 42 ' For example, error messages or commands to the meter 14 and / or the optical sensor devices 40 . 40 ' to convey.

Das Messgerät 14 kann ein Griffelement 60 aufweisen, mit der das Messgerät 14 in der Hand gehalten werden kann. An dem Griffelement 60 kann eine Auslöseeinrichtung 62 in Form eines manuell zu betätigenden Schalters 62 vorgesehen sein. Durch Betätigen dieses Schalters 62 kann ein Nutzer des Messgeräts 14 den Beginn und das Ende eines Messvorgangs kennzeichnen. Etwa kann vorgesehen sein, dass ein erstmaliges Betätigen des Schalters 62 den Beginn eines Vorgangs kennzeichnet und ein zweites Betätigen des Schalters 62 ein Ende des Messvorgangs kennzeichnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Drücken und Gedrückthalten des Schalters 62 das Vorliegen eines Messvorgangs kennzeichnet und ein Loslassen des Schalters 62 ein Ende des Messvorgangs kennzeichnet. Entsprechend kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 34 dazu eingerichtet sein, nur dann eine Auswertung der Lageänderungsdaten 32 und/oder der weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten 42, 42' vorzunehmen, wenn mittels der Auslöseeinrichtung 62 das Vorliegen eines Messvorgangs gekennzeichnet ist.The measuring device 14 can be a handle element 60 exhibit, with which the meter 14 can be held in the hand. On the handle element 60 can be a triggering device 62 in the form of a manually operated switch 62 be provided. By pressing this switch 62 can be a user of the meter 14 mark the beginning and the end of a measuring process. For example, it may be provided that a first actuation of the switch 62 indicates the beginning of an operation and a second actuation of the switch 62 marks an end of the measuring process. It can also be provided that a press and hold the switch 62 indicates the presence of a measurement and a release of the switch 62 marks an end of the measuring process. Accordingly, the data processing device 34 to be set up, only then an evaluation of the position change data 32 and / or the further position and / or position change data 42 . 42 ' make, if by means of the triggering device 62 the presence of a measuring process is marked.

Die Auslöseeinrichtung 62 kann darüber hinaus beispielsweise als Mikrofon 62' ausgebildet sein. In der dargestellten Ausführungsform ist das Mikrofon 62' an dem Taststift 18 angeordnet. Es kann aber auch grundsätzlich vorgesehen sein, dass das Mikrofon 62' an einer anderen Stelle angeordnet ist, beispielsweise auch an einer oder mehrerer der optischen Sensoreinrichtungen 40, 40'. Auf diese Weise kann ebenfalls ein Beginn und ein Ende eines Messvorgangs gekennzeichnet werden. Bei einer Anordnung des Mikrofons 62' an dem Taststift 18 kann beispielsweise das Anschlagen eines Tastobjekts 20 an dem Werkstück 12 erfasst und dann der Messvorgang gestartet werden. Es kann beispielsweise auch ein Kratzgeräusch eines Tastobjekts 20 auf dem Werkstück 12 erfasst werden, und so auf das Vorliegen eines Scanning-Vorgangs erfasst werden. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass ein Nutzer mittels gesprochener Befehle, die das Mikrofon 62' empfängt, den Beginn und das Ende des Messvorgangs angibt. Auf diese Weise kann eine besonders intuitive Steuerung des Koordinatenmesssystems 10'' erfolgen.The triggering device 62 can also be used as a microphone, for example 62 ' be educated. In the illustrated embodiment, the microphone is 62 ' on the stylus 18 arranged. But it can also be provided in principle that the microphone 62 ' is arranged at a different location, for example, on one or more of the optical sensor devices 40 . 40 ' , In this way, also a beginning and an end of a measurement process can be marked. In an arrangement of the microphone 62 ' on the stylus 18 for example, striking a touch object 20 on the workpiece 12 and then the measuring process is started. For example, it may also be a scratching sound of a touch object 20 on the workpiece 12 be detected and thus detected on the presence of a scanning process. Of course, it can also be provided that a user by means of spoken commands that the microphone 62 ' receives, indicates the beginning and the end of the measuring process. In this way, a particularly intuitive control of the coordinate measuring system 10 '' respectively.

Des Weiteren kann die Auslöseeinrichtung auch als Berührungssensor 32'' ausgestaltet sein, der dazu in der Lage ist, automatisch eine Berührung des Werkstücks 12 durch ein Tastobjekt 20 zu erfassen.Furthermore, the triggering device can also be used as a touch sensor 32 '' be configured, which is capable of automatically touching the workpiece 12 through a tactile object 20 capture.

An dem Messgerät 14 kann des Weiteren ein optisches Element 66 vorgesehen sein. Das optische Element 66 kann ein Element der optischen Sensoreinrichtung 40, 40' sein und die Erfassung der Position und/oder Lage des Messgeräts 14 durch die optische Sensoreinrichtung 40, 40' erleichtern. Bei dem optischen Element kann es sich beispielsweise um ein aktiv leuchtendes Element oder aber etwa um einen Retroreflektor handeln. Es kann mehr als ein optisches Element 66 an dem Messgerät 14 vorgesehen sein. Insbesondere können drei optische Elemente 66 vorgesehen sein, so dass das Erfassen einer Position und einer Lage des Messgeräts 14 erleichtert wird.On the meter 14 may further be an optical element 66 be provided. The optical element 66 may be an element of the optical sensor device 40 . 40 ' be and capture the position and / or location of the meter 14 through the optical sensor device 40 . 40 ' facilitate. In which The optical element may be, for example, an actively shining element or else a retroreflector. It can be more than an optical element 66 on the meter 14 be provided. In particular, three optical elements 66 be provided, so that the detection of a position and a position of the measuring device 14 is relieved.

Bei dem optischen Element 66 kann es sich in einer Ausgestaltung beispielsweise um eine Infrarot-Empfangseinrichtung 68 handeln. Diese kann auch zusätzlich zu anderen optischen Elementen 66 an dem Messgerät 14 vorgesehen sein. Die Infrarot-Empfangseinrichtung 68 kann dazu ausgebildet sein, mit zwei Infarot-Sendeeinrichtungen 69, 69' zusammenwirken, die in einer vorbekannten Lage relativ zueinander angeordnet sind.In the optical element 66 In one embodiment, for example, it may be an infrared receiving device 68 act. This can also be in addition to other optical elements 66 on the meter 14 be provided. The infrared receiver 68 may be adapted to having two infrared transmitting devices 69 . 69 ' cooperate, which are arranged in a known position relative to each other.

Des Weiteren kann in einer Ausgestaltung alternativ oder kumulativ noch ein Referenzelement 70 an dem Messgerät 14 angeordnet sein. Das Referenzelement 70 kann beispielsweise in einem vorbekannten Wellenlängenbereich Licht emittieren und eine vorbekannte geometrische Form und Dimensionierung aufweisen. Grundsätzlich können mehr als ein Referenzelement 70 und auch mehr als zwei Infrarot-Sendeeinrichtungen 69 vorgesehen sein.Furthermore, in one embodiment, alternatively or cumulatively, there may be a reference element 70 on the meter 14 be arranged. The reference element 70 For example, it can emit light in a previously known wavelength range and have a previously known geometric shape and dimensioning. In principle, more than one reference element 70 and also more than two infrared transmitting devices 69 be provided.

Mittels einer vorbekannten geometrischen Form und des vorbekannten Wellenlängenbereichs kann ein Erfassen des Referenzelements 70 durch die optische Sensoreinrichtung 40, 40' deutlich erleichtert werden. Aufgrund der bekannten Dimensionierung des Referenzelements 70 kann darüber hinaus ein Rückschluss auf einen Abstand zu der optischen Sensoreinrichtung 40, 40' gezogen und eine Tiefeninformation durch die optische Sensoreinrichtung 40, 40' ermittelt werden.By means of a previously known geometric shape and the previously known wavelength range can be detected by the reference element 70 through the optical sensor device 40 . 40 ' be relieved significantly. Due to the known dimensioning of the reference element 70 In addition, a conclusion can be drawn about a distance to the optical sensor device 40 . 40 ' pulled and a depth information through the optical sensor device 40 . 40 ' be determined.

Das Koordinatenmesssystem 10'' weist darüber hinaus eine Anzeigevorrichtung 72 auf. Auf der Anzeigevorrichtung 72 wird ein Modell 74, insbesondere ein CAD-Modell, des Werkstücks 12 dargestellt. An dem Modell 74 können beispielsweise die erfassten Koordinaten von Punkten dargestellt werden und somit die tatsächlichen Dimensionen bzw. die tatsächliche Form des Werkstücks 12 mit den Soll-Dimensionen bzw. der Sollform des entsprechenden Modells 74 verglichen werden. Es kann vorgesehen sein, dass eine gegenwärtige Perspektive 76, in der das Modell 74 auf der Anzeigevorrichtung 72 dargestellt ist, einer Perspektive von dem Messgerät 14 auf das Werkstück 12 entspricht. Durch ein Bewegen des tragbaren Messgeräts 14 durch einen Nutzer kann somit intuitiv die auf der Anzeigevorrichtung dargestellte Perspektive des Modells 74 geändert werden.The coordinate measuring system 10 '' also has a display device 72 on. On the display device 72 becomes a model 74 , in particular a CAD model, of the workpiece 12 shown. On the model 74 For example, the detected coordinates of points can be displayed and thus the actual dimensions or shape of the workpiece 12 with the target dimensions or the desired shape of the corresponding model 74 be compared. It can be provided that a current perspective 76 in which the model 74 on the display device 72 is shown, a perspective of the meter 14 on the workpiece 12 equivalent. By moving the portable meter 14 by a user can thus intuitively the perspective of the model shown on the display device 74 be changed.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Datenverarbeitungseinrichtung 34 derart eingerichtet ist, dass auf der Anzeigevorrichtung 72 eine Tastobjektauswahl 78 dargestellt ist. Die Datenverarbeitungseinrichtung 34 kann dazu eingerichtet sein, dass ein aktives Tastobjekt 20 in dem Fall, dass mehr als ein Tastobjekt 20 an dem Messgerät 14 vorgesehen ist, ausgewählt werden kann. auf der Anzeigevorrichtung 72 kann so eine für einen Nutzer einfach wahrnehmbare Visualisierung der Auswahl erfolgen.Furthermore, it can be provided that the data processing device 34 is set up such that on the display device 72 a touch object selection 78 is shown. The data processing device 34 can be set up to be an active tactile object 20 in the event that more than one touch object 20 on the meter 14 is provided, can be selected. on the display device 72 In this way, a visualization of the selection, which can be easily perceived by a user, can take place.

Eine Kalibrierung und Skalierung des Koordinatenmesssystems 10'', aber auch die voranstehend beschriebenen Koordinatenmesssysteme 10 und 10' können beispielsweise anhand einer dem Durchschnittsfachmann an sich bekannten Einmesskugel 80 erfolgen. Darüber hinaus können andere Objekte vorgesehen sein, die eine bekannte Position aufweisen. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass das Messgerät 14 an einer oder mehrerer bekannter Ausrichtungen anordenbar ist, so dass auch eine Lage des Messgeräts 14 kalibriert werden kann. Derartige Kalibrierungsverfahren sind dem Durchschnittsfachmann grundsätzlich bekannt.Calibration and scaling of the coordinate measuring system 10 '' , but also the coordinate measuring systems described above 10 and 10 ' can, for example, based on a known to those of ordinary skill in the art measuring ball 80 respectively. In addition, other objects may be provided which have a known position. In addition, it can also be provided that the meter 14 can be arranged at one or more known orientations, so that also a position of the measuring device 14 can be calibrated. Such calibration methods are generally known to those of ordinary skill in the art.

Es ist des Weiteren davon auszugehen, dass Bewegungssensoren oder Optische Systeme über die Zeit eine gewisse Drift aufweisen. Um diesen Effekt auszugleichen kann in zeitlichen Intervallen eine Referenzposition angetastet werden. Dazu eignet sich zum Beispiel eine kegelförmige Bohrung 79, in die das Tastobjekt 20 des nach unten zeigenden Taststifts 18 eingeführt wird. Das Zentrieren eines Tastobjekts 20, insbesondere einer Tastkugel, in einem Kegel liefert in allen drei Koordinaten 22 (X, Y, Z) reproduzierbare Werte. Es kann vorgesehen sein, dass bei dem vorgeschlagenen Koordinatenmesssystem 10 diese spezielle Position erkannt und automatisch einen Driftkorrektur durchgeführt wird. Eine Voraussetzung dafür kann sein, dass bei jedem Einschalten des Koordinatenmesssystems 10 diese Position erstmals angefahren wird. Dies entspricht einer Referenzpunktfahrt eines Koordinatenmesssystems 10, so dass auch dieser Aspekt in einer Trainingsumgebung simuliert werden kann.It is also to be assumed that motion sensors or optical systems have a certain drift over time. To compensate for this effect, a reference position can be touched at temporal intervals. For this purpose, for example, a conical bore is suitable 79 into which the tactile object 20 of the downward pointing stylus 18 is introduced. Centering a Tast object 20 , especially a tactile ball, in a cone delivers in all three coordinates 22 (X, Y, Z) reproducible values. It can be provided that in the proposed coordinate measuring system 10 this special position is detected and a drift correction is automatically performed. A prerequisite for this may be that each time the coordinate measuring system is switched on 10 this position is approached for the first time. This corresponds to a reference point travel of a coordinate measuring system 10 so that this aspect can also be simulated in a training environment.

Durch die voranstehend beschriebenen Koordinatenmesssysteme 10, 10', 10'' wird es möglich, die tatsächlichen Messvorgänge in Koordinatenmessgeräten vereinfacht auf kostengünstige und platzsparende Weise zu Schulungszwecken zu simulieren. Eine Einrichtung der Datenverarbeitungseinrichtung 34 kann dabei wie auch im tatsächlichen Betrieb eines Koordinatenmessgeräts erfolgen. Es sind dieselben Schnittstellen der Datenverarbeitungseinrichtung 34 nutzbar. Durch diese Simulation kann eine äußerst praxisnahe Schulung von Bedienpersonal erfolgen.By the coordinate measuring systems described above 10 . 10 ' . 10 '' It becomes possible to simulate the actual measuring processes in coordinate measuring machines simplified in a cost-effective and space-saving manner for training purposes. A device of the data processing device 34 can be done as well as in the actual operation of a coordinate measuring machine. They are the same interfaces of the data processing device 34 available. This simulation allows extremely practical training of operating personnel.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • GB 2285550 A [0002, 0009] GB 2285550 A [0002, 0009]
  • WO 2007/015677 A1 [0010] WO 2007/015677 A1 [0010]
  • EP 1420264 A1 [0011] EP 1420264 A1 [0011]
  • DE 102009049534 A1 [0012] DE 102009049534 A1 [0012]

Claims (16)

Koordinatenmesssystem (10) zum Ermitteln von Koordinaten (22) eines Werkstücks (12), mit einem tragbaren Messgerät (14), das eine Tasteraufnahme (16) und einen Taststift (18) zum Antasten des Werkstücks (12) mittels mindestens eines Tastobjekts (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Taststift (18) in einer festgelegten Position in der Tasteraufnahme (16) aufgenommen ist, wobei das tragbare Messgerät (14) des Weiteren mindestens einen Lageänderungssensor (26) zum Erfassen von Lageänderungsdaten (32) des tragbaren Messgeräts (14) aufweist, dass das Koordinatenmesssystem (10) des Weiteren eine Datenverarbeitungseinrichtung (34) zum Bestimmen der Koordinaten (22) aus den Lageänderungsdaten (32) aufweist, und dass das tragbare Messgerät (14) ein Sender (28) zum Senden der Lageänderungsdaten (32) an die Datenverarbeitungseinrichtung (34) aufweist.Coordinate measuring system ( 10 ) for determining coordinates ( 22 ) of a workpiece ( 12 ), with a portable measuring device ( 14 ), which has a button ( 16 ) and a stylus ( 18 ) for touching the workpiece ( 12 ) by means of at least one touch object ( 20 ), characterized in that the stylus ( 18 ) in a fixed position in the button receptacle ( 16 ), the portable measuring device ( 14 ) further comprises at least one position change sensor ( 26 ) for detecting position change data ( 32 ) of the portable measuring device ( 14 ), that the coordinate measuring system ( 10 ) further comprises a data processing device ( 34 ) for determining the coordinates ( 22 ) from the location change data ( 32 ), and that the portable measuring device ( 14 ) a transmitter ( 28 ) for sending the attitude change data ( 32 ) to the data processing device ( 34 ) having. Koordinatenmesssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lageänderungssensor (26) derart ausgebildet ist, dass er sowohl translatorisch als auch rotatorisch Lageänderungsdaten (32) des tragbaren Messgeräts (14) in einem dreidimensionalen Koordinatensystem erfasst.Coordinate measuring system according to claim 1, characterized in that the at least one position change sensor ( 26 ) is designed such that it can be both translationally and rotationally position change data ( 32 ) of the portable measuring device ( 14 ) in a three-dimensional coordinate system. Koordinatenmesssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lageänderungssensor (26) derart ausgebildet ist, dass er dreidimensionale Kompassdaten (36) als Lageänderungsdaten (32) erfasst.Coordinate measuring system according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one position change sensor ( 26 ) is configured to receive three-dimensional compass data ( 36 ) as position change data ( 32 ) detected. Koordinatenmesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das tragbare Messgerät (14) des Weiteren eine Auslöseeinrichtung (62, 62', 62'') zum Starten und Beenden eines Messvorgangs aufweist.Coordinate measuring system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the portable measuring device ( 14 ) further a triggering device ( 62 . 62 ' . 62 '' ) for starting and ending a measuring operation. Koordinatenmesssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das tragbare Messgerät (14) ein Griffelement (60) zum Halten des tragbaren Messgeräts (14) aufweist, und wobei die Auslöseeinrichtung (62) als manuell betätigbarer Schalter ausgebildet.Coordinate measuring system according to claim 4, characterized in that the portable measuring device ( 14 ) a grip element ( 60 ) for holding the portable measuring device ( 14 ), and wherein the triggering device ( 62 ) designed as a manually operable switch. Koordinatenmesssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseeinrichtung (62') als Mikrofon ausgebildet ist, das ein Antasten des Werkstücks (12) mittels des mindestens einen Tastobjekts (20) akustisch erfasst.Coordinate measuring system according to claim 4, characterized in that the triggering device ( 62 ' ) is designed as a microphone, which is a probing of the workpiece ( 12 ) by means of the at least one touch object ( 20 ) recorded acoustically. Koordinatenmesssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseeinrichtung (62'') als Berührungssensor ausgebildet ist, der ein Antasten des Werkstücks (12) mittels des mindestens einen Tastobjekts (20) erfasst.Coordinate measuring system according to claim 4, characterized in that the triggering device ( 62 '' ) is designed as a contact sensor, which is a probing of the workpiece ( 12 ) by means of the at least one touch object ( 20 ) detected. Koordinatenmesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatenmesssystem mindestens eine optische Sensoreinrichtung (40, 40') zum Erfassen von weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten (42) des tragbaren Messgeräts (14) aufweist, und wobei das Koordinatenmesssystem (10) einen Sender (52) zum Senden der weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten (32) an die Datenverarbeitungseinrichtung (34) aufweist.Coordinate measuring system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the coordinate measuring system at least one optical sensor device ( 40 . 40 ' ) for detecting further position and / or position change data ( 42 ) of the portable measuring device ( 14 ), and wherein the coordinate measuring system ( 10 ) a transmitter ( 52 ) for sending the further position and / or position change data ( 32 ) to the data processing device ( 34 ) having. Koordinatenmesssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das tragbare Messgerät (14) mindestens ein optisches Element (66) der mindestens einen optischen Sensoreinrichtung (40, 40') aufweist.Coordinate measuring system according to claim 8, characterized in that the portable measuring device ( 14 ) at least one optical element ( 66 ) of the at least one optical sensor device ( 40 . 40 ' ) having. Koordinatenmesssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das tragbare Messgerät (14) mindestens eine Infrarot-Empfangseinrichtung (68) aufweist, und wobei die mindestens eine optische Sensoreinrichtung (40, 40') des Koordinatenmesssystems (10) des Weiteren mindestens zwei Infrarot-Sendeeinrichtungen (69, 69') aufweist, die in einer festgelegten Lage relativ zueinander angeordnet sind.Coordinate measuring system according to claim 8 or 9, characterized in that the portable measuring device ( 14 ) at least one infrared receiving device ( 68 ), and wherein the at least one optical sensor device ( 40 . 40 ' ) of the coordinate measuring system ( 10 ) further comprises at least two infrared transmitting devices ( 69 . 69 ' ), which are arranged in a fixed position relative to each other. Koordinatenmesssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das tragbare Messgerät (14) ein Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich emittierendes und ein eine vorbestimmte geometrische Form und Dimensionierung aufweisendes Referenzelement (70) aufweist.Coordinate measuring system according to claim 8 or 9, characterized in that the portable measuring device ( 14 ) emitting a light in a predetermined wavelength range and having a predetermined geometric shape and dimensioning reference element ( 70 ) having. Koordinatenmesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatenmessgerät mindestens eine optische Sensoreinrichtung (40, 40') zum Erfassen von weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten (42) des tragbaren Messgeräts (14) aufweist, wobei die mindestens eine optische Sensoreinrichtung (40, 40') eine Bilderfassungseinrichtung (44) zum Erfassen eines zweidimensionalen Bildes und eine Tiefensensoreinrichtung (46) zum Erfassen einer Tiefeninformation des zweidimensionalen Bildes aufweist, und wobei das Koordinatenmesssystem (10) einen Sender (52) zum Senden der weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten (42) an die Datenverarbeitungseinrichtung (34) aufweist.Coordinate measuring system according to one of claims 1 to 11 or according to the preamble of claim 1, characterized in that the coordinate measuring machine at least one optical sensor device ( 40 . 40 ' ) for detecting further position and / or position change data ( 42 ) of the portable measuring device ( 14 ), wherein the at least one optical sensor device ( 40 . 40 ' ) an image capture device ( 44 ) for capturing a two-dimensional image and a depth sensor device ( 46 ) for detecting a depth information of the two-dimensional image, and wherein the coordinate measuring system ( 10 ) a transmitter ( 52 ) for sending the further position and / or position change data ( 42 ) to the data processing device ( 34 ) having. Koordinatenmesssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefensensoreinrichtung (46) eine Infrarotsendeeinrichtung (48) und eine Infrarotempfangseinrichtung (50) aufweist.Coordinate measuring system according to claim 12, characterized in that the depth sensor device ( 46 ) an infrared transmitter ( 48 ) and an infrared receiving device ( 50 ) having. Koordinatenmesssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das das Koordinatenmesssystem (10) mehr als eine optische Sensoreinrichtung (40, 40') aufweist. Coordinate measuring system according to one of claims 8 to 13, characterized in that the coordinate measuring system ( 10 ) more than one optical sensor device ( 40 . 40 ' ) having. Koordinatenmesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (34) des Weiteren eine Anzeigeeinrichtung (72) aufweist und derart ausgebildet ist, dass die Anzeigeeinrichtung (72) ein Modell (74) des Werkstücks (12) anzeigt, und sich eine Perspektive (76), in der das Modell (74) angezeigt ist, abhängig von den Lageänderungsdaten (42) ändert.Coordinate measuring system according to one of claims 1 to 14, characterized in that the data processing device ( 34 ) further comprises a display device ( 72 ) and is designed such that the display device ( 72 ) a model ( 74 ) of the workpiece ( 12 ) and a perspective ( 76 ), in which the model ( 74 ) is displayed, depending on the location change data ( 42 ) changes. Koordinatenmesssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (34) des Weiteren eine Anzeigeeinrichtung (72) aufweist und derart ausgebildet ist, dass die Anzeigeeinrichtung (72) ein Modell (74) des Werkstücks (12) anzeigt, wobei sich eine Perspektive (76), in der das Modell (74) angezeigt ist, abhängig von den weiteren Positions- und/oder Lageänderungsdaten (42) ändert.Coordinate measuring system according to one of claims 8 to 14, characterized in that the data processing device ( 34 ) further comprises a display device ( 72 ) and is designed such that the display device ( 72 ) a model ( 74 ) of the workpiece ( 12 ), whereby a perspective ( 76 ), in which the model ( 74 ) is displayed, depending on the further position and / or position change data ( 42 ) changes.
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