DE10252082A1

DE10252082A1 - Positionsbestimmungssystem, Positionsbestimmungsverfahren und Bearbeitungssystem

Info

Publication number: DE10252082A1
Application number: DE2002152082
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Spieweck; Frank Dr. Höller
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-05-27

Abstract

Es wird ein Positionsbestimmungssystem 31 vorgeschlagen, bei welchem am Rand oder außerhalb eines Meßvolumens Detektionsflächen bzw. Schirme 37 einer Detektoranordnung angebracht sind. DOLLAR A Diese detektiert Richtstrahlung 59, 67, 71, welche von einem Strahlungssender 41 emittiert wird, der an einem Objekt 29 innerhalb des Meßvolumens angebracht ist, wobei ein Rechner 39 dann aus der detektierten Strahlung den Ort des Objekts in dem Meßvolumen berechnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Positionsbestimmungssystem, ein Positionsbestimmungsverfahren und ein Bearbeitungssystem, welches insbesondere das Positionsbestimmungssystem und das Positionsbestimmungsverfahren einsetzt.

Ein herkömmliches Positionsbestimmungssystem und Positionsbestimmungsverfahren ist beispielsweise aus US 5,100,229 bekannt und wird nachfolgend anhand der 1 erläutert.

Das herkömmliche Positionsbestimmungssystem 1 umfaßt wenigstens zwei Strahlungssender 3, 3', welche fest in einem Koordinatensystem 5 angeordnet sind. Beispielsweise kann der Strahlungssender 3 an einem Ursprung des Koordinatensystems angeordnet sein, und der Strahlungssender 3' ist in einer bekannten Entfernung von dem Strahlungssender 3 auf der x-Achse des Koordinatensystems 5 angeordnet. Ein jeder Strahlungssender 3, 3' umfaßt ein Stativ 7, mit dem der Strahlungssender fest mit dem Boden verankert ist. Ein jeder Strahlungssender 3 umfaßt eine Strahlungsquelle, deren Licht auf ein Prisma mit einer konischen Fläche fällt, so daß ein in einer vertikal orientierten Ebene um einen Winkel φ aufgefächerter Lichtstrahl 9 emittiert wird. Das konische Prisma ist auf einer vertikal orientierten Drehachse montiert, welche von einem Motor gleichförmig angetrieben wird, so daß die von einem jeden Strahlungssender 3, 3' emittierten Lichtfächer 9 um ihre vertikale Achse mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit umlaufen. Ein jeder Strahlungssender 3, 3' weist ferner eine Antenne 11 auf, welche dann ein Synchronisationssignal emittiert, wenn die jeweilige Strahlungsfächer 9 eine vorbestimmte Orientierung, beispielsweise entlang der x-Achse, um seine jeweilige Drehachse aufweist.

Mit den Strahlungssendern 3, 3' ist ein Meßvolumen definiert, innerhalb welchem ein Objekt 13 derart verlagert werden kann, daß dessen Position innerhalb des Koordinatensystems 5 bestimmbar ist. Hierzu weist das Objekt 13 mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Strahlungsdetektoren 15 und eine Empfangsantenne 17 auf. Mit der Empfangsantenne 17 empfängt das Objekt 13 die von den Antennen 11 emittierten Synchronisationssignale, und mit den Strahlungsdetektoren 15 empfängt das Objekt 13 Licht der von den Strahlungssendern 3, 3' emittierten Strahlungsfächer 9 zu Zeitpunkten, welche von der Position des Objekts 13 in Umfangsrichtung 10 um die Strahlungssender 3, 3' abhängen. Aus den Zeitdifferenzen zwischen dem Empfang der Synchronisationssignale und dem Empfang des Lichts des jeweiligen Strahlungsfächers 9 ist es mittels eines Rechners möglich, die Position des Objekts 13 in dem Koordinatensystem 5 innerhalb des Meßvolumens zu bestimmen, wobei die Position in diesem Beispiel die x- und y-Koordinate in dem Koordinatensystem umfaßt. Durch Erweiterung des Systems 1 mit Strahlungssendern, welche ihre Strahlungsfächer um quer zur z-Achse orientierten Achsen verdrehen, ist es auch möglich, eine z-Koordinate zu bestimmen.

Das vorangehend beschriebene herkömmliche System verlangt eine hohe Präzision hinsichtlich einer gleichförmigen Rotation der Strahlungsfächer und eine hohe Zeitauflösung der Detektoren 15. Außerdem ist seine Genauigkeit der Positions bestimmung stark von der Anordnung des Objekts 13 innerhalb des Meßvolumens abhängig.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Positionsbestimmungssystem und -verfahren vorzuschlagen, welches mit verhältnismäßig einfachen Mitteln ausführbar ist und dabei ebenfalls eine verhältnismäßig gute Genauigkeit der Positionsbestimmung ermöglicht.

Erfindungsgemäß ist ein Positionsbestimmungssystem zum Bestimmen wenigstens einer Komponente einer Position eines innerhalb eines Meßvolumens verlagerbaren Objekts vorgesehen, wobei des Positionsbestimmungssystem wenigstens einen an dem Objekt angebrachten Strahlungssender zur Emission einer Richtstrahlung mit einer nicht-isotropen Strahlungsintensitätsverteilung und eine Detektoranordnung zur ortsabhängigen Detektion einer direkt auf einen an einem Rand des Meßvolumens oder außerhalb des Meßvolumens angeordnete Detektionsfläche bzw. dort angeordneten Schirm der Detektoranordnung treffenden Intensitätsverteilung der Richtstrahlung umfaßt.

Es ist dann ferner ein Rechner vorgesehen, um aus der durch die Detektoranordnung detektierten Intensitätsverteilung die wenigstens eine Komponente der Position des Objekts innerhalb des Meßvolumens zu bestimmen.

Es sind somit ein oder mehrere Strahlungssender an dem Objekt, dessen Position in dem Meßvolumen zu bestimmen ist, angebracht, wobei die von dem wenigstens einen Strahlungssender emittierte Strahlung eine Richtcharakteristik aufweist. Das Meßvolumen ist von Detektionsflächen, nämlich dem wenigstens einen Schirm, umgeben, und aus der Intensitäts verteilung der auf die Detektionsflächen treffenden Richtstrahlung kann dann auf die Position des Objekts innerhalb des Meßvolumens zurückgeschlossen werden.

Die Richtstrahlung weist hierbei eine ausgeprägte Richtstrahlungscharakteristik auf, das heißt lediglich in einen geringen Teil des gesamten den Strahlungssender umgebenden Raumwinkelbereichs wird Strahlung einer für die Detektoranordnung nachweisbaren Intensität emittiert. Der Raumwinkelbereich, in den Strahlung nachweisbarer Intensität emittiert wird, beträgt insbesondere weniger als 10 %, weiter bevorzugt weniger als 5 % und noch weiter bevorzugt weniger als 1 % des gesamten Raumwinkelbereichs.

Vorzugsweise wird ein Teil der Richtstrahlung als eine Strahlungsscheibe oder ein Strahlungsfächer emittiert, wobei die Winkelverteilung der Intensität in einer Azimutrichtung um den Strahlungssender breit und in einer Elevationsrichtung im Vergleich hierzu schmal ist.

Zur Erzeugung einer solchen Strahlungsintensitätsverteilung wird vorzugsweise ein konischer Spiegel eingesetzt.

Vorzugsweise sind hierbei mehrere derartiger Strahlungssender mit jeweils einer Scheiben-Strahlungsintensitätsverteilung vorgesehen, deren Azimutrichtungen paarweise quer und insbesondere im wesentlichen orthogonal zueinander orientiert sind.

Die mehreren Strahlungssender werden vorzugsweise von einer gemeinsamen Strahlungsquelle gespeist.

Die Detektionsflächen bzw. Schirme können unmittelbar als Detektoren ausgebildet sein, indem auf die Detektionsflächen treffende Strahlung direkt detektiert wird, beispielsweise durch Halbleiterdetektoren, deren strahlungsempfindliche Flächen die Schirme bzw. Detektionsflächen bereitstellen.

Alternativ hierzu ist es möglich, daß die Detektionsflächen bzw. Schirme die auf sie treffende Richtstrahlung lediglich streuen, insbesondere diffus streuen, und es ist dann eine entfernt von dem Schirm bzw. der Detektionsfläche angeordnete Kamera vorgesehen, die die Orte, an denen Richtstrahlung auf den Schirm trifft bzw. eine ortsabhängige Intensitätsverteilung der auf den Schirm treffenden Richtstrahlung erfaßt.

Hierbei kann eine dem Schirm zugeordnete Kamera gemeinsam mit dem Strahlungssender auf einer Seite des Schirms angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, daß Kamera und Strahlungssender auf verschiedenen Seiten des Schirms angeordnet sind. Hierbei weist der Schirm dann eine ausreichende Transparenz für die Richtstrahlung auf und ist beispielsweise als eine matte Folie ausgebildet.

Hierbei ist es insbesondere möglich, daß auf den Schirm ein Skalenmuster aufgebracht ist, so daß die Kamera zusammen mit der durch den Schirm gestreuten Richtstrahlung auch das Skalenmuster aufnimmt und der Rechner damit den Ort, an dem die Richtstrahlung auf den Schirm trifft, relativ zu dem Skalenmuster auswerten kann.

Im Falle der unmittelbaren Detektion der auf den Schirm treffenden Richtstrahlung ist es besonders bevorzugt, daß ortsauflösende Zeilendetektoren, insbesondere CCD-Zeilendetektoren, die Detektionsfläche bzw. den Schirm bereitstellen. Hierbei erstrecken sich wenigstens zwei Zeilendetektoren quer zueinander oder/und es sind wenigstens zwei Zeilendetektoren vorgesehen, welche sich parallel zueinander erstrecken und mit Abstand voneinander angeordnet sind.

Besonders bevorzugt sind die Zeilendetektoren entlang von Kanten eines das Meßvolumen räumlich umgebenden Quaders angeordnet.

Sofern mehrere Strahlungssender an dem Objekt mit Abstand voneinander angebracht sind, so ist dieser Abstand der Strahlungssender voneinander wesentlich kleiner als eine Ausdehnung des Meßvolumens.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Richtstrahlung wenigstens in eine Raumrichtung eine Konvergenz oder eine Divergenz auf, und der Rechner bestimmt die Position des Objekts unter anderem aus einer räumlichen Ausdehnung der auf den Schirm treffenden Strahlungsintensität. Insbesondere ist hierdurch ein höheres Auflösungsvermögen der Positionsbestimmung erreichbar und ein Abstand des Strahlungssenders von dem Schirm nährungsweise berechenbar.

Sofern mehrere Strahlungssender an dem Objekt angebracht sind, können diese derart angesteuert werden, daß sie zeitlich alternierend Richtstrahlung emittieren. Es ist dann besonders einfach möglich, eine an einem Ort des Schirms detektierte Richtstrahlung dem die Richtstrahlung emittierenden Strahlungssender zuzuordnen.

Eine bevorzugte Anwendung des Positionsbestimmungssystem liegt in einem Bearbeitungssystem, wobei ein Roboter mit einem Sockel und einem an dem Sockel festgelegten Stativ mit mehreren relativ zueinander verlagerbaren Stativgliedern vorgesehen ist, um mit einem an einem der Stativglieder an gebrachten Bearbeitungskopf Bearbeitungen oder/und Messungen an einem Werkstück oder zu untersuchenden Gegenstand vorzunehmen.

Derartige Roboter weisen Stellmotoren auf, um die Stativglieder relativ zueinander zu verlagern. Obwohl die Verlagerung der Stativglieder relativ zueinander mit hoher Präzision möglich ist, ist es jedoch schwierig, bei einer vorgegebenen Einstellung der Stativglieder relativ zueinander den Ort des Bearbeitungskopfes mit einer gelegentlich gewünschten ausreichend hohen Genauigkeit zu bestimmen. Deshalb wird das Positionsbestimmungssystem dazu eingesetzt, um den Ort des Bearbeitungskopfes zu bestimmen. Hierzu werden ein oder mehrere Strahlungssender an dem Bearbeitungskopf als Objekt angebracht, und die Schirme bzw. Detektionsflächen des Positionsbestimmungssystem werden um den Roboter herum bzw. um ein Arbeitsvolumen des Roboters, das heißt das durch die Bewegungen des Stativs im Raum dem Bearbeitungskopf zugängliche Volumen herum, angebracht.

Es ist hierbei auch möglich, daß mehrere Roboter mit ihren Bearbeitungsköpfen innerhalb des Meßvolumens des Positionsbestimmungssystem angeordnet sind.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigt
1 ein herkömmliches Positionsbestimmungssystem,
2 eine Ausführungsform eines Bearbeitungssystems, welches ein erfindungsgemäßes Positionsbestimmungssystem aufweist,
3 eine Strahlungssenderanordnung des Positionsbestimmungssystems gemäß 2,
4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems,
5 eine Variante des in 4 gezeigten Bearbeitungssystems,
6 eine Skizze zur Erläuterung einer Variante des in 2 gezeigten Bearbeitungssystems, und
7 bis 10 Varianten eines Teils der Strahlungssenderanordnung gemäß 3.
Ein in 2 schematisch dargestelltes Bearbeitungssystem 21 weist einen Roboter 23 auf, welcher mit einem Sockel 25 mit einem Boden eines Bearbeitungsraumes verankert ist.
Der Roboter 23 umfaßt ein Stativ 24 mit mehreren Armen 27, welche gelenkig miteinander verbunden sind und distal von dem Sockel 25 einen Bearbeitungskopf 29 tragen. Die Glieder des Stativs 24 werden durch Stellmotoren um Schwenkachsen relativ zueinander verdreht, so daß der Bearbeitungskopf 29 durch die Bewegungen des Stativs 24 relativ zu dem Sockel 25 räumlich verlagerbar ist.
Um eine Position des Bearbeitungskopfes 29 im Raum mit einer gewünschten Genauigkeit bestimmen zu können, ist ein Positionsbestimmungssystem 31 vorgesehen. Dieses weist ein Meßvolumen auf, welches das Volumen umfaßt, das dem Bearbeitungskopf durch Positionsänderungen des Stativs 23 zugänglich ist. Dieses Meßvolumen ist umgeben von einem räum lichen Quader 33 mit Kanten 35. Entlang der Kanten 35 sind Streben aus einem starren, stabilen Material mit einem kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise aus Zerodur^®, angeordnet und an den Ecken der Kanten 35 starr miteinander verbunden. An dieser aus den Streben gebildeten quaderförmigen Struktur ist ein Koordinatensystem x, y, z des Positionsbestimmungssystems 31 festgelegt.
Eine Abmessung des Quaders 33 kann beispielsweise 5,5 m × 2,0 m betragen, so daß innerhalb des Quaders durch den Roboter 23 beispielsweise ein Personenkraftwagen durch den Bearbeitungskopf 29 bearbeitet werden kann.
An einer jeden Kante 35 des Quaders 33 ist ein Zeilendetektor 37 angebracht. Ein jeder Zeilendetektor 37 weist eine Vielzahl von entlang der jeweiligen Kante 35 angeordneten lichtempfindlichen Elementen auf.
Ein jeder Zeilendetektor 37 ist beispielsweise folgendermaßen aufgebaut: Als zugrundeliegender Sensorchip kann beispielsweise der lineare Bildsensor C208 von CMOS Sensor Inc. eingesetzt werden, welcher eine Ortsauflösung von 600 dpi und eine Länge von 8,1 mm aufweist, was 192 Pixeln entspricht. Diese Chips sind als Dyes aus einem Wafer geschnitten, und 16 solcher Dyes sind auf einem Keramiksubstrat aneinander gebondet, so daß ein Teildetektor mit einer Länge von 130 mm mit 3072 Pixeln entsteht. Eine Lücke zwischen einander benachbarten Dyes beträgt etwa 0,1 bis 0,2 mm. Das Keramiksubstrat trägt auch eine Ansteuerelektronik zum Auslesen der einzelnen Pixeln. Jeweils vier solcher Teildetektoren sind dann zu einem Basismodul zusammengefügt, welches eine Länge von etwa 520 mm aufweist, entsprechend 12288 Pixeln aus 64 Sensoren, wobei eine Lücke zwischen benachbarten Sensoren maximal 1 mm beträgt. Das Basismodul hat einen digitalen 8 Bit-Ausgang und erlaubt eine maximale Ausleserate von 325 Hz.
Die lichtempfindlichen Elemente bzw. deren Oberflächen bilden im Sinne der vorliegenden Anmeldung "Schirme", auf die die von dem Strahlungssender emittierte Richtstrahlung direkt trifft, um den Ort des Auftreffens der Richtstrahlung auf den Schirm zu erfassen.
Meßsignale der Zeilendetektoren 37 werden von einem Rechner 39 ausgelesen und ausgewertet, so daß der Rechner 39 Orte 73 auf den Kanten 35 des Quaders 33 erfassen kann, an denen Lichtintensität auf die Zeilendetektoren 37 trifft.
An dem Bearbeitungskopf 29 des Roboters 23 ist eine Strahlungssenderanordnung 41 fest angebracht, welche in 3 schematisch im Detail dargestellt ist. Die Strahlungssenderanordnung 41 umfaßt eine Lichtquelle 43, welche einen Lichtstrahl 44 emittiert, der durch eine Kollimationsoptik 45 zu einem parallelen Lichtstrahl 46 geformt wird. Dieser durchsetzt eine Ringblende 47 mit einer ringförmigen Apertur 49, so daß die Ringblende 49 lediglich von einem Strahl 51 mit einem ringförmigen Strahlquerschnitt durchsetzt wird. Der Strahl 51 trifft zunächst auf einen Strahlteiler 53, der ein Drittel der Intensität des Strahls 51 als Ringstrahl 55 passieren läßt, der in einen Glaswürfel 56 eintritt, welcher eine kegelförmige Ausnehmung 57 derart aufweist, daß die Spitze des Kegels in der Mitte des Ringstrahls 55 angeordnet ist und der Kegel einen Öffnungswinkel von 90 Grad aufweist. Die Oberfläche des Kegels 57 ist verspiegelt, so daß der Ringstrahl 55 daran um 90 Grad derart abgelenkt wird, daß ein Strahl 59 mit einer scheiben förmigen Richtcharakteristik von dem als Strahlungssender wirkenden Würfel 56 abgestrahlt wird.
Ein an dem Strahlteiler 53 reflektierter Anteil des Strahls 51 durchsetzt einen weiteren Strahlteiler 61, welcher die Hälfte des auf ihn treffenden Strahls als Ringstrahl 63 passieren läßt, welcher in einen weiteren Glaswürfel 64 mit einer ebenfalls konischen und verspiegelten Ausnehmung 65 eintritt, von welcher er als Richtstrahl 67 mit einer ebenfalls scheibenförmigen Richtcharakteristik abgestrahlt wird.
Ein an dem Strahlteiler 61 aus der Zeichenebene der 3 nach oben abgelenkter Teilstrahl tritt in einen weiteren Glaswürfel 69 mit einer ebenfalls konischen und verspiegelten Ausnehmung 70 ein und wird von dieser als ein Richtstrahl 71 mit einer ebenfalls scheibenförmigen Richtcharakteristik abgestrahlt (in 3 nicht dargestellt).
Ein jeder der Würfel 56, 64, 69 wirkt als Strahlungssender zur Emission der Richtstrahlen 59, 67, 71.
Ein jeder der Richtstrahlen 59, 67 und 71 weist somit eine scheibenförmige Richtcharakteristik auf, das heißt in einer Umfangsrichtung bzw. Azimutrichtung um den Strahlungssender ist die Intensitätsverteilung der Strahlen breit, während sie in einer hierzu orthogonalen Richtung bzw. Elevationsrichtung schmal ist. Die Azimutrichtungen der drei Richtstrahlen 59, 67, 71 sind hierbei im wesentlichen orthogonal zueinander angeordnet.
Die Abstände der Strahlungssender 56, 64, 69 voneinander sind mit einigen Zentimetern klein im Vergleich zu einer Dimension des Meßvolumens mit einigen Metern.
Die Richtstrahlen 59, 67 und 71, welche durch die Strahlungssenderanordnung 41 am Bearbeitungskopf 29 innerhalb des Meßvolumens abgestrahlt werden, treffen an den Orten 73 auf die Zeilendetektoren 37. Aus dem Detektionssignal der Zeilendetektoren 37 kann der Rechner 39 sodann die Positionen der Orte 73 in dem Koordinatensystem ermitteln. Aus den Positionen der Orte 73 im Koordinatensystem ist es sodann möglich, die Position und die Orientierung des Strahlungssender 41 und damit des Bearbeitungskopfes 29 in dem Koordinatensystem zu errechnen.
In der in 2 dargestellten Situation existieren zwölf Orte 73, an denen die Detektoren 37 ein Auftreffen der Richtstrahlen 59, 67 und 71 erfassen können. Aus den zugehörigen zwölf Positionen ist es somit möglich, Position und Orientierung des Strahlungssenders 41 mit hoher Genauigkeit zu errechnen. Hierbei führt die Zahl von zwölf Orten 73 bereits zu einer erheblichen Redundanz, so daß auch dann, wenn das Stativ 24 des Roboters 23 einen oder mehrere der Richtstrahlen 59, 67, 71 teilweise derart abschattet, daß die Richtstrahlen an weniger als zwölf Orten auf die Detektoren 37 treffen, Position und Orientierung des Bearbeitungskopfes 29 gleichwohl noch ermittelt werden können. So ist es auch in einer Situation, in der lediglich neun Orte 73 derart existieren, daß ein jeder der Richtstrahlen 59, 67, 71 auf lediglich drei Detektoren 37 trifft, noch möglich, die Koordinaten und Orientierung des Strahlungssenders 41 in dem Meßvolumen zu bestimmen.
Bilden die Richtstrahlen 59, 67, 71 jeweils "Strahlungsebenen", so ist es ausreichend, wenn eine jede Strahlungsebene an drei Orten detektiert wird. Aus der Erfassung der drei Orte ist die Lage der entsprechenden Strahlungsebene im Raum eindeutig bestimmbar. Erfolgt dies für eine jede der Strahlungsebenen, so ist auch deren gemeinsamer Schnittpunkt im Raum und damit die Position des Strahlungssenders im Raum eindeutig bestimmbar.
Ist die relative Lage und Orientierung der Strahlungsebenen relativ zueinander bekannt, so ist es ausreichend, daß eine erste der Strahlungsebenen anhand von drei detektierten Orten erfaßt wird und nachfolgend für eine zweite der Strahlungsebenen lediglich zwei Orte erfaßt werden und für die letzte der drei Strahlungsebenen lediglich ein Ort erfaßt wird.
Für die Berechnungen werden vorteilhafterweise homogene Koordinaten eingesetzt, welche eine konsistente Behandlung der Größen "unendlich" und "null" ermöglichen, welche sonst insbesondere bei Divisionen und anderen Rechenoperationen numerische Probleme aufwerfen. Werden zu einer Lichtebene drei oder mehr Schnittpunkte an Detektoren bestimmt, so kann beispielsweise zunächst ein Schwerpunkt der Punktmenge berechnet werden gemäß
wobei
n die Anzahl der gemessenen Punkte p - _i ist.
Die Lichtebene wird dann als eine Ausgleichsebene durch den Schwerpunkt bestimmt, wobei nach Kenntnis des Schwerpunktes lediglich noch die Richtung des Normalenvektors der Ausgleichsebene zu bestimmen ist. Dazu werden die Punkte in ein Schwerpunkt-Koordinatensystem verschoben, und es wird eine Matrix M der geometrischen Momente der reduzierten Koordinaten r berechnet gemäß
Zu dieser Matrix werden dann beispielsweise die Eigenwerte und zugehörigen Eigenvektoren bestimmt. Der zum kleinsten Eigenwert gehörende Eigenvektor ist der gesuchte Normalenvektor n -. Falls zwei oder drei minimale Eigenwerte existieren, ist die Lage der Ausgleichsebene nicht eindeutig bestimmt .
Aus dem Schwerpunkt s - und dem Normalenvektor n - lassen sich die homogenen Ebenenparameter wie folgt berechnen:
Wenn alle drei homogenen Ebenen bestimmt sind, kann ihr Schnittpunkt in homogenen Koordinaten errechnet werden.
Der Umgang mit homogenen Koordinaten ist dem Fachmann an sich vertraut. Einen Einstieg kann beispielsweise der Artikel "Homogeneous Cordinates" von J. Bloomenthal et al., Department Operationsfeld Computer Science, The University of Calgary, www.unchainedgeometry.com/jbloom/papers/homog-coords.pfd, liefern.
Nachfolgend werden Varianten der vorangehend erläuterten Ausführungsform dargestellt. Hierbei sind in den Figuren Komponenten, die Komponenten der 2 hinsichtlich ihrer Funktion und ihres Aufbaus entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern, zur Unterscheidung jedoch mit einem zusätzlichen Buchstaben versehen.
In 6 ist eine Möglichkeit dargestellt, um eine Auflösung des in 2 gezeigten Positionsbestimmungssystems 31 zu erhöhen. Hierbei wird der in 3 gezeigte Strahlungssender etwas abgewandelt, indem dann der die Kollimationsanordnung 44 durchsetzende Strahl 46 wenigstens eine Divergenz aufweist, so daß auch die Richtstrahlen 59, 67 und 71 in ihrer Elevationsrichtung ebenfalls eine geringe Divergenz aufweisen. In 6 ist schematisch ein Zeilendetektor 37a mit seinen einzelnen lichtempfindlichen Elementen 81 gezeigt, auf welche ein solcher Richtstrahl mit Divergenz trifft. In 6 ist weiter eine Intensitätsverteilung der auf den Detektor 37a ortsabhängig treffenden Strahlungsintensität als Kurve 82 eingetragen. Der Rechner liest diese Intensitätsverteilung aus und ermittelt zum einen deren Breite 83 und deren Schwerpunkt 84. Die Lage des Schwerpunkts 84 wird damit als Ort 73a in die weitere Berechnung eingeführt, an dem die Lichtscheibe den Zeilendetektor 37a schneidet. Die Position des Ortes 73a ist damit mit einer höheren Genauigkeit bestimmbar als es dem Abstand der einzelnen lichtempfindlichen Elemente 81 des Detektors 37a voneinander entspricht.
Im Hinblick darauf, daß die Breiten 83 der Intensitätsverteilungen 82 nicht zu groß werden und damit die nachgewiesenen Intensitäten absolut zu gering werden, ist es vorteilhaft, daß der Strahlungssender nicht unmittelbar einen divergenten Strahl emittiert sondern vielmehr einen konvergenten Strahl emittiert, der dann hinter einem Fokus bzw. Kreuzungspunkt in einen divergenten Strahl übergeht, wobei der Kreuzungspunkt, je nach Durchmesser des Meßvolumens, einige zehn Zentimeter oder einige Meter entfernt von dem Strahlungssender angeordnet sein kann.
Andererseits ist es insbesondere bei in Erstreckungsrichtung der Zeilendetektoren 37a schmalen Intensitätsverteilungen von Richtstrahlen auch ausreichend, wenn der Rechner bzw. der Zeilendetektor lediglich die Orte erfaßt, an denen die auf den Detektor treffende Strahlungsintensität einen Schwellenwert übersteigt, wodurch die Rechenarbeit verringert werden kann bzw. die von den Detektoren zum Rechner auszulesende Datenmenge reduziert werden kann.
Da hierbei allerdings immer mehrere Einzelpixel des Detektors in der Regel den Schwellenwert überschreiten, ist eine erreichbare Genauigkeit bei dieser Auswertungsvariante beschränkt.
Ferner ist es möglich, die Breite 83 der Intensitätsverteilung 82 in die Berechnung als ein Maß für den Abstand des Strahlungssenders von dem Detektor 37a aufzunehmen, um zum Beispiel dann, wenn aufgrund von Abschattungen der Richtstrahlen weniger als neun Detektoren durch die Lichtstrahlen belichtet werden, die Positionsbestimmung noch mit einer ausreichenden Genauigkeit durchzuführen.
Ein in 4 schematisch dargestelltes Bearbeitungssystem 21a weist einen ähnlichen Aufbau auf, wie das in 2 gezeigte Bearbeitungssystem. Ein Bearbeitungskopf 29b des Bearbeitungssystems 21b ist durch einen Roboter 23b innerhalb eines Meßvolumens verlagerbar. An dem Bearbeitungskopf 29b ist ebenfalls eine Strahlungssender anordnung 41b fest angebracht, welche drei Richtstrahlen 59b, 67b und 71b emittiert, welche jeweils eine scheibenförmige Richtcharakteristik aufweisen, deren Ebenen im wesentlichen orthogonal zueinander orientiert sind. Das Meßvolumen ist von Kanten 35b eines Quaders 33b umgeben, wobei die Kanten wiederum als starre Streben aus einem stabilen Material mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet sind.
Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 2 sind allerdings an den Kanten 35b keine Zeilendetektoren angebracht. Vielmehr sind zwischen den aufrecht stehenden Kanten 35b und den mit Abstand von dem Boden angeordneten horizontal orientierten Kanten 35b Schirme 97 aus einem transparenten und Licht diffus streuenden Material flächig aufgespannt. Außerhalb des Meßvolumens bzw. Quaders 33b sind mehrere Kameras 91 angeordnet, von denen eine jede ein Bild eines der Schirme 97 aufnimmt (lediglich eine Kamera 91 ist in 4 der Übersichtlichkeit halber dargestellt). Das Auftreffen der Lichtstrahlen 59b, 67b und 71b auf die Schirme verursacht leuchtende Linien 93, welche von den Kameras 91 detektiert werden und als Bilder an einen Rechner 39b ausgegeben werden. Der Rechner 39b wertet die von den Kameras 91 gelieferten Bilder aus und rekonstruiert daraus die Lage der Scheiben-Richtstrahlen 59b, 67b, 71b im Raum und errechnet daraus Ort und Orientierung des Strahlungssenders 41b bzw. des Bearbeitungskopfes 29b in dem Meßvolumen.
Um die Auswertung der Bilder und absolute Bestimmung der Lage der Linien 93 zu erleichtern tragen die Schirme jeweils ein Netz von Referenzlinien 95, deren Lage in dem Koordinatensystem vorbekannt ist.
Auch der Boden des Meßvolumens ist mit einem derartigen Netz von Referenzlinien 95 versehen, und eine weitere in 4 nicht separat dargestellte Kamera nimmt ein Bild des Bodens mit dem Netz von Referenzlinien 95 auf, wobei in dem Bild ferner auch eine oder mehrere Linien 93 dort sichtbar sind, wo einer der Richtstrahlen 59b, 67b und 71b auf den Boden fällt. Auch dieses Bild wird von dem Rechner 39b zur Bestimmung der Position des Bearbeitungskopfes 29b ausgewertet.
In 5 ist eine Variante des in 4 gezeigten Positionsbestimmungssystems dargestellt. Bei dem in 5 gezeigten Positionsbestimmungssystem 31c sind wiederum Wände eines ein Meßvolumen umgebenden Quaders 33c als Schirme 97c ausgebildet, welche auf die Schirme 97c treffende Richtstrahlung streuen. Einem jeden Schirm 97c ist eine Kamera 91c zugeordnet, um ein Bild des Schirms und damit von leuchtenden Linien aufzunehmen, die durch die Richtstrahlung eines in 5 nicht dargestellten Strahlungssenders hervorgerufen werden.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform eines Strahlungssenders wird ein Strahl mit einem ringförmigen Strahlquerschnitt durch eine Ringblende erzeugt. Es ist allerdings wünschenswert, daß auch der Strahl mit dem ringförmigen Strahlquerschnitt innerhalb des Rings ein gaußförmiges Intensitätsprofil aufweist, was mit der Ringblende nicht einfach und schließlich nur mit hohen Intensitätsverlusten realisierbar ist. Eine Verbesserung bietet hier ein Strahlungssender 41d, wie er in 7 teilweise dargestellt ist. Dem Strahlungssender 41d wird entlang einer z-Achse ein konzentrischer Strahl 46d mit einer gaußförmigen Intensitätsverteilung 101 zugeführt. Der Strahl 46d trifft auf einen zur z-Achse zentrierten reflektierenden Kegel 103, welcher radial innerhalb eines zur z-Achse zentrierten reflektierenden Konus 105 angeordnet ist, welcher den an dem reflektierenden Kegel 103 geteilten Strahl wieder umlenkt, so daß hiernach ein Strahl 51d mit einem ringförmigen Strahlquerschnitt hoher Strahlintensität und teilweise gaußförmigem Intensitätsprofil entlang der z-Achse weitergeleitet wird. Die in 7 gezeigte Anordnung wird auch als "Axikon-Beam Expander" bezeichnet.
Während die in 7 gezeigte Anordnung reflektiv arbeitet, zeigt 8 einen Teil eines Strahlungssenders 41e, welcher als refraktiv arbeitender "Akikon-Beam Expander" ausgeführt ist. Ein entlang einer z-Achse zugeführter Strahl 46e mit einem gaußförmigen Intensitätsprofil 101e wird an einer konkaven Keillinse 103e derart gebeugt, daß sich der Strahl auf weitet. An einer der Linse 103e nachfolgenden konvexen Keillinse 105e werden die aufgeteilten Strahlen dann wieder derart umgelenkt, daß sie als Ringstrahl 51e konzentrisch zur z-Achse mit einem teilweise gaußförmigen Intensitätsprofil 107e weiterverlaufen.
Bei einer in 9 gezeigten Variante wird ein entlang einer z-Achse einfallender Strahl 46f durch ein diffraktives optisches Element 103f in einen Strahl mit ringförmigen Strahlquerschnitt umgeformt. Mit einem Abstand d von dem diffraktiven optischen Element 103f ist ein weiteres diffraktives optisches Element 105f angeordnet, welches in dem umgeformten Strahl Wellenfrontfehler kompensiert, so daß der Strahl parallel zur z-Achse sich als ein Ringstrahl 51f weiter ausbreitet. Die beiden diffraktiven optischen Elemente 103f und 105f sind derart berechnet und gestaltet, daß eine anfängliche gaußförmige Intensität 101f des Strahls 46f in eine gaußförmige Ringintensität 107f des Ringstrahls 51f umgewandelt wird.
In einer weiteren Variante gemäß 10 trifft ein konvergent einfallender Strahl 41g mit einer gaußförmigen Intensitätsverteilung auf einen Glaskörper 111 mit einer teilweise reflektierenden Strahlteilerfläche 113, welche er durchsetzt. Daraufhin trifft der Strahl auf eine gewölbte Oberfläche 115 des Körpers 111, an welcher er teilweise reflektiert wird und welche er teilweise passiert. Der passierende Teil des Strahls wird von einem ebenfalls gewölbten Spiegel 117 zurückreflektiert, so daß der reflektierte Strahl über die Fläche 115 wieder in den Körper 111 eintritt. Die Flächen 115 und 117 sind hierbei derart gestaltet, daß der unmittelbar an der Fläche 115 innen reflektierte Strahlanteil radial innerhalb des an der Fläche 117 reflektierten Strahlanteils ringförmig angeordnet ist und eine Überlagerung dieser beiden Strahlanteile entlang einer in 10 senkrecht ausgerichteten z-Achse aus dem Körper 111 austritt.
In den vorangehend erläuterten Ausführungsformen hat die von dem Strahlungssender emittierte Richtstrahlung jeweils eine scheibenförmige Intensitätsverteilung. Es ist jedoch möglich, auch andere Intensitätsverteilungen einzusetzen, sofern die Geometrie der Intensitätsverteilung bekannt ist, so daß dann aus den Orten, an denen die Richtstrahlung auf die Detektionsflächen der Detektoranordnung trifft, die Position des Strahlungssenders errechnet werden kann. Die Art der Richtcharakteristik der Richtstrahlung ist hierbei im allgemeinen beliebig. Allerdings ist es bei Systemen, welche Zeilendetektoren als Schirme zur Erfassung der Richtstrahlen einsetzen, vorteilhaft, wenn die Richtstrahlung eine flächige Charakteristik hat, wie dies bei der scheibenförmigen Richtstrahlung der Fall ist und wie dies bei beispielsweise konischen Strahlungskegeln ebenfalls der Fall sein kann. Ein konischer Strahlungskegel kann beispielsweise erzeugt werden, indem ein Öffnungswinkel der verspiegelten konischen Kegel in den Strahlungssendern gemäß 3 verändert wird.
Bei der Ausführungsform gemäß 4, wo die auf den Schirm treffende Strahlungsintensität nicht lediglich zeilenweise entlang von Linien sondern zweidimensional ortsauflösend erfaßt wird, ist es hingegen ausreichend, wenn beispielsweise Richtstrahlen mit einem kleinen kreisscheibenförmigen Strahlquerschnitt eingesetzt werden. Vorzugsweise werden dann ebenfalls drei oder mehr derartiger Strahlen eingesetzt.
Bei der in 4 erläuterten Ausführungsform ist es ferner möglich, eine oder mehrere Seiten des Quaders nicht mit einem flächigen Schirm zu bedecken, so daß zu bearbeitende Güter in das Meßvolumen transportiert werden können.
Auch bei der in 2 erläuterten Ausführungsform ist es möglich, einige der Zeilendetektoren wegzulassen oder diese in ihrer Länge kürzer auszuführen, so daß sie sich nicht entlang im wesentlichen der gesamten Länge eines Quaders erstrecken. Hat nämlich der Roboter selbst noch ein Positionserfassungssystem, beispielsweise realisiert durch Encoder in den Schwenkachsen, welches eine geringere Präzision aufweist als das erfindungsgemäße Positionsbestimmungssystem, so ist es möglich, das Positionsbestimmungssystem des Roboters zur Erfassung der Position des Meßkopfes dann einzusetzen, wenn die Zahl der Orte, an denen Lichtstrahlung auf die Detektoren fällt, nicht ausreichend ist, um unabhängig sämtliche Komponenten der Position des Meßkopfes erfassen zu können.
In den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Position des Meßkopfes vollständig, das heißt hinsicht lich seiner Raumkoordinaten und seiner Orientierungen erfaßt. In bestimmten Situationen ist es ausreichend, die Position lediglich hinsichtlich der Raumkoordinaten zu erfassen und auf die Erfassung der Orientierung zu verzichten. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Roboter derart ausgeführt ist, daß die Orientierung des Bearbeitungskopfes nicht änderbar ist. Dies kann insbesondere dann auftreten, wenn der Meßkopf selbst lediglich translatorisch verlagerbar ist. Auch ist es möglich, nicht sämtliche Ortskoordinaten sondern nur beispielsweise eine oder zwei Ortskoordinaten nach den Prinzipien des vorangehend beschriebenen Positionsbestimmungssystems zu errechnen.
Sofern die Raumkoordinaten des Bearbeitungskopfes bereits aus einer anderen Quelle bekannt sind, ist es dann möglich, das Positionsbestimmungssystem lediglich dazu einzusetzen, die Orientierung des Bearbeitungskopfes zu bestimmen. In den Fällen, in denen die Position des Strahlungssenders nicht vollständig hinsichtlich sämtlicher Koordinaten und Orientierungen bestimmt werden muß, können wesentlich weniger Schirme bzw. Detektoren eingesetzt werden, und es ist auch dann noch bei gegebener Abschattung einiger der Detektoren möglich, die gewünschten Komponenten der Position zu errechnen.
Die in den 2 und 4 gezeigten Bearbeitungssysteme sind erweiterbar, indem mehrere Quader nebeneinander angeordnet werden, wobei in einem jeden Quader ein oder mehrere Strahlungssender bzw. Roboter angeordnet sind.
Neben der Anbringung der einen oder mehreren Strahlungssender an einen Bearbeitungskopf eines Roboters ist es auch möglich, die Strahlungssender an anderen Objekten anzubringen, deren Position im Raum bestimmt werden soll. So ist es beispielsweise möglich, die Strahlungssender an handge führten Bearbeitungswerkzeugen, wie beispielsweise Bohrmaschinen anzubringen, um deren Lage im Raum besser kontrollieren zu können.
Es ist ferner möglich, nicht sämtliche Detektoren, die an den Kanten des Meßvolumens angeordnet sind, auszulesen, sondern lediglich eine solche Untermenge von Detektoren, an denen ein Schnittpunkt der Lichtstrahlen mit dem Detektor erwartet wird.
Dies ist dann möglich, wenn bei einer vorzunehmenden Detektorauslesung der Ort des Strahlungssenders berücksichtigt wird, an welchem dieser bei der zuletzt oder einer vorangehend erfolgten Auslesung angeordnet war und in Abhängigkeit davon eine reduzierte Menge von auszulesenden Detektoren bestimmt wird. Hierdurch kann die auszulesende und zu verarbeitende Datenmenge deutlich reduziert werden.
Die reduzierte Menge an auszulesenden Detektoren kann ebenfalls anhand von Koordinaten des Meßkopfes bestimmt werden, welche mit reduzierter Genauigkeit aus anderer Quelle vorliegen, beispielsweise von einer roboterinternen Stellungssensorik.

Claims

Positionsbestimmungssystem zum Bestimmen wenigstens einer Komponente einer Position eines innerhalb eines Meßvolumens verlagerbaren (29) Objekts, umfassend: wenigstens einen an dem Objekt (29) angebrachten Strahlungssender (41) zur Emission einer Richtstrahlung (59, 73, 71) mit einer nicht-isotropen Strahlungsintensitätsverteilung, eine Detektoranordnung (37; 97, 91) zu ortsabhängigen Detektion einer direkt auf einen an einem Rand des Meßvolumens oder außerhalb des Meßvolumens angeordneten Schirm (37; 97) der Detektoranordnung treffenden Intensitätsverteilung der Richtstrahlung (59, 73, 71), einen Rechner (39), um aus der durch die Detektoranordnung (37; 97, 91) detektierten Intensitätsverteilung die wenigstens eine Komponente der Position des Objekts (29) innerhalb des Meßvolumens zu bestimmen.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, wobei die Richtstrahlung wenigstens ein Teilstrahlenbündel (59, 73, 71) mit einer Scheiben-Strahlungsintensitätsverteilung mit einer in einer Azimutrichtung des Strahlungssenders breiten und in einer Elevations richtung im Vergleich zur Azimutrichtung schmalen Winkelverteilung umfaßt.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 2, wobei der Strahlungssender (41) einen konischen Spiegel (57, 65) umfaßt.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 3, wobei mehrere Strahlungssender mit jeweils einem konischen Spiegel (57, 65) vorgesehen sind, welche von einer gemeinsamen Strahlungsquelle (43) gespeist sind.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Richtstrahlung drei Teilstrahlenbündel (59, 73, 71) mit der Scheiben-Strahlungsintensitätsverteilung umfaßt, deren Azimutrichtungen paarweise quer zueinander und insbesondere paarweise im wesentlichen orthogonal zueinander orientiert sind.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Detektoranordnung mehrere Schirme umfaßt, welche jeweils an einem ortsauflösenden Zeilendetektor (37) bereitgestellt sind.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 6, wobei wenigstens zwei Zeilendetektoren (37) sich quer zueinander erstrecken und insbesondere nicht in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei wenigstens zwei Zeilendetektoren (37) sich parallel zueinander erstrecken und mit Abstand voneinander angeordnet sind.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Zeilendetektoren (37) bezüglich einem Zentrum des Meßvolumens einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Zeilendetektoren im wesentlichen entlang von Kanten (35) eines das Meßvolumen umgebenden Quaders (33) angeordnet sind.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei an dem Objekt (29) mehrere Strahlungssender zur Emission jeweils einer Richtstrahlung angebracht sind, und wobei die Strahlungssender jeweils einen Abstand voneinander aufweisen, der wesentlich kleiner ist als ein Durchmesser des Meßvolumens und insbesondere mehr als fünf mal kleiner, vorzugsweise mehr als zehn mal kleiner als der Durchmesser des Meßvolumens ist.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Schirm (97) der Detektoranordnung die Richtstrahlung streut und dem Schirm (97) wenigstens eine mit Abstand von dem Schirm angeordnete Kamera (91) zugeordnet ist, um von dem Schirm gestreute Richtstrahlung ortsabhängig zu erfassen.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 12, wobei mehrere sich im wesentlichen in einer Ebene erstreckende Schirme (97) vorgesehen sind, welche sich quer und insbesondere im wesentlichen orthogonal zueinander erstrecken.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Schirm (97) ein Skalenmuster (95) trägt.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Strahlungssender (29b) und die Kamera (91c) auf einer gleichen Seite des Schirms (97) angeordnet sind.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Strahlungssender (29b) und die Kamera (91) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Schirms (97) angeordnet sind.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Rechner (39) zur Bestimmung der wenigstens einen Position Orte des Schirms der Detektoranordnung auswertet, an denen die auf den Schirm treffende Strahlungsintensität einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Rechner zur Bestimmung der wenigstens einen Position eine Ortsverteilung (82) der auf den Schirm (37a) der Detektoranordnung treffenden Strahlungsintensität auswertet.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei mehrere Strahlungssender vorgesehen sind, welche die Richtstrahlung zeitlich alternierend emittieren.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die wenigstens eine Position wenigstens eine, insbesondere drei, Ortskoordinaten oder/und wenigstens eine, insbesondere drei, Orientierungen des Objekts in dem Meßvolumen umfaßt.
Positionsbestimmungsverfahren zum Bestimmen wenigstens einer Komponente einer Position eines innerhalb eines Meßvolumens verlagerbaren Objekts, insbesondere unter Einsatz des Positionsbestimmungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das Positionsbestimmungsverfahren umfaßt: Anbringen wenigstens eines Strahlungssenders zur Emission einer Richtstrahlung mit einer nicht-isotropen Strahlungsintensitätsverteilung an dem Objekt, Anordnen einer Detektoranordnung an einem Rand des Meßvolumens oder außerhalb des Meßvolumens, und zwar zur Detektion einer auf die Detektoranordnung treffenden Strahlungsintensität der Richtstrahlung, Bestimmen der wenigstens einen Komponente der Position des Objekts innerhalb des Meßvolumens aus der durch die Detektoranordnung detektierten Strahlungsintensität.
Bearbeitungssystem, umfassend: einen Roboter mit einem Sockel, einem an dem Sockel festgelegten Stativ mit mehreren relativ zueinander verlagerbaren Stativgliedern und einem an einem der Stativglieder angebrachten Bearbeitungskopf, welcher durch Verlagerung der Stativglieder relativ zueinander innerhalb eines Meßvolumens verlagerbar ist, wenigstens einen einem der Stativglieder angebrachten Strahlungssender zur Emission einer Richtstrahlung mit einer nicht-isotropen Strahlungsintensitätsverteilung, eine an einem Rand des Meßvolumens oder außerhalb des Meßvolumens angeordnete Detektoranordnung zu Detektion einer direkt auf einen Schirm der Detektoranordnung treffenden Intensitätsverteilung der Richtstrahlung, einen Rechner, um aus der durch die Detektoranordnung detektierten Intensitätsverteilung die wenigstens eine Komponente der Position des Stativglieds, an dem der Strahlungssender angebracht ist, innerhalb des Meßvolumens zu bestimmen.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 22, wobei mehrere Roboter vorgesehen sind, deren Bearbeitungsköpfe innerhalb des Meßvolumens verlagerbar sind und deren Positionen innerhalb des Meßvolumens bestimmbar sind.