DE102010053418B4 - Coordinate measuring device with non-contact position detection device and calibration method - Google Patents

Coordinate measuring device with non-contact position detection device and calibration method Download PDF

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Abstract

m dreidimensionalen Vermessen eines Werkstücks (12), wobei der Sensor (14) relativ zu einem Sensorkopf (16) angeordnet ist, und mit einer dreidimensionalen berührungslosen Positionserfassungseinrichtung (22) zum Erfassen einer Position eines an dem Sensorkopf (16) angeordneten Markierungselements (24) relativ zu mindestens einem Referenzobjekt (26), dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkopf (16) und das mindestens eine Referenzobjekt (26) jeweils Kopplungsmittel (44, 51) zum eindeutigen mechanischen Koppeln des Sensorkopfes (16) mit dem Referenzobjekt (26) aufweisen, und wobei zumindest die Kopplungsmittel (51) an dem Sensorkopf (16) derart ausgebildet sind, dass der Sensorkopf (16) in drei verschiedenen Lagen eindeutig mechanisch mit dem Referenzobjekt (26) koppelbar ist, wobei das Markierungselement (24) in jeder Lage eine andere bekannte Position relativ zu dem Referenzobjekt (26) einnimmt.m three-dimensional measurement of a workpiece (12), the sensor (14) being arranged relative to a sensor head (16), and with a three-dimensional contactless position detection device (22) for detecting a position of a marking element (24) arranged on the sensor head (16) relative to at least one reference object (26), characterized in that the sensor head (16) and the at least one reference object (26) each have coupling means (44, 51) for the unique mechanical coupling of the sensor head (16) to the reference object (26), and wherein at least the coupling means (51) on the sensor head (16) are designed such that the sensor head (16) can be clearly mechanically coupled to the reference object (26) in three different positions, the marking element (24) being different in each position assumes known position relative to the reference object (26).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät mit einem Sensor zum dreidimensionalen Vermessen eines Werkstücks, wobei der Sensor relativ zu einem Sensorkopf angeordnet ist, und mit einer dreidimensionalen berührungslosen Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position eines an dem Sensorkopf angeordneten Markierungselements relativ zu mindestens einem Referenzobjekt.The present invention relates to a coordinate measuring machine with a sensor for three-dimensional measurement of a workpiece, wherein the sensor is arranged relative to a sensor head, and with a three-dimensional non-contact position detection device for detecting a position of a sensor element arranged on the marking element relative to at least one reference object.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Kalibrieren einer dreidimensionalen berührungslosen Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position eines Markierungselements relativ zu mindestens einem Referenzobjekt, wobei ein Nullpunkt definiert und das Markierungselement relativ zu dem Nullpunkt in mindestens einer bekannten Position angeordnet wird.Furthermore, the present invention relates to a method for calibrating a three-dimensional non-contact position detection device for detecting a position of a marking element relative to at least one reference object, wherein a zero point defined and the marking element is arranged relative to the zero point in at least one known position.

Ein solches Koordinatenmessgerät und ein solches Verfahren sind aus der Druckschrift GB 2 285 550 A bekannt.Such a coordinate measuring machine and such a method are from the document GB 2 285 550 A known.

Bei der Steuerung und Regelung von Koordinatenmessgeräten ist es von besonderer Wichtigkeit, die Position eines Sensorkopfs des Koordinatenmessgeräts genau zu kennen. Natürlich wird die Lage eines Sensors bzw. eines Sensorkopfs mittels weiterer Sensoren, die bspw. die Auslenkung eines den Sensorkopf tragenden Roboterarms des Koordinatenmessgeräts erfasst. Es kann jedoch gefordert sein, dass eine weitere Sensoreinrichtung vorgesehen ist, die die Lage des Sensorkopfs bzw. des Sensors unabhängig von den dem Koordinatenmessgerät eigenen Sensoren erfasst. Auf diese Weise kann ein Abgleich der erfassten Daten über die Position Sensorkopfs bzw. des Sensors erfolgen und eine Regelung des Koordinatenmessgeräts überwacht oder kalibriert werden.In the control and regulation of coordinate measuring machines, it is of particular importance to know exactly the position of a sensor head of the coordinate measuring machine. Of course, the position of a sensor or of a sensor head is detected by means of further sensors, which, for example, detect the deflection of a robot arm carrying the sensor head of the coordinate measuring machine. However, it may be required that a further sensor device is provided, which detects the position of the sensor head or the sensor independently of the coordinate measuring machine own sensors. In this way, an adjustment of the acquired data on the position of the sensor head or the sensor can be carried out and a control of the coordinate measuring machine can be monitored or calibrated.

der Sensorkopf tragbar ausgestaltet sein. So ergibt sich beispielsweise bei taktilen Messsystemen die Möglichkeit, dass eine Bedienperson in einem Messraum den taktilen Sensor manuell an dem zu vermessenden Werkstück entlang bewegt, um dieses zu vermessen. Hierbei ist die Lage des taktilen Sensors relativ zu dem Sensorkopf bekannt. Es bedarf jedoch eines weiteren, berührungslosen Koordinatenmesssystems, um die Position des Sensorkopfs im Messraum zu erfassen.the sensor head be made portable. For example, with tactile measuring systems, the possibility arises that an operator in a measuring room manually moves the tactile sensor along the workpiece to be measured in order to measure it. Here, the position of the tactile sensor is known relative to the sensor head. However, it requires a further, non-contact coordinate measuring system to detect the position of the sensor head in the measuring space.

Eine Möglichkeit für eine solche redundante Positionserfassung bei Koordinatenmessgeräten ist beispielsweise in dem europäischen Patent EP 1 322 905 B1 erläutert. Dort wird ein sogenanntes ”Laser-Kohärenz-μ-Global-Positioning-System” beschrieben, siehe auch das Magazin ”Innovation, das Magazin von Carl Zeiss, Spezialforschung und Technologie Nr. 1”, erschienen im April 1999 bei der Firma Carl Zeiss, Seite 5.One possibility for such redundant position detection in coordinate measuring machines is, for example, in the European patent EP 1 322 905 B1 explained. There, a so-called "laser coherence μ global positioning system" is described, see also the magazine "Innovation, the magazine of Carl Zeiss, special research and technology No. 1", published in April 1999 by the company Carl Zeiss, Page 5.

Ein solches ”Laser-Kohärenz-μ-Global-Positioning-System” weist eine Sendeeinrichtung auf, die gleichzeitig auch als Empfänger fungiert und Lasersignale aussendet, die von mehreren Reflektoren mit genau bekannter Position, also ortsfesten Referenzstationen, reflektiert werden. Über eine hochpräzise optische Laufzeitmessung kann die Position des Senders ermittelt werden. Die Positionserkennung erfolgt somit mit Hilfe eines Trilaterationsverfahrens relativ zu einer Anzahl von Referenzobjekten. Dieses Vorgehen entspricht im Wesentlichen dem des allgemein bekannten ”Global Positioning Systems” (GPS), so dass sich hieraus die Begriffswahl erklärt.Such a "laser coherence μ global positioning system" has a transmitting device, which also acts as a receiver and emits laser signals, which are reflected by a plurality of reflectors with exactly known position, so stationary reference stations. The position of the transmitter can be determined via a high-precision optical transit time measurement. The position detection thus takes place by means of a trilateration method relative to a number of reference objects. This procedure corresponds essentially to that of the generally known "Global Positioning System" (GPS), so that the term choice is explained therefrom.

Alternativ sind beispielsweise auch Photogrammetriesysteme bekannt, bei denen von Referenzobjekten aus über mehrere Kameras ein Markierungselement aufgezeichnet und aus den aufgezeichneten Bildern über die trigonometrischen Beziehungen zwischen dem Markierungselement und den Kameras die Position des Markierungselements im Messraum berechnet wird. Eine weitere Alternative stellt ein sogenannter ”3-D-Localizer” dar, bei dem mehrere über eine Fläche im Bereich des zu erfassenden Markierungselements verteilte Leuchtdioden, die Strahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen aussenden, von mehreren Videokameras auf dem Referenzobjekt beobachtet werden und aus den Videobildern ebenfalls über trigonometrische Beziehung die Position des Markierungselements berechnet wird.Alternatively, photogrammetry systems are also known, for example, in which a marking element is recorded from reference objects via several cameras and the position of the marking element in the measuring space is calculated from the recorded images via the trigonometric relationships between the marking element and the cameras. A further alternative is a so-called "3-D localizer" in which a plurality of light emitting diodes distributed over an area in the region of the marking element to be detected emitting radiation having different wavelengths are observed by a plurality of video cameras on the reference object and also from the video images trigonometric relationship calculates the position of the marker element.

Dabei können die Komponenten natürlich auch vertauscht angeordnet werden. Beispielsweise kann der Lichtsender und -empfänger beim ”Local-Kohärenz-μ-Global-Positioning-System” auch an dem Referenzobjekt angeordnet sein und die Reflektoren an dem Markierungselement.Of course, the components can also be arranged reversed. For example, in the "Local Coherence μ-Global Positioning System", the light emitter and receiver can also be arranged on the reference object and the reflectors on the marking element.

Dabei ist die Kenntnis über die genaue Lage der Referenzobjekte entscheidend für die Genauigkeit der Positionserfassung. Des Weiteren kommt es darauf an, dass sich die Position der Referenzobjekte während des Betriebs nicht verändert, beispielsweise aufgrund von mechanischen oder thermischen Einflüssen.The knowledge about the exact position of the reference objects is decisive for the accuracy of the position detection. Furthermore, it is important that the position of the reference objects does not change during operation, for example due to mechanical or thermal influences.

Häufig ist vorgesehen, dass die Referenzobjekte beispielsweise in einer Werkshalle fest mit der Hallenstruktur verbunden sind. Je nach Anordnung der Referenzobjekte in der Werkshalle wird dort ein gewisser Messraum aufgespannt, in dem beispielsweise ein tragbares Koordinatenmessgerät dazu benutzt werden kann, in dem Messraum befindliche Werkstücke zu vermessen. Auf diese Weise kann eine Qualitätskontrolle auch an sehr großen Werkstücken vorgenommen werden, die aufgrund ihrer Größe nicht von einem einzelnen Roboterarm abgefahren werden können.It is often provided that the reference objects are firmly connected to the hall structure, for example, in a workshop. Depending on the arrangement of the reference objects in the factory hall, a certain measuring room is spanned there, in which, for example, a portable coordinate measuring machine can be used to measure workpieces located in the measuring room. In this way, quality control can be performed even on very large workpieces, due to their Size can not be traversed by a single robot arm.

Bedingt durch Witterungseinflüsse, insbesondere aufgrund von Temperaturunterschieden in den Sommer- und den Wintermonaten und die dadurch bedingte Ausdehnung des gesamten Gebäudes, in dem die Referenzobjekte montiert sind, ist eine voranstehend beschriebene optische Positionserfassungseinrichtung regelmäßig einer Kalibrierung zu unterziehen, wobei Abweichungen der Referenzobjekte von den bekannten Normpositionen zu ermitteln und entsprechende Korrekturfaktoren während des Betriebs der Positionserfassungseinrichtung vorzusehen sind.Due to weather conditions, in particular due to temperature differences in the summer and winter months and the consequent expansion of the entire building in which the reference objects are mounted, an optical position detection device described above is subjected to calibration regularly, with deviations of the reference objects from the known Determine standard positions and provide appropriate correction factors during operation of the position detection device.

Eine derartige Kalibrierung sollte möglichst schnell und unaufwendig durchführbar sein, um einer Bedienperson die Arbeit mit dem Koordinatenmessgerät möglichst einfach zu gestalten. Insbesondere ist es gewünscht, dass eine Bedienperson eine Kalibrierung auf einfache Weise vor jeder Inbetriebnahme des Koordinatenmessgeräts ohne nennenswerten Zeitverlust durchführen kann, um möglichst genaue Messergebnisse zu erhalten.Such a calibration should be as quick and inexpensive as possible to make the work with the coordinate measuring machine as simple as possible for an operator. In particular, it is desired that an operator can carry out a calibration in a simple manner before each commissioning of the coordinate measuring machine without appreciable loss of time in order to obtain the most accurate measurement results possible.

Die eingangs genannte Druckschrift GB 2 285 550 A beschreibt eine Möglichkeit, wie ein tragbares taktiles Koordinatenmessgerät kalibriert werden kann.The aforementioned document GB 2 285 550 A describes one way in which a portable tactile coordinate measuring machine can be calibrated.

Es wird vorgeschlagen, ein bekanntes Objekt zu verwenden, das vier genau vermessene Punkte aufweist, deren relative Lage zueinander bekannt ist. Einer dieser Punkte wird als Nullstelle definiert, und die Lage der übrigen drei Punkte mittels der Positionserfassungseinrichtung vermessen. Aus den Messergebnissen kann dann ein Korrekturfaktor für jedes Referenzobjekt berechnet werden.It is proposed to use a known object having four accurately measured points whose relative position to each other is known. One of these points is defined as zero, and the position of the remaining three points is measured by means of the position detection device. From the measurement results, a correction factor can then be calculated for each reference object.

Ein derartiges Verfahren eignet sich insbesondere zur Initialisierung einer Positionserfassungseinrichtung, da sich so die Positionen der Referenzobjekte bestimmen lassen. Das Verfahren ist jedoch relativ aufwendig, insbesondere da ein bekanntes Objekt im Messraum angeordnet und vermessen werden muss. Für den Einsatz im laufenden Betrieb ist dieses Verfahren in der Regel zu zeitaufwendig.Such a method is particularly suitable for the initialization of a position detection device, since this allows the positions of the reference objects to be determined. However, the method is relatively expensive, especially since a known object must be arranged and measured in the measuring room. For operation during operation, this process is usually too time-consuming.

Die Druckschrift GB 2 180 117 A zeigt ebenfalls ein taktiles Koordinatenmessgerät, das mittels eines Roboterarms bewegt wird. Zusätzlich zu der Bewegung mittels des Roboterarms wird die Position des taktilen Sensors mittels einer berührungslosen Positionserfassungseinrichtung bestimmt. Die Position entsprechender Referenzobjekte wird jedoch als bekannt vorausgesetzt.The publication GB 2 180 117 A also shows a tactile coordinate measuring machine, which is moved by means of a robot arm. In addition to the movement by means of the robot arm, the position of the tactile sensor is determined by means of a non-contact position detection device. However, the position of corresponding reference objects is assumed to be known.

Ein ähnliches System zeigt die Druckschrift WO 2004/033991 A1 . Auch in dieser Druckschrift wird jedoch auf die Kalibrierung der berührungslosen Positionserfassungseinrichtung nicht eingegangen.A similar system shows the document WO 2004/033991 A1 , However, this document does not deal with the calibration of the non-contact position detection device.

Darüber hinaus zeigen die Druckschriften WO 2009/102266 A1 und WO 2007/015677 A1 taktile Koordinatenmessgeräte, die tragbar ausgeführt sind und mittels eines sogenannten „Indoor-GPS” bezüglich der Position des Tastkopfs in dem Messraum überwacht werden. Als Messsystem wird in diesen Druckschriften lediglich vorgeschlagen, im Falle einer Bewegung des Tastkopfs mittels eines Roboterarms Beschleunigungsmessgeräte vorzusehen, um die Position des Tastkopfs redundant zu der berührungslosen Positionserfassungseinrichtung zu erfassen und diese so kalibrieren zu können.In addition, the pamphlets show WO 2009/102266 A1 and WO 2007/015677 A1 tactile coordinate measuring machines, which are designed portable and are monitored by means of a so-called "indoor GPS" with respect to the position of the probe in the measuring room. As measuring system, it is merely proposed in these documents to provide accelerometers in the case of a movement of the probe by means of a robot arm in order to detect the position of the probe redundantly to the non-contact position detection device and to be able to calibrate them.

Des Weiteren zeigt die Druckschrift DE 101 43 539 A1 ein Verfahren und eine Anordnung zum Bestimmen der Position und Ausrichtung einer Bildaufnahme-Einrichtung beim optischen Vermessen von Objekten mittels einer Kopplung an eine Referenzstation.Furthermore, the document shows DE 101 43 539 A1 a method and an arrangement for determining the position and orientation of an image recording device in the optical measurement of objects by means of a coupling to a reference station.

Die Druckschrift DE 103 49 361 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Positionieren eines Handhabungsgeräts, wobei eine Position eines zu positionierenden Teils mittels eines Inertialmesssystems bestimmt wird.The publication DE 103 49 361 A1 shows a method and an apparatus for positioning a handling device, wherein a position of a part to be positioned is determined by means of an inertial measuring system.

Die Druckschrift US 5 921 992 A zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Position eines chirurgischen Instruments mittels eines Führungselements.The publication US Pat. No. 5,921,992 A shows a method and apparatus for determining the position of a surgical instrument by means of a guide element.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Koordinatenmessgerät und ein Verfahren zur Kalibrierung eines Koordinatenmessgeräts anzugeben, bei dem eine Bedienperson vor der Inbetriebnahme des Koordinatenmessgeräts eine Kalibrierung auf einfache und zeitsparende Weise vornehmen kann.It is therefore an object of the present invention to provide a coordinate measuring machine and a method for calibrating a coordinate measuring machine, in which an operator can perform a calibration in a simple and time-saving manner before the commissioning of the coordinate measuring machine.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird daher vorgeschlagen, das eingangs genannte Koordinatenmessgerät dahingehend weiterzubilden, dass der Sensorkopf und das mindestens eine Referenzobjekt jeweils Kopplungsmittel zum eindeutigen mechanischen Koppeln des Sensorkopfes mit dem Referenzobjekt aufweisen, wobei zumindest die Kopplungsmittel an dem Sensorkopf derart ausgebildet sind, dass der Sensorkopf in drei verschiedenen Lagen eindeutig mechanisch mit dem Referenzobjekt koppelbar ist, wobei das Markierungselement in jeder Lage eine andere bekannte Position relativ zu dem Referenzobjekt einnimmt.According to a first aspect of the invention, it is therefore proposed to further develop the coordinate measuring device mentioned above in that the sensor head and the at least one reference object each have coupling means for unambiguously mechanically coupling the sensor head to the reference object, wherein at least the coupling means are formed on the sensor head such that the sensor head in three different layers is clearly coupled mechanically to the reference object, wherein the marking element assumes a different known position relative to the reference object in each layer.

Auf diese Weise wird es möglich, das an dem Sensorkopf angeordnete Markierungselement relativ zu dem Sensorkopf in einer bekannten Position anzuordnen. Setzt man die Position des Referenzobjekts als den Nullpunkt eines zu kalibrierenden Koordinatensystems fest, ist die Lage des Markierungselements in dem Sensorkopf innerhalb dieses Koordinatensystems bekannt. Auf diese Weise kann somit eine Kalibrierung der dreidimensionalen berührungslosen Positionserfassungseinrichtung erfolgen, indem Positionsabweichungen des mindestens einen Referenzobjekts erkannt werden.In this way it becomes possible to arrange the marking element arranged on the sensor head in a known position relative to the sensor head. Set the position of the Reference object as the zero point of a coordinate system to be calibrated, the position of the marking element in the sensor head within this coordinate system is known. In this way, a calibration of the three-dimensional non-contact position detection device can thus be carried out by detecting position deviations of the at least one reference object.

Auf diese Weise ist es möglich, dass eine Bedienperson auf einfache Weise einen Kalibrierungswert, beispielsweise in Form einer äquivalenten Länge, für jedes Referenzobjekt bestimmt. Dabei wird durch einfaches Anordnen des Sensorkopfs mittels der Kopplungsmittel an dem Referenzobjekt das Markierungselement in die bekannte Position gesetzt und der Kalibrierungsvorgang gestartet. Es muss kein bekannte Dimensionen aufweisendes Kalibrierungsobjekt in den Messraum verbracht werden, so dass der Kalibrierungsvorgang einfacher und zeitsparender durchgeführt werden kann. Selbstverständlich ergibt sich dieser Vorteil nicht nur für tragbare Koordinatenmessgeräte, sondern auch in dem Fall, dass der Sensorkopf von einem Roboterarm getragen wird. In diesem Fall wird der Sensorkopf dann mittels des Roboterarms an das Referenzobjekt herangefahren und mittels der Kopplungsmittel an das Referenzobjekt gekoppelt.In this way, it is possible for an operator to easily determine a calibration value, for example in the form of an equivalent length, for each reference object. In this case, by simply arranging the sensor head by means of the coupling means on the reference object, the marking element is set in the known position and the calibration process is started. There is no need to spend a known dimensions calibration object in the measuring room, so that the calibration process can be performed easier and faster. Of course, this advantage does not only result for portable coordinate measuring machines, but also in the case that the sensor head is carried by a robot arm. In this case, the sensor head is then moved by means of the robot arm to the reference object and coupled by means of the coupling means to the reference object.

Es sind somit an dem Sensorkopf die Kopplungsmittel so ausgebildet, dass drei Möglichkeiten zum eindeutigen mechanischen Koppeln des Sensorkopfs mit dem mindestens einen Referenzobjekt vorgesehen sind. Die Kopplungsmittel sind beispielsweise dabei derart asymmetrisch auf verschiedenen Seitenflächen des Sensorkopfs anzuordnen, so dass die Markierungselemente drei verschiedene bekannte Positionen einnehmen. Dabei können Identifikationsmittel vorgesehen sein, mittels derer erkannt werden kann, in welcher bekannten Position das Markierungselement angeordnet ist. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem ein entsprechender Schaltungskreis beim Koppeln des Sensorkopfs mit dem Referenzobjekt in den Kopplungsmitteln geschlossen wird.Thus, the coupling means are formed on the sensor head so that three possibilities for unambiguous mechanical coupling of the sensor head with the at least one reference object are provided. The coupling means are, for example, to be arranged asymmetrically on different side surfaces of the sensor head such that the marking elements occupy three different known positions. In this case, identification means may be provided by means of which it can be recognized in which known position the marking element is arranged. This can be done, for example, by closing a corresponding circuit when coupling the sensor head to the reference object in the coupling means.

Der Sensorkopf kann in mehreren Anordnungen mit dem Referenzobjekt gekoppelt werden. Jede dieser Anordnungen muss dabei jedoch auf eindeutig mechanische Weise erfolgen. Das bedeutet, dass sich bei dem Koppeln die bekannte Position des Markierungselements in jeder Anordnung zwingend ergeben muss. Die eindeutige mechanische Kopplung muss derart ausgebildet sein, dass ausgeschlossen ist, dass die Bedienperson den Sensorkopf beispielsweise in einer falschen Orientierung mit dem Referenzobjekt koppelt. Der Begriff des „eindeutigen mechanischen Koppelns” bezieht sich somit auf das Koppeln des Sensorkopfs mit dem Referenzobjekt in jeder der vorgesehenen Lagen bzw. Anordnungen. Grundsätzlich können jedoch mehrere verschiedene Lagen bzw. Anordnungen möglich sein, diese sind jedoch jeweils nur eindeutig mechanisch koppelbar.The sensor head can be coupled in several arrangements with the reference object. However, each of these arrangements must be done in a clearly mechanical way. This means that in the coupling the known position of the marking element in each order must necessarily result. The unique mechanical coupling must be designed in such a way that it is precluded that the operator couples the sensor head with the reference object in a wrong orientation, for example. The term "unique mechanical coupling" thus refers to the coupling of the sensor head to the reference object in each of the provided layers or assemblies. In principle, however, several different layers or arrangements may be possible, but these are each only clearly mechanically coupled.

Indem der Sensorkopf in drei verschiedenen Lagen eindeutig mechanisch mit dem Referenzobjekt koppelbar ist, kann das Markierungselement drei bekannte Positionen relativ zu dem Referenzobjekt einnehmen, die dann zur Kalibrierung verwendet werden. Auf diese Weise ergeben sich bei der Kalibrierung für jedes andere Referenzobjekt drei Gleichungen (eine in jeder bekannten Position des Markierungselements), so dass die Position jedes Referenzobjekts in dem zu kalibrierenden Koordinatensystem genau bestimmt werden kann. Auf diese Weise ist die Position jedes Referenzobjekts relativ zu demjenigen Referenzobjekt, mit dem der Sensorkopf gekoppelt ist, feststellbar. Somit kann auf besonders einfache Weise ein Kalibrierungsvorgang selbst dann vorgenommen werden, wenn die Position der übrigen Referenzobjekte relativ zu dem Referenzobjekt, mit dem der Sensorkopf gekoppelt ist, vorab nicht bekannt war.By being clearly mechanically coupled to the reference object in three different layers, the marker element can occupy three known positions relative to the reference object, which are then used for calibration. In this way, three equations (one in each known position of the marker element) result for the calibration for each other reference object, so that the position of each reference object in the coordinate system to be calibrated can be determined exactly. In this way, the position of each reference object relative to the reference object, with which the sensor head is coupled, detectable. Thus, a calibration process can be carried out in a particularly simple manner even if the position of the other reference objects relative to the reference object, with which the sensor head is coupled, was not previously known.

Selbstverständlich kann grundsätzlich auch vorgesehen sein, dass die Kopplungsmittel derart ausgestaltet sind, dass der Sensorkopf in mehr als drei verschiedenen Lagen, beispielsweise in vier verschiedenen Lagen, eindeutig mechanisch mit dem Referenzobjekt koppelbar ist.Of course, in principle it can also be provided that the coupling means are designed such that the sensor head in more than three different layers, for example in four different layers, is clearly coupled mechanically with the reference object.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, das eingangs genannte Verfahren dahingehend weiterzubilden, dass eine Position des mindestens einen Referenzobjekts als Nullpunkt definiert wird und das Markierungselement mittels einer eindeutigen mechanischen Kopplung relativ zu dem mindestens einen Referenzobjekt in der mindestens einen bekannten Position angeordnet wird, wobei das Markierungselement mittels der eindeutigen mechanischen Kopplung relativ zu dem mindestens einen Referenzobjekt in drei bekannten Positionen angeordnet wird.According to a second aspect of the invention, it is proposed to further develop the method mentioned above such that a position of the at least one reference object is defined as the zero point and the marking element is arranged by means of a unique mechanical coupling relative to the at least one reference object in the at least one known position, wherein the marking element is arranged by means of the unique mechanical coupling relative to the at least one reference object in three known positions.

Durch diese Weiterbildung des Verfahrens wird ermöglicht, bei der Kalibrierung die Entfernung des Markierungselementes zu jedem Referenzobjekt dreimal zu bestimmen. Auf diese Weise erhält man ein Gleichungssystem, in dem die drei Unbekannten, die Raumkoordinaten des jeweiligen Referenzobjekts, bestimmt werden können. Durch diese Weiterbildung des Verfahrens ist man daher in der Lage, die Position jedes Referenzobjekts relativ zu demjenigen Referenzobjekt, mit dem der Sensorkopf gekoppelt wurde, zu bestimmen, selbst wenn diese Position vorher unbekannt war.This development of the method makes it possible to determine the distance of the marking element to each reference object three times in the calibration. In this way one obtains a system of equations in which the three unknowns, the spatial coordinates of the respective reference object, can be determined. By means of this development of the method, it is therefore possible to determine the position of each reference object relative to the reference object with which the sensor head was coupled, even if this position was previously unknown.

Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt weist folglich dieselben Vorteile wie das Koordinatenmessgerät gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf.The inventive method according to the second aspect therefore has the same Advantages as the coordinate measuring machine according to the first aspect of the invention.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.The object initially posed is thus completely solved.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Markierungselement eine optische Sende-/Empfangseinrichtung ist.In a further preferred embodiment it can be provided that the marking element is an optical transmitting / receiving device.

Dies bringt den Vorteil mit sich, dass lediglich das Markierungselement als Sende-/Empfangseinrichtung auszubilden ist. Andernfalls wäre jedes Referenzobjekt als Sende-/Empfangseinrichtung auszubilden. Dieses würde zu einer Multiplikation der Kosten für die Sende-/Empfangseinrichtung führen.This has the advantage that only the marking element is to be designed as a transmitting / receiving device. Otherwise, each reference object would be designed as a transmitting / receiving device. This would lead to a multiplication of the costs for the transceiver.

Entsprechend kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass das mindestens eine Referenzobjekt ein Retroreflektor ist.Accordingly, it can be provided in a further preferred embodiment that the at least one reference object is a retroreflector.

Auf diese Weise wird besonders einfach sichergestellt, dass die Strahlen der optischen Sende-/Empfangseinrichtung in dem Winkel, in dem sie auf den Retroreflektor getroffen sind, auch wieder reflektiert werden. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders starkes Empfangssignal für die Sende-/Empfangseinrichtung, so dass das Messergebnis insgesamt verbessert werden kann.In this way it is particularly easy to ensure that the rays of the optical transmitting / receiving device in the angle in which they are hit on the retroreflector, also reflected again. In this way, a particularly strong received signal for the transmitting / receiving device, so that the measurement result can be improved overall.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Positionserfassungseinrichtung ein Laser-Kohärenz-μ-Global-Positioning-System sein, wobei mindestens drei Referenzobjekte vorgesehen sind.In a preferred embodiment, the position detection device may be a laser coherence μ-global positioning system, wherein at least three reference objects are provided.

Durch Verwendung dieses eingangs beschriebenen Systems ergibt sich eine besonders große Genauigkeit der Positionserfassungseinrichtung und somit sowohl bei der Kalibrierung als auch bei der Benutzung des Koordinatenmessgeräts eine entsprechend ebenfalls hohe Genauigkeit.By using this system described above results in a particularly high accuracy of the position detection device and thus both in the calibration and in the use of the coordinate measuring a correspondingly high accuracy.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kopplungsmittel eine Adaptereinrichtung zum Anordnen des Sensorkopfes in einer bestimmten Entfernung und einer bestimmten Richtung relativ zu dem mindestens einen Referenzobjekt und eine Orientierungseinrichtung zum eindeutigen Ausrichten des Sensorkopfes aufweisen.In a preferred development of the invention, it is provided that the coupling means have an adapter device for arranging the sensor head at a specific distance and a specific direction relative to the at least one reference object and an orientation device for unambiguously aligning the sensor head.

Vorgesehen ist somit, dass die Kopplungsmittel zum einen eine Adaptereinrichtung umfassen, mit der der Sensorkopf an das Referenzobjekt gekoppelt wird, wodurch festgelegt ist, in welcher Richtung und Entfernung das Markierungselement relativ zu dem Referenzobjekt angeordnet ist. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Adaptereinrichtung selbstzentrierend ausgebildet ist. Auf diese Weise wird besonders wirksam sichergestellt, dass eine Bedienperson den Sensorkopf nur in der bestimmten Entfernung und in der bestimmten Richtung koppeln kann. Ist vorgesehen, dass der Sensorkopf in drei oder mehr Lagen relativ zu dem Referenzobjekt angeordnet werden kann, sind die Kopplungsmittel entsprechend derart ausgestaltet, dass der Sensorkopf nur genau an diesen drei oder mehr Lagen mit den jeweiligen bestimmten Entfernungen und bestimmten Richtungen relativ zu dem mindestens einen Referenzobjekt angeordnet werden kann.It is thus provided that the coupling means on the one hand comprise an adapter device, with which the sensor head is coupled to the reference object, whereby it is determined in which direction and distance the marking element is arranged relative to the reference object. Preferably, it is provided that the adapter device is designed self-centering. In this way it is particularly effectively ensured that an operator can couple the sensor head only in the specific distance and in the specific direction. If it is provided that the sensor head can be arranged in three or more positions relative to the reference object, the coupling means are correspondingly designed such that the sensor head only exactly at these three or more layers with the respective determined distances and certain directions relative to the at least one Reference object can be arranged.

Die mindestens eine Orientierungseinrichtung verhindert, dass der Sensorkopf in einer beliebigen Orientierung in der bestimmen Entfernung und in der bestimmten Richtung, die beide durch die mindestens eine Adaptereinrichtung vorgegeben sind, mit dem Referenzobjekt gekoppelt wird. Die Orientierung wird durch die mindestens eine Orientierungseinrichtung für jede Lage des Sensorkopfs relativ zu dem Referenzobjekt vorgegeben. Auf diese Weise kann eine Bedienperson keine Fehler bei der Kopplung des Sensorkopfs mit dem Referenzobjekt begehen und dadurch eine falsche Kalibrierung des Koordinatenmessgeräts verursachen. Des Weiteren kann auch ein eventuell den Sensorkopf tragender Roboterarm den Sensorkopf nur in der durch die Adaptereinrichtung und die Orientierungseinrichtung vorgegebenen Orientierung, Entfernung und Richtung relativ zu dem Referenzobjekt anordnen.The at least one orientation device prevents the sensor head from being coupled to the reference object in any orientation in the specific distance and in the specific direction, which are both predetermined by the at least one adapter device. The orientation is predetermined by the at least one orientation device for each position of the sensor head relative to the reference object. In this way, an operator can not commit errors in the coupling of the sensor head with the reference object and thereby cause an incorrect calibration of the coordinate measuring machine. Furthermore, a robot arm possibly carrying the sensor head can arrange the sensor head only in the orientation, distance and direction predetermined by the adapter device and the orientation device relative to the reference object.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Adaptereinrichtung jeweils durch drei entweder an dem Sensorkopf oder an dem mindestens einen Referenzobjekt zueinander jeweils um 120° versetzt angeordnete Zylinderwalzenpaare und durch drei entsprechend an dem anderen des Sensorkopfes und des mindestens einen Referenzobjekt zueinander jeweils um etwa 120° versetzt angeordnete Kugeln ausgebildet ist.In a preferred embodiment of the invention it can be provided that the at least one adapter device by three either to the sensor head or to the at least one reference object offset by 120 ° to each other arranged cylindrical roller pairs and by three corresponding to the other of the sensor head and the at least one reference object each offset by approximately 120 ° arranged balls is formed.

Auf diese Weise wird auf mechanisch einfache und kostengünstige Art eine selbstzentrierende Adaptereinrichtung bereitgestellt, die die Richtung und Entfernung, in der der Sensorkopf relativ zu dem Referenzobjekt angeordnet wird, vorgibt. Für eine Bedienperson ist es einfach ersichtlich, dass die Kugeln in die entsprechenden Zylinderwalzenpaare zu drücken sind. Aufgrund der Anordnung von drei um etwa 120° zueinander versetzten Zylinderwalzenpaaren ist die Adaptereinrichtung zudem selbstzentrierend.In this way, a self-centering adapter device is provided in a mechanically simple and cost-effective manner, which specifies the direction and distance in which the sensor head is arranged relative to the reference object. For an operator, it is easy to see that the balls are to be pressed into the corresponding pairs of cylinder rollers. Due to the arrangement of three offset by about 120 ° to each other cylinder roller pairs, the adapter device is also self-centering.

Offen bleibt lediglich die Orientierung des Sensorkopfs auf dem Referenzobjekt, da die so ausgestaltete Adaptereinrichtung grundsätzlich drei Orientierungen zulässt.All that remains open is the orientation of the sensor head on the reference object, since the adapter device designed in this way basically allows three orientations.

Dazu ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die mindestens eine Orientierungseinrichtung jeweils durch ein entweder an dem Sensorkopf oder an dem mindestens einen Referenzobjekt angeordneten Stift und durch eine entsprechend an dem anderen des Sensorkopfes und des mindestens einen Referenzobjekts angeordnete Ausnehmung gebildet ist. For this purpose, in a preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least one orientation device is formed in each case by a pin arranged either on the sensor head or on the at least one reference object and by a recess arranged correspondingly on the other of the sensor head and the at least one reference object.

Auf diese Weise wird besonders einfach sichergestellt, dass der Sensorkopf nur in einer bestimmten Orientierung mit dem Referenzobjekt gekoppelt wird.In this way, it is particularly easy to ensure that the sensor head is coupled to the reference object only in a specific orientation.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Adaptereinrichtung aus mindestens zwei Stabelementen bekannter Länge ausgebildet ist, die aus einem Material mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sind.In a further embodiment of the invention it can be provided that the adapter device is formed from at least two rod elements of known length, which are made of a material with a low coefficient of thermal expansion.

Auf diese Weise kann ebenfalls die Adaptereinrichtung bereitgestellt werden. Die Stabelemente sollten aus einem Material mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sein, damit ihre Länge aufgrund von Temperatureinflüssen nicht variiert. Beispielsweise könnten die Stabelemente aus Invar- oder Thermofit CFK hergestellt sein. Diese Materialien sind unter Temperatureinfluss längenstabil und somit für die Adaptereinrichtung geeignet. Die Stabelemente können beispielsweise entsprechend in dem Sensorkopf und in dem mindestens einen Referenzobjekt vorgesehene Aussparungen gesteckt werden.In this way, the adapter device can also be provided. The bar elements should be made of a material with a low coefficient of thermal expansion so that their length does not vary due to temperature influences. For example, the bar elements could be made of Invar or Thermofit CFRP. These materials are stable in length under the influence of temperature and thus suitable for the adapter device. For example, the rod elements can be correspondingly inserted in the sensor head and in the recesses provided in the at least one reference object.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Orientierungseinrichtung durch verschiedene Querschnittsformen der Stabelemente gebildet ist.It can be provided that the orientation device is formed by different cross-sectional shapes of the rod elements.

Auf diese Weise wird einfach sichergestellt, dass die Stabelemente nur in bestimmte der Ausnehmungen eingefügt werden können, wodurch sich eine mechanisch eindeutig vorgegebene Lage des Sensorkopfs relativ zu dem mindestens einen Referenzobjekt ergibt und Fehler bei der Kalibrierung vermieden werden.In this way, it is simply ensured that the rod elements can be inserted only into certain of the recesses, resulting in a mechanically uniquely predetermined position of the sensor head relative to the at least one reference object and errors in the calibration can be avoided.

In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Markierungselement als optische Sende-/Empfangseinrichtung ausgebildet ist, wobei zur Kalibrierung mittels der optischen Sende-/Empfangseinrichtung jeweils ein Abstand der mindestens einen bekannten Position zu jedem in einem Sichtbereich der optischen Sende-/Empfangseinrichtung angeordneten Referenzobjekt bestimmt wird.In a preferred embodiment of the method, it is provided that the marking element is designed as an optical transmitting / receiving device, wherein for calibration by means of the optical transmitting / receiving device in each case a distance of at least one known position to each in a field of view of the optical transmitting / receiving device arranged reference object is determined.

Auf diese Weise wird das Verfahren besonders kostengünstig umgesetzt. Alternativ kann natürlich auch vorgesehen sein, dass das mindestens eine Referenzobjekt jeweils als Sende-/Empfangsvorrichtung ausgestaltet ist. Dies würde jedoch eine Vielzahl von Sende-/Empfangsobjekten benötigen, wodurch sich die damit verbundenen Kosten multiplizieren. Bei der Ausgestaltung des Markierungselements als Sende-/Empfangseinrichtung ist lediglich eine Sende-/Empfangseinrichtung vorzusehen. Die Referenzobjekte können beispielsweise als Retroreflektoren ausgestaltet sein. Auf diese Weise erhält man einen kostengünstigen und wartungsfreundlichen Gesamtaufbau.In this way, the process is implemented particularly cost-effectively. Alternatively, of course, it can also be provided that the at least one reference object is configured in each case as a transmitting / receiving device. However, this would require a large number of transceiver objects, thereby multiplying the associated costs. In the embodiment of the marking element as a transmitting / receiving device, only a transmitting / receiving device is provided. The reference objects can be configured, for example, as retroreflectors. In this way, you get a cost-effective and easy to maintain overall structure.

In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verfahren an einem weiteren Referenzobjekt wiederholt wird, wenn nicht genügend Referenzobjekte in dem Sichtbereich angeordnet sind.In a development of the method, it is provided that the method is repeated on a further reference object if not enough reference objects are arranged in the viewing area.

Unter Umständen kann es sich aufgrund von Sichtbehinderungen ergeben, dass sich während der Kalibrierung nicht genügend Referenzobjekte in dem Sichtbereich der Sende-/Empfangseinrichtung befinden, so dass keine Kalibrierung des Koordinatenmessgeräts erfolgen kann. In der Regel sollten zumindest zwei weitere Referenzobjekte im Sichtbereich sein, damit eine Kalibrierung für insgesamt drei Referenzobjekte (das erste Referenzobjekt wurde als Nullpunkt festgelegt) erfolgen kann und auf Basis dieser drei Referenzobjekte dann die Positionserfassungseinrichtung die Position des Sensorkopfs mittels eines entsprechenden Trilaterationsverfahrens bestimmen kann. Selbstverständlich kann auch jede andere Zahl von Referenzobjekten als Mindestzahl bestimmt sein. Entsprechend erhöht sich dann die Genauigkeit der Positionserfassung. Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass einer Bedienperson ein Warnzeichen ausgegeben wird, wenn die Kalibrierung nicht erfolgreich abgeschlossen werden konnte, so dass diese sich dann zu einem weiteren Referenzobjekt begeben und die Kalibrierung durchführen kann.Under certain circumstances, it may be due to obstructions that during calibration insufficient reference objects are in the field of view of the transmitting / receiving device, so that no calibration of the CMM can be done. As a rule, at least two further reference objects should be in the field of view, so that a calibration for a total of three reference objects (the first reference object was defined as zero point) can be performed and based on these three reference objects, the position detection device can then determine the position of the sensor head by means of a corresponding trilateration method. Of course, any other number of reference objects may be determined as a minimum number. Accordingly, the accuracy of the position detection increases. It may further be provided that a warning sign is issued to an operator if the calibration could not be completed successfully, so that it can then proceed to another reference object and perform the calibration.

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 Koordinatenmessgeräts gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung, 1 an embodiment of a coordinate measuring machine according to a first aspect of the invention,

2 eine schematische Darstellung eines Referenzobjekts, 2 a schematic representation of a reference object,

3 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Sensorkopfs, 3 a schematic representation of a first embodiment of a sensor head,

4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Sensorkopfs, 4 a schematic representation of a second embodiment of a sensor head,

5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Sensorkopfs, und 5 a schematic representation of a third embodiment of a sensor head, and

6 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung. 6 a schematic flow diagram of a method according to a second aspect of the invention.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Koordinatenmessgeräts 10 gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung. 1 shows a schematic view of a coordinate measuring machine 10 according to a first aspect of the invention.

Das Koordinatenmessgerät 10 dient dazu, ein Werkstück 12 zu vermessen. Dazu ist ein Sensor 14 vorgesehen, der in der dargestellten Ausführungsform als taktiler Sensor ausgebildet ist, d. h. mittels des Sensors 14 werden durch Antasten einer Vielzahl von Punkten des Werkstücks 12 die Dimensionen des Werkstücks 12 bestimmt. Derartige taktile Messsysteme für Koordinatenmessgeräte sind dem Fachmann bekannt. Der Sensor 14 ist in einem Sensorkopf 16 gelagert. Der Sensorkopf 16 weist, wie dem Fachmann bekannt, ein Messsystem auf, das eine Auslenkung des taktilen Sensors 14 gegenüber dem Sensorkopf 16 erfasst. Auf diese Weise wird die Lage des Sensors 14 relativ zu dem Sensorkopf 16 kontinuierlich erfasst.The coordinate measuring machine 10 serves to a workpiece 12 to measure. There is a sensor for this 14 provided, which is formed in the illustrated embodiment as a tactile sensor, ie by means of the sensor 14 are made by probing a variety of points of the workpiece 12 the dimensions of the workpiece 12 certainly. Such tactile measuring systems for coordinate measuring machines are known to the person skilled in the art. The sensor 14 is in a sensor head 16 stored. The sensor head 16 has, as known to those skilled in a measuring system that a deflection of the tactile sensor 14 opposite the sensor head 16 detected. In this way, the location of the sensor 14 relative to the sensor head 16 continuously recorded.

Des Weiteren ist eine Datenverarbeitungsvorrichtung 18 vorgesehen, die die mittels des taktilen Sensors 14 erfassten Daten verarbeitet. Eine Übertragung der mittels des Sensors 14 erfassten Daten erfolgt zu der Datenverarbeitungseinheit 18 mittels einer Verbindung 20. Die Verbindung 20 ist vorzugsweise kabellos ausgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, den Sensorkopf 16 mit dem Sensor 14 tragbar auszugestalten. Die Verbindung 20 kann allerdings auch kabelgebunden ausgeführt sein, insbesondere wenn der Sensorkopf 16 von einem Roboterarm (nicht dargestellt) getragen und gesteuert wird.Furthermore, a data processing device 18 provided by means of the tactile sensor 14 processed data processed. A transmission of the means of the sensor 14 collected data is sent to the data processing unit 18 by means of a connection 20 , The connection 20 is preferably carried out wirelessly. In this way it is possible to use the sensor head 16 with the sensor 14 portable design. The connection 20 However, it can also be wired, especially if the sensor head 16 is carried and controlled by a robot arm (not shown).

Es ist des Weiteren eine Positionserfassungseinrichtung 22 vorgesehen, die dazu vorgesehen ist, berührungslos die Position des Sensorkopfs 16 zu erfassen. Hierzu ist in dem Sensorkopf 16 ein Markierungselement 24 vorgesehen. Die Positionserfassungseinrichtung 22 bestimmt die Position des Markierungselements 24 relativ zu einer Mehrzahl von Referenzobjekten 26. Insbesondere ist vorgesehen, dass es sich bei der Positionserfassungseinrichtung 22 um ein eingangs beschriebenes Laser-Kohärenz-μ-Global-Positioning-System handelt, das dann also von dem Markierungselement 24 und den Referenzobjekten 26 gebildet ist.It is further a position detection device 22 provided, which is intended to contact the position of the sensor head without contact 16 capture. This is in the sensor head 16 a marking element 24 intended. The position detection device 22 determines the position of the marking element 24 relative to a plurality of reference objects 26 , In particular, it is provided that it is in the position detection device 22 is an initially described laser coherence μ-global positioning system, which is then of the marking element 24 and the reference objects 26 is formed.

Die Referenzobjekte 26 sind voneinander beabstandet angeordnet und spannen folglich zwischen sich einen Messraum 28 auf. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Referenzobjekte 26 fest angeordnet sind, beispielsweise an den Aufbauten einer Werkshalle oder ähnliches. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Referenzobjekte 26 mittels einer geeigneten Tragstruktur gehalten sind.The reference objects 26 are spaced from each other and thus clamp between them a measuring space 28 on. In particular, it can be provided that the reference objects 26 are fixed, for example, on the structures of a workshop or the like. But it can also be provided that the reference objects 26 are held by a suitable support structure.

Der Messraum 28 ergibt sich im Wesentlichen aus gedachten Verbindungslinien 30, die zwischen den Referenzobjekten 26 gespannt sind. Um eine Position des Sensorkopfs 16 mittels eines Trilaterationsverfahrens zu bestimmen, sollte eine Sichtlinie zumindest zu drei Referenzobjekten bestehen.The measuring room 28 essentially results from imaginary connecting lines 30 between the reference objects 26 are curious. To a position of the sensor head 16 using a trilateration method, a line of sight should be at least three reference objects.

Bei einer Kalibrierung des Koordinatenmessgeräts 10 ist vorgesehen, dass der Sensorkopf 16 eindeutig mechanisch mit einem der Referenzobjekte 26 gekoppelt wird, wie es in der 1 dargestellt ist. Die Position dieses Referenzobjektes 26 wird dann als Nullpunkt 32 definiert. Aufgrund der eindeutigen mechanischen Kopplung des Sensorkopfs 16 mit dem Referenzobjekt 26 ist eine Position 34 des Markierungselements 24 relativ zu dem Nullpunkt 32 bekannt. Die in der 1 dargestellten Verhältnisse sind lediglich als beispielhaft zu verstehen und können von den tatsächlichen Verhältnissen abweichen.During a calibration of the coordinate measuring machine 10 is provided that the sensor head 16 clearly mechanical with one of the reference objects 26 is coupled, as it is in the 1 is shown. The position of this reference object 26 is then used as the zero point 32 Are defined. Due to the clear mechanical coupling of the sensor head 16 with the reference object 26 is a position 34 of the marking element 24 relative to the zero point 32 known. The in the 1 shown ratios are to be understood as exemplary only and may differ from the actual conditions.

Durch eine Aktivierung der Positionserfassungseinrichtung 22 kann nun bei bestehender Sichtlinie zwischen dem Markierungselement 24 und einem der Referenzobjekte 26 ein Messstrahl 36 zwischen dem Markierungselement 24 und jedem der Referenzobjekte 26 hin und wieder zurückgesendet werden, so dass ein Abstand von jedem der Referenzobjekte 26 zu dem Markierungselement 24 bestimmt wird. Aufgrund des so ermittelten jeweiligen Abstands kann das Koordinatenmessgerät durch Bestimmung der tatsächlichen Position jedes der Referenzobjekte 26 kalibriert werden. Wie im Folgenden detaillierter beschrieben wird, kann der Sensorkopf 16 noch in weiteren Lagen relativ zu einem Referenzobjekt 26 angeordnet werden, so dass sich mehrere bekannte Positionen 34 des Markierungselements 24 ergeben können und auf diese Weise für verschiedene bekannte Punkte 34 jeweils ein Abstand zu jedem der Referenzobjekte 26 bestimmt werden kann. Bei Verwendung von mindestens drei bekannten Positionen 34, d. h. bei eindeutiger mechanischer Kopplung des Sensorkopfs 16 in drei verschiedenen Lagen mit dem Referenzobjekt 26, lässt sich so zudem die Position jedes Referenzobjektes 26 zu dem Nullpunkt 32 bestimmen, selbst wenn die Anordnung der Referenzobjekte 26 vorab nicht bekannt war.By activating the position detection device 22 can now with existing line of sight between the marking element 24 and one of the reference objects 26 a measuring beam 36 between the marking element 24 and each of the reference objects 26 every now and then be sent back, leaving a distance from each of the reference objects 26 to the marking element 24 is determined. Based on the respective distance thus determined, the coordinate measuring machine can determine each of the reference objects by determining the actual position 26 be calibrated. As will be described in more detail below, the sensor head 16 still in other positions relative to a reference object 26 be arranged so that there are several known positions 34 of the marking element 24 can yield and in this way for different known points 34 one distance to each of the reference objects 26 can be determined. When using at least three known positions 34 ie with clear mechanical coupling of the sensor head 16 in three different positions with the reference object 26 , so can also be the position of each reference object 26 to the zero point 32 determine even if the arrangement of the reference objects 26 was not known in advance.

Unter Umständen kann es vorkommen, dass ein Referenzobjekt 26' nicht in einem Sichtbereich des Sensorkopfs 16 liegt, so dass kein Messstrahl 36 zwischen dem Referenzobjekt 26' und dem Markierungselement 24 verlaufen kann. Zur Verwendung eines Trilaterationsverfahrens zur Positionserfassung sollte das Koordinatenmessgerät 10 mit drei Referenzobjekten 26 kalibriert sein. Es kann jedoch für eine größere Genauigkeit auch eine höhere Anzahl festgelegt sein. Sollte die Anzahl der Referenzobjekte 26 nicht ausreichen, kann daher ein Hinweis an eine Bedienperson erfolgen, dass der Sensorkopf 16 mit einem anderen der Referenzobjekte 26, 26' zu koppeln ist.Under certain circumstances, it may happen that a reference object 26 ' not in a viewing area of the sensor head 16 lies, so no measuring beam 36 between the reference object 26 ' and the marking element 24 can run. To use a trilateration method for position detection, the coordinate measuring machine should 10 with three reference objects 26 be calibrated. However, it may be set for greater accuracy and a higher number. Should be the number of reference objects 26 Therefore, an indication to an operator that the sensor head 16 with another of the reference objects 26 . 26 ' is to couple.

2 zeigt eine schematische Unter- und Seitenansicht einer Ausführungsform eines Referenzobjekts 26. Das Referenzobjekt 26 ist als Retroreflektor ausgebildet. Dazu weist das Referenzobjekt 26 ein Reflektorgehäuse 38 auf, in dem eine Einfassung 40 für einen Retroreflektor 42 ausgebildet ist. Des Weiteren weist das Referenzobjekt 26 Kopplungsmittel 44 auf, mit denen eine eindeutige mechanische Kopplung des Sensorkopfs 16 an das Referenzobjekt 26 sichergestellt wird. Die Kopplungsmittel 44 weisen drei Paare von Zylinderwalzen 46 auf, die zueinander versetzt in einem Winkel 48 angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform sind drei Zylinderwalzenpaare 46 vorgesehen, so dass sich der Winkel 48 zwischen den Zylinderwalzenpaaren 46 zu jeweils 120° ergibt. Die drei Zylinderwalzenpaare 46 bilden in der dargestellten Ausführungsform einen Teil einer Adaptereinrichtung aus, die dazu vorgesehen ist, den Sensorkopf 16 derart mittels der Kopplungsmittel 44 mit dem Referenzobjekt 26 zu koppeln, dass das Markierungselement 24 in bekannter Richtung und mit bekanntem Abstand zu dem Referenzobjekt 26 bzw. einem dort definierten Nullpunkt 32 angeordnet ist. Um einen eindeutige Orientierung zu gewährleisten, ist eine Orientierungsvorrichtung 49 vorgesehen. In der dargestellten Ausführungsform ist dazu eine Ausnehmung 50 vorgesehen, in die ein im Folgenden beschriebenes Element des Sensorkopfs 16 eingreift. Auf diese Weise wird durch die Kopplungsmittel 44 ermöglicht, den Sensorkopf 16 mit dem Referenzobjekt 26 eindeutig mechanisch zu koppeln. 2 shows a schematic bottom and side view of an embodiment of a reference object 26 , The reference object 26 is designed as a retro reflector. This is indicated by the reference object 26 a reflector housing 38 in which a mount 40 for a retro reflector 42 is trained. Furthermore, the reference object 26 coupling agent 44 on, with which a clear mechanical coupling of the sensor head 16 to the reference object 26 is ensured. The coupling agents 44 have three pairs of cylindrical rollers 46 on, which offset each other at an angle 48 are arranged. In the illustrated embodiment, there are three pairs of cylindrical rollers 46 provided so that the angle 48 between the cylinder roller pairs 46 to 120 ° each. The three cylinder roller pairs 46 In the illustrated embodiment, form part of an adapter device which is provided to the sensor head 16 such by means of the coupling agent 44 with the reference object 26 to couple that marking element 24 in a known direction and with a known distance to the reference object 26 or a zero point defined there 32 is arranged. To ensure a clear orientation is an orientation device 49 intended. In the illustrated embodiment, this is a recess 50 provided in the one described below element of the sensor head 16 intervenes. In this way, by the coupling means 44 allows the sensor head 16 with the reference object 26 clearly to couple mechanically.

3 zeigt eine Ausführungsform des Sensorkopfs 16. Auch der Sensorkopf 16 weist Kopplungsmittel 51 auf, die mit den Kopplungsmitteln 44 an dem Referenzobjekt 26 zusammenwirken, um die eindeutig mechanische Kopplung zwischen beiden Elementen bereitzustellen. 3 shows an embodiment of the sensor head 16 , Also the sensor head 16 has coupling agent 51 on that with the coupling agents 44 at the reference object 26 cooperate to provide the unique mechanical coupling between the two elements.

Darüber hinaus weist der Sensorkopf 16 eine Sende-/Empfangseinrichtung 52 des Laser-Kohärenz-μ-Global-Positioning-Systems auf, das als Positionserfassungseinrichtung 22 benutzt wird. Die Sende-/Empfangseinrichtung 52 ist in der dargestellten Ansicht lediglich schematisch dargestellt und befindet sich innerhalb des Sensorkopfs 16. Entsprechend können in dem Sensorkopf 16 ein oder mehrere Öffnungen 54 vorgesehen sein, über die die Sende-/Empfangsvorrichtung 52 Laserstrahlen sendet und reflektierte Laserstrahlen empfängt.In addition, the sensor head points 16 a transmitting / receiving device 52 of the laser coherence μ-global positioning system, which serves as a position detection device 22 is used. The transmitting / receiving device 52 is shown only schematically in the view shown and is located within the sensor head 16 , Accordingly, in the sensor head 16 one or more openings 54 be provided, via which the transmitting / receiving device 52 Transmitting laser beams and receiving reflected laser beams.

An einer Seite des Sensorkopfs 16 sind drei Kugeln 56 vorgesehen, die miteinander jeweils ebenenfalls einen Winkel 48 von etwa 120° einschließen. Diese Kugeln 56 bilden einen Teil der Kopplungsmittel 51 aus, und wirken mit den Zylinderwalzenpaaren 46 des Referenzobjekts 26 zusammen. Auf diese wird eine selbstzentrierende Kopplung bereitgestellt. Des Weiteren ist ein Stift 58 vorgesehen, der in die Ausnehmung 50 des Referenzobjektes 26 eingreift. Auf diese Weise ist auch die vorzusehende Orientierung des Sensorkopfs 16 relativ zu dem Referenzobjekt 26 eindeutig. Die durch die Kopplungsmittel 44, 51 bereitgestellte Kopplung ist daher mechanisch eindeutig. Eine Bedienperson kann die entsprechende Seite des Sensorkopfs 16 und das Referenzobjekt 26 nur auf die durch die Kopplungsmittel 44, 51 vorgegebene Weise miteinander koppeln. So wird sichergestellt, dass das Markierungselement 24, in der dargestellten Ausführungsform die Sende-/Empfangseinrichtung 52, tatsächlich die bekannte Position 34 relativ zu dem Nullpunkt 32 einnimmt. Alternativ könnte beispielsweise eine Hirthverzahnung verwendet werden, um die beiden Elemente in einer definierten Position reproduzierbar miteinander zu koppeln. Auch andere Realisierungen, die eine exakt definierte Position ermöglichen, können verwendet werden, etwa Kegel- und Kegelpfanne u. a.On one side of the sensor head 16 are three balls 56 provided, which each other if necessary, an angle 48 of about 120 °. These balls 56 form part of the coupling agent 51 out, and act with the cylinder roller pairs 46 of the reference object 26 together. On this a self-centering coupling is provided. There is also a pen 58 provided in the recess 50 of the reference object 26 intervenes. In this way is also the intended orientation of the sensor head 16 relative to the reference object 26 clearly. The through the coupling agent 44 . 51 provided coupling is therefore mechanically unique. An operator may choose the appropriate side of the sensor head 16 and the reference object 26 only to those through the coupling agent 44 . 51 couple the given way together. This ensures that the marking element 24 in the illustrated embodiment, the transmitting / receiving device 52 , actually the known position 34 relative to the zero point 32 occupies. Alternatively, for example, a Hirth toothing could be used to reproducibly couple the two elements together in a defined position. Other realizations that allow a well-defined position can be used, such as conical and conical pan, among others

Des Weiteren weist der Sensorkopf eine Aussparung 60 auf, damit der Retroreflektor 42 nicht mit dem Sensorkopf 16 bei dem Kopplungsvorgang kollidiert.Furthermore, the sensor head has a recess 60 on, so that the retro-reflector 42 not with the sensor head 16 collides with the coupling process.

4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Sensorkopfs 16. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und wirken auf gleiche Weise. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen. 4 shows a further preferred embodiment of the sensor head 16 , Identical elements are designated by the same reference numerals and act in the same way. In the following, only the differences are discussed.

Der Sensorkopf in 4 weist neben den Kopplungsmitteln 51 auch noch weitere Kopplungsmittel 51' an einer weiteren Seite des Sensorkopfs 16 auf. Auch auf der in der 4 abgewandten Seite des Sensorkopfs 16 können weitere Kopplungsmittel (nicht dargestellt) angeordnet sein. Auch die weiteren Kopplungsmittel 51' weisen drei Kugeln 56' auf, die zueinander in jeweils einem Winkel von 120° angeordnet sind. Auch ein weiterer Stift 58' und eine entsprechende Aussparung 62' sind vorgesehen. Auf diese Weise kann der Sensorkopf 16 in mehreren verschiedenen Lagen relativ zu dem Referenzobjekt 26 eindeutig mechanisch gekoppelt werden. Somit ergeben sich für das Markierungselement 24 mehrere bekannte Positionen 34. Dabei ist darauf zu achten, dass Kopplungsmittel, die auf der nichtdargestellten, den Kopplungsmitteln 51' gegenüberliegenden Seite des Sensorkopfs 16 angeordnet sind, asymmetrisch zu diesen angeordnet sind, damit sich tatsächlich drei verschiedene Lagen des Markierungselements 24 relativ zu dem Nullpunkt 32 ergeben. Auf diese Weise ist es möglich, den Sensorkopf 16 in drei verschiedenen Lagen eindeutig mechanisch mit dem Referenzobjekt 26 zu koppeln, wobei die Öffnungen 54 immer in dieselbe Richtung weisen, so dass stets eine Sichtlinie zu den übrigen Referenzobjekten 26 für die Sende-/Empfangseinrichtung 52 besteht. So können Kalibrierungsmessungen für drei bekannte Positionen 34 der Sende/Empfangseinrichtung 52 vorgenommen werden und die Lage jedes Referenzobjekts 26 zu dem Nullpunkt 32 bestimmt werden.The sensor head in 4 indicates next to the coupling means 51 also other coupling agents 51 ' on another side of the sensor head 16 on. Also on the in the 4 remote side of the sensor head 16 Further coupling means (not shown) may be arranged. Also the other coupling agents 51 ' have three balls 56 ' on, which are arranged at an angle of 120 ° to each other. Also another pen 58 ' and a corresponding recess 62 ' are provided. In this way, the sensor head 16 in several different positions relative to the reference object 26 be clearly coupled mechanically. Thus arise for the marking element 24 several known positions 34 , Care must be taken to ensure that coupling agents, which are not shown on the coupling agents 51 ' opposite side of the sensor head 16 arranged are arranged asymmetrically to these, so that actually three different layers of the marking element 24 relative to the zero point 32 result. In this way it is possible to use the sensor head 16 in three different layers clearly mechanically with the reference object 26 to couple, with the openings 54 always pointing in the same direction, so that always a line of sight to the other reference objects 26 for the transceiver 52 consists. This allows calibration measurements for three known positions 34 the transmitting / receiving device 52 be made and the location of each reference object 26 to the zero point 32 be determined.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Sensorkopfs 16. Gleiche Elemente sind dabei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen. 5 shows a further embodiment of the sensor head 16 , The same elements are identified by the same reference numerals, in the following, only the differences will be discussed.

Die Kopplungsmittel 51 sind in der dargestellten Ausführungsform auf andere Weise ausgeführt. Es sind zwei Stabelemente 62 vorgesehen, um den Sensorkopf 16 mit dem Referenzobjekt 26 eindeutig mechanisch zu koppeln. Derartige Kopplungsmittel 51 können insbesondere dann vorgesehen sein, wenn das Referenzobjekt 26 manuell schwer zu erreichen ist. Vorliegend sind zwei Stabelemente 62 vorgesehen, die, wie in der Querschnittsansicht zu erkennen ist, unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Sensorkopf 16 nur in einer bestimmten Richtung, Entfernung, Orientierung mittels der Kopplungsmittel 51 relativ zu dem Referenzobjekt 26 angeordnet werden kann. Selbstverständlich kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass weitere Kopplungsmittel 51 an den Sensorkopf 16, beispielsweise an den übrigen Seiten, vorgesehen sind, so dass die Sende-/Empfangseinrichtung 52 in weiteren bekannten Positionen 34 relativ zu einem Nullpunkt 32 angeordnet werden kann.The coupling agents 51 are executed in the illustrated embodiment in other ways. These are two bar elements 62 provided to the sensor head 16 with the reference object 26 clearly to couple mechanically. Such coupling agents 51 may be provided in particular when the reference object 26 manually difficult to reach. In the present case are two bar elements 62 provided, which, as can be seen in the cross-sectional view, have different cross-sectional shapes. In this way it is ensured that the sensor head 16 only in a certain direction, distance, orientation by means of coupling 51 relative to the reference object 26 can be arranged. Of course, it can also be provided that further coupling agent 51 to the sensor head 16 , For example, on the other pages, are provided so that the transmitting / receiving device 52 in other known positions 34 relative to a zero point 32 can be arranged.

6 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 70 gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung. 6 shows a schematic flow diagram of a method 70 according to a second aspect of the invention.

Das Verfahren 70 beginnt in einem Startschritt 72. Danach verbindet in einem Schritt 74 eine Bedienperson bzw. ein Roboterarm den Sensorkopf 16 mit einem der Referenzobjekte 26. In einem Schritt 76 wird dann dieses Referenzobjekt als Nullpunkt definiert. Anschließend wird in einem Schritt 78 die bekannte Position 34 der Sende-/Empfangsvorrichtung in dem Sensorkopf 16 bestimmt. Aufgrund der eindeutigen mechanischen Kopplung des Sensorkopfs 16 mit dem Referenzobjekt 26 über die Kopplungsmittel 44, 51 ist die bekannte Position 34 bekannt. Weist der Sensorkopf 16 mehrere Kopplungsmittel 51, 51' auf, die ein eindeutiges mechanisches Koppeln des Sensorkopfs 16 in verschiedenen Lagen mit dem Referenzobjekt 26 zulassen, kann vorgesehen sein, dass jedes der Kopplungsmittel 51, 51' eine Identifizierungseinheit aufweist, so dass bestimmt werden kann, welches der Kopplungsmittel 51, 51' mit den Kopplungsmitteln 44 des Referenzobjekts 26 gekoppelt wurde.The procedure 70 starts in a starting step 72 , After that connects in one step 74 an operator or a robot arm the sensor head 16 with one of the reference objects 26 , In one step 76 then this reference object is defined as zero point. Subsequently, in one step 78 the known position 34 the transmitting / receiving device in the sensor head 16 certainly. Due to the clear mechanical coupling of the sensor head 16 with the reference object 26 via the coupling agents 44 . 51 is the known position 34 known. Indicates the sensor head 16 several coupling agents 51 . 51 ' on, which is a clear mechanical coupling of the sensor head 16 in different positions with the reference object 26 may be provided that each of the coupling means 51 . 51 ' an identification unit, so that it can be determined which of the coupling means 51 . 51 ' with the coupling agents 44 of the reference object 26 was coupled.

Anschließend wird mittels der Sende-/Empfangseinrichtung eine Entfernung bzw. ein Abstand in einem Schritt 80 zu jedem der übrigen Referenzobjekte 26 bestimmt, die in einem Sichtbereich der Sende-/Empfangseinrichtung 52 liegen.Subsequently, by means of the transmitting / receiving device, a distance or a distance in one step 80 to each of the other reference objects 26 determined in a field of view of the transceiver 52 lie.

In einem Schritt 82 erfolgt nun eine Kalibrierung des Koordinatenmessgeräts, in dem die Position der übrigen Referenzobjekte 26 überprüft und ggf. korrigiert wird. Eine Ausführungsform des Verfahrens kann nun vorgesehen sein, dass der Sensorkopf 16 mittels weiterer Kopplungsmittel 51, 51' mit dem Referenzobjekt 26 in einer anderen Lage gekoppelt wird, so dass die Sende-/Empfangseinrichtung 52 eine andere bekannte Position 34 einnimmt. Dieses kann mindestens zweimal wiederholt werden, so dass bei insgesamt drei bekannten Positionen 34 die Entfernung zu den übrigen Referenzobjekten 26 bestimmt wurde und so sich die Position der übrigen Referenzobjekte 26 berechnen lässt, auch wenn diese vorher nicht bekannt war.In one step 82 Now takes place a calibration of the coordinate measuring machine, in which the position of the other reference objects 26 checked and corrected if necessary. An embodiment of the method can now be provided that the sensor head 16 by means of further coupling agents 51 . 51 ' with the reference object 26 is coupled in a different position, so that the transmitting / receiving device 52 another known position 34 occupies. This can be repeated at least twice, so that in a total of three known positions 34 the distance to the other reference objects 26 was determined and so the position of the other reference objects 26 calculate, even if it was not known before.

Anschließend kann in einem Schritt 84 überprüft werden, ob genügend Referenzobjekte im Sichtbereich der Sende-/Empfangseinrichtung 52 gelegen haben und eine ausreichende Kalibrierung des Koordinatenmessgeräts 10 stattfinden konnte. Ist dies nicht der Fall, kann vorgesehen sein, den Sensorkopf 16 mit einem anderen Referenzobjekt 26 in einem Schritt 86 zu verbinden und das Verfahren in Schritt 76 neu zu beginnen. Lagen genügend Referenzobjekte im Sichtbereich und konnte eine ausreichende Kalibrierung stattfinden, ist das Koordinatenmessgerät 10 betriebsbereit und das Verfahren endet in einem Schritt 88.Subsequently, in one step 84 be checked whether sufficient reference objects in the field of view of the transmitting / receiving device 52 and have sufficient calibration of the coordinate measuring machine 10 could take place. If this is not the case, the sensor head can be provided 16 with another reference object 26 in one step 86 to connect and the procedure in step 76 to start afresh. If there are enough reference objects in the field of view and sufficient calibration could take place, then the coordinate measuring machine will be available 10 ready for use and the process ends in one step 88 ,

Claims (13)

Koordinatenmessgerät (10) mit einem Sensor (14) zum dreidimensionalen Vermessen eines Werkstücks (12), wobei der Sensor (14) relativ zu einem Sensorkopf (16) angeordnet ist, und mit einer dreidimensionalen berührungslosen Positionserfassungseinrichtung (22) zum Erfassen einer Position eines an dem Sensorkopf (16) angeordneten Markierungselements (24) relativ zu mindestens einem Referenzobjekt (26), dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkopf (16) und das mindestens eine Referenzobjekt (26) jeweils Kopplungsmittel (44, 51) zum eindeutigen mechanischen Koppeln des Sensorkopfes (16) mit dem Referenzobjekt (26) aufweisen, und wobei zumindest die Kopplungsmittel (51) an dem Sensorkopf (16) derart ausgebildet sind, dass der Sensorkopf (16) in drei verschiedenen Lagen eindeutig mechanisch mit dem Referenzobjekt (26) koppelbar ist, wobei das Markierungselement (24) in jeder Lage eine andere bekannte Position relativ zu dem Referenzobjekt (26) einnimmt.Coordinate measuring machine ( 10 ) with a sensor ( 14 ) for the three-dimensional measurement of a workpiece ( 12 ), whereby the sensor ( 14 ) relative to a sensor head ( 16 ), and with a three-dimensional non-contact position detection device ( 22 ) for detecting a position of a on the sensor head ( 16 ) arranged marking element ( 24 ) relative to at least one reference object ( 26 ), characterized in that the sensor head ( 16 ) and the at least one reference object ( 26 ) each coupling agent ( 44 . 51 ) for unambiguous mechanical coupling of the sensor head ( 16 ) with the reference object ( 26 ), and wherein at least the coupling means ( 51 ) on the sensor head ( 16 ) are formed such that the sensor head ( 16 ) in three different layers clearly mechanically with the reference object ( 26 ), whereby the marking element ( 24 ) in each position a different known position relative to the reference object ( 26 ) occupies. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Markierungselement (24) eine optische Sende-/Empfangseinrichtung (52) ist. Coordinate measuring machine according to claim 1, characterized in that the marking element ( 24 ) an optical transmitting / receiving device ( 52 ). Koordinatenmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Referenzobjekt (26) ein Retroreflektor (42) ist.Coordinate measuring machine according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one reference object ( 26 ) a retroreflector ( 42 ). Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungseinrichtung (22) ein Laser-Kohärenz-μ-Global-Positioning-System ist, wobei mindestens drei Referenzobjekte (26) vorhanden sind.Coordinate measuring machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the position detection device ( 22 ) is a laser coherence μ global positioning system, wherein at least three reference objects ( 26 ) available. Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsmittel (44, 51) mindestens eine Adaptereinrichtung zum Anordnen des Sensorkopfes (16) in einer bestimmten Entfernung und einer bestimmten Richtung relativ zu dem mindestens einen Referenzobjekt (26) und mindestens eine Orientierungseinrichtung zum eindeutigen Ausrichten des Sensorkopfes (16) aufweisen.Coordinate measuring machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the coupling means ( 44 . 51 ) at least one adapter device for arranging the sensor head ( 16 ) at a certain distance and a certain direction relative to the at least one reference object ( 26 ) and at least one orientation device for unambiguously aligning the sensor head ( 16 ) exhibit. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinrichtung selbstzentrierend ausgebildet ist.Coordinate measuring device according to claim 5, characterized in that the adapter device is designed self-centering. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Adaptereinrichtung jeweils durch drei entweder an dem Sensorkopf (16) oder an dem mindestens einen Referenzobjekt (26) zueinander jeweils um etwa 120° versetzt angeordnete Zylinderwalzenpaare (46) und durch drei entsprechend an dem anderen des Sensorkopfes (16) und des mindestens einen Referenzobjekts (26) zueinander jeweils um etwa 120° versetzt angeordnete Kugeln (56) ausgebildet ist.Coordinate measuring machine according to claim 5 or 6, characterized in that the at least one adapter device in each case by three either on the sensor head ( 16 ) or at least one reference object ( 26 ) each offset by about 120 ° cylindrical cylinder pairs ( 46 ) and by three corresponding to the other of the sensor head ( 16 ) and the at least one reference object ( 26 ) each offset by approximately 120 ° arranged balls ( 56 ) is trained. Koordinatenmessgerat nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Orientierungseinrichtung jeweils durch einen entweder an dem Sensorkopf (16) oder an dem mindestens einen Referenzobjekt (26) angeordneten Stift (58) und durch eine entsprechend an dem anderen des Sensorkopfes (16) und des mindestens einen Referenzobjekts (26) angeordnete Ausnehmung (50) ausgebildet ist.Coordinate measuring device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the at least one orientation device in each case by one on either the sensor head ( 16 ) or at least one reference object ( 26 ) arranged pin ( 58 ) and by a corresponding to the other of the sensor head ( 16 ) and the at least one reference object ( 26 ) arranged recess ( 50 ) is trained. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinrichtung aus mindestens zwei Stabelementen (62) bekannter Länge ausgebildet ist, die aus einem Material mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sind.Coordinate measuring machine according to claim 5 or 6, characterized in that the adapter device consists of at least two rod elements ( 62 ) of known length, which are made of a material having a low coefficient of thermal expansion. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierungseinrichtung durch verschiedene Querschnittsformen der Stabelemente (62) gebildet ist.Coordinate measuring device according to claim 9, characterized in that the orientation device by different cross-sectional shapes of the rod elements ( 62 ) is formed. Verfahren (70) zum Kalibrieren einer dreidimensionalen berührungslosen Positionserfassungseinrichtung (22) zum Erfassen einer Position eines Markierungselements (24) relativ zu mindestens einem Referenzobjekt (26), wobei ein Nullpunkt (32) definiert und das Markierungselement (24) relativ zu dem Nullpunkt (32) in mindestens einer bekannten Position (34) angeordnet wird, wobei eine Position des mindestens einen Referenzobjekts (26) als Nullpunkt (32) definiert wird und das Markierungselement (24) mittels einer eindeutigen mechanischen Kopplung (44, 51) relativ zu dem mindestens einen Referenzobjekt (26) in der mindestens einen bekannten Position (34) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Markierungselement (24) mittels der eindeutigen mechanischen Kopplung (44, 51) relativ zu dem mindestens einen Referenzobjekt (26) in drei bekannten Positionen (34) angeordnet wird.Procedure ( 70 ) for calibrating a three-dimensional non-contact position detection device ( 22 ) for detecting a position of a marking element ( 24 ) relative to at least one reference object ( 26 ), where a zero point ( 32 ) and the marking element ( 24 ) relative to the zero point ( 32 ) in at least one known position ( 34 ), wherein a position of the at least one reference object ( 26 ) as zero point ( 32 ) and the marking element ( 24 ) by means of a unique mechanical coupling ( 44 . 51 ) relative to the at least one reference object ( 26 ) in the at least one known position ( 34 ), characterized in that the marking element ( 24 ) by means of the unique mechanical coupling ( 44 . 51 ) relative to the at least one reference object ( 26 ) in three known positions ( 34 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Markierungselement (24) als optische Sende-/Empfangseinrichtung (52) ausgebildet ist, wobei zur Kalibrierung mittels der optischen Sende-/Empfangseinrichtung (52) jeweils ein Abstand der mindestens einen bekannten Position (34) zu jedem in einem Sichtbereich der optischen Sende-/Empfangseinrichtung (52) angeordneten Referenzobjekt (26) bestimmt wird.Method according to claim 11, characterized in that the marking element ( 24 ) as an optical transmitting / receiving device ( 52 ), wherein for calibration by means of the optical transmitting / receiving device ( 52 ) a distance of the at least one known position ( 34 ) to each in a field of view of the optical transceiver ( 52 ) arranged reference object ( 26 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren an einem weiteren Referenzobjekt (26) wiederholt wird, wenn nicht mindestens zwei Referenzobjekte (26) in dem Sichtbereich angeordnet sind.A method according to claim 12, characterized in that the method at a further reference object ( 26 ) is repeated, if not at least two reference objects ( 26 ) are arranged in the field of view.
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