摄像机传感器模块使得能够进行快速光学勘测。
【主权项】
1.一种坐标测量机器CMM(1)，该坐标测量机器包括: 作为支撑结构的德尔塔机器人(12)，该德尔塔机器人具有能够在运动区域内运动的末端执行器(28)； 固定至所述末端执行器(28)的工具保持架(31)，该工具保持架被构造成容纳各种测量探头(30，30’ )； 控制单元(38)，该控制单元控制具有所述工具保持架(31)和所述测量探头(30，30’ )的所述末端执行器(28)在可能的目标对象(35)上并且在所述运动区域内的运动； 分析单元(40)，该分析单元(40)用于处理由所述测量探头(30，30’)输出的电子信号和/或数据； 其特征在于， 所述测量探头(30，30’)是摄像机(30)，并且由所述测量探头(30，30’)输出的信号或数据是由所述摄像机(30)拍摄的图像，其中所述摄像机(30)包括视野涵盖所述运动区域的最大20%的光学器件； 所述分析单元(40)包括用于存储所述图像的存储装置并且包括用于处理所述图像的电路单元； 所述控制单元(38)被构造成使所述摄像机(30)以“飞行”模式在所述目标对象(35)之上运动。
2.根据权利要求1所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述分析单元(40)被构造成生成被所述摄像机(30)测定或已经测定的所述目标对象的真实景象， 其中所述真实景象的信息内容能由用户选择；并且 其中所述电路通过以重叠或交接方式添加所述图像的相应信息来生成具有所选信息内容的真实景象。
3.根据权利要求1或2所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述摄像机(30)是高速摄像机，并且所述CMM(1)具有用于在每次拍摄照片时以频闪方式照明所述目标对象(35)的光源(34);其中所述摄像机(30)特别地被构造成以高时钟速率拍摄照片，并且所述时钟速率能够适应于所述摄像机(30)运动的当前运动速度以及该摄像机的视野。
4.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述末端执行器(28)支撑传感器单元(41)，该传感器单元(41)包括多轴加速度传感器(42)或IMU。
5.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，该坐标测量机器包括距离测量单元(32)，该距离测量单元(32)确定所述摄像机的光学器件和所述目标对象(35)的表面之间的距离，以确保聚焦图像，其中所述距离测量单元(32)优选地以能够与所述末端执行器(28) —起运动的方式布置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述坐标测量机器(10)具有全局监视系统(43)，该全局监视系统(43)至少包括静止摄像机(44)和位于所述末端执行器(28)的附近的至少一个标记(46)，其中所述静止摄像机(44)和所述标记(46)相对于彼此布置为使得在所述测量时间的至少80%期间，所述标记能够由所述静止摄像机(44)看到。
7.根据权利要求6所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述全局监视系统(43)包括具有光学器件的静止摄像机(44)，所述光学器件具有涵盖所述运动区域的至少30%的视野，该静止摄像机(44)优选固定在静止基座(14)处或所述德尔塔机器人(12)的静止框架(13,50,52)处。
8.根据权利要求6或7所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述全局监视系统(43)包括两个静止摄像机(44)和至少五个标记(46)，或者三个静止摄像机(44)和至少三个标记(46) ?
9.根据权利要求6至8中任一项所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述德尔塔机器人(12)包括三个臂(16)，所述三个臂中的每个臂均具有第一部件(18)和第二部件(20)，所述第一部件连接至所述第二部件(20)并且所述第一部件通过第一接头(24)连接至所述静止基座(14)，所述第二部件(20)通过接头(26)连接至所述末端执行器(28)，其中所述全局监视系统(43)的标记(46)布置在所述臂(16)的所述第二部件(20)的附近。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述分析单元(40)和/或所述控制单元(38)被构造成优选使用由所述全局监视系统(43)生成的数据和/或由所述传感器单元(41)的一个或多个传感器生成的数据，通过传感器融合推导出位置信息，其中传感器融合优选通过卡尔曼滤波器执行。
11.根据权利要求10所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述分析单元(40)和/或所述控制单元(38)被构造成从由所述传感器单元(41)和/或所述全局监视系统(43)利用以下时钟速率输出的数据来推导出位置信息:所述时钟速率为不同的系统时钟速率和使由所述摄像机(30)拍摄的图像适合于所述系统时钟速率的时钟速率。
12.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述控制单元(38)被构造成具有高控制速率并且能够进行状态可变控制环和/或双环控制的高性能伺服控制系统。
13.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述距离测量单元(32)被构造成根据运动速度和用于进行照片拍摄的每个接近位置的拍摄照片的时钟速率来确定所述摄像机(30)的光学器件和所述目标对象(35)之间的距离。
14.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述距离测量单元是激光距离测量单元(32)，该激光距离测量单元(32)被构造成输送用于三维点云的数据，并且/或者所述摄像机(30)被构造成输送用于三维点云的数据，并且所述分析单元(40)被构造成从所述数据推导出所述三维点云，其中所述距离测量单元(32)包括优选对入射反射脉冲强度敏感的线或阵列传感器。
15.根据权利要求14所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，所述激光距离测量单元(32)包括光学元件，所述光学元件被构造成对能够在一个方向上变化的激光束进行偏转，使得该激光束至少沿着在该一个方向例如X方向上的第一线进行扫描。
16.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机器(10)，其特征在于，具有所述摄像机(30)和/或所述距离测量单元(32)的所述末端执行器(28)以6个自由度在所述运动区域内运动。
17.使用根据权利要求1至16中任一项所述的坐标测量机器(10)测定目标对象的方法，其特征在于， 德尔塔机器人(12)使摄像机(30)能以高速以及高加速度和减速度动作在目标对象(35)的至少一部分上在运动区域内以“飞行”模式运动； 在所述摄像机的运动过程中，由所述摄像机(30)以涵盖所述运动区域的最大20%的视野从所述目标对象(35)拍摄图像； 根据所述摄像机(30)的运动速度并根据所述运动区域的被涵盖部分拍摄图像，以便能够以重叠或交接方式对所拍摄的图像进行处理，从而能够获得所述目标对象的被测定部分的真实景象。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述分析单元(40)和/或所述控制单元(38)以不同的系统时钟速率从所述传感器单元(41)和/或所述全局监视系统(43)推导出位置信息。
19.根据权利要求17和18所述的方法，其特征在于，对所述摄像机(30)进行控制以利用高时钟速率拍摄照片，并且使闪光灯照明与该时钟速率协调，从而在每次拍摄照片时所述目标对象都被照亮，其中拍摄图像的时钟速率与所述系统时钟速率协调或同步。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述摄像机的运动速度以及用于将拍摄照片的每个即将接近位置的拍摄照片的时钟速率来确定所述摄像机(30)的光学器件和所述目标对象(35)的表面之间的距离，并且 通过移动所述摄像机(30)使得所述表面和所述摄像机的光学器件之间的距离保持恒定、或者通过使所述摄像机的所述光学器件适应相应距离来将所述摄像机的所述光学器件的焦点适应于所确定的距离。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述分析单元生成由所述摄像机(30)测定或已经测定的所述目标对象的真实景象， 其中所述真实景象的信息内容由用户预先选择；并且 其中通过将所拍摄的相邻图像的相应信息重叠或交接而生成具有所选信息内容的真实景象。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其特征在于，所述分析单元(40)和/或所述控制单元(38)优选使用由所述全局监视系统(43)生成的数据和/或由所述传感器单元(41)的一个或多个传感器生成的数据，通过传感器融合推导出位置信息，其中传感器融合优选通过卡尔曼滤波器执行。
23.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述分析单元(40)从所述摄像机(30)和/或所述距离测量单元(32)和/或所述全局监视系统接收数据并从这些数据推导出三维点云。
【专利摘要】一种坐标测量机器CMM(10)和通过所述CMM(10)测定目标对象的方法。该CMM(10)包括：作为支撑结构的德尔塔机器人(12)，该德尔塔机器人(12)具有可在运动区域内运动的末端执行器(28)；固定至所述末端执行器(28)的工具保持架(31)，该工具保持架(31)被构造成容纳各种测量探头(30，30’)尤其是摄像机(30)，其中所述摄像机(30)包括视野涵盖所述末端执行器(28)的运动区域的最大20％的光学器件。另外，所述CMM包括控制单元(38)，该控制单元(38)控制所述末端执行器(28)在所述运动区域内以及所述测量探头(30，30’)在目标对象(35)上以“飞行”模式进行的运动。另外，所述CMM包括分析单元(40)，该分析单元(40)用于处理由所述测量探头(30，30’)输出的电子信号和/或数据。所述分析单元(40)特别包括用于存储所述图像的存储装置并包括用于处理所述图像的电路单元。
【IPC分类】G01B11-00, B25J9-16
【公开号】CN104602870
【申请号】CN201380046549
【发明人】帕斯卡尔·乔迪尔, 波·佩特尔松, 克努特·西尔克斯
【申请人】赫克斯冈技术中心
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年9月9日
【公告号】EP2705935A1, EP2895304A1, US20150241203, WO2014040937A1