DE4327937A1 - Einrichtung zur Bestimmung der geometrischen Lage von Objektpunkten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Einrichtungen erfassen also die Laufzeiten elektromagnetischer Strahlung zwischen dem je­ weiligen Objektpunkt und den ortsfesten Vorrichtungen, deren Lage bekannt ist; aus den Laufzeitdifferenzen lassen sich dann die in der Regel dreidimensionalen Koordinaten des betreffen­ den Objektpunkts ermitteln.

Bekannte Einrichtungen dieser Art erfordern besondere Meß­ stände, die die Anwendung der betreffenden Einrichtung bei­ spielsweise an einer Fertigungsstraße erschweren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Einrichtung unter Wahrung ihrer Vorteile zu schaffen, die aus dem Vorsehen definierter Meßstände resultierende Schwierigkei­ ten, insbesondere hinsichtlich der Anwendung in der Fertigung, vermeidet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist also kein besonderer Meßstand vorgesehen, sondern die ortsfesten Vorrichtungen sind in definierten Lagen im Deckenbereich des jeweiligen Raumes, z. B. einer Ferti­ gungshalle, angeordnet. Zusätzlich zu diesen Vorrichtungen umfaßt die erfindungsgemäße Einrichtung einen Taster, der zum mechanischen Abtasten der Position des jeweiligen Objektpunkts eingerichtet, also in der Regel mit einer Tastspitze ausgerü­ stet ist. Die ortsfesten Vorrichtungen, deren Lage also bei der Lösung aller Meßaufgaben dieselbe ist, können als Sender für elektromagnetische Strahlung (sichtbare oder unsichtbare) ausgebildet sein; dann bildet der Taster einen Empfänger; um­ gekehrt ist es aber auch möglich, die definierten Vorrichtun­ gen als Empfänger auszubilden und den Taster als Sender.

Es versteht sich von selbst, daß beispielsweise mittels eines Steuerrechners für eine Synchronisierung des Betriebs der Vor­ richtungen und des Senders bzw. Empfängers im Taster gesorgt werden muß.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. In beiden Figuren derselben ist angenommen, daß der Taster als Sender ausgebildet ist, also die ortsfesten Vorrichtungen Empfänger darstellen.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist bei 1 ein hinsichtlich seiner Koordinaten zu erfassender Objektpunkt des zu vermes­ senden Objekts 2 von der Tastspitze 3 des allgemein mit 4 be­ zeichneten, beispielsweise von Hand gehaltenen Tasters be­ rührt. Der Taster 4 enthält in dem Gehäuse 5 längs der auch die Tastspitze 3 und damit den Objektpunkt 1 enthaltenden Achse 6 zwei Sender 7 und 8 für elektromagnetische Strahlung, deren Sendekeulen 9 und 10 (Abstrahlungscharakteristika) eben­ falls längs der Achse 6 verlaufen. Der untere Sender 7 befin­ det sich in einem definierten Abstand D von der Tastspitze 3 und damit dem jeweiligen Objektpunkt 1.

Das Gehäuse 5 ist mit der Auslösetaste 11 versehen, deren Aus­ gangssignal sowohl den Sendern 7 und 8 als auch über die Lei­ tung 12 dem Steuerrechner 13 zugeführt wird, der zur Synchro­ nisierung der Arbeitsweisen der hier als Empfänger ausgeführ­ ten, an der Decke 14 der Meßhalle befestigten ortsfesten Vor­ richtungen 15, 16 und 17 dient.

Die von dem Taster 4 emittierte, durch Funkenpfeile angedeu­ tete Strahlung wird in den Vorrichtungen 15, 16 und 17 nach Laufzeiten, d. h. in zeitlichen Abständen vom Zeitpunkt ihrer Aussendung, empfangen, die (da der Senderabstand D bekannt ist) ein Maß für den jeweiligen Abstand von dem Objektpunkt 1 darstellen. Daher kann aus den in den Vorrichtungen 15, 16 und 17 ermittelten Laufzeiten die räumliche Lage des betreffenden Objektpunkts 1 ermittelt werden.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der gerade zu vermes­ sende Objektpunkt des Objekts 20 mit 21 bezeichnet. Hier ent­ hält der allgemein mit 22 bezeichnete Taster den beispiels­ weise wiederum als Sender ausgebildeten Taststift 23, der ei­ nenends mit der Tastspitze 24 und anderenends mit der Träger­ platte 25 für in diesem Ausführungsbeispiel drei in einer Ebene liegende Lichtquellen (Dioden) 26, 27 und 28 versehen ist. Der Abstand D′ zwischen Tastspitze 24 und Platte 25 ist wieder definiert, d. h. er ist konstant.

Wiederum sind an der Hallendecke 29 drei als Empfänger ausge-­ bildete Vorrichtungen 30, 31 und 32 in definierten, konstanten Lagen angeordnet. Der jeweilige Meßvorgang wird durch Betäti­ gen des Auslösers 33 initiiert, der sowohl die Sender, also die Dioden 26, 27 und 28, als auch über den Steuerrechner 34 die Empfänger in den Vorrichtungen 30, 31 und 32 aktiviert. Auch hier erfolgt die Ermittlung der Position des Objektpunkts 21 über die Laufzeiten der Strahlung zwischen den Sendern 26, 27 und 28 einerseits und den Empfängern 30, 31 und 32 anderer­ seits.

Nochmals sei darauf hingewiesen, daß die Lage von Sendern und Empfängern verständlicherweise auch ausgetauscht werden kann. Auch bietet die Erfindung weitgehende Freiheit hinsichtlich der Ausführung einzelner Bauelemente. So kann zur Vergrößerung der Laufzeiten und damit zur Erhöhung der Meßgenauigkeit bei­ spielsweise der Taster einen Reflektor für in den ortsfesten Vorrichtungen erzeugte Strahlung enthalten, die dann ihrer­ seits als kombinierte Sender/Empfänger ausgebildet sind.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Bestimmung der geometrischen Lage von Ob­ jektpunkten über elektromagnetisch nach dem Laufzeitprin­ zip erfolgende Ermittlung der Abstände zwischen dem jewei­ ligen Objektpunkt und mehreren definierte Koordinatenwerte aufweisenden, ortsfesten Vorrichtungen in einem Raum, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (15, 16, 17) raumfest angeordnet sind und ein längs der Objektoberflä­ che bewegbarer Taster (4) vorgesehen ist, wobei dieser oder die Vorrichtungen (15, 16, 17) als Sender für elek­ tromagnetische Strahlung und die Vorrichtungen (15, 16, 17) bzw. der Taster (4) als Empfänger für die elektroma­ gnetische Strahlung ausgebildet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (15, 16, 17) im Bereich der Decke (14) des Raumes angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Taster (4) in einem einenends mit einer Tast­ spitze (3) versehenen Gehäuse (5) auf einer Achse (6) zu­ mindest zwei Sender (7, 8) für elektromagnetische Strah­ lung enthält, deren Sendekeulen (9, 10) auf der Achse (6) liegen und etwa in Richtung auf die Vorrichtungen (15, 16, 17) weisen, wobei der Abstand (D) zwischen der ebenfalls auf der Achse (6) liegenden Tastspitze (3) und dem benach­ barten Sender (7) definiert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Taster (22) einen einenends mit einer Tast­ spitze (24) und anderenends mit einem querverlaufenden Träger (25) für mehrere Lichtquellen (26, 27, 28) versehe­ nen Taststift (23) enthält, wobei der Abstand (D′) zwi­ schen Tastspitze (24) und Träger (25) definiert ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Taster als Reflektor, dagegen die ortsfesten Vorrichtungen als kombinierte Sender/Empfänger ausgebildet sind.