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DE102019205042B4 - Device and method for positioning a sensor or sensor part - Google Patents

Device and method for positioning a sensor or sensor part Download PDF

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DE102019205042B4
DE102019205042B4 DE102019205042.5A DE102019205042A DE102019205042B4 DE 102019205042 B4 DE102019205042 B4 DE 102019205042B4 DE 102019205042 A DE102019205042 A DE 102019205042A DE 102019205042 B4 DE102019205042 B4 DE 102019205042B4
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sensor
holding element
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holding
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Dominik Seitz
Malte Langmack
Tobias Held
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Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
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Abstract

Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors (2) oder Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Halteeinrichtung (3) für Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2), eine erste, eine zweite und mindestens eine dritte Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c) und mindestens ein Halteelement (8) für den Sensor (2) umfasst, wobei jede der Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) an der Halteeinrichtung (3) gelagert ist, wobei ein Teil der Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) einen Teil der Halteeinrichtung (3) bildet, wobei jede der Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) mit dem Halteelement (8) mechanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Lageerfassungseinrichtung (21) zur Erfassung einer Lage des Halteelements (8) oder eines an dem Halteelement (8) befestigten Sensors (2) umfasst, wobei die Lageerfassungseinrichtung (21) eine optische Lageerfassungseinrichtung (21) ist, wobei mindestens eine Bilderfassungseinrichtung (15) der optischen Lageerfassungseinrichtung (21) an der Halteeinrichtung (3) angeordnet ist.Device for positioning a sensor (2) or sensor part for generating measurement points when measuring a measurement object, the device (1) having at least one holding device (3) for linear drive devices (6a, 6b, 6c, 6a1,..., 6c2), comprises a first, a second and at least a third linear drive device (6a, 6b, 6c) and at least one holding element (8) for the sensor (2), each of the linear drive devices (6a, 6b, 6c, 6a1,..., 6c2 ) is mounted on the holding device (3), with part of the linear drive device (6a, 6b, 6c, 6a1,..., 6c2) forming part of the holding device (3), with each of the linear drive devices (6a, 6b, 6c, 6a1,...,6c2) is mechanically connected to the holding element (8), characterized in that the device has at least one position detection device (21) for detecting a position of the holding element (8) or a sensor ( 2) comprises the position detection device (21) being an optical position detection device (21), at least one image detection device (15) of the optical position detection device (21) being arranged on the holding device (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Positionierung eines Sensors oder Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts.The invention relates to a device and a method for positioning a sensor or sensor part for generating measurement points when measuring a measurement object.

Aus dem Stand der Technik bekannt sind Koordinatenmesseinrichtungen, die über sogenannte taktile Sensoren oder optische Sensoren ein Messobjekt vermessen können und hierzu Messpunkte erzeugen. Mittels der Koordinatenmesseinrichtung kann hierbei eine gewünschte Lage eines Sensors im Raum eingestellt werden.Known from the prior art are coordinate measuring devices that can measure a measurement object using so-called tactile sensors or optical sensors and generate measurement points for this purpose. A desired position of a sensor in space can be adjusted by means of the coordinate measuring device.

Insbesondere bekannt sind Koordinatenmesseinrichtungen in einer sogenannten Ständer- oder Portalbauweise. Diese umfassen eine Positioniervorrichtung mit beweglichen Teilen, die entlang zumeist linearer Trajektorien bewegt werden können, wobei diese Trajektorien in verschiedene Raumrichtungen orientiert sind. Durch Bewegung der beweglichen Teile kann beispielsweise eine Positionierung entlang von drei voneinander verschiedenen Raumrichtungen, die insbesondere rechtwinklig zueinander orientiert sein können, erfolgen.In particular, coordinate measuring devices are known in a so-called column or portal design. These include a positioning device with moving parts that can be moved along mostly linear trajectories, with these trajectories being oriented in different spatial directions. By moving the moving parts, for example, positioning can take place along three different spatial directions, which can be oriented in particular at right angles to one another.

Grundsätzlich weisen die Positioniervorrichtungen dieser bekannten Koordinatenmesseinrichtungen eine sogenannte serielle Kinematik auf. Es ist bekannt, dass durch diese serielle Kinematik eine hohe Steifigkeit, eine hohe Positioniergenauigkeit bei der Positionierung des Sensors und somit eine hohe Genauigkeit bei der Erzeugung von Messpunkten erreicht werden kann.In principle, the positioning devices of these known coordinate measuring devices have so-called serial kinematics. It is known that this serial kinematics can achieve high rigidity, high positioning accuracy when positioning the sensor and thus high accuracy when generating measurement points.

Weiter bekannt ist die DE 195 34 535 C2 , die eine Koordinatenmessmaschine mit einem Positioniermechanismus offenbart, der an einem Grundgestell an wenigstens drei fest vorgesehen Anlenkpunkten allseitig schwenkbar gelagerte Beine umfasst, wobei wenigstens drei Beine in ihrer Länge verstellbar sind.Further known is the DE 195 34 535 C2 , which discloses a coordinate measuring machine with a positioning mechanism, which comprises legs pivoted on all sides on a base frame at least three fixed pivot points, with at least three legs being adjustable in length.

Die US 2017 / 0 258 531 A1 offenbart ein optisches Trackingsystem und optische Trackingverfahren, basierend auf passiven Markern.The U.S. 2017/0 258 531 A1 discloses an optical tracking system and optical tracking method based on passive markers.

Die US 6 575 676 B2 offenbart parallele Werkzeugmaschinen, bei denen kinematische Beine parallel zwischen einer Basis und einer mobilen Plattform angeordnet sind.The U.S. 6,575,676 B2 discloses parallel machine tools in which kinematic legs are arranged in parallel between a base and a mobile platform.

Die DE 10 2015 106 831 A1 offenbart eine Luftlageranordnung mit mindestens einem Luftlager zur beweglichen Lagerung von zwei Bauteilen zueinander.The DE 10 2015 106 831 A1 discloses an air bearing arrangement with at least one air bearing for the movable mounting of two components relative to one another.

Die FR 2 779 080 A1 offenbart eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und insbesondere Anpassungen, die es ermöglichen, ein Werkzeug unter optimalen Bedingungen für die Bearbeitungsvorgänge zu bewegen.The FR 2 779 080 A1 discloses high-speed machining and, in particular, adjustments that allow a tool to be moved in optimal conditions for machining operations.

Die EP 1 125 693 A1 offenbart ein parallelkinematisches System, bei dem zumindest zwei Aktuatoren parallelkinematisch positionierend auf eine Endeffektor-Vorrichtung wirken und jeweils mit dieser durch Verbindungsmittel in zumindest zwei Bewegungsfreiheitsgraden gelenkig verbunden sind und bei dem die Aktuatoren jeweils einen durch einen Stator entlang einer Längsbewegungsachse geführten Läufer aufweisen.The EP 1 125 693 A1 discloses a parallel kinematic system in which at least two actuators act in parallel kinematic positioning on an end effector device and are each articulated to it by connecting means in at least two degrees of freedom of movement and in which the actuators each have a runner guided by a stator along a longitudinal movement axis.

Die DE 10 2017 118 717 A1 offenbart eine Vorrichtung für die Betätigung einer Klappe an einem Flugzeugflügel.The DE 10 2017 118 717 A1 discloses a device for operating a flap on an aircraft wing.

Die WO 2016/071227 A1 offenbart optische Trackingsysteme und -verfahren, die auf passiven Markern basieren.The WO 2016/071227 A1 discloses optical tracking systems and methods based on passive markers.

Es ist wünschenswert, ein Gewicht, die Herstellungskosten sowie den benötigten Bauraumbedarf einer Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors zur Erzeugung von Messpunkten zu reduzieren und eine Dynamik zu verbessern, insbesondere eine zeitlich schnellere Positionierung zu ermöglichen.It is desirable to reduce the weight, the production costs and the required installation space of a device for positioning a sensor for generating measurement points and to improve dynamics, in particular to enable faster positioning in terms of time.

Es stellt sich daher das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors oder Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts zu schaffen, welche einfach herzustellen ist, das Gewicht, die Herstellungskosten und den Bauraumbedarf reduzieren sowie eine schnelle und zuverlässige Positionierung des Sensors ermöglichen. Weiter stellt sich das Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit einstellbaren Arbeitsräumen und/oder einer hohen Beladungskazapität zu schaffen. Weiter stellt sich das Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die eine zeitliche schnelle Vermessung mit verschiedenen Sensoren oder Sensorteilen, insbesondere einen zeitlich schnellen Wechseln von Sensoren oder Sensorteilen, ermöglicht. Weiter stellt sich das Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit erhöhter Messgenauigkeit zu schaffen.There is therefore the technical problem of creating a method and a device for positioning a sensor or sensor part for generating measuring points when measuring a measurement object, which is easy to produce, reduces the weight, the production costs and the space requirement, and is fast and reliable Allow positioning of the sensor. There is also the problem of creating a device and a method with adjustable working spaces and/or a high loading capacity. There is also the problem of creating a device and a method that enable a rapid measurement with different sensors or sensor parts, in particular a rapid exchange of sensors or sensor parts. There is also the problem of creating a device and a method with increased measurement accuracy.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Gegenständen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to the technical problem results from the subject matter having the characteristics of the independent claims. Further advantageous configurations of the invention result from the dependent claims.

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors oder Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts. Die Vorrichtung kann hierbei Teil einer Koordinatenmessvorrichtung bzw. -maschine sein. Die nachfolgenden Ausführungen bezüglich eines Sensors gelten, wenn nicht ausdrücklich anders dargestellt, auch für einen Sensorteil. Die Positionierung kann hierbei die Einstellung einer Raumlage des Sensors ermöglichen. Eine Raumlage kann eine Position und/oder eine Orientierung bezeichnen und kann nachfolgend auch als Lage bezeichnet werden.A device for positioning a sensor or sensor part for generating measurement points when measuring a measurement object is proposed. The device can be part of a coordinate measuring device or -be machine. Unless expressly stated otherwise, the following statements regarding a sensor also apply to a sensor part. In this case, the positioning can enable the setting of a spatial position of the sensor. A position in space can denote a position and/or an orientation and can also be referred to below as a position.

Die Raumlage kann hierbei in einem Referenzkoordinatensystem definiert bzw. auf dieses Referenzkoordinatensystem bezogen sein. In diesem Referenzkoordinatensystem kann beispielsweise eine Vertikalachse parallel und entgegengesetzt zur Richtung einer Gewichtskraft orientiert sein. Eine Längs- und eine Querachse des Referenzkoordinatensystems können senkrecht zueinander orientiert sein und eine Ebene aufspannen, die wiederum senkrecht zur Vertikalachse orientiert ist.The position in space can be defined in a reference coordinate system or related to this reference coordinate system. In this reference coordinate system, for example, a vertical axis can be oriented parallel and opposite to the direction of a weight force. A longitudinal and a transverse axis of the reference coordinate system can be oriented perpendicular to one another and span a plane which in turn is oriented perpendicular to the vertical axis.

Der Sensor kann hierbei ein optischer Sensor sein, der Messpunkte optisch erzeugt, also basierend auf optischen Messverfahren. Alternativ kann der Sensor auch ein taktiler Sensor sein, der Messpunkte durch Berührung des Messobjekts, also mittels kontaktierender Verfahren erzeugt.In this case, the sensor can be an optical sensor that generates measuring points optically, ie based on optical measuring methods. Alternatively, the sensor can also be a tactile sensor that generates measurement points by touching the measurement object, ie by means of contacting methods.

Der Sensorteil kann ein Teil des Sensors sein, insbesondere ein beweglicher Teil, der relativ zu einem stationären Teil des Sensors beweglich angeordnet ist, wobei der stationäre Teil an einer weiteren Halte- oder einer weiteren Positioniereinrichtung befestigt sein kann. Bei einem taktilen Sensor kann der Sensorteil insbesondere der Teil sein bzw. den Teil des Sensors umfassen, der das Messobjekt zur Erzeugung von Messpunkten berührt. Beispielsweise kann der Sensorteil einen Taster oder ein Tastelement, wie z.B. eine Tastkugel, umfassen. Bei einem optischen Sensor kann der Sensorteil insbesondere der Teil sein bzw. den Teil des Sensors umfassen, der zum Empfang von Strahlen vom Messobjekt zu Erzeugung von Messpunkten auf dieses ausgerichtet wird.The sensor part can be a part of the sensor, in particular a movable part which is arranged movably relative to a stationary part of the sensor, wherein the stationary part can be attached to a further holding or a further positioning device. In the case of a tactile sensor, the sensor part can in particular be or include the part of the sensor that touches the measurement object to generate measurement points. For example, the sensor part can comprise a button or a button element, such as a button ball. In the case of an optical sensor, the sensor part can in particular be the part or comprise the part of the sensor which, in order to receive rays from the measurement object, is aligned with the latter in order to generate measurement points.

Mittels der Vorrichtung kann der Sensor in gewünschte Raumlagen positioniert werden. Bei einem Sensorteil kann mittels der Vorrichtung der Sensorteil in einer gewünschten Raumlage relativ zu einem stationären Teil des Sensors positioniert werden. Auch kann der Sensor mittels der Vorrichtung entlang gewünschter Trajektorien bewegt werden, insbesondere entlang einer durch einen Prüfplan vorgegebenen Trajektorie, wobei dann bei der Bewegung entlang der Trajektorien Messpunkte erzeugt werden können.The sensor can be positioned in the desired spatial positions by means of the device. In the case of a sensor part, the device can be used to position the sensor part in a desired spatial position relative to a stationary part of the sensor. The sensor can also be moved by means of the device along desired trajectories, in particular along a trajectory specified by a test plan, with measuring points then being able to be generated during the movement along the trajectories.

Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Halteeinrichtung für Linearantriebseinrichtungen. Die Halteeinrichtung kann hierbei als Gestell ausgebildet sein oder ein Gestell umfassen. Weiter bildet ein Teil der Linearantriebseinrichtung einen Teil der Halteeinrichtung aus. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert. Es ist möglich, dass die Halteeinrichtung eine Grundfläche aufweist, wobei eine Anzahl der Ecken der Grundfläche gleich der Anzahl an Linearantriebseinrichtungen ist. Auch kann die Halteeinrichtung eine Grundfläche aufweisen, die kreisförmig, oval oder mit einer weiteren geometrischen Form ausgebildet ist.The device comprises at least one holding device for linear drive devices. The holding device can be designed as a frame or comprise a frame. Furthermore, part of the linear drive device forms part of the holding device. This is explained in more detail below. It is possible for the holding device to have a base area, with a number of corners of the base area being equal to the number of linear drive devices. The holding device can also have a base area which is circular, oval or of another geometric shape.

Die Halteeinrichtung kann an einer Grundplatte befestigt sein oder diese umfassen. Beispielsweise kann die Oberfläche der Grundplatte oder ein Teil davon die Grundfläche bilden. Die Grundplatte kann ein Messtisch sein oder von diesem ausgebildet werden. The holding device can be attached to or comprise a base plate. For example, the surface of the base plate or part of it can form the base area. The base plate can be a measuring table or can be formed from it.

Insbesondere kann die Grundplatte oder die Grundfläche zur Anordnung eines Messobjekts dienen. Dieses kann bei Anordnung auf der Grundplatte insbesondere in einem Arbeitsbereich der Vorrichtung angeordnet werden.In particular, the base plate or the base area can be used to arrange a measurement object. When arranged on the base plate, this can be arranged in particular in a working area of the device.

Eine Linearantriebseinrichtung kann insbesondere ein bewegliches Element umfassen, welcher/welches entlang einer linearen, also geradlinigen, Trajektorie bewegt werden kann. Das bewegliche Element kann also ein Teil der Linearantriebseinrichtung sein. Weiter kann eine Linearantriebseinrichtung einen Aktuator zur Erzeugung einer Antriebskraft umfassen, wobei der Begriff „Kraft“ im Sinne dieser Erfindung auch ein Drehmoment bezeichnen kann. Weiter kann eine Linearantriebseinrichtung mindestens ein Getriebeelement, mindestens ein Koppelelement und/oder mindestens ein Führungselement zur Bewegungsführung umfassen. Über ein Getriebe- oder ein Koppelelement kann das bewegliche Element, welches auch als Abtriebselement bezeichnet werden kann, mit dem Aktuator mechanisch gekoppelt sein. Mittels des Führungselements kann eine Bewegungsführung des beweglichen Teils erfolgen.A linear drive device can, in particular, comprise a movable element which/which can be moved along a linear, ie rectilinear, trajectory. The movable element can therefore be part of the linear drive device. Furthermore, a linear drive device can include an actuator for generating a drive force, in which case the term “force” in the context of this invention can also designate a torque. Furthermore, a linear drive device can comprise at least one gear element, at least one coupling element and/or at least one guide element for guiding the movement. The movable element, which can also be referred to as the output element, can be mechanically coupled to the actuator via a gear or a coupling element. The movement of the movable part can be guided by means of the guide element.

Weiter umfasst die Vorrichtung eine erste, eine zweite und mindestens eine dritte Linearantriebseinrichtung, wobei diese Linearantriebseinrichtungen voneinander verschieden sind.Furthermore, the device comprises a first, a second and at least a third linear drive device, these linear drive devices being different from one another.

Weiter können die linearen Trajektorien entlang derer die beweglichen Elemente der Linearantriebseinrichtungen beweglichen ortsfest im Referenzkoordinatensystem angeordnet sein. Allerdings ist es auch vorstellbar, dass sich eine Raumlage dieser linearen Trajektorien während der Ausführung einer Linearbewegung im Referenzkoordinatensystem ändern.Furthermore, the linear trajectories along which the movable elements of the linear drive devices move can be arranged stationary in the reference coordinate system. However, it is also conceivable that a spatial position of these linear trajectories change during the execution of a linear movement in the reference coordinate system.

Sind die linearen Trajektorien ortsfest angeordnet, so können diese parallel zueinander orientiert sein. Allerdings sind auch Ausführungsformen vorstellbar, in denen mindestens zwei voneinander verschiedene lineare Trajektorien nicht parallel zueinander orientiert sind, insbesondere windschief angeordnet sind oder sich in einem Punkt schneiden.If the linear trajectories are stationary, they can be oriented parallel to one another. However, there are also embodiments conceivable in which at least two different linear trajectories are not oriented parallel to one another, in particular are arranged askew or intersect at one point.

Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens ein Halteelement für den Sensor. Der Sensor kann an dem Halteelement befestigt sein oder befestigbar sein. So ist es vorstellbar, dass der Sensor unlösbar, also nicht zerstörungsfrei ablösbar, an dem Halteelement befestigt ist. Vorzugsweise ist der Sensor jedoch lösbar an dem Halteelement befestigt. Eine lösbare Verbindung kann z.B. eine Klemmverbindung, eine Rastverbindung, eine Schraubverbindung oder eine andersartig ausgestaltete lösbare Verbindung sein. Eine unlösbare Verbindung kann z.B. eine Klebverbindung, ein Schweißverbindung, eine Lötverbindung, eine Nietverbindung oder eine andersartig ausgestaltete unlösbare Verbindung sein.The device also includes at least one holding element for the sensor. The sensor can be attached to the holding element or can be attachable. So it is conceivable that the sensor is non-detachably, that is not detachable non-destructively, attached to the holding element. However, the sensor is preferably detachably attached to the holding element. A detachable connection can be, for example, a clamp connection, a latching connection, a screw connection or a detachable connection of a different design. A non-detachable connection can be, for example, an adhesive connection, a welded connection, a soldered connection, a riveted connection or a non-detachable connection of a different design.

Insbesondere kann der Sensor derart an dem Halteelement befestigbar sein, dass dieser im befestigten Zustand, also auch nach jeder Befestigung, eine vorbestimmte Lage in einem halteelementspezifischen Koordinatensystem aufweist. Somit wird eine wiederholgenaue Befestigung des Sensors an dem Halteelement ermöglicht.In particular, the sensor can be fastened to the holding element in such a way that it has a predetermined position in a holding element-specific coordinate system in the fastened state, ie also after each fastening. This enables the sensor to be fastened to the holding element with repeat accuracy.

Das Halteelement kann hierfür entsprechende Befestigungs- und/oder Verbindungsmittel aufweisen, wobei diese derart ausgebildet und/oder angeordnet sein können, dass eine vorhergehend erläuterte Befestigung des Sensors ermöglicht wird. Selbstverständlich kann der Sensor entsprechende Befestigungs- und/oder Verbindungselemente aufweisen.For this purpose, the holding element can have corresponding fastening and/or connecting means, in which case these can be designed and/or arranged in such a way that the previously explained fastening of the sensor is made possible. Of course, the sensor can have appropriate fastening and/or connecting elements.

Es ist vorstellbar, dass der Sensor, insbesondere ein Sensorgehäuse, unmittelbar an dem Halteelement befestigt ist bzw. befestigbar ist. Allerdings ist es auch vorstellbar, dass der Sensor über mindestens ein Verbindungselement, also indirekt, an dem Halteelement befestigt/befestigbar ist. Im letzteren Fall kann insbesondere das Verbindungselement entsprechende Verbindungs- oder Befestigungselemente zur Verbindung mit dem Halteelement aufweisen.It is conceivable that the sensor, in particular a sensor housing, is fastened or can be fastened directly to the holding element. However, it is also conceivable that the sensor is/can be fastened/fastened to the holding element via at least one connecting element, ie indirectly. In the latter case, in particular, the connecting element can have corresponding connecting or fastening elements for connection to the holding element.

Das Halteelement kann insbesondere plattenförmig ausgebildet sein.The holding element can be designed in particular in the form of a plate.

Weiter sind die Linearantriebseinrichtungen oder zumindest ein Teil davon, z.B. die beweglichen Elemente der Linearantriebseinrichtungen, an der Halteeinrichtung gelagert, insbesondere über eine Lagereinrichtung. Beispielsweise kann eine Linearantriebseinrichtung über eine Drehlagereinrichtung an der Halteeinrichtung gelagert sein. Die Drehlagereinrichtung kann eine Relativdrehbewegung zwischen der Halteeinrichtung und einer Linearantriebseinrichtung, insbesondere dem beweglichen Element, ermöglichen. Die Relativdrehbewegung kann hierbei eine Drehbewegung mit genau einem Freiheitsgrad, genau zwei Freiheitsgraden oder genau drei Freiheitsgraden sein. Mit anderen Worten kann die Linearantriebseinrichtung um genau eine Drehachse, um genau zwei und voneinander verschiedene Drehachsen oder um genau drei und voneinander verschiedene Drehachsen drehbar an der Halteeinrichtung gelagert sein.Furthermore, the linear drive devices or at least a part thereof, e.g. the movable elements of the linear drive devices, are mounted on the holding device, in particular via a bearing device. For example, a linear drive device can be mounted on the holding device via a rotary bearing device. The rotary bearing device can enable a relative rotational movement between the holding device and a linear drive device, in particular the movable element. The relative rotary movement can be a rotary movement with exactly one degree of freedom, exactly two degrees of freedom or exactly three degrees of freedom. In other words, the linear drive device can be mounted on the holding device such that it can rotate about exactly one axis of rotation, about exactly two axes of rotation that differ from one another, or about exactly three axes of rotation that differ from one another.

Alternativ kann eine Linearantriebseinrichtung oder ein Teil davon linear beweglich an der Halteeinrichtung gelagert sein, insbesondere wenn ein Teil einer Linearantriebseinrichtung einen Teil der Halteeinrichtung bildet.Alternatively, a linear drive device or a part thereof can be mounted in a linearly movable manner on the holding device, in particular if a part of a linear drive device forms part of the holding device.

Auch kann eine Linearantriebseinrichtung starr an der Halteeinrichtung gelagert sein.A linear drive device can also be mounted rigidly on the holding device.

Auch ist es möglich, dass eine Linearantriebseinrichtung frei beweglich an der Halteeinrichtung gelagert ist. Dass eine Linearantriebseinrichtung frei beweglich an der Halteeinrichtung gelagert sein kann, kann insbesondere bedeuten, dass die Linearantriebseinrichtung oder ein Teil davon mit zwei oder mehr Translationsfreiheitsgraden, insbesondere voneinander verschiedenen Translationsfreiheitsgraden, beweglich an der Halteeinrichtung gelagert ist.It is also possible for a linear drive device to be mounted on the holding device so that it can move freely. The fact that a linear drive device can be freely movably mounted on the holding device can mean in particular that the linear drive device or a part thereof is movably mounted on the holding device with two or more translational degrees of freedom, in particular translational degrees of freedom that differ from one another.

Weiter ist jede Linearantriebseinrichtungen, insbesondere jedes der beweglichen Elemente, jeweils mit dem Halteelement mechanisch verbunden oder an diesem gelagert. Insbesondere können die Linearantriebseinrichtungen über eine Lagereinrichtung, insbesondere eine Drehlagereinrichtung, mit dem Halteelement mechanisch verbunden sein.Furthermore, each linear drive device, in particular each of the movable elements, is mechanically connected to the holding element or mounted on it. In particular, the linear drive devices can be mechanically connected to the holding element via a bearing device, in particular a rotary bearing device.

Entsprechend den vorhergehenden Ausführungen zur Lagerung einer Linearantriebseinrichtung an der Halteeinrichtung kann eine Linearantriebseinrichtung oder ein Teil davon um genau eine Drehachse, um genau zwei voneinander verschiedene Drehachsen, um genau drei voneinander verschiedene oder um mehr als drei voneinander verschiedene Drehachsen verdrehbar mit dem Halteelement mechanisch verbunden oder an diesem gelagert sein. Alternativ oder kumulativ ist es möglich, dass eine Linearantriebseinrichtung oder ein Teil davon mit genau einem Translationsfreiheitsgrad beweglich mit dem Haltelement mechanisch verbunden oder an diesem gelagert ist. Auch kann eine Linearantriebseinrichtung frei beweglich mit dem Halteelement verbunden sein oder an diesem gelagert sein.Corresponding to the above explanations regarding the mounting of a linear drive device on the holding device, a linear drive device or a part thereof can be mechanically connected to the holding element such that it can rotate about exactly one axis of rotation, about exactly two axes of rotation that differ from one another, about exactly three axes of rotation that differ from one another, or about more than three axes that differ from one another be stored at this. Alternatively or cumulatively, it is possible for a linear drive device or a part thereof to be mechanically connected to the holding element or mounted on it so that it can move with precisely one translational degree of freedom. A linear drive device can also be freely movably connected to the holding element or be mounted on it.

Die Verbindungspunkte oder -abschnitte zur Verbindung der mindestens drei Linearantriebseinrichtungen mit dem Halteelement können hierbei an verschiedenen Positionen im halteelementspezifischen Koordinatensystem angeordnet sein.The connection points or sections for connecting the at least three linear drive devices to the holding element can here be arranged in different positions in the coordinate system specific to the holding element.

Es ist möglich, dass das Halteelement zusätzlich an der Halteeinrichtung gelagert ist, wobei die Lagerung nicht über eine der Linearantriebseinrichtungen erfolgt, also unabhängig von diesen ist.It is possible for the holding element to be additionally mounted on the holding device, with the mounting not taking place via one of the linear drive devices, ie being independent of these.

Ist die Vorrichtung eine Vorrichtung zur Positionierung eines Sensorteils, so können die Halteeinrichtung und die Linearantriebseinrichtungen Teil des Sensors sein. Der zu positionierende Sensorteil kann an dem Halteelement befestigt sein oder befestigbar sein.If the device is a device for positioning a sensor part, the holding device and the linear drive devices can be part of the sensor. The sensor part to be positioned can be fastened or can be fastened to the holding element.

In diesem Fall kann der stationäre Teil des Sensors die Halteeinrichtung und die gegebenenfalls vorhandene Grundplatte umfassenIn this case, the stationary part of the sensor can include the holding device and the base plate that may be present

Durch die vorgeschlagene Vorrichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige und genaue Positionierbarkeit eines an dem Halteelement befestigten Sensors.The proposed device advantageously results in reliable and precise positioning of a sensor attached to the holding element.

Durch eine Einstellung einer Position der beweglichen Elemente der Linearantriebseinrichtungen, die auch als Abtriebselemente bezeichnet werden können, kann somit in vorteilhafter Weise eine Lage des Halteelements und somit auch eine Lage eines daran befestigten Sensors eingestellt werden. Eine Lage des Sensors im halteelementspezifischen Koordinatensystem kann hierbei vorbekannt oder durch die Ausbildung der entsprechenden Verbindungs-/Befestigungsmittel festgelegt sein. In diesem Fall kann eine gewünschte Lage des Sensors durch Einstellung der Lage des Halteelements eingestellt werden.By adjusting a position of the movable elements of the linear drive devices, which can also be referred to as driven elements, a position of the holding element and thus also a position of a sensor attached thereto can be adjusted in an advantageous manner. A position of the sensor in the coordinate system specific to the holding element can be previously known or defined by the design of the corresponding connection/fastening means. In this case, a desired position of the sensor can be adjusted by adjusting the position of the holding element.

Ein Arbeitsraum der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Positionierung kann hierbei einen räumlichen Bereich bezeichnen, der die Positionen umfasst, in die der Sensor mittels der Vorrichtung positioniert werden kann. Auch kann der Arbeitsraum die Positionen bezeichnen, in der der Sensor mit einer oder mehreren vorbestimmten Orientierung(en) positioniert werden kann.A working space of the proposed device for positioning can designate a spatial area that includes the positions in which the sensor can be positioned using the device. Also, the working space can denote the positions in which the sensor can be positioned with one or more predetermined orientation(s).

Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht hierbei eine zeitlich schnelle Positionierung des Sensors. Weiter wird, insbesondere aufgrund der parallelen kinematischen Struktur der Vorrichtung, ein Gewicht, ein Bauraumbedarf und somit auch Kosten bei der Herstellung der Vorrichtung reduziert.The proposed device enables the sensor to be positioned quickly in terms of time. Furthermore, in particular due to the parallel kinematic structure of the device, weight, space requirements and thus also costs in the manufacture of the device are reduced.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Linearantriebseinrichtung ein Linearführungselement und einen Schlitten, wobei der Schlitten linear beweglich an dem Linearführungselement gelagert ist. Der Schlitten kann hierbei das bewegliche Element der Linearantriebseinrichtung oder einen Teil davon bilden. Das Linearführungselement kann insbesondere ortsfest im vorhergehend erläuterten Referenzkoordinatensystem angeordnet sein. Weiter kann das Linearführungselement einen Teil der Halteeinrichtung bilden. Es ist z.B. vorstellbar, dass Ecken der Grundfläche der Halteeinrichtung durch Linearführungselemente und Kanten der Grundfläche durch Verbindungselemente der Linearführungselemente gebildet oder festgelegt werden.In a further embodiment, a linear drive device comprises a linear guide element and a carriage, the carriage being mounted on the linear guide element so that it can move linearly. In this case, the carriage can form the movable element of the linear drive device or a part thereof. In particular, the linear guide element can be arranged in a stationary manner in the previously explained reference coordinate system. Furthermore, the linear guide element can form part of the holding device. It is conceivable, for example, that corners of the base area of the holding device are formed or fixed by linear guide elements and edges of the base area by connecting elements of the linear guide elements.

Beispielsweise ist es vorstellbar, dass das Linearführungselement stangenförmig ausgebildet ist. Weiter kann das Linearführungselement Führungsmittel zur Bewegungsführung der Bewegung des Schlittens aufweisen oder ausbilden, z.B. eine Führungsnut oder einen Führungssteg. Der Schlitten kann mit dem Halteelement mechanisch verbunden sein.For example, it is conceivable that the linear guide element is rod-shaped. Furthermore, the linear guide element can have or form guide means for guiding the movement of the carriage, e.g. a guide groove or a guide web. The carriage can be mechanically connected to the holding element.

Die Linearführungselemente können hierbei eine Längsachse, beispielsweise eine Symmetrieachse, aufweisen, wobei Längsachsen der Linearführungselemente im Referenzkoordinatensystem parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnet sind. Auch können, wie vorhergehend erläutert, die durch die Linearführungselemente festgelegten linearen Trajektorien parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnet sein.In this case, the linear guide elements can have a longitudinal axis, for example an axis of symmetry, with longitudinal axes of the linear guide elements being arranged parallel to one another and at a distance from one another in the reference coordinate system. As explained above, the linear trajectories defined by the linear guide elements can also be arranged parallel to one another and at a distance from one another.

Durch die Ausbildung der Linearantriebseinrichtungen mit einem Linearführungselement und einem Schlitten ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Ausbildung der Linearantriebseinrichtungen, die eine schnelle und genaue Einstellung einer Position des beweglichen Elements entlang der linearen Trajektorie der entsprechenden Linearantriebseinrichtung ermöglicht.Designing the linear drive devices with a linear guide element and a carriage advantageously results in a simple design of the linear drive devices, which enables a position of the movable element to be set quickly and precisely along the linear trajectory of the corresponding linear drive device.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Linearantriebseinrichtung ein Koppelelement zur Verbindung des Schlittens und des Halteelements. Das Koppelelement, insbesondere ein erstes Ende des Koppelelements, kann hierbei mechanisch mit dem Halteelement verbunden sein, insbesondere über die vorhergehend erläuterte Lagereinrichtung. Weiter kann das Koppelelement, insbesondere ein weiteres Ende des Koppelelements, mechanisch mit dem Schlitten verbunden sein. Hierbei ist es möglich, dass das Koppelelement über eine Lagereinrichtung, insbesondere eine Drehlagereinrichtung, mit dem Schlitten verbunden sein kann.In a further embodiment, a linear drive device comprises a coupling element for connecting the carriage and the holding element. The coupling element, in particular a first end of the coupling element, can be mechanically connected to the holding element, in particular via the bearing device explained above. Furthermore, the coupling element, in particular a further end of the coupling element, can be mechanically connected to the carriage. It is possible here for the coupling element to be connected to the carriage via a bearing device, in particular a rotary bearing device.

Das Koppelelement kann stangenförmig ausgebildet sein. Weiter kann das Koppelelement eine vorbestimmte Länge aufweisen. Es ist möglich, dass die Längen der Koppelelemente aller Linearantriebseinrichtungen gleich sind. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Länge eines Koppelelements zumindest eine Linearantriebseinrichtung von der Länge/den Längen der Koppelelemente der weiteren Linearantriebseinrichtungen verschieden ist.The coupling element can be rod-shaped. Furthermore, the coupling element can have a predetermined length. It is possible for the lengths of the coupling elements of all linear drive devices to be the same. Alternatively, it is also possible that the length of a coupling element at least one linear drive device from the Length / the lengths of the coupling elements of the other linear drive devices is different.

Durch das Koppelelement ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache mechanische Ausbildung der Vorrichtung zur Positionierung, die einen gewünschten Arbeitsraum, insbesondere eine gewünschte Größe, aufweist.The coupling element advantageously results in a simple mechanical configuration of the device for positioning, which has a desired working space, in particular a desired size.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein Schlitten über eine Luftlagereinrichtung an dem Linearführungselement gelagert. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Lagerung sowie Linearführung und somit eine hohe Positioniergenauigkeit der Vorrichtung.In a further embodiment, a carriage is mounted on the linear guide element via an air bearing device. This results in an advantageous way in a simple and reliable mounting and linear guidance and thus a high positioning accuracy of the device.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens ein Linearantriebseinrichtungspaar mit zwei Linearantriebseinrichtungen. Weiter ist zumindest ein bewegliches Element einer ersten Linearantriebseinrichtung des Linearantriebseinrichtungspaars mechanisch starr mit einem beweglichen Element einer zweiten Linearantriebseinrichtung des Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden.In a further embodiment, the device comprises at least one pair of linear drive devices with two linear drive devices. Furthermore, at least one movable element of a first linear drive device of the pair of linear drive devices can be mechanically rigidly connected or is connected to a movable element of a second linear drive device of the pair of linear drive devices.

In einem verbundenen Zustand sind die beweglichen Elemente mechanisch starr verbunden. In einem unverbundenen Zustand sind die beweglichen Elemente nicht mechanisch miteinander verbunden.In a connected state, the moveable elements are mechanically rigidly connected. In an unconnected state, the moveable elements are not mechanically connected to each other.

Die mechanische Verbindung kann hierbei über ein Verbindungselement des Linearantriebseinrichtungspaars hergestellt sein. Das Verbindungselement kann insbesondere stangenförmig ausgebildet sein. Das Verbindungselement kann hierbei mechanisch starr an den beweglichen Elementen befestigt sein. Sind die linearen Trajektorien, entlang derer sich die beweglichen Elemente der beiden Linearantriebseinrichtungen des Linearantriebseinrichtungspaars bewegen, räumlich ortsfest im Referenzkoordinatensystem angeordnet, so können diese insbesondere parallel zueinander orientiert sein. Weiter kann eine Verbindungslinie minimaler Länge der Trajektorien einen Arbeitsraum der Vorrichtung nicht schneiden, also außerhalb des Arbeitsraums angeordnet sein.In this case, the mechanical connection can be established via a connecting element of the pair of linear drive devices. The connecting element can in particular be in the form of a rod. In this case, the connecting element can be fixed mechanically rigidly to the movable elements. If the linear trajectories, along which the movable elements of the two linear drive devices of the linear drive device pair move, are spatially fixed in the reference coordinate system, they can be oriented parallel to one another in particular. Furthermore, a minimum length connecting line of the trajectories cannot intersect a working space of the device, ie it can be arranged outside of the working space.

Die mechanische Verbindung zwischen den beweglichen Teilen kann insbesondere eine lösbare Verbindung sein. Durch die mechanische Verbindung der beweglichen Teile wird gewährleistet, dass diese sich parallel und im gleichen Maße bewegen.The mechanical connection between the moving parts can in particular be a detachable connection. The mechanical connection of the moving parts ensures that they move in parallel and to the same extent.

Hierdurch ergibt sich im verbundenen Zustand in vorteilhafter Weise eine verbesserte Lastabtragung vom Halteelement über die Linearantriebseinrichtungen in die Halteeinrichtung aufgrund der Redundanz eine erhöhte Positioniergenauigkeit. Mit anderen Worten kann in vorteilhafter Weise eine Beladungskapazität der Vorrichtung erhöht werden.In the connected state, this advantageously results in improved load transfer from the holding element via the linear drive devices into the holding device due to the redundancy and increased positioning accuracy. In other words, a loading capacity of the device can advantageously be increased.

Wird die mechanische Verbindung zwischen den beweglichen Teilen der Linearantriebseinrichtungen gelöst, so können sich die beweglichen Teile unabhängig voneinander bewegen. Im unverbundenen Zustand kann somit in vorteilhafter Weise die Menge an einstellbaren Positionen und/oder Orientierungen und somit auch ein Arbeitsraum vergrößert werden. Mit anderen Worten ist der Arbeitsraum der Vorrichtung zur Positionierung einstellbar.If the mechanical connection between the moving parts of the linear drive devices is released, the moving parts can move independently of one another. In the unconnected state, the number of adjustable positions and/or orientations and thus also a working space can thus advantageously be increased. In other words, the working space of the positioning device can be adjusted.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung drei Linearantriebseinrichtungspaare. Im Fall von drei Linearantriebseinrichtungspaaren ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Vielzahl von Lagen im unverbundenen Zustand einstellbar sind.In a further embodiment, the device comprises three pairs of linear drive devices. In the case of three pairs of linear drive devices, it results in an advantageous manner that a large number of positions can be set in the unconnected state.

Weiter ermöglicht die Bereitstellung der Vorrichtung zur Positionierung mit Linearantriebseinrichtungspaaren in vorteilhafter Weise, dass die Vorrichtung hinsichtlich der Menge an einstellbaren Positionen und/oder Orientierungen und somit hinsichtlich des Arbeitsraums konfigurierbar ist. Wird beispielsweise eine größere Menge an einstellbaren Positionen und/oder Orientierungen und somit ein großer Arbeitsraum gewünscht, so können die mechanischen Verbindungen zwischen den beweglichen Teilen eines Linearantriebseinrichtungspaars gelöst werden. Wird jedoch ein Betrieb mit einer im Vergleich geringeren Menge an einstellbaren Positionen und ein verminderter Energiebedarf beim Betrieb der Vorrichtung zur Positionierung gewünscht, so können die beweglichen Teile mechanisch verbunden werden und z.B. nur ein Aktor einer der beiden Linearantriebseinrichtungen eines Linearantriebseinrichtungspaars betrieben werden, der dann aufgrund der mechanischen Verbindung die Positionen beider beweglicher Elemente der Linearantriebseinrichtungen entlang der entsprechenden Trajektorien gemeinsam einstellt.Furthermore, the provision of the device for positioning with pairs of linear drive devices advantageously enables the device to be configurable with regard to the number of adjustable positions and/or orientations and thus with regard to the working space. If, for example, a larger number of adjustable positions and/or orientations and thus a larger working space is desired, the mechanical connections between the moving parts of a pair of linear drive devices can be released. However, if operation with a comparatively smaller number of adjustable positions and a reduced energy requirement when operating the positioning device is desired, the moving parts can be mechanically connected and, for example, only one actuator of one of the two linear drive devices of a pair of linear drive devices can be operated, which then due to the mechanical connection jointly adjusts the positions of both movable elements of the linear drive devices along the corresponding trajectories.

Somit wird in vorteilhafter Weise eine größere Flexibilität beim Betrieb der Vorrichtung erreicht.Greater flexibility in the operation of the device is thus advantageously achieved.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein Schlitten einer ersten Linearantriebseinrichtung des Linearantriebseinrichtungspaars mechanisch starr mit einem Schlitten einer zweiten Linearantriebseinrichtung des Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige mechanische Verbindung zwischen den beweglichen Elementen der Linearantriebseinrichtungen derart, dass diese synchrone Bewegungen ausführen können.In a further embodiment, a carriage of a first linear drive device of the pair of linear drive devices can be mechanically rigidly connected or is connected to a carriage of a second linear drive device of the pair of linear drive devices. This advantageously results in a reliable mechanical connection between the movable elements of the linear drive devices in such a way that they can perform synchronous movements.

Es ist weiter vorstellbar, dass ein Koppelelement einer ersten Linearantriebseinrichtung des Linearantriebseinrichtungspaars über eine elastische Verbindung, insbesondere über ein Federelement, z.B. eine Druck- oder Zugfeder, mit einem Koppelelement einer zweiten Linearantriebseinrichtung des Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden ist. Hierbei kann ein Federelement vorgespannt sein. Die elastische Verbindung kann hierbei derart ausgelegt sein, dass sich die Koppelelemente mit ausgewählten, aber nicht zwingendermaßen allen, Freiheitsgraden ungehindert relativ zueinander bewegen können. Weiter kann die elastische Verbindung derart ausgelegt sein, dass sich die Koppelelemente mit mindestens einem weiteren ausgewählten Freiheitsgrad nur entgegen einer Federkraft relativ zueinander bewegen können.It is also conceivable that a coupling element of a first linear drive device of the linear drive device pair can be connected or is connected to a coupling element of a second linear drive device of the linear drive device pair via an elastic connection, in particular via a spring element, e.g. a compression or tension spring. In this case, a spring element can be pretensioned. The elastic connection can be designed in such a way that the coupling elements can move freely relative to one another with selected, but not necessarily all, degrees of freedom. Furthermore, the elastic connection can be designed in such a way that the coupling elements can only move relative to one another against a spring force with at least one other selected degree of freedom.

Beispielsweise können die Koppelelemente über ein Federelement miteinander elastisch verbunden sein, dessen Federkraft senkrecht zu den Längsachsen der Koppelelemente orientiert ist und somit die Koppelelemente in Richtung der wirkenden Federkraft auseinanderdrücken oder zusammenziehen kann. Weiter kann das Federelement derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass Relativbewegungen, die von der Bewegung in oder entgegen der Federkraftrichtung verschieden sind, zugelassen werden bzw. freigegeben sind.For example, the coupling elements can be elastically connected to one another via a spring element whose spring force is oriented perpendicularly to the longitudinal axes of the coupling elements and can thus push the coupling elements apart or contract them in the direction of the acting spring force. Furthermore, the spring element can be arranged and/or designed in such a way that relative movements that are different from the movement in or against the direction of the spring force are permitted or released.

Durch die Federkraft ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Lagerspiel der Lagereinrichtungen, über die das Koppelelement am Halteelement und/oder an dem Schlitten gelagert ist, reduziert werden kann.The spring force results in an advantageous manner in that a bearing play of the bearing devices, via which the coupling element is mounted on the holding element and/or on the carriage, can be reduced.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Arbeitsraum der Vorrichtung einen Messbereich und einen Wechselbereich, wobei im Wechselbereich ein Sensormagazin angeordnet ist. Der Arbeitsraum der Vorrichtung wurde vorhergehend bereits erläutert. Der Messbereich und der Wechselbereich können hierbei voneinander verschiedene Teilbereiche des Arbeitsraums bezeichnen. So ist es beispielsweise vorstellbar, dass der Wechselbereich einen zusammenhängenden Bereich des Arbeitsraums bildet, der 50 %, 40 %, 20 % oder 10 % des Arbeitsraums oder weniger einnimmt. Ein Sensormagazin bezeichnet hierbei eine Vorrichtung zur Halterung verschiedener Sensoren.In a further embodiment, a working space of the device comprises a measuring area and a changing area, with a sensor magazine being arranged in the changing area. The working space of the device has already been explained above. The measurement area and the changeover area can refer to subareas of the working space that are different from one another. For example, it is conceivable that the changeover area forms a contiguous area of the work space that occupies 50%, 40%, 20% or 10% of the work space or less. A sensor magazine refers to a device for holding various sensors.

Es ist aber auch möglich, dass sich ein Teilbereich des Messbereichs mit einem Teilbereich des Wechselbereichs überschneidet.However, it is also possible for a sub-area of the measuring range to overlap with a sub-area of the alternating range.

Insbesondere ist es möglich, das Halteelement im Wechselbereich derart zu positionieren, insbesondere im Wechselbereich, dass ein an dem Halteelement befestigter Sensor in das Sensormagazin eingesetzt oder eingebracht werden kann und/oder ein im Sensormagazin gehalterter Sensor an dem Halteelement befestigt werden kann.In particular, it is possible to position the holding element in the changing area, in particular in the changing area, such that a sensor attached to the holding element can be inserted or introduced into the sensor magazine and/or a sensor held in the sensor magazine can be attached to the holding element.

Im Messbereich kann insbesondere ein Messobjekt anordenbar sein. Insbesondere kann im Messbereich ein Messobjekthalter, beispielsweise ein als Drehtisch ausgebildeter Halter, angeordnet sein.In particular, a measurement object can be arranged in the measurement area. In particular, a measurement object holder, for example a holder designed as a turntable, can be arranged in the measurement area.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass zeitlich schnell und zuverlässig verschiedene Sensoren an dem Halteelement befestigt und zur Vermessung genutzt werden können.This results in an advantageous manner in that different sensors can be fastened to the holding element and used for measurement quickly and reliably.

Hierdurch kann eine Zeitdauere zur Vermessung eines oder mehrerer Messobjekte in vorteilhafter Weise reduziert werden.As a result, a time period for measuring one or more measurement objects can be reduced in an advantageous manner.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Wechselbereich Raumlagen des Halteelements, die sich einstellen, wenn sich mindestens zwei Schlitten in einer ersten Raumhälfte relativ zum Halteelement befinden, und der Messbereich Raumlagen des Halteelements, die sich einstellen, wenn sich mindestens zwei Schlitten in einer weiteren Raumhälfte relativ zum Halteelement befinden.In a further embodiment, the changeover area includes spatial positions of the holding element that are set when at least two carriages are in a first half of space relative to the holding element, and the measuring range includes spatial positions of the holding element that are set when at least two carriages are in another half of space relative to the holding element.

Hierbei definiert das Halteelement zwei Raumhälften, wobei die Raumhälften durch eine Trennebene getrennt sind, die durch ein Referenzpunkt des Halteelements verläuft und senkrecht zu einer Längsachse eines Linearführungselements orientiert ist. Der Referenzpunkt kann ein Schwerpunkt, ein geometrischer Mittelpunkt oder ein weiterer, eindeutig definierbarer Punkt des Halteelements sein.In this case, the holding element defines two halves of space, with the halves of space being separated by a parting plane which runs through a reference point of the holding element and is oriented perpendicularly to a longitudinal axis of a linear guide element. The reference point can be a focal point, a geometric center or another, clearly definable point of the holding element.

Ist die Längsachse eines Linearführungselements beispielsweise parallel zu einer Vertikalachse, so können in Bezug auf diese Vertikalachse die erste Raumhälfte beispielsweise unter dem Halteelement und die weitere Raumhälfte über dem Halteelement angeordnet sein.If the longitudinal axis of a linear guide element is parallel to a vertical axis, for example, the first half of the space can be arranged below the holding element and the other half of the space can be arranged above the holding element with respect to this vertical axis.

Bei parallelen Kinematiken kann die Möglichkeit existieren, dass bei gleichen Positionsmengen voneinander verschiedene Lagen des Halteelements eingestellt bzw. bedingt sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass eine Vorwärtsrechnung, also die Bestimmung der Lage bei vorgegebenen Positionen der Linearantriebseinrichtungen, nicht eindeutig ist.In the case of parallel kinematics, there may be the possibility that positions of the holding element that are different from one another are set or conditioned given the same sets of positions. In other words, this means that a forward calculation, that is to say the determination of the location at predetermined positions of the linear drive devices, is not unambiguous.

Befinden sich jedoch die Schlitten in einer bestimmten Raumhälfte relativ zum Halteelement, so kann diese Informationen genutzt werden, um die Raumlage des Halteelements eindeutig in Abhängigkeit der Positionsmenge zu bestimmen.However, if the slides are in a certain half of space relative to the holding element, this information can be used to clearly determine the spatial position of the holding element as a function of the position set.

In der vorgeschlagenen Ausführungsform ergibt sich somit in vorteilhafter Weise, dass sowohl im Wechselbereich als auch im Messbereich eine eindeutige Vorwärtsrechnung erfolgen kann, wodurch die Steuerung der Positioniereinrichtung erleichtert wird. Weiter wird durch die Aufteilung in Mess- und Wechselbereich sichergestellt, dass im Messbereich kein Sensormagazin und somit kein die Positionierung bei der Vermessung einschränkendes Bauelement angeordnet ist.In the proposed embodiment, this results in an advantageous manner that both A clear forward calculation can be carried out in the change area as well as in the measuring area, which makes it easier to control the positioning device. Furthermore, the division into measuring and changing area ensures that no sensor magazine and thus no component restricting the positioning during the measurement is arranged in the measuring area.

Es ist möglich, dass eine Information über die relative Anordnung zwischen den Schlitten und dem Halteelement bestimmt wird, beispielsweise sensorgestützt. So kann die Vorrichtung beispielsweise einen Drehwinkelsensor zur Erfassung eines Drehwinkels zwischen Schlitten und Koppelelement und/oder einen Drehwinkelsensor zur Erfassung eines Drehwinkels zwischen Koppelelement und Halteelement umfassen, wobei in Abhängigkeit des/der erfassten Drehwinkel/s bestimmt werden kann, ob sich der über das Koppelelement mit dem Halteelement verbundene Schlitten in der erläuterten ersten oder in der erläuterten weiteren Raumhälfte befindet. Selbstverständlich können auch andere Verfahren zur Bestimmung dieser relativen Anordnung durchgeführt werden.It is possible for information about the relative arrangement between the carriage and the holding element to be determined, for example with the aid of sensors. For example, the device can comprise a rotation angle sensor for detecting a rotation angle between the carriage and the coupling element and/or a rotation angle sensor for detecting a rotation angle between the coupling element and the holding element, it being possible to determine, depending on the detected rotation angle(s), whether the carriage connected to the holding element is located in the explained first or in the explained further half of the room. Of course, other methods of determining this relative location can also be used.

Es ist weiter möglich, dass ein Zusammenhang zwischen einer Positionsmenge der Positionen der Linearantriebseinrichtungen und einer Lage des Halteelements im Wechselbereich eindeutig ist. Eine Position einer Linearantriebseinrichtung kann hierbei eine Position des beweglichen Elements der Linearantriebseinrichtung entlang der linearen Trajektorie bezeichnen, die der Linearantriebseinrichtung zugeordnet ist.It is also possible that a relationship between a position quantity of the positions of the linear drive devices and a position of the holding element in the changing area is unambiguous. A position of a linear drive device can designate a position of the movable element of the linear drive device along the linear trajectory that is assigned to the linear drive device.

Somit kann für jede Lage des Halteelements im Wechselbereich nur eine einzige Positionsmenge der Linearantriebseinrichtungen existieren, die zur Positionierung des Halteelements in der jeweiligen Lage einzustellen sind. Mit anderen Worte kann eine Lage des Halteelements im Wechselbereich nicht mit verschiedenen Positionsmengen eingestellt werden.Thus, for each position of the holding element in the changing area, there can only be a single set of positions of the linear drive devices, which are to be set in order to position the holding element in the respective position. In other words, a position of the holding element in the changing area cannot be adjusted with different position sets.

Bei parallelen Kinematiken kann die Möglichkeit existieren, dass verschiedene Positionsmengen die gleiche Lage des Halteelements einstellen bzw. bedingen. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass eine Rückwärtsrechnung, also die Bestimmung der Positionen der Linearantriebseinrichtungen bei vorgegebener Lage, nicht eindeutig ist.In the case of parallel kinematics, there may be the possibility that different sets of positions set or require the same position of the holding element. In other words, this means that a backward calculation, ie the determination of the positions of the linear drive devices for a given position, is not unambiguous.

Alternativ oder kumulativ ist ein Zusammenhang zwischen einer Positionsmenge der Positionen der Linearantriebseinrichtungen und einer Lage des Halteelements in zumindest einem Teilbereich des Messbereichs uneindeutig. Dies bedeutet, dass der Messbereich Lagen des Halteelements (und somit des Sensors) umfasst, die durch verschiedene Positionsmengen der Linearantriebseinrichtungen eingestellt werden können. Mit anderen Worte kann eine Lage des Halteelements im Messbereich mit verschiedenen Positionsmengen eingestellt werden.Alternatively or cumulatively, a relationship between a position quantity of the positions of the linear drive devices and a position of the holding element is ambiguous in at least a partial area of the measuring area. This means that the measuring range includes positions of the holding element (and thus of the sensor) which can be adjusted by different sets of positions of the linear drive devices. In other words, a position of the holding element in the measurement area can be set with different position sets.

Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung eine Lageerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Lage des Halteelements oder eines an dem Halteelement befestigten Sensors. Die Lage des Halteelements kann hierbei in dem vorhergehend erläuterten Referenzkoordinatensystem erfasst werden. Die Lageerfassungseinrichtung ermöglicht hierbei die Erfassung der Lage des Halteelements oder des Sensors unabhängig von einer aktuellen Position der Linearantriebseinrichtungen beziehungsweise unabhängig von einer Information über die aktuelle Position. Insbesondere kann die Lageerfassungseinrichtung die Lage des Halteelements oder des Sensors unmittelbar erfassen. Allerdings ist es auch möglich, die Lage des Halteelements oder des Sensors in Abhängigkeit von mindestens einer erfassten Größe zu bestimmen, die von einer Position einer Linearantriebseinrichtung verschieden ist.According to the invention, the device comprises a position detection device for detecting a position of the holding element or of a sensor attached to the holding element. The position of the holding element can be detected in the previously explained reference coordinate system. The position detection device enables the position of the holding element or the sensor to be detected independently of a current position of the linear drive devices or independently of information about the current position. In particular, the position detection device can directly detect the position of the holding element or the sensor. However, it is also possible to determine the position of the holding element or the sensor as a function of at least one detected variable that differs from a position of a linear drive device.

Somit kann die Vorrichtung zwei Lageerfassungseinrichtungen umfassen, nämlich eine Lageerfassungseinrichtung, die die Lage des Halteelements oder des Sensors in Abhängigkeit der Positionen der Linearantriebseinrichtungen erfasst oder bestimmt, insbesondere über eine sogenannte Vorwärtsrechnung, und eine weitere Lageerfassungseinrichtung, die eine Lageerfassung unabhängig von aktuellen Positionen der Linearantriebseinrichtungen ermöglicht. Eine Vorwärtsrechnung bezeichnet hierbei die Bestimmung einer Lage des Halteelements oder des Sensors in Abhängigkeit der Positionen der Linearantriebseinrichtungen.The device can thus comprise two position detection devices, namely a position detection device that detects or determines the position of the holding element or the sensor as a function of the positions of the linear drive devices, in particular via what is known as a forward calculation, and a further position detection device that detects the position independently of the current positions of the linear drive devices allows. In this case, a forward calculation denotes the determination of a position of the holding element or of the sensor as a function of the positions of the linear drive devices.

Eine Lageerfassungseinrichtung kann hierbei eine aktive Lageerfassung oder eine passive Lageerfassung ermöglichen.A position detection device can enable active position detection or passive position detection.

Verschiedene Prinzipien zur Lageerfassung sind hierbei vorstellbar. So kann die Lageerfassungseinrichtung beispielsweise eine optische Lageerfassungseinrichtung, eine magnetische Lageerfassungseinrichtung oder eine davon verschiedene, gemäß einem weiteren physikalischen Erfassungsprinzip arbeitende Lageerfassungseinrichtung sein. Various principles for position detection are conceivable here. For example, the position detection device can be an optical position detection device, a magnetic position detection device or a different position detection device that operates according to a further physical detection principle.

Auch kann die Lageerfassungseinrichtung dazu dienen, die vorhergehend erläuterte Information über die relative Anordnung zwischen den Schlitten und dem Halteelement zu bestimmen.The position detection device can also be used to determine the previously explained information about the relative arrangement between the carriage and the holding element.

Generell ist es möglich, dass ein Element der Lageerfassungseinrichtung an der Halteeinrichtung angeordnet ist. Weiter kann ein Element oder ein weiteres Element der Lageerfassungseinrichtung an dem Halteelement angeordnet sein.It is generally possible for an element of the position detection device to be arranged on the holding device. Furthermore, an element or a further element of the position detection device can be arranged on the holding element.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine aktuelle Lage des Halteelements und somit auch des Sensors zuverlässig und genau erfasst werden kann. Die derart erfasste Lage kann dann wiederum genutzt werden, um eine erhöhte Messgenauigkeit zu erreichen.This results in an advantageous way that a current position of the holding element and thus also of the sensor can be detected reliably and accurately. The position detected in this way can then in turn be used to achieve increased measurement accuracy.

Insbesondere ist es somit möglich, Fehlbewegungen der Linearantriebseinrichtungen, die sich somit auch auf die aktuelle Lage des Sensors auswirken, zuverlässig zu identifizieren und gegebenenfalls zu korrigieren. Auch ist es möglich, einen Fehler der Messpunkte zu identifizieren und gegebenenfalls zu korrigieren.In particular, it is thus possible to reliably identify and, if necessary, correct incorrect movements of the linear drive devices, which therefore also affect the current position of the sensor. It is also possible to identify an error in the measurement points and to correct them if necessary.

So ist es beispielsweise zur geradlinigen Bewegung des Sensors notwendig, mehrere, insbesondere alle, Linearantriebseinrichtungen zu betreiben. Somit überlagern sich Fehlbewegungen der einzelnen Linearantriebseinrichtungen zu einem unerwünschten Gesamtfehler bei der Positionierung des Sensors. Insbesondere kann es nicht möglich sein, den Beitrag der durch eine einzelne Linearantriebseinrichtung erzeugten Bewegung zu einem Positionierfehler zu ermitteln. Durch die vorgeschlagene Verwendung einer Lageerfassungseinrichtung ist jedoch in vorteilhafter Weise eine solche Bestimmung nicht mehr notwendig.For example, to move the sensor in a straight line, it is necessary to operate several, in particular all, linear drive devices. Incorrect movements of the individual linear drive devices are therefore superimposed to form an undesirable overall error in the positioning of the sensor. In particular, it may not be possible to determine the contribution of the movement produced by a single linear drive device to a positioning error. Due to the proposed use of a position detection device, however, such a determination is advantageously no longer necessary.

Weiter erfindungsgemäß ist die Lageerfassungseinrichtung eine optische Lageerfassungseinrichtung. Die optische Lageerfassungseinrichtung kann mindestens eine Bilderfassungseinrichtung, insbesondere eine als CCD-Kamera oder CMOS-Kamera, ausgebildet sein. Weiter kann die Lageerfassungseinrichtung mindestens ein Markerelement, vorzugsweise eine Markeranordnung, die mehrere Markerelemente umfasst, umfassen. Ein Markerelement kann hierbei als zweidimensionales Markerelement ausgebildet sein.According to the invention, the position detection device is an optical position detection device. The optical position detection device can be designed as at least one image detection device, in particular as a CCD camera or CMOS camera. Furthermore, the position detection device can include at least one marker element, preferably a marker arrangement that includes a plurality of marker elements. A marker element can be designed as a two-dimensional marker element.

Ein Markerelement kann beispielsweise einen elliptischen Markerkörper oder eine elliptische Markerfläche und ein geometrisches Zentrum dieses Markerkörpers oder dieser Markerfläche aufweist. Hierbei umfasst der Begriff „elliptisch“ auch eine kreisförmige Ausbildung.A marker element can have, for example, an elliptical marker body or an elliptical marker area and a geometric center of this marker body or this marker area. Here, the term "elliptical" also includes a circular configuration.

Der Markerkörper oder die Markerfläche, die auch als innerer Markerkörper bzw. als innerer Markerkörper bezeichnet werden kann, ist gefüllt mit Farbspektrumspunkten, die radial mit Bezug auf das geometrische Zentrum verteilt sind. Ein Farbwert von jedem Farbspektrumspunkt des Markerkörpers/der Markerfläche kann in Abhängigkeit eines Winkels zwischen einer horizontalen Linie durch das geometrische Zentrum und einer weiteren Linie durch das geometrische Zentrum und den entsprechenden Farbspektrumspunkt bestimmt werden. Mit anderen Worten kann eine Zuordnung, insbesondere eine eineindeutige Zuordnung, z.B. ein funktioneller Zusammenhang, zwischen dem Farbspektrumswert und dem Winkel sowie dem Abstand des Farbspektrumspunkt vom geometrischen Zentrum existieren. Der Winkel und Abstand können in Form von Polarkoordinaten gegeben sein.The marker body or area, which can also be referred to as the inner marker body, is filled with color spectrum points that are distributed radially with respect to the geometric center. A color value of each color spectrum point of the marker body/area can be determined depending on an angle between a horizontal line through the geometric center and another line through the geometric center and the corresponding color spectrum point. In other words, there can be an association, in particular a one-to-one association, e.g. a functional relationship, between the color spectrum value and the angle and the distance of the color spectrum point from the geometric center. The angle and distance can be given in terms of polar coordinates.

Werden mindestens zwei derartig ausgebildete Markerelemente, insbesondere eines Targets, in dem Abbild abgebildet, so können in einem weiteren Verfahrensschritt bildbasiert Kanten dieser mindestens zwei Markerelemente, insbesondere der Markerkörper bzw. Markerflächen, detektiert werden. In einem weiteren Verfahrensschritt können dann Blobs in der Menge der detektierten Kanten detektiert werden. Blobs können hierbei zusammenhängende Regionen in dem Abbild bezeichnen.If at least two marker elements designed in this way, in particular of a target, are imaged in the image, edges of these at least two marker elements, in particular the marker body or marker areas, can be detected image-based in a further method step. In a further method step, blobs can then be detected in the set of detected edges. Blobs can denote contiguous regions in the image.

Weiter können in der Menge von detektierten Blobs Ellipsen detektiert werden. In einem weiteren Verfahrensschritt können sinusförmige Muster in jeder detektierten Ellipse ausgewertet werden. Weiter kann dann auf Grundlage dieser Auswertung eine zweidimensionale Lage der mindestens zwei Markerelemente bestimmt und dann eine dreidimensionale Lage in Abhängigkeit der zweidimensionalen Dimensionen bestimmt werden.Furthermore, ellipses can be detected in the set of detected blobs. In a further method step, sinusoidal patterns can be evaluated in each detected ellipse. Furthermore, based on this evaluation, a two-dimensional position of the at least two marker elements can then be determined and then a three-dimensional position can be determined as a function of the two-dimensional dimensions.

In den notwendigen Schritten zur Detektion, insbesondere von Kanten, Blobs, Ellipsen und sinusförmigen Mustern, können Verfahren der Bildverarbeitung angewendet werden, die dem Fachmann bekannt sind.In the necessary steps for the detection, in particular of edges, blobs, ellipses and sinusoidal patterns, image processing methods known to the person skilled in the art can be used.

Eine derartige Bestimmung der dreidimensionalen Position ist in der eingangs erläuterten US 2017 / 0 258 531 A1 beschrieben, wobei auf die entsprechende Offenbarung vollumfänglich Bezug genommen wird. Mit anderen Worten ist der Offenbarungsgehalt der US 2017 / 0 258 531 A1 vollumfänglich Bestandteil dieser Offenbarung.Such a determination of the three-dimensional position is in the initially explained U.S. 2017/0 258 531 A1 described, reference being made in full to the corresponding disclosure. In other words, the revelation content is the U.S. 2017/0 258 531 A1 fully part of this disclosure.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine zuverlässige und genaue, aber auch einfach bereitzustellende Lageerfassung gewährleistet.In this way, a reliable and precise, but also easy to provide position detection is ensured in an advantageous manner.

Weiter erfindungsgemäß ist mindestens eine Bilderfassungseinrichtung der optischen Lageerfassungseinrichtung an der Halteeinrichtung angeordnet. Insbesondere kann die Bilderfassungseinrichtung an dem vorhergehend erläuterten Gestell angeordnet sein.According to the invention, at least one image acquisition device of the optical position acquisition device is arranged on the holding device. In particular, the image acquisition device can be arranged on the frame explained above.

Insbesondere kann die Bilderfassungseinrichtung derart an der Halteeinrichtung angeordnet sein, dass ein Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung den Arbeitsraum der Vorrichtung zur Positionierung umfasst. Auch ist vorstellbar, dass der Erfassungsbereich nur einen Teil des Arbeitsraums, nicht aber den gesamten Arbeitsraum umfasst. Beispielsweise kann der Erfassungsbereich den vorhergehend erläuterten Messbereich, nicht aber den vorhergehend erläuterten Wechselbereich umfassen.In particular, the image capturing device can be arranged on the holding device in such a way that a capturing area of the image capturing device encompasses the working space of the device for positioning. It is also conceivable that the detection area covers only part of the workspace, but not the entire workspace includes. For example, the detection range can include the previously explained measurement range, but not the previously explained alternating range.

Weiter kann die Bilderfassungseinrichtung derart an der Halteeinrichtung befestigt sein, dass sie außerhalb eines Arbeitsraums der Vorrichtung angeordnet ist.Furthermore, the image capturing device can be attached to the holding device in such a way that it is arranged outside of a working space of the device.

Auch ist es möglich, dass die Bilderfassungseinrichtung an einem Linearführungselement angeordnet ist. Alternativ kann eine Bilderfassungseinrichtung an einem Verbindungselement zur mechanischen Verbindung von zwei Linearführungselementen angeordnet sein. Das Verbindungselement kann hierbei ebenfalls stangenförmig ausgebildet sein.It is also possible for the image capturing device to be arranged on a linear guide element. Alternatively, an image acquisition device can be arranged on a connecting element for the mechanical connection of two linear guide elements. The connecting element can also be designed in the form of a rod.

Es ist möglich, dass eine Bilderfassungseinrichtung beweglich, insbesondere linear beweglich und/oder verdrehbar an der Halteeinrichtung befestigt ist. Auch ist vorstellbar, dass die Vorrichtung zur Positionierung mindestens einen weiteren Aktor zur Einstellung einer Lage der Bilderfassungseinrichtung, insbesondere relativ zur Halteeinrichtung, umfasst.It is possible for an image capturing device to be attached to the holding device in a movable, in particular linearly movable and/or rotatable manner. It is also conceivable that the device for positioning comprises at least one further actuator for setting a position of the image acquisition device, in particular relative to the holding device.

Durch die Befestigung der Bilderfassungseinrichtung an der Halteeinrichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine bauraumreduzierende Ausbildung der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Positionierung, wobei gleichzeitig aufgrund der zusätzlichen Lageerfassungseinrichtung eine verbesserte Messgenauigkeit ermöglicht wird.Fastening the image detection device to the holding device advantageously results in a space-reducing design of the proposed positioning device, with improved measurement accuracy being made possible at the same time due to the additional position detection device.

Mittels der Lageerfassungseinrichtung kann eine Lage des Halteelements oder des Sensors, insbesondere im Referenzkoordinatensystem, erfasst werden. Lageinformationen, also Informationen zu dieser Lage, können dann genutzt werden, um ein Messergebnis zu korrigieren. Beispielsweise können Koordinaten eines Messpunkts in Abhängigkeit der durch die Lageerfassungseinrichtung erfassten Lage korrigiert werden. Alternativ oder kumulativ kann die Lageinformation genutzt werden, um die Genauigkeit der Positionierung zu verbessern, insbesondere durch eine Nachpositionierung.A position of the holding element or of the sensor, in particular in the reference coordinate system, can be detected by means of the position detection device. Position information, ie information about this position, can then be used to correct a measurement result. For example, coordinates of a measurement point can be corrected depending on the position detected by the position detection device. Alternatively or cumulatively, the position information can be used to improve the accuracy of the positioning, in particular by repositioning.

In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein Marker des optischen Lageerfassungssystems am Halteelement befestigt. Es ist insbesondere möglich, dass ein Sensor an einer Vorder- oder Oberseite des Halteelements und der Marker an einer Rück- oder Unterseite des Halteelements angeordnet ist. Hierbei kann die Vorderseite eine erste Seite des Halteelements und die Rückseite eine der ersten Seite gegenüberliegende Seite des Halteelements bezeichnen. Ein Marker kann hierbei lösbar oder unlösbar am Halteelement befestigt sein. Ist ein Marker lösbar an dem Halteelement befestigt, so kann das Halteelement Befestigungselemente/-mittel zur Befestigung eines Markers aufweisen oder ausbilden, beispielsweise Steckelemente, Rastelemente, Klemmelemente oder Schraubelemente, beispielsweise ein Innen- oder Außengewindeabschnitt.In a further embodiment, at least one marker of the optical position detection system is attached to the holding element. In particular, it is possible for a sensor to be arranged on a front or top side of the holding element and for the marker to be arranged on a back or underside of the holding element. In this case, the front side can designate a first side of the holding element and the rear side can designate a side of the holding element opposite the first side. A marker can be detachably or non-detachably attached to the holding element. If a marker is detachably attached to the holding element, the holding element can have or form attachment elements/means for attaching a marker, for example plug-in elements, latching elements, clamping elements or screw elements, for example an internal or external thread section.

Vorzugsweise sind mehrere Marker, insbesondere mindestens drei Marker, am Haltelement befestigt. Hierbei ist es möglich, dass die Marker an verschiedenen Positionen im halteelementspezifischen Koordinatensystem am Halteelement befestigt sind. Alternativ oder kumulativ können die Marker mit verschiedenen Orientierungen bezogen auf das halteelementspezifische Koordinatensystem am Halteelement befestigt sein. Weiter ist es möglich, dass verschiedene Marker mit verschiedenen Abständen von einer Oberfläche des Halteelements angeordnet sind.A plurality of markers, in particular at least three markers, are preferably attached to the holding element. In this case, it is possible for the markers to be attached to the holding element at different positions in the coordinate system specific to the holding element. Alternatively or cumulatively, the markers can be attached to the holding element with different orientations in relation to the coordinate system specific to the holding element. It is also possible for different markers to be arranged at different distances from a surface of the holding element.

Weiter ist es möglich, mindestens einen oder mehrere Marker an einem Schlitten anzuordnen, insbesondere um - wie vorhergehend erläutert - eine Relativanordnung zwischen dem Schlitten und dem Halteelement zu bestimmen.It is also possible to arrange at least one or more markers on a carriage, in particular in order—as explained above—to determine a relative arrangement between the carriage and the holding element.

Weiter ist es möglich, mindestens einen oder mehrere Marker auf einer Grundplatte oder Grundfläche der Vorrichtung anzuordnen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass auch eine Relativbewegung zwischen der Grundplatte oder der Grundfläche (und somit auch einem darauf angeordneten Werkstück) und der Lageerfassungseinrichtung bzw. Elementen der Lageerfassungseinrichtung zu erfassen. Dies wiederum kann z.B. zur Anpassung eines Prüfplans und somit auch zur Verbesserung der Messgenauigkeit verwendet werden.It is also possible to arrange at least one or more markers on a base plate or base area of the device. This results in an advantageous manner in that a relative movement between the base plate or the base surface (and thus also a workpiece arranged thereon) and the position detection device or elements of the position detection device can also be detected. This in turn can be used, for example, to adapt a test plan and thus also to improve the measurement accuracy.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine bauraumreduzierende Ausbildung der Vorrichtung zur Positionierung, wobei eine zuverlässige Lageerfassung und somit - wie vorhergehend erläutert - eine hohe Messgenauigkeit gewährleistet ist.This advantageously results in a space-reducing design of the positioning device, with reliable position detection and thus—as explained above—a high measurement accuracy being ensured.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Speichereinrichtung, wobei in der Speichereinrichtung mindestens eine Positionsmenge von Positionen der Linearantriebseinrichtungen und ein dieser Positionsmenge zugeordneter Korrekturwert gespeichert sind. Alternativ oder kumulativ ist in der Speichereinrichtung mindestens eine Lage des Halteelements oder eines an dem Halteelement angeordneten Sensors und ein dieser Lage zugeordneter Korrekturwert gespeichert.In a further embodiment, the device comprises a storage device, wherein at least one set of positions of the linear drive devices and a correction value assigned to this set of positions are stored in the storage device. Alternatively or cumulatively, at least one position of the holding element or of a sensor arranged on the holding element and a correction value assigned to this position are stored in the memory device.

Die Speichereinrichtung kann beispielsweise als RAM-Speichereinrichtung oder ROM-Speichereinrichtung oder sonstige, davon verschiedene Speichereinrichtung ausgebildet sein.The memory device can be embodied, for example, as a RAM memory device or ROM memory device or other different memory device.

Ein einer Positionsmenge oder einer Lage zugeordneter Korrekturwert kann beispielsweise in einem Kalibriervorgang, also vor einem (Mess-)Betrieb der Vorrichtung zur Positionierung, bestimmt werden und in der Speichereinrichtung gespeichert werden. Der Korrekturwert kann insbesondere eine Abweichung der Ist-Lage des Halteelements, insbesondere im vorhergehend erläuterten Referenzkoordinatensystem, von einer Soll-Lage kodieren, wenn die Positionen der Positionsmenge der Linearantriebseinrichtungen eingestellt sind bzw. die Lage des Halteelements eingestellt ist. Dieser Korrekturwert ermöglicht, wie vorhergehend bereits in Bezug auf die erfasste Lage erläutert, eine Korrektur eines Messpunkts und/oder eine Korrektur der eingestellten Position.A correction value assigned to a position set or a position can be determined, for example, in a calibration process, ie before (measuring) operation of the device for positioning, and stored in the memory device. The correction value can in particular encode a deviation of the actual position of the holding element, in particular in the previously explained reference coordinate system, from a target position when the positions of the position set of the linear drive devices are set or the position of the holding element is set. As already explained above in relation to the detected position, this correction value enables a correction of a measuring point and/or a correction of the set position.

Ist die Zuordnung zwischen einer Lage des Halteelements oder eines an dem Halteelement befestigten Sensors und einer Positionsmenge nicht eindeutig, so kann in der Speichereinrichtung mindestens eine weitere Information gespeichert werden, wobei die weitere Information der Positionsmenge zugeordnet ist und eine eindeutige Bestimmung der Lage ermöglicht. Beispielsweise kann die Information zeitlich vorhergehende Positionswerte der Positionen der Positionsmenge kodieren. Auch kann die Information z.B. die vorhergehend erläuterte relative Anordnung zwischen Halteelement und Schlitten kodieren. In diesem Fall kann im Kalibriervorgang zusätzlich zur Positionsmenge auch eine Information über die Raumlage der Schlitten relativ zum Haltelement bestimmt und gespeichert werden, wobei der Korrekturwert dann der Gesamtheit aus Positionsmenge und dieser Information zugeordnet wird.If the association between a position of the holding element or a sensor attached to the holding element and a position set is not clear, at least one additional item of information can be stored in the storage device, with the further information being assigned to the position set and enabling the position to be determined unambiguously. For example, the information can encode chronologically preceding position values of the positions in the position set. The information can also encode, for example, the relative arrangement between the holding element and the carriage, as explained above. In this case, in addition to the position set, information about the spatial position of the slides relative to the holding element can also be determined and stored in the calibration process, with the correction value then being assigned to the entirety of the position set and this information.

Es ist jedoch nicht zwingend, dass die Information zur eindeutigen Bestimmung in einer Speichereinrichtung gespeichert sein muss. Auch kann die Information von einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Linearantriebseinrichtungen bereitgestellt werden.However, it is not mandatory for the information to be stored in a memory device for unambiguous determination. The information can also be provided by a control device for controlling the linear drive devices.

Weiter kann die Vorrichtung eine Auswerte- und Steuereinrichtung umfassen. Diese kann insbesondere als Recheneinrichtung ausgebildet sein oder eine solche umfassen. Eine Recheneinrichtung kann hierbei z.B. als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet sein. Mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung kann z.B. eine oder alle Linearantriebseinrichtung(en) gesteuert werden, insbesondere zur Einstellung einer Position der Linearantriebseinrichtung(en) und somit zur Einstellung einer Lage des Halteelements oder des Sensors.The device can also include an evaluation and control device. This can in particular be designed as a computing device or include such a device. A computing device can be designed as a microcontroller or an integrated circuit, for example. By means of the evaluation and control device, one or all of the linear drive device(s) can be controlled, for example, in particular for setting a position of the linear drive device(s) and thus for setting a position of the holding element or the sensor.

Weiter kann mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung oder einer davon verschiedenen, weiteren Steuer- und Auswerteeinrichtung eine Lage des Halteelements oder des Sensors bestimmt werden.Furthermore, a position of the holding element or of the sensor can be determined by means of the control and evaluation device or a different, further control and evaluation device.

Weiter kann mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung oder einer davon verschiedenen, weiteren Steuer- und Auswerteeinrichtung die Positionskorrektur oder die Korrektur des Messpunkts durchgeführt werden.Furthermore, the position correction or the correction of the measuring point can be carried out by means of the control and evaluation device or a different, further control and evaluation device.

Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Positionierung eines Sensors oder eines Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts mittels einer Vorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. In dem Verfahren wird zur Positionierung des Sensors eine Position jeder Linearantriebseinrichtung eingestellt. Insbesondere kann die Positionierung in Abhängigkeit einer Soll-Lage des Sensors erfolgen. In diesem Fall kann also eine Position jeder Linearantriebseinrichtung in Abhängigkeit dieser Soll-Lage bestimmt und eingestellt werden. Es ist beispielsweise möglich, dass in Abhängigkeit einer Soll-Lage des Sensors und in Abhängigkeit eines vorgekannten, beispielsweise kalibrierten, Zusammenhangs zwischen Soll-Lage des Sensors oder eines Referenzpunktes des Sensors, beispielsweise eines Antastpunkts, eine Soll-Lage des Halteelements bestimmt wird, wobei in Abhängigkeit der Soll-Lage des Halteelements dann die Position jeder Linearantriebseinrichtung bestimmt und eingestellt wird. Die Positionen der Linearantriebseinrichtungen können hierbei über die vorhergehend erläuterte Rückwärtsrechnung bestimmt werden.A method for positioning a sensor or a sensor part for generating measurement points when measuring a measurement object by means of a device according to one of the embodiments described in this disclosure is also proposed. In the method, a position of each linear drive device is adjusted to position the sensor. In particular, the positioning can take place as a function of a target position of the sensor. In this case, a position of each linear drive device can be determined and set as a function of this target position. It is possible, for example, for a target position of the holding element to be determined as a function of a target position of the sensor and as a function of a previously known, for example calibrated, relationship between the target position of the sensor or a reference point of the sensor, for example a touch point The position of each linear drive device is then determined and adjusted as a function of the desired position of the holding element. The positions of the linear drive devices can be determined using the backward calculation explained above.

Insbesondere kann die Position jeder Linearantriebseinrichtung eine Position des Schlittens entlang des erläuterten Linearführungselements sein.In particular, the position of each linear drive device can be a position of the carriage along the linear guide element explained.

Umfasst die Vorrichtung ein Linearantriebseinrichtungspaar, so kann die Position einer Linearantriebseinrichtung der beiden Linearantriebseinrichtungen eines Linearantriebseinrichtungspaars eingestellt werden, insbesondere durch entsprechendes Betreiben des Aktors einer der Linearantriebseinrichtungen. In diesem Fall kann der Aktor der verbleibenden Linearantriebseinrichtung bei der Positionierung nicht betrieben werden. Dies ist insbesondere im verbundenen Zustand der Linearantriebseinrichtungen möglich.If the device includes a pair of linear drive devices, the position of a linear drive device of the two linear drive devices of a pair of linear drive devices can be adjusted, in particular by correspondingly operating the actuator of one of the linear drive devices. In this case, the actuator of the remaining linear drive device cannot be operated during positioning. This is possible in particular when the linear drive devices are in the connected state.

Alternativ ist es, insbesondere im unverbundenen Zustand, aber auch im verbundenen Zustand, möglich, die Positionen beider Linearantriebseinrichtungen eines Linearantriebseinrichtungspaars durch Betreiben der Aktoren beider Linearantriebseinrichtungen einzustellen. Hierbei können die Positionen abhängig oder unabhängig voneinander eingestellt werden. Beispielsweise können jeweils gleiche Positionen oder gleiche Positionsänderungen bei der Positionierung eingestellt werden. Alternatively, it is possible, particularly in the unconnected state, but also in the connected state, to adjust the positions of both linear drive devices of a pair of linear drive devices by operating the actuators of both linear drive devices. Here, the positions can be set dependently or independently of one another. For example, the same posi tion or the same position changes can be set during positioning.

Alternativ können voneinander verschiedene Positionen oder voneinander verschiedene Positionsänderungen bei der Positionierung eingestellt werden.Alternatively, different positions or different position changes can be set in the positioning.

Das Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise die genaue, zuverlässige und schnelle Positionierung eines Sensors zur Erzeugung von Messpunkten.The method advantageously enables a sensor to be positioned precisely, reliably and quickly in order to generate measurement points.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Lage des Halteelements oder eines an dem Halteelement befestigten Sensors erfasst, insbesondere mittels einer wie vorhergehend erläuterten Lageerfassungseinrichtung zur Erfassung der Lage des Halteelements oder des Sensors.In a further embodiment, the position of the holding element or of a sensor attached to the holding element is detected, in particular by means of a position detection device as explained above for detecting the position of the holding element or the sensor.

Weiter wird eine Positionskorrektur durchgeführt, beispielsweise indem die Position einer oder mehrerer Linearantriebseinrichtung(en) verändert wird. Alternativ oder kumulativ kann eine Korrektur eines durch den Sensor erfassten Messpunkts in Abhängigkeit der erfassten Lage durchgeführt werden. Dies und entsprechende Vorteile wurden vorhergehend bereits erläutert.A position correction is also carried out, for example by changing the position of one or more linear drive device(s). Alternatively or cumulatively, a measurement point detected by the sensor can be corrected as a function of the detected position. This and corresponding advantages have already been explained above.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Positionen der Linearantriebseinrichtungen erfasst, wobei ein Korrekturwert bestimmt wird, der der Positionsmenge, die diese erfassten Positionen der Linearantriebseinrichtungen umfasst, zugeordnet ist und/oder wobei eine Lage des Halteelements und ein dieser Lage zugeordneter Korrekturwert bestimmt wird. Dieser Korrekturwert und die Positionsmenge können hierbei, wie vorhergehend erläutert, in einer Speichereinrichtung gespeichert sein. Weiter wird, wie ebenfalls vorhergehend bereits erläutert, eine Positionskorrektur und/oder eine Korrektur eines durch den Sensor erfassten Messpunkts in Abhängigkeit des Korrekturwerts durchgeführt.In a further embodiment, the positions of the linear drive devices are detected, with a correction value being determined which is assigned to the position set that includes these detected positions of the linear drive devices and/or with a position of the holding element and a correction value assigned to this position being determined. As explained above, this correction value and the position quantity can be stored in a memory device. Furthermore, as also already explained above, a position correction and/or a correction of a measurement point detected by the sensor is carried out as a function of the correction value.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine erhöhte Positioniergenauigkeit bzw. eine erhöhte Messgenauigkeit bei der Erzeugung von Messpunkten.This advantageously results in increased positioning accuracy or increased measurement accuracy when generating measurement points.

Weiter beschrieben wird eine Koordinatenmesseinrichtung mit einer Vorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsformen. Die Koordinatenmesseinrichtung kann hierbei eine derartige Vorrichtung sowie einen Sensor umfassen, wobei der Sensor an dem Halteelement der Vorrichtung befestigt ist.A coordinate measuring device with a device according to one of the embodiments disclosed in this disclosure is further described. The coordinate measuring device can include such a device and a sensor, the sensor being attached to the holding element of the device.

Die Koordinatenmesseinrichtung kann zusätzlich eine weitere Positioniereinrichtung, beispielsweise eine als Gelenkarmroboter ausgebildete Positioniereinrichtung umfassen, wobei die Halteeinrichtung der vorgeschlagenen Vorrichtung an einem freien Ende der weiteren Positioniereinrichtung befestigt ist. In diesem Fall kann die Lage der Halteeinrichtung der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Positionierung durch die weitere Positioniereinrichtung eingestellt werden.The coordinate measuring device can additionally comprise a further positioning device, for example a positioning device designed as an articulated arm robot, the holding device of the proposed device being fastened to a free end of the further positioning device. In this case, the position of the holding device of the proposed positioning device can be adjusted by the further positioning device.

Der Sensor, der am Halteelement befestigt werden kann, kann insbesondere ein so genannter VAST-Messkopf, z.B. ein VAST XXT-Messkopf, der Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH sein. Selbstverständlich können auch optische Sensoren. Insbesondere optische Messköpfe, am Halteelement befestigt werden. Allerdings ist es auch möglich, die Halteeinrichtung, die Linearantriebseinrichtungen und das Halteelement in einen der genannten Sensoren zu integrieren und nur einen Sensorteil, insbesondere den zur Berührung vorgesehenen oder den zur Strahlerfassung auf das Messobjekt auszurichtende Sensorteil, an dem Halteelement zu befestigen.The sensor, which can be attached to the holding element, can in particular be what is known as a VAST measuring head, e.g. a VAST XXT measuring head from Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH. Optical sensors can of course also be used. In particular, optical measuring heads are attached to the holding element. However, it is also possible to integrate the holding device, the linear drive devices and the holding element in one of the sensors mentioned and to fasten only one sensor part, in particular the sensor part intended for contact or the sensor part to be aligned with the measurement object for beam detection, on the holding element.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionierung,
  • 2 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionierung,
  • 3a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionierung in einem ersten Bewegungszustand,
  • 3b eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem weiteren Bewegungszustand,
  • 3c eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem weiteren Bewegungszustand,
  • 3d eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem weiteren Bewegungszustand,
  • 4a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Montagezustand,
  • 4b eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem weiteren Montagezustand,
  • 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
  • 6 eine schematische Darstellung eines modularen Systems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 7a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
  • 7b eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
  • 8 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 9 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform,
  • 10 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform,
  • 11 ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
The invention is explained in more detail using exemplary embodiments. The figures show:
  • 1 a schematic representation of a device according to the invention for positioning,
  • 2 a further schematic representation of a device according to the invention for positioning,
  • 3a a schematic representation of a device according to the invention for positioning in a first state of movement,
  • 3b a schematic representation of a device according to the invention in a further movement state,
  • 3c a schematic representation of a device according to the invention in a further movement state,
  • 3d a schematic representation of a device according to the invention in a further movement state,
  • 4a a schematic representation of a device according to the invention in a first assembly state,
  • 4b a schematic representation of a device according to the invention in a further assembly state,
  • 5 a schematic representation of a device according to the invention in a further embodiment,
  • 6 a schematic representation of a modular system with a device according to the invention,
  • 7a a schematic representation of a device according to the invention in a further embodiment,
  • 7b a schematic representation of a device according to the invention in a further embodiment,
  • 8th a flowchart of a method according to the invention,
  • 9 a flowchart of a method according to the invention in a further embodiment,
  • 10 a flowchart of a method according to the invention in a further embodiment,
  • 11 a schematic block diagram of a device according to the invention.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.In the following, the same reference symbols designate elements with the same or similar technical features.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Positionierung eines Sensors 2 (siehe z.B. 3a) zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines nicht dargestellten Messobjekts. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Halteeinrichtung 3 für Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Halteeinrichtung 3 eine Bodenplatte 4a und eine Deckenplatte 4b. Weiter umfasst die Halteeinrichtung 3 drei Verbindungselemente 5a, 5b, 5c zur Verbindung der Decken- und Bodenplatte 4a, 4b. Die Verbindungselemente 5a, 5b, 5c können stangenförmig ausgebildet sein. Diese sind mechanisch starr sowohl mit der Deckenplatte 4b als auch starr mit der Bodenplatte 4a verbunden. Die Verbindungselemente 5a, 5b, 5c sind hierbei parallel zueinander angeordnet. 1 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention for positioning a sensor 2 (see e.g 3a ) for generating measurement points when measuring a measurement object that is not shown. The device 1 comprises a holding device 3 for linear drive devices 6a, 6b, 6c. in the in 1 illustrated embodiment, the holding device 3 comprises a base plate 4a and a cover plate 4b. Furthermore, the holding device 3 comprises three connecting elements 5a, 5b, 5c for connecting the top and bottom plates 4a, 4b. The connecting elements 5a, 5b, 5c can be rod-shaped. These are mechanically rigidly connected both to the top panel 4b and rigidly to the bottom panel 4a. The connecting elements 5a, 5b, 5c are here arranged parallel to one another.

Die Verbindungselemente 5a, 5b, 5c bilden jeweils ein Linearführungselement einer Linearantriebseinrichtung 6a, 6b, 6c. Jede dieser Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c umfasst hierbei das jeweilige Linearführungselement, also das Verbindungselement 5a, 5b, 5c, und einen Schlitten 7a, 7b, 7c. Die Schlitten 7a, 7b, 7c sind hierbei linear beweglich an den Linearführungselementen gelagert.The connecting elements 5a, 5b, 5c each form a linear guide element of a linear drive device 6a, 6b, 6c. Each of these linear drive devices 6a, 6b, 6c comprises the respective linear guide element, ie the connecting element 5a, 5b, 5c, and a carriage 7a, 7b, 7c. The carriages 7a, 7b, 7c are in this case mounted on the linear guide elements so as to be linearly movable.

Weiter dargestellt ist, dass die Vorrichtung 1 ein Halteelement 8 für den Sensor 2 umfasst, wobei das Halteelement 8 in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel plattenförmig ausgebildet ist. Weiter dargestellt ist, dass jede Linearantriebseinrichtung 6a, 6b, 6c Koppelelemente 9a1, 9a2, 9b1, 9b2, 9c1, 9c2 umfasst, wobei über diese Koppelelemente 9a1, ..., 9c2 die Schlitten 7a, 7b, 7c der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c mit dem Halteelement 8 mechanisch verbunden bzw. gekoppelt sind.It is also shown that the device 1 comprises a holding element 8 for the sensor 2, the holding element 8 in the 1 illustrated embodiment is plate-shaped. It is also shown that each linear drive device 6a, 6b, 6c comprises coupling elements 9a1, 9a2, 9b1, 9b2, 9c1, 9c2, with the carriages 7a, 7b, 7c of the linear drive devices 6a, 6b, 6c are mechanically connected or coupled to the holding element 8.

Die Koppelelemente 9a1, ..., 9c2 sind hierbei stangenförmig ausgebildet. Es ist dargestellt, dass für jedes der Koppelelemente 9a1, ..., 9c2 ein erstes Ende eines Koppelelements 9a1, ..., 9c2 jeweils über eine Drehlagereinrichtung an dem Schlitten 7a, 7b, 7c gelagert sind, wobei die Drehlagereinrichtung eine Verdrehung um genau eine, genau zwei oder drei Raumachsen, die vorzugsweise voneinander verschieden sind, zulässt.The coupling elements 9a1, . . . , 9c2 are rod-shaped. It is shown that for each of the coupling elements 9a1, ..., 9c2, a first end of a coupling element 9a1, ..., 9c2 is mounted on the carriage 7a, 7b, 7c via a pivot bearing device, the pivot bearing device being a rotation of exactly one, exactly two or three spatial axes, which are preferably different from each other, allows.

Ebenfalls ist dargestellt, dass ein weiteres Ende jedes Koppelelements 9a1, ...., 9c2 über eine weitere Drehlagereinrichtung an dem Halteelement 8 gelagert sind, wobei auch diese weitere Drehlagereinrichtungen eine Rotation um genau eine, genau zwei oder genau drei, vorzugsweise voneinander verschiedene, Drehachse(n) ermöglichen.It is also shown that a further end of each coupling element 9a1, ...., 9c2 is mounted on the holding element 8 via a further rotary bearing device, these further rotary bearing devices also being able to rotate by exactly one, exactly two or exactly three, preferably different, Enable rotation axis(s).

Weiter dargestellt ist ein Referenzkoordinatensystem mit einer Vertikalachse z, wobei diese Vertikalachse z parallel und entgegengesetzt zur Richtung einer Gewichtskraft orientiert sein kann. Durch den Richtungspfeil der Vertikalachse z ist eine Vertikalrichtung symbolisiert. Weiter dargestellt ist eine Längsachse x als auch eine Querachse y, wobei diese rechtwinklig zueinander orientiert sind und eine von der Längs- und der Querachse aufgespannte Ebene senkrecht zur Vertikalachse z orientiert ist. Durch die Richtungspfeile der Längsachse x und der Querachse y ist jeweils eine Längsrichtung als auch eine Querrichtung symbolisiert.A reference coordinate system with a vertical axis z is also shown, it being possible for this vertical axis z to be oriented parallel and opposite to the direction of a weight force. A vertical direction is symbolized by the directional arrow of the vertical axis z. Also shown is a longitudinal axis x and a transverse axis y, these being oriented at right angles to one another and a plane spanned by the longitudinal and transverse axes being oriented perpendicular to the vertical axis z. The directional arrows of the longitudinal axis x and the transverse axis y symbolize a longitudinal direction as well as a transverse direction.

Eine Oberfläche der Bodenplatte 4a als auch eine Oberfläche der Deckenplatte 4b können hierbei senkrecht zur Vertikalachse z orientiert sein. Weiter erstrecken sich die Verbindungselemente (und somit auch die Linearführungselemente 5a, 5b, 5c der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c) parallel zur Vertikalachse z.A surface of the base plate 4a and also a surface of the cover plate 4b can be oriented perpendicularly to the vertical axis z. Furthermore, the connecting elements (and thus also the linear guide elements 5a, 5b, 5c of the linear drive devices 6a, 6b, 6c) extend parallel to the vertical axis z.

Zur Positionierung eines Sensors 2 können die Schlitten 7a, 7b, 7c unabhängig voneinander entlang der Linearführungselemente 5a, 5b, 5c bewegt werden.To position a sensor 2, the slides 7a, 7b, 7c can be moved independently of one another along the linear guide elements 5a, 5b, 5c.

Insbesondere können Positionen der Schlitten 7a, 7b, 7c entlang der Linearführungselemente 5a, 5b, 5c unabhängig voneinander eingestellt werden. Einer Positionsmenge, die die drei Positionen der Schlitten 7a, 7b, 7c der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c umfasst, ist hierbei eine Lage, also eine Position und/oder eine Orientierung, des Halteelements 8 zugeordnet, insbesondere im Referenzkoordinatensystem. Ist eine relative Lage des Sensors 2 zum Halteelement 8, also eine Lage des Sensors 2 in einem halteelementspezifischen oder halteelementfesten Koordinatensystem vorbekannt, so ist über die genannte Positionsmenge auch eine Lage des Sensors 2 im Referenzkoordinatensystem vorgegeben.In particular, the positions of the carriages 7a, 7b, 7c along the linear guide elements 5a, 5b, 5c can be adjusted independently of one another. A position set, which includes the three positions of the carriages 7a, 7b, 7c of the linear drive devices 6a, 6b, 6c, is assigned a position, i.e. a position and/or an orientation, of the holding element 8, in particular in the reference coordinate system. If a relative position of the sensor 2 to the holding element 8, i.e. a position of the sensor 2 in a holding element-specific or holding element-fixed coordinate system, is already known, a position of the sensor 2 in the reference coordinate system is also specified via the stated position set.

Über eine Vorwärtsrechnung ist es möglich, in Abhängigkeit der Positionen der Positionsmenge die Lage des Halteelements 8 bzw. des Sensors 2 zu bestimmen. Hierbei bilden die Positionen Eingangsgrößen für die genannte Vorwärtsrechnung, wobei die Ausgangsgröße die erläuterte Lage ist.Using a forward calculation, it is possible to determine the position of the holding element 8 or the sensor 2 as a function of the positions of the position set. In this case, the positions form input variables for the forward calculation mentioned, with the output variable being the position explained.

Bei einer Rückwärtsrechnung können in Abhängigkeit einer gewünschten Lage die Positionen der Schlitten 7a, 7b, 7c der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c bestimmt werden. Hierbei bildet die gewünschte Lage die Eingangsgröße und die Positionen der Positionsmenge die Ausgangsgrößen.In a reverse calculation, the positions of the carriages 7a, 7b, 7c of the linear drive devices 6a, 6b, 6c can be determined as a function of a desired position. Here, the desired position forms the input variable and the positions of the position set form the output variables.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform umfassen die Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c nur jeweils ein Koppelelement 9a, 9b, 9c zur mechanischen Verbindung der Schlitten 7a, 7b, 7c mit dem Halteelement 8. 2 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention in a further embodiment. In contrast to the in 1 In the embodiment shown, the linear drive devices 6a, 6b, 6c each comprise only one coupling element 9a, 9b, 9c for the mechanical connection of the carriages 7a, 7b, 7c to the holding element 8.

Weiter dargestellt ist eine Position pa des Schlittens 7a der ersten Linearantriebseinrichtung 6a entlang des Linearführungselements 5a. Entsprechend dargestellt ist eine Position pb des Schlittens 7b der zweiten Linearantriebseinrichtung 6b entlang des zweiten Linearführungselements 5b und eine Position pc des Schlittens 7c der dritten Linearantriebseinrichtung 6c entlang des dritten Linearführungselements 5c. Die Positionsmenge zur Bestimmung der Lage des Halteelements 8 und somit des Sensors 2 umfasst die erste Position pa, die zweite Position pb und die dritte Position pc.Also shown is a position pa of the carriage 7a of the first linear drive device 6a along the linear guide element 5a. Correspondingly shown is a position pb of the carriage 7b of the second linear drive device 6b along the second linear guide element 5b and a position pc of the carriage 7c of the third linear drive device 6c along the third linear guide element 5c. The position set for determining the position of the holding element 8 and thus of the sensor 2 includes the first position pa, the second position pb and the third position pc.

Es ist möglich, dass die Schlitten 7a, 7b, 7c luftgelagert an Linearführungselementen gelagert sind.It is possible for the carriages 7a, 7b, 7c to be mounted on linear guide elements with air bearings.

Die 3a bis 3d zeigen eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Positionierung eines Sensors 2 in verschiedenen Bewegungszuständen der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c, wobei in verschiedenen Bewegungszuständen verschiedenen Positionen pa, pb, pc (siehe 2) der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c eingestellt sein können.The 3a until 3d show a schematic representation of a device 1 according to the invention for positioning a sensor 2 in different states of motion of the linear drive devices 6a, 6b, 6c, wherein in different states of motion different positions pa, pb, pc (see 2 ) of the linear drive devices 6a, 6b, 6c can be adjusted.

Die in 3a, 3b, 3c und 3d dargestellte Vorrichtung 1 ist hierbei wie die in 2 dargestellte Vorrichtung 1 ausgebildet. Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung ist ein Sensor 2 zur Erzeugung von Messpunkten an dem Halteelement 8 befestigt. Der Sensor 2 kann insbesondere ein taktiler Sensor zur Erzeugung von Messpunkten sein. Insbesondere kann der Sensor 2 einen Taststift umfassen.In the 3a , 3b , 3c and 3d The device 1 shown is like that in 2 device 1 shown is formed. In contrast to the in 2 A sensor 2 for generating measuring points is attached to the holding element 8 in the illustrated embodiment of the device. The sensor 2 can in particular be a tactile sensor for generating measurement points. In particular, the sensor 2 can include a stylus.

Weiter dargestellt ist ein Messbereich MB und ein Wechselbereich WB eines Arbeitsraums der Vorrichtung 1. Hierbei ist dargestellt, dass sich der Wechselbereich WB entlang der Vertikalachse z hinter dem Messbereich MB angeordnet ist. Insbesondere werden Messbereich MB und Wechselbereich WB durch eine Trennebene 10 getrennt. Im Wechselbereich WB ist ein Sensormagazin angeordnet, wobei weitere Sensoren 2a, 2b am/im Wechselmagazin angeordnet bzw. befestigt sein können. Hierbei ist dargestellt, dass ein erster weiterer Sensor 2a ein optischer Sensor ist und ein zweiter weiterer Sensor 2b ein weiterer taktiler Sensor mit einem Taststift ist. Im Messbereich MB kann ein zu vermessendes Messobjekt angeordnet werden.Also shown is a measurement area MB and a changeover area WB of a working space of the device 1. It is shown here that the changeover area WB is arranged along the vertical axis z behind the measurement area MB. In particular, the measurement area MB and the changeover area WB are separated by a parting plane 10 . A sensor magazine is arranged in the changing area WB, with further sensors 2a, 2b being able to be arranged or fastened on/in the changing magazine. It is shown here that a first additional sensor 2a is an optical sensor and a second additional sensor 2b is an additional tactile sensor with a stylus. A measurement object to be measured can be arranged in the measurement area MB.

Der Wechselbereich WB kann hierbei insbesondere Raumlagen des Halteelements 8 umfassen, die sich einstellen, wenn sich mindestens zwei Schlitten 7a, 7b, 7c in einer ersten Raumhälfte relativ zum Halteelement 8 befinden, wobei die erste Raumhälfte in Bezug auf die dargestellte Vertikalachse z unter dem Haltelement 8 angeordnet ist.The changeover area WB can include, in particular, spatial positions of the holding element 8, which occur when at least two carriages 7a, 7b, 7c are located in a first half of the space relative to the holding element 8, with the first half of the space being below the holding element in relation to the vertical axis z shown 8 is arranged.

Der Messbereich MB kann Raumlagen des Halteelements 8 umfassen, die sich einstellen, wenn sich mindestens zwei Schlitten 7a, 7b, 7c in einer weiteren Raumhälfte in Bezug auf die dargestellte Vertikalachse z über dem Halteelement 8 befinden.The measuring range MB can include spatial positions of the holding element 8 that arise when at least two carriages 7a, 7b, 7c are located in another half of the space in relation to the vertical axis z shown above the holding element 8.

Die Raumhälften sind durch eine weitere Trennebene festgelegt sind, die durch einen geometrischen Mittelpunkt des Halteelements 8 verläuft und senkrecht zur Vertikalachse z ist.The space halves are defined by a further parting plane, which runs through a geometric center of the holding element 8 and is perpendicular to the vertical axis z.

Es ist möglich, dass sich Wechselbereich WB und Messbereich MB überschneiden, insbesondere für Positionsmengen mit Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c der Vorrichtung 1, die die gleiche Lage des Halteelements 8 bedingen, wobei jedoch die sich in diesen Positionsmengen ergebenden relative Anordnungen zwischen Schlitten 7a, 7b, 7c und Halteelement 8 in Bezug auf die erläuterten Raumhälften voneinander verschieden sind.It is possible that the changing range WB and measuring range MB overlap, in particular for sets of positions with positions pa, pb, pc of the linear drive devices 6a, 6b, 6c of the device 1, which require the same position of the holding element 8, but which are in these sets of positions resulting relative arrangements between carriage 7a, 7b, 7c and holding element 8 with respect to the space halves explained are different from each other.

In den 3a bis 3d ist dargestellt, wie das Halteelement 8 mit dem daran befestigten Sensor 2 von dem Messbereich MB in den Wechselbereich WB bewegt wird, um den aktuell am Halteelement befestigten Sensor 2 zu tauschen, also diesen am Sensormagazin zu befestigen und einen der weiteren Sensoren 2a, 2b aufzunehmen.In the 3a until 3d shows how the holding element 8 with the sensor 2 attached to it is moved from the measuring area MB to the changing area WB in order to exchange the sensor 2 currently attached to the holding element, i.e. to attach it to the sensor magazine and to accommodate one of the other sensors 2a, 2b .

In 3a ist hierbei ein Bewegungsausgangszustand, in den 3b, 3c jeweils ein Zwischenzustand und in 3d ein Endzustand dargestellt.In 3a is a motion initial state in which 3b , 3c an intermediate state and in 3d a final state is shown.

Hierbei ist dargestellt, dass ein Zusammenhang zwischen einer Positionsmenge mit Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c der Vorrichtung 1 und einer Lage des Halteelements 8 im Messbereich uneindeutig sein kann, insbesondere für eine Lage im Messbereich MB. Insbesondere ist in 3a und 3c jeweils ein Bewegungszustand der Vorrichtung 1 dargestellt, in denen das Halteelement 8 die gleiche Lage einnimmt bzw. in der gleichen Lage positioniert ist, wobei sich jedoch die Positionen pa, pb, pc der beiden Positionsmengen zur Einstellung dieser Lage voneinander unterscheiden.It is shown here that a relationship between a position set with positions pa, pb, pc of the linear drive devices 6a, 6b, 6c of the device 1 and a position of the holding element 8 in the measuring area can be ambiguous, in particular for a position in the measuring area MB. In particular, in 3a and 3c a state of movement of the device 1 is shown in each case, in which the holding element 8 assumes the same position or is positioned in the same position, but the positions pa, pb, pc of the two position sets for setting this position differ from one another.

Um das Halteelement 8 aus dem in 3a dargestellten Bewegungsausgangszustand der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c, in dem das Halteelement 8 im Messbereich MB angeordnet ist, in den Wechselbereich WB zu bewegen, wird das Halteelement 8 durch Betrieb und Positionierung der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c, insbesondere durch Bewegung der Schlitten 7a, 7b, 7c (siehe 2), entlang der Linearführungselemente 5a, 5b, 5c in den in 3b dargestellten Bewegungs(zwischen)zustand überführt, wobei sich die Lage des Halteelements 8 ändert. Aus diesem ersten Bewegungszwischenzustand kann dann das Halteelement 8 in die gleiche Lage wie dem in 3a dargestellten Ausgangsbewegungszustand überführt werden, wobei jedoch der Bewegungszustand der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c, insbesondere die Positionen pa, pb, pc der Positionsmenge der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c in diesem weiteren Bewegungszwischenzustand von den Positionen pa, pb, pc des in 3a dargestellten Bewegungs(ausgangs)zustand verschieden sind. Hiernach kann das Halteelement 8 aus dem Messbereich MB in den Wechselbereich WB bewegt werden, wobei in 3d ein Bewegungsendzustand dargestellt ist, in dem das Haltelement 8 mit dem Sensor 2 im Wechselbereich WB angeordnet ist.In order to remove the holding element 8 from the 3a shown initial movement state of the linear drive devices 6a, 6b, 6c, in which the holding element 8 is arranged in the measuring area MB, into the changing area WB, the holding element 8 is moved by operating and positioning the linear drive devices 6a, 6b, 6c, in particular by moving the carriage 7a , 7b, 7c (see 2 ), along the linear guide elements 5a, 5b, 5c in the in 3b shown movement (intermediate) state transferred, wherein the position of the holding element 8 changes. From this first intermediate movement state, the holding element 8 can then move into the same position as in 3a shown initial state of motion are transferred, but the state of motion of the linear drive devices 6a, 6b, 6c, in particular the positions pa, pb, pc of the position set of the linear drive devices 6a, 6b, 6c in this further intermediate movement state from the positions pa, pb, pc of the in 3a shown movement (initial) state are different. Thereafter, the holding element 8 can be moved from the measuring area MB to the changing area WB, with 3d a movement end state is shown, in which the holding element 8 is arranged with the sensor 2 in the changing area WB.

Somit kann die Vorrichtung 1 derart ausgebildet sein, dass eine Bewegung des Halteelements 8 von dem Messbereich MB in den Wechselbereich WB nur aus einer von zwei voneinander verschiedenen Positionsmengen möglich ist, wobei den beiden Positionsmengen jeweils die gleiche Lage des Halteelements 8 zugeordnet ist, also das Halteelement 8 bei Einstellung der Positionen pa, pb, pc dieser Positionsmengen jeweils die gleiche Lage einnimmt.The device 1 can thus be designed in such a way that a movement of the holding element 8 from the measuring area MB to the changing area WB is only possible from one of two sets of positions that are different from one another, with the two sets of positions being assigned the same position of the holding element 8, i.e. that Retaining element 8 occupies the same position when setting the positions pa, pb, pc of these position sets.

Auch kann die Vorrichtung 1 derart ausgebildet sei, dass das Halteelement 8 aus einer Lage im Messbereich, der verschiedene Positionsmengen zugeordnet sind, nur dann aus einem Bewegungszustand mit einer ersten Positionsmenge in den Wechselbereich bewegt werden kann, indem während der Bewegung ein Bewegungszustand mit einer weiteren Positionsmenge der verschiedenen Positionsmengen eingestellt wird.The device 1 can also be designed in such a way that the holding element 8 can only be moved from a position in the measuring area, to which different position sets are assigned, from a movement state with a first position set into the change area by during the movement a movement state with a further Position quantity of the different position quantities is adjusted.

Dies kann anschaulich als „Umklappen“ der Linearantriebseinrichtungen, insbesondere der beweglichen Teile der Linearantriebseinrichtungen, beschrieben werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein durch die kinematische Struktur der Vorrichtung gesicherte Aufteilung in Messbereich MB und Wechselbereich WB und sowie die Möglichkeit, einen Wechsel bereich WB mit einem Sensormagazin in Vertikalrichtung z über/unter dem Messbereich MB anzuordnen, wodurch wiederum kein Platz im Messbereich MB, insbesondere entlang von Richtungen quer zur Vertikalrichtung z benötigt wird, um dort aus- oder einzuwechselnde Sensoren anzuordnen. Hieraus kann eine gewünschte Größe des Messbereichs, insbesondere entlang der genannten Richtungen, sichergestellt werden.This can be clearly described as “folding over” the linear drive devices, in particular the moving parts of the linear drive devices. This advantageously results in a division into measuring area MB and changeover area WB, secured by the kinematic structure of the device, and also the possibility of arranging a changeover area WB with a sensor magazine in the vertical direction z above/below the measurement area MB, which in turn means that there is no space in the measurement area MB, in particular along directions transverse to the vertical direction z, is required in order to arrange sensors to be replaced or replaced there. A desired size of the measurement area, in particular along the directions mentioned, can be ensured from this.

Die Pfeile in 3b, 3c, 3d stellen hierbei die jeweiligen Bewegungsrichtungen der Linearantriebseinrichtungen, insbesondere der beweglichen Elemente der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c, dar, in die diese beweglichen Elemente bewegt werden müssen, um die in diesen Figuren dargestellten Bewegungszustände einzunehmen.The arrows in 3b , 3c , 3d represent the respective directions of movement of the linear drive devices, in particular the movable elements of the linear drive devices 6a, 6b, 6c, in which these movable elements must be moved in order to assume the movement states shown in these figures.

4a zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform in einem ersten Montagezustand. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 1 drei Linearführungselemente 5a, 5b, 5c zur Bewegungsführung von Schlitten 7a, 7b, 7c. Diese Linearführungselemente 5a, 5b, 5c sind wiederum durch Verbindungselemente 11 mechanisch starr miteinander verbunden. Die Verbindungselemente 11 zur mechanischen Verbindung der Linearführungselemente 5a, 5b, 5c können hierbei ebenfalls stangenförmig ausgebildet sein. In 4a ist dargestellt, dass eine Bodenfläche der Vorrichtung 1 zur Lagerung der Vorrichtung 1 auf einem Fundament durch ein erstes Linearführungselement 5a, ein zweites Linearführungselement 5b sowie durch die beiden Verbindungselemente 11 ausgebildet wird, die die verschiedenen Enden der beiden Linearführungselemente 5a, 5b miteinander verbinden. In 4b ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einem weiteren Montagezustand dargestellt, wobei die Vorrichtung 1 entsprechend der in 4a dargestellten Vorrichtung ausgebildet ist. Im Unterschied zu der in 4a dargestellten Vorrichtung 1 wird die Bodenfläche durch Verbindungselemente 11 zur Verbindung der Linearführungselemente 5a, 5b, 5c und nicht durch Linearführungselemente 5a, 5b, 5c gebildet. 4a shows a schematic representation of a device 1 according to the invention in a further embodiment in a first assembly state. In contrast to the in 1 In the illustrated embodiment, the device 1 comprises three linear guide elements 5a, 5b, 5c for guiding the movement of carriages 7a, 7b, 7c. These linear guide elements 5a, 5b, 5c are in turn mechanically rigidly connected to one another by connecting elements 11. The connecting elements 11 for the mechanical connection of the linear guide elements 5a, 5b, 5c can also be rod-shaped. In 4a shows that a bottom surface of the device 1 for mounting the device 1 on a foundation is formed by a first linear guide element 5a, a second linear guide element 5b and by the two connecting elements 11, which connect the different ends of the two linear guide elements 5a, 5b to one another. In 4b is a schematic representation of a device 1 according to the invention in a further assembly state, the device 1 corresponding to the 4a device shown is formed. In contrast to the in 4a Device 1 shown is the bottom surface by connecting elements 11 for connecting the Linearfüh tion elements 5a, 5b, 5c and not formed by linear guide elements 5a, 5b, 5c.

Die in 4a und 4b dargestellte Vorrichtung 1 ermöglicht in vorteilhafter Weise die Bereitstellung verschiedener Arbeitsräume in Bezug auf ein gemeinsames Koordinatensystem, insbesondere ein Referenzkoordinatensystem. So weist der von der Vorrichtung 1 in dem in 4a dargestellten Montagezustand bereitgestellte Arbeitsraum eine größere Länge entlang der Längsachse x als der von der Vorrichtung 1 in dem in 4b dargestellten Montagezustand auf. Entsprechend weist der Arbeitsraum der Vorrichtung 1 in dem in 4b dargestellten Montagezustand eine größere Höhe entlang der Vertikalachse z als der Arbeitsraum der Vorrichtung 1 in dem in 4a dargestellten Montagezustand auf.In the 4a and 4b The device 1 shown advantageously makes it possible to provide different working spaces in relation to a common coordinate system, in particular a reference coordinate system. Thus, the point of the device 1 in the in 4a The working space provided in the assembly state shown has a greater length along the longitudinal axis x than that of the device 1 in the 4b shown assembly state. Accordingly, the working space of the device 1 in the in 4b assembly state shown has a greater height along the vertical axis z than the working space of the device 1 in the 4a shown assembly state.

Somit wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, ein Arbeitsraum an eine Messaufgabe, insbesondere ein zu vermessendes Messobjekt, anzupassen.This advantageously makes it possible to adapt a working space to a measurement task, in particular a measurement object to be measured.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Dargestellt ist eine Bodenplatte 4a. Weiter dargestellt ist, dass die Vorrichtung 1 drei Linearantriebseinrichtungspaare umfasst. Ein erstes Linearantriebseinrichtungspaar umfasst eine erste Linearantriebseinrichtung 6a1 und eine zweite Linearantriebseinrichtung 6a2, die jeweils ein Linearführungselement 5a1, 5a2 und einen Schlitten 7a1, 7a2 umfassen. Entsprechend umfasst ein zweites Linearantriebseinrichtungspaar eine erste Linearantriebseinrichtung 6b1 und eine zweite Linearantriebseinrichtung 6b2, die ebenfalls jeweils ein Linearführungselement 5b1, 5b2 und einen Schlitten 7b1, 7b2 aufweisen. Ein drittes Linearantriebseinrichtungspaar umfasst eine erste Linearantriebseinrichtung 6c1 und eine zweite Linearantriebseinrichtung 6c2, die jeweils wiederum ein Linearführungselement 5c1, 5c2 und einen Schlitten 7c1, 7c2 umfassen. 5 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention in a further embodiment. Shown is a base plate 4a. It is also shown that the device 1 comprises three pairs of linear drive devices. A first pair of linear drive devices includes a first linear drive device 6a1 and a second linear drive device 6a2, each of which includes a linear guide element 5a1, 5a2 and a carriage 7a1, 7a2. Correspondingly, a second pair of linear drive devices comprises a first linear drive device 6b1 and a second linear drive device 6b2, which likewise each have a linear guide element 5b1, 5b2 and a carriage 7b1, 7b2. A third pair of linear drive devices includes a first linear drive device 6c1 and a second linear drive device 6c2, each of which in turn includes a linear guide element 5c1, 5c2 and a carriage 7c1, 7c2.

Dargestellt ist, dass die Linearführungselemente 5a1, 5a2, 5b1, 5b2, 5c1, 5c2 parallel zueinander angeordnet sind. Auch erstrecken sich diese Linearführungselemente 5a1, ..., 5c2 parallel zur Vertikalachse z. Weiter dargestellt ist, dass eine Verbindungslinie minimaler Distanz zwischen den Linearführungselementen 5a1, 5a2, ..., 5c1, 5c2 eines Linearantriebseinrichtungspaars den Arbeitsraum der Vorrichtung 1 nicht schneidet.It is shown that the linear guide elements 5a1, 5a2, 5b1, 5b2, 5c1, 5c2 are arranged parallel to one another. These linear guide elements 5a1, ..., 5c2 also extend parallel to the vertical axis z. It is also shown that a minimum distance connecting line between the linear guide elements 5a1, 5a2, .

Weiter dargestellt ist, dass der Schlitten 7a1 der ersten Linearantriebseinrichtung 6a1 des ersten Linearantriebseinrichtungspaars über ein erstes Koppelelement 9a1 mit dem Halteelement 8 mechanisch verbunden ist. Hierbei kann das Koppelelement 9a1 jeweils - wie vorhergehend bereits erläutert - über Drehlagereinrichtungen sowohl an dem Schlitten 7a1 als auch an dem Halteelement 8 gelagert sein. Entsprechend sind auch die Schlitten 7a2, ..., 7c2 der Linearantriebseinrichtungen 6a2, ..., 6c2 über Koppelelemente 9a2, 9b1, 9b2, 9c1, 9c2 mit dem Halteelement 8 verbunden.It is also shown that the carriage 7a1 of the first linear drive device 6a1 of the first pair of linear drive devices is mechanically connected to the holding element 8 via a first coupling element 9a1. As already explained above, the coupling element 9a1 can be mounted both on the carriage 7a1 and on the holding element 8 via rotary bearing devices. Correspondingly, the carriages 7a2, . . . 7c2 of the linear drive devices 6a2, .

Hierbei ist zumindest ein bewegliches Teil der ersten Linearantriebseinrichtung 6a1 des ersten Linearantriebseinrichtungspaars mechanisch starr mit einem beweglichen Teil der zweiten Linearantriebseinrichtung 6a2 dieses ersten Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden. Beispielsweise können Schlitten 7a1, 7a2 dieser Linearantriebseinrichtungen 6a1, 6a2 mechanisch starr miteinander verbindbar oder verbunden sein. Alternativ oder kumulativ können Koppelelemente 9a1, 9a2 dieser Linearantriebseinrichtungen 6a1, 6a2 mechanisch starr miteinander verbunden sein.At least one movable part of the first linear drive device 6a1 of the first pair of linear drive devices can be mechanically rigidly connected to a movable part of the second linear drive device 6a2 of this first pair of linear drive devices. For example, carriages 7a1, 7a2 of these linear drive devices 6a1, 6a2 can be mechanically rigidly connected or connected to one another. Alternatively or cumulatively, coupling elements 9a1, 9a2 of these linear drive devices 6a1, 6a2 can be mechanically rigidly connected to one another.

Entsprechend können auch die beweglichen Elemente Linearantriebseinrichtungen 6b1, 6b2, 6c1, 6c2 der weiteren Linearantriebseinrichtungspaare mechanisch starr miteinander verbindbar oder verbunden sein.Correspondingly, the movable elements of the linear drive devices 6b1, 6b2, 6c1, 6c2 of the other pairs of linear drive devices can also be mechanically rigidly connected or connected to one another.

In einem mechanisch verbundenen Zustand ist es möglich, dass ein Aktor nur einer der beiden Linearantriebseinrichtungen 6a1, ..., 6c2 eines Linearantriebseinrichtungspaars betrieben wird, um eine gewünschte Position der beiden beweglichen Elemente, also Schlitten 7a1, ..., 7c2, eines Linearantriebseinrichtungspaars einzustellen. Alternativ ist es jedoch selbstverständlich auch möglich, Aktoren beider Linearantriebseinrichtungen 6a1, ..., 6c2 zur Einstellung einer gewünschten Position zu betreiben.In a mechanically connected state, it is possible that an actuator of only one of the two linear drive devices 6a1, ..., 6c2 of a pair of linear drive devices is operated in order to achieve a desired position of the two movable elements, i.e. carriages 7a1, ..., 7c2, of a pair of linear drive devices set. Alternatively, however, it is of course also possible to operate actuators of both linear drive devices 6a1, . . . , 6c2 to set a desired position.

In einem mechanisch unverbundenen Zustand können die Positionen der beweglichen Elemente der Linearantriebseinrichtungen 6a1, ..., 6c2 unabhängig voneinander eingestellt werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Vergrößerung des Arbeitsraums, also der Menge von einstellbaren Positionen und Orientierungen.In a mechanically unconnected state, the positions of the movable members of the linear actuators 6a1, ..., 6c2 can be adjusted independently of each other. This advantageously results in an increase in the working space, ie the number of adjustable positions and orientations.

In 5 ist weiter ein durch einen gestrichelten Kreis umfasster Detailausschnitt des Halteelements 8 dargestellt. Hierbei ist ein halteelementspezifisches bzw. halteelementfestes Koordinatensystem dargestellt, welches eine Vertikalachse z8, eine Längsachse x8 und eine Querachse y8 umfasst. Die Achsen x8, y8, z8 sind hierbei senkrecht zueinander orientiert. Durch gekrümmte Pfeile ist dargestellt, dass durch Einstellung der Positionen der beweglichen Elemente der Linearantriebseinrichtungen 6a1, ..., 6c2 das Halteelement 8 um die Achsen x8, y8, z8 herum und entlang dieser Achsen x8, y8, z8 bewegt werden kann.In 5 a detailed section of the holding element 8 surrounded by a dashed circle is also shown. A coordinate system specific to the holding element or fixed to the holding element is shown here, which comprises a vertical axis z8, a longitudinal axis x8 and a transverse axis y8. The axes x8, y8, z8 are oriented perpendicular to each other. Curved arrows show that by adjusting the positions of the movable elements of the linear drive devices 6a1, ..., 6c2, the holding element 8 can be moved around the axes x8, y8, z8 and along these axes x8, y8, z8.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines modularen Messsystems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Das System kann eine Koordinatenmesseinrichtung bilden. Das in 6 dargestellte System umfasst eine weitere Positioniereinrichtung 12, die beispielsweise als Gelenkarmroboter ausgebildet sein kann. An einer Endeffektorschnittstelle 13 des Gelenkarmroboters kann die vorgeschlagene Vorrichtung 1 zur Positionierung eines Sensors 2 angeordnet werden. Beispielsweise kann eine Bodenplatte 4a der Vorrichtung 1 an der Endeffektorschnittstelle 13 befestigt, beispielsweise angeschraubt oder angeflanscht, werden. Weiter kann ein Sensor 2, beispielsweise ein taktiler Sensor, an dem Halteelement 8 der Vorrichtung 1 befestigt werden. 6 shows a schematic representation of a modular measuring system with an invention according device 1. The system can form a coordinate measuring device. This in 6 The system shown includes a further positioning device 12, which can be designed, for example, as an articulated arm robot. The proposed device 1 for positioning a sensor 2 can be arranged at an end effector interface 13 of the articulated arm robot. For example, a base plate 4a of the device 1 can be attached to the end effector interface 13, for example screwed or flanged on. Furthermore, a sensor 2, for example a tactile sensor, can be attached to the holding element 8 of the device 1.

Nicht dargestellt ist, dass die Vorrichtung 1 Teil des Sensors 2 bzw. in diesen verbaut sein kann und somit zur Positionierung der dargestellten Tastkugel des Sensors 2 dienen kann. In diesem Fall kann der Sensor 2 an der Endeffektorschnittstelle 13 der weiteren Positioniereinrichtung 12 angeordnet werden, insbesondere die Halteeinrichtung 3. Weiter kann die Tastkugel oder ein Taster mit Tastkugel an dem Halteelement 8 befestigt werden.What is not shown is that the device 1 can be part of the sensor 2 or can be built into it and can therefore be used to position the feeler ball of the sensor 2 shown. In this case, the sensor 2 can be arranged at the end effector interface 13 of the further positioning device 12, in particular the holding device 3. The feeler ball or a feeler with a feeler ball can also be attached to the holding element 8.

7a zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Hierbei ist die in 7a dargestellte Vorrichtung entsprechend der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 ausgebildet. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die in 7a dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 1 keine Deckenplatte 4b (siehe 1), sondern einen Deckenring 14 zur mechanischen Verbindung von Linearführungselementen 5a, 5b, 5c. Der Deckenring 14 bildet hierbei ein Teil der Halteeinrichtung 3 der Vorrichtung 1. 7a shows a schematic representation of a device 1 according to the invention in a further embodiment. Here the in 7a shown device according to in 1 device 1 shown is formed. In contrast to the in 1 illustrated embodiment includes in 7a illustrated embodiment of the device 1 no cover plate 4b (see 1 ), but a cover ring 14 for the mechanical connection of linear guide elements 5a, 5b, 5c. The cover ring 14 forms part of the holding device 3 of the device 1.

Selbstverständlich sind auch Ausbildungsformen vorstellbar, die von der Ausbildung als Deckenring 14 verschieden sind.Of course, forms of construction that differ from the construction as a cover ring 14 are also conceivable.

Weiter dargestellt ist, dass die Vorrichtung 1 eine Lageerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Lage des Halteelementes 8, insbesondere im Referenzkoordinatensystem, umfasst. Die Lageerfassungseinrichtung ist als optische Lageerfassungseinrichtung ausgebildet und umfasst mehrere Bilderfassungseinrichtungen 15 sowie mehrere optisch erfassbare Marker 16, die eine Markeranordnung bilden.It is also shown that the device 1 includes a position detection device for detecting a position of the holding element 8, in particular in the reference coordinate system. The position detection device is designed as an optical position detection device and includes a number of image detection devices 15 and a number of optically detectable markers 16 which form a marker arrangement.

Dargestellt ist, dass die Bilderfassungseinrichtungen 15, die beispielsweise als Kameras, insbesondere CMOS- oder CCD-Kameras, ausgebildet sein können, an der Halteeinrichtung 3 befestigt bzw. gelagert sind. Insbesondere können die Bilderfassungseinrichtungen 15 an dem Deckenring 14, also einem Verbindungselement zur mechanischen Verbindung von Linearführungselementen 5a, b, 5c, befestigt sein. Alternativ oder kumulativ können Bilderfassungseinrichtungen 15 an einem Linearführungselement 5a, 5b, 5c befestigt sein. Vorzugsweise sind jedoch Bilderfassungseinrichtungen 15 an dem Verbindungselement, nicht jedoch an einem Linearführungselement 5a, 5b, 5c angeordnet.It shows that the image capturing devices 15 , which can be in the form of cameras, in particular CMOS or CCD cameras, for example, are fastened or mounted on the holding device 3 . In particular, the image acquisition devices 15 can be attached to the cover ring 14, ie a connecting element for the mechanical connection of linear guide elements 5a, b, 5c. Alternatively or cumulatively, image acquisition devices 15 can be attached to a linear guide element 5a, 5b, 5c. However, image acquisition devices 15 are preferably arranged on the connecting element, but not on a linear guide element 5a, 5b, 5c.

Durch die Bilderfassungseinrichtungen 15 sind die Marker 16 der Markeranordnung optisch erfassbar, also in vorzugsweise zweidimensionale Abbilder abbildbar. Aus einer Steuereinrichtung 17, die beispielsweise als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgeführt sein kann, kann dann in Abhängigkeit der erzeugten Abbilder die Lage der Marker 16 bzw. der von den Markern 16 gebildeten Markeranordnung und somit auch die Lage des Halteelements 8 bestimmt werden. Die Bilderfassungseinrichtungen 15 sind hierbei dementsprechend angeordnet.The markers 16 of the marker arrangement can be optically detected by the image detection devices 15, ie can be imaged in preferably two-dimensional images. The position of the markers 16 or of the marker arrangement formed by the markers 16 and thus also the position of the holding element 8 can then be determined from a control device 17, which can be designed, for example, as a microcontroller or integrated circuit, depending on the generated images. The image acquisition devices 15 are arranged accordingly.

Somit ist es möglich, die Lage des Halteelements 8 und somit auch eines an dem Halteelement 8 befestigten Sensors 2 unabhängig von den Positionswerten der Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c (siehe 1 und 2) zu bestimmen. Mit anderen Worten kann eine Lage des Halteelements 8 und somit auch eines daran befestigten Sensors 2 unabhängig von einer Vorwärtsrechnung bestimmt werden.It is thus possible to determine the position of the holding element 8 and thus also of a sensor 2 attached to the holding element 8 independently of the position values of the positions pa, pb, pc of the linear drive devices 6a, 6b, 6c (see 1 and 2 ) to determine. In other words, a position of the holding element 8 and thus also of a sensor 2 attached thereto can be determined independently of a forward calculation.

Es ist möglich, dass in Abhängigkeit der mittels der Lageerfassungseinrichtung erfassten Lage des Halteelements 8 eine Abweichung der Ist-Lage des Halteelements 8 (die durch die Lageerfassungseinrichtung erfasst/bestimmt wird) von einer Soll-Lage zu bestimmen. Diese Abweichung kann dann zur Korrektur genutzt werden. Insbesondere kann eine Positionsregelung der Positionen der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c (siehe 1 und 2) derart durchgeführt werden, dass die Abweichung der Ist-Lage von der Soll-Lage minimiert wird. Alternativ oder kumulativ kann ein von dem Sensor 2 erzeugter Messwert, beispielsweise Koordinaten eines Messpunkts, in Abhängigkeit der Abweichung zwischen Ist-Lage und Soll-Lage korrigiert werden. Insbesondere kann der Messwert derart korrigiert werden, dass Koordinaten des Messpunkts den tatsächlichen Ist-Koordinaten des Sensors 2 bzw. des Antastpunkts entsprechen.It is possible, depending on the position of the holding element 8 detected by the position detection device, to determine a deviation of the actual position of the holding element 8 (which is detected/determined by the position detection device) from a target position. This deviation can then be used for correction. In particular, a position control of the positions of the linear drive devices 6a, 6b, 6c (see 1 and 2 ) be carried out in such a way that the deviation of the actual position from the target position is minimized. Alternatively or cumulatively, a measured value generated by the sensor 2, for example coordinates of a measuring point, can be corrected depending on the deviation between the actual position and the target position. In particular, the measured value can be corrected in such a way that the coordinates of the measuring point correspond to the actual coordinates of the sensor 2 or the touch point.

7b zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Die Vorrichtung 1 ist hierbei entsprechend der in 7a dargestellten Ausführungsform ausgebildet. Im Unterschied zu der in 7a dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 1 keine Lageerfassungseinrichtung und somit auch keine Bilderfassungseinrichtungen 15. In 7b ist hierbei die Vorrichtung 1 in einem Kalibrierzustand dargestellt. In dem Kalibrierzustand kann ein Kalibrierelement, insbesondere ein als Kalibrierplatte ausgebildetes Kalibrierelement 18, an einem ortsfest angeordneten Teil der Vorrichtung 1, beispielsweise der Bodenplatte 4a, befestigt werden. An dem Halteelement 8 kann eine Bilderfassungseinrichtung 19, beispielsweise ebenfalls eine Kamera, befestigt werden. An/auf dem Kalibrierelement 18 können Kalibriermarken angeordnet werden, die optisch erfassbar sind und die eine vorbekannte räumliche Relativanordnung zueinander aufweisen. 7b shows a schematic representation of a device 1 according to the invention in a further embodiment. The device 1 is in accordance with the in 7a embodiment shown formed. In contrast to the in 7a illustrated embodiment, the device 1 includes no position detection device and thus no image detection devices 15. In 7b here the device 1 is shown in a calibration state. In the calibration state can a calibration element, in particular a calibration element 18 designed as a calibration plate, can be fastened to a stationary part of the device 1, for example the base plate 4a. An image capturing device 19 , for example also a camera, can be fastened to the holding element 8 . Calibration marks can be arranged on the calibration element 18, which can be detected optically and which have a previously known spatial arrangement relative to one another.

Während des Kalibriervorgangs kann das Halteelement 8 mit der daran angeordneten Bilderfassungseinrichtung 19 in verschiedene Lagen bewegt werden. Hierbei wird eine Soll-Lage vorgeben und, z.B. über ein Rückwärtsrechnung, eine Positionsmenge zur Einstellung der Soll-Lage bestimmt. Nach Einstellung der Positionen pa, pb, pc (siehe 2) dieser Positionsmenge stellt sich dann eine Ist-Lage ein. Aufgrund von Toleranzen und Umgebungseinflüssen kann jedoch die tatsächliche Ist-Lage von der Soll-Lage abweichen. In jeder der derart eingestellten Lagen kann mittels der Bilderfassungseinrichtung 19 ein Abbild des Kalibrierelements 18 erzeugt werden. Durch dem Fachmann bekannte Verfahren der Bildverarbeitung kann dann bildbasiert eine Abweichung der Ist-Lage, aus der das Abbild erzeugt wurde, von der Soll-Lage bestimmt werden, insbesondere durch einen Vergleich des aus der Ist-Lage erzeugten Abbilds mit einem rechnerisch bestimmten/simulierten aus der Soll-Lage erzeugten Soll-Abbild.During the calibration process, the holding element 8 with the image acquisition device 19 arranged thereon can be moved into different positions. In this case, a target position is specified and, for example via backward calculation, an item quantity for setting the target position is determined. After setting the positions pa, pb, pc (see 2 ) of this item quantity then an actual situation arises. Due to tolerances and environmental influences, however, the actual position can deviate from the target position. In each of the positions set in this way, an image of the calibration element 18 can be generated by means of the image acquisition device 19 . Image processing methods known to those skilled in the art can then be used to determine an image-based deviation of the actual position from which the image was generated from the target position, in particular by comparing the image generated from the actual position with a computer-determined/simulated one target image generated from the target position.

Diese Abweichung kann dann in einem nachfolgenden Messbetrieb wie vorhergehend erläutert als Korrekturwert genutzt werden, beispielsweise zur Positionsregelung und/oder zur Messpunktkorrektur.As explained above, this deviation can then be used as a correction value in a subsequent measuring operation, for example for position control and/or for measuring point correction.

8 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positionierung eines Sensors 2 (siehe z.B. 3a). In einem ersten Schritt S1 wird eine Soll-Lage des Sensors 2 ermittelt. Weiter kann im ersten Schritt S1 eine Positionsmenge von Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c einer vorgeschlagenen Vorrichtung 1 (siehe z.B. 1) bestimmt werden, die dieser Soll-Lage zugeordnet sind. 8th shows a schematic flow chart of a method according to the invention for positioning a sensor 2 (see e.g 3a ). A target position of the sensor 2 is determined in a first step S1. Furthermore, in the first step S1, a position set of positions pa, pb, pc of the linear drive devices 6a, 6b, 6c of a proposed device 1 (see e.g 1 ) are determined, which are associated with this target position.

In einem zweiten Schritt S2 kann dann eine entsprechende Position pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c eingestellt werden.In a second step S2, a corresponding position pa, pb, pc of the linear drive devices 6a, 6b, 6c can then be set.

9 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform. Das in 9 dargestellte Verfahren umfasst hierbei drei Schritte S1, S2, S3, wobei die ersten beiden Schritte S1, S2 den in 8 dargestellten Schritten S1, S2 entsprechen. In einem dritten Schritt S3 wird mittels einer Lageerfassungseinrichtung eine Ist-Lage des Sensors 2 bestimmt. In einem vierten Schritt S4 kann dann eine Abweichung zwischen der Ist-Lage und der vorhergehend erläuterten Soll-Lage bestimmt werden und, wie ebenfalls vorhergehend erläutert, eine Korrektur der Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c und/oder eine Korrektur des vom Sensor 2 erzeugten Messwerts durchgeführt werden. 9 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention in a further embodiment. This in 9 The method shown here comprises three steps S1, S2, S3, with the first two steps S1, S2 in 8th correspond to steps S1, S2 shown. In a third step S3, an actual position of the sensor 2 is determined by means of a position detection device. In a fourth step S4, a deviation between the actual position and the target position explained above can then be determined and, as also explained above, a correction of the positions pa, pb, pc of the linear drive devices 6a, 6b, 6c and/or a Correction of the measured value generated by sensor 2 can be carried out.

10 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform. Wie das in 9 dargestellte Verfahren umfasst das in 10 dargestellte Verfahren vier Verfahrensschritte S1, S2, S3, S4. Im Unterschied zu der in 9 dargestellten Ausführungsform wird in einem dritten Schritt S3 in Abhängigkeit der Soll-Lage oder in Abhängigkeit einer Positionsmenge von eingestellten Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c ein Korrekturwert bestimmt, beispielsweise aus einer Speichereinrichtung abgerufen, wobei in der Speichereinrichtung verschiedene Lagen bzw. verschiedene Positionsmengen und diesen verschiedenen Lagen zugeordnete Korrekturwerte abgespeichert sind. In einem vierten Schritt S4 kann dann der Korrekturwert zur Positionskorrektur und/oder zur Korrektur des Messwerts genutzt werden. 10 shows a flowchart of a method according to the invention in a further embodiment. like that in 9 The method illustrated in 10 Method shown four method steps S1, S2, S3, S4. In contrast to the in 9 In the embodiment shown, a correction value is determined in a third step S3 as a function of the target position or as a function of a number of set positions pa, pb, pc of the linear drive devices 6a, 6b, 6c, for example retrieved from a storage device, with different positions in the storage device or different position sets and correction values assigned to these different positions are stored. In a fourth step S4, the correction value can then be used to correct the position and/or to correct the measured value.

11 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. In der in 11 dargestellten Ausführungsform ist eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 20 der Vorrichtung 1 dargestellt. Diese ist signal- und/oder datentechnisch mit den Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c (siehe z.B. 1), insbesondere mit Aktoren dieser Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c, verbunden. Mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung 20 können die Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c betrieben werden, insbesondere gewünschte Positionen eingestellt werden. Hierzu kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 20, die beispielsweise als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgeführt sein kann, in Abhängigkeit einer Soll-Lage eines Sensors 2 SollPositionen der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c bestimmen und entsprechende Steuersignale zum Betrieb der Aktoren der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c erzeugen. 11 shows a schematic block diagram of a device 1 according to the invention 11 illustrated embodiment, a control and evaluation device 20 of the device 1 is shown. This is signal and / or data technology with the linear drive devices 6a, 6b, 6c (see e.g 1 ), In particular with actuators of these linear drive devices 6a, 6b, 6c connected. By means of the control and evaluation device 20, the linear drive devices 6a, 6b, 6c can be operated, in particular desired positions can be set. For this purpose, the control and evaluation device 20, which can be embodied as a microcontroller or an integrated circuit, for example, can determine target positions of the linear drive devices 6a, 6b, 6c as a function of a target position of a sensor 2 and can generate corresponding control signals for operating the actuators of the linear drive devices 6a, 6b , 6c generate.

Weiter dargestellt ist eine Lageerfassungseinrichtung 21, die ebenfalls signal- und/oder datentechnisch mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 20 verbunden sein kann. Die Lageerfassungseinrichtung 21 kann hierbei eine weitere Auswerteeinrichtung, die beispielsweise ebenfalls als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgeführt sein kann, umfassen. Mittels der Lageerfassungseinrichtung 21 ist eine Ist-Lage des Halteelements 8 bzw. eines an dem Halteelement 8 befestigten Sensors 2 bestimmbar. Diese ist dann an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 20 übertragbar. Weiter kann dann mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung 20 eine Positionskorrektur und/oder eine Korrektur eines vom Sensor 2 erzeugten Messwerts erfolgen.Also shown is a position detection device 21, which can also be connected to the control and evaluation device 20 in terms of signals and/or data. In this case, the position detection device 21 can comprise a further evaluation device, which can likewise be designed as a microcontroller or integrated circuit, for example. By means of the position detection device 21 is an actual position of the holding element 8 or a sensor 2 attached to the holding element 8 can be determined. This can then be transmitted to the control and evaluation device 20 . Furthermore, a position correction and/or a correction of a measured value generated by the sensor 2 can then be carried out by means of the control and evaluation device 20 .

Alternativ oder kumulativ kann die Vorrichtung 1 eine in 11 gestrichelt dargestellte Speichereinrichtung 22 umfassen, wobei in der Speichereinrichtung 22 Lagen des Halteelements 8 bzw. des Sensors 2 und diesen Lagen zugeordnete Korrekturwerte oder Positionsmengen von Positionen pa, pb, pc der Linearantriebseinrichtungen 6a, 6b, 6c und diesen Positionsmengen zugeordnete Korrekturwerte gespeichert sein können. Diese können dann im Betrieb von der Steuer- und Auswerteinrichtung 20 abgerufen werden, um - wie vorhergehend bereits erläutert - eine Positionskorrektur und/oder eine Korrektur eines erzeugten Messwerts durchzuführen.Alternatively or cumulatively, the device 1 can have an in 11 storage device 22 shown in dashed lines, with storage device 22 storing positions of holding element 8 or sensor 2 and correction values assigned to these positions or sets of positions pa, pb, pc of linear drive devices 6a, 6b, 6c and correction values assigned to these sets of positions. These can then be called up during operation by the control and evaluation device 20 in order—as already explained above—to carry out a position correction and/or a correction of a measured value generated.

Claims (14)

Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors (2) oder Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Halteeinrichtung (3) für Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2), eine erste, eine zweite und mindestens eine dritte Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c) und mindestens ein Halteelement (8) für den Sensor (2) umfasst, wobei jede der Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) an der Halteeinrichtung (3) gelagert ist, wobei ein Teil der Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) einen Teil der Halteeinrichtung (3) bildet, wobei jede der Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) mit dem Halteelement (8) mechanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Lageerfassungseinrichtung (21) zur Erfassung einer Lage des Halteelements (8) oder eines an dem Halteelement (8) befestigten Sensors (2) umfasst, wobei die Lageerfassungseinrichtung (21) eine optische Lageerfassungseinrichtung (21) ist, wobei mindestens eine Bilderfassungseinrichtung (15) der optischen Lageerfassungseinrichtung (21) an der Halteeinrichtung (3) angeordnet ist.Device for positioning a sensor (2) or sensor part for generating measurement points when measuring a measurement object, the device (1) having at least one holding device (3) for linear drive devices (6a, 6b, 6c, 6a1,..., 6c2), comprises a first, a second and at least a third linear drive device (6a, 6b, 6c) and at least one holding element (8) for the sensor (2), each of the linear drive devices (6a, 6b, 6c, 6a1,..., 6c2 ) is mounted on the holding device (3), with part of the linear drive device (6a, 6b, 6c, 6a1,..., 6c2) forming part of the holding device (3), with each of the linear drive devices (6a, 6b, 6c, 6a1,...,6c2) is mechanically connected to the holding element (8), characterized in that the device has at least one position detection device (21) for detecting a position of the holding element (8) or a sensor ( 2) comprises the position detection device (21) being an optical position detection device (21), at least one image detection device (15) of the optical position detection device (21) being arranged on the holding device (3). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c, 6a1,…,6c2) ein Linearführungselement (5a, 5b, 5c, 5a1,...,5c2) und einen Schlitten (7a, 7b, 7c, 7a1,...,7c2) umfasst, welcher linear beweglich an dem Linearführungselement (5a, 5b, 5c, 5a1,... ,5c2) gelagert ist.device after claim 1 , characterized in that a linear drive device (6a, 6b, 6c, 6a1, ..., 6c2), a linear guide element (5a, 5b, 5c, 5a1, ..., 5c2) and a carriage (7a, 7b, 7c, 7a1,. .., 7c2), which is linearly movably mounted on the linear guide element (5a, 5b, 5c, 5a1, ..., 5c2). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c, 6a1,...,6c2) ein Koppelelement (9a, 9b, 9c, 9a1,...,9c2) zur Verbindung des Schlittens (7a, 7b, 7c, 7a1,...,7c2) und des Halteelements (8) umfasst.device after claim 2 , characterized in that a linear drive device (6a, 6b, 6c, 6a1,..., 6c2) has a coupling element (9a, 9b, 9c, 9a1,..., 9c2) for connecting the carriage (7a, 7b, 7c, 7a1,...,7c2) and the holding element (8). Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlitten (7a, 7b, 7c, 7a1,...,7c2) über eine Luftlagereinrichtung an dem Linearführungselement (5a, 5b, 5c, 5a1,... ,5c2) gelagert ist.device after claim 2 or 3 , characterized in that a carriage (7a, 7b, 7c, 7a1,..., 7c2) is mounted on the linear guide element (5a, 5b, 5c, 5a1,..., 5c2) via an air bearing device. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens ein Linearantriebseinrichtungspaar mit zwei Linearantriebseinrichtungen (6a1, 6a2, 6b1, 6b2, 6c1, 6c2) umfasst, wobei zumindest ein bewegliches Element einer ersten Linearantriebseinrichtung (6a1, 6b1, 6c1) des Linearantriebseinrichtungspaars mechanisch starr mit einem beweglichen Element einer zweiten Linearantriebseinrichtung (6a2, 6b2, 6c2) des Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device (1) comprises at least one pair of linear drive devices with two linear drive devices (6a1, 6a2, 6b1, 6b2, 6c1, 6c2), at least one movable element of a first linear drive device (6a1, 6b1, 6c1) of the pair of linear drive devices can be mechanically rigidly connected or is connected to a movable element of a second linear drive device (6a2, 6b2, 6c2) of the pair of linear drive devices. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) drei Linearantriebseinrichtungspaare umfasst.device after claim 5 , characterized in that the device (1) comprises three linear drive device pairs. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlitten (7a1, 7b1, 7c1) einer ersten Linearantriebseinrichtung (6a1, 6b1, 6c1) des Linearantriebseinrichtungspaars mechanisch starr mit einem Schlitten (7a2, 7b2, 7c2) einer zweiten Linearantriebseinrichtung (6a2, 6b2, 6c2) des Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden ist und/oder dass ein Koppelelement (9a1, 9b1, 9c1) einer ersten Linearantriebseinrichtung (6a1, 6b1, 6c1) des Linearantriebseinrichtungspaars mechanisch starr mit einem Koppelelement (9a2, 9b2, 9c2) einer zweiten Linearantriebseinrichtung (6a2, 6b2, 6c2) des Linearantriebseinrichtungspaars verbindbar oder verbunden ist.device after claim 5 or 6 , characterized in that a slide (7a1, 7b1, 7c1) of a first linear drive device (6a1, 6b1, 6c1) of the linear drive device pair is mechanically rigid with a slide (7a2, 7b2, 7c2) of a second linear drive device (6a2, 6b2, 6c2) of the linear drive device pair can be connected or is connected and/or that a coupling element (9a1, 9b1, 9c1) of a first linear drive device (6a1, 6b1, 6c1) of the pair of linear drive devices is mechanically rigid with a coupling element (9a2, 9b2, 9c2) of a second linear drive device (6a2, 6b2, 6c2 ) of the pair of linear drive devices can be connected or is connected. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsraum der Vorrichtung einen Messbereich (MB) und einen Wechselbereich (WB) umfasst, wobei im Wechselbereich (WB) ein Sensormagazin angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a working space of the device comprises a measuring area (MB) and a changing area (WB), a sensor magazine being arranged in the changing area (WB). Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselbereich (WB) Raumlagen des Halteelements (8) umfasst, die sich einstellen, wenn sich mindestens zwei Schlitten (7a, 7b, 7c, 7a1,...,7c2) in einer ersten Raumhälfte relativ zum Halteelement (8) befinden, und der Messbereich (MB) Raumlagen des Halteelements (8) umfasst, die sich einstellen, wenn sich mindestens zwei Schlitten (7a, 7b, 7c, 7a1,...,7c2) in einer weiteren Raumhälfte relativ zum Halteelement (8) befinden.device after claim 8 , characterized in that the changing area (WB) comprises spatial positions of the holding element (8) which are set when at least two carriages (7a, 7b, 7c, 7a1,..., 7c2) are in a first half of space relative to the holding element ( 8) are located, and the measuring range (MB) includes spatial positions of the holding element (8) that arise when at least two carriages (7a, 7b, 7c, 7a1, ..., 7c2) in one another half of the room relative to the holding element (8) are located. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Marker (16) des optischen Lageerfassungssystems am Halteelement (8) befestigt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one marker (16) of the optical position detection system is attached to the holding element (8). Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Speichereinrichtung (22) umfasst, wobei in der Speichereinrichtung (22) mindestens eine Positionsmenge von Positionen (pa, pb, pc) der Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,...,6c2) und ein dieser Positionsmenge zugeordneter Korrekturwert und/oder mindestens eine Lage des Halteelements (8) oder eines an dem Halteelement (8) angeordneten Sensors (2) und ein dieser Lage zugeordneter Korrekturwert gespeichert sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises a storage device (22), in which storage device (22) at least one set of positions (pa, pb, pc) of the linear drive devices (6a, 6b, 6c, 6a1, ...,6c2) and a correction value assigned to this position set and/or at least one position of the holding element (8) or a sensor (2) arranged on the holding element (8) and a correction value assigned to this position are stored. Verfahren zur Positionierung eines Sensors (2) oder Sensorteils zur Erzeugung von Messpunkten bei der Vermessung eines Messobjekts mittels einer Vorrichtung (1) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Position (pa, pb, pc) jeder Linearantriebseinrichtung (6a, 6b, 6c, 6a1,... ,6c2) eingestellt wird.Method for positioning a sensor (2) or sensor part for generating measurement points when measuring a measurement object by means of a device (1) according to one of Claims 1 until 11 , wherein a position (pa, pb, pc) of each linear driving means (6a, 6b, 6c, 6a1,..., 6c2) is adjusted. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Halteelements (8) oder eines an dem Halteelement (8) befestigten Sensors (2) erfasst wird, wobei eine Positionskorrektur und/oder eine Korrektur eines durch den Sensor (2) erfassten Messpunkts in Abhängigkeit der erfassten Lage durchgeführt wird.procedure after claim 12 , characterized in that the position of the holding element (8) or of a sensor (2) attached to the holding element (8) is detected, with a position correction and/or a correction of a measuring point detected by the sensor (2) depending on the detected position is carried out. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen (pa, pb, pc) der Linearantriebseinrichtungen (6a, 6b, 6c, 6a1,...,6c2) erfasst werden, wobei ein Korrekturwert bestimmt wird, der der Positionsmenge, die diese erfassten Positionen (pa, pb, pc) umfasst, zugeordnet ist und/oder wobei eine Lage des Halteelements (8) und ein dieser Lage zugeordneter Korrekturwert bestimmt wird, wobei eine Positionskorrektur und/oder eine Korrektur eines durch den Sensor (2) erfassten Messpunkts in Abhängigkeit des Korrekturwerts durchgeführt wird.procedure after Claim 13 , characterized in that the positions (pa, pb, pc) of the linear drive devices (6a, 6b, 6c, 6a1,...,6c2) are detected, with a correction value being determined which corresponds to the position set that these detected positions (pa , pb, pc) and/or a position of the holding element (8) and a correction value assigned to this position being determined, with a position correction and/or a correction of a measuring point detected by the sensor (2) depending on the correction value is carried out.
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