六DoF测量辅助设备制造技术

本发明专利技术涉及六DoF测量辅助设备，该六DoF测量辅助设备用于与激光跟踪仪协作地以点云的3D点的形式来确定多个待测量对象点的3D坐标，该六DoF测量辅助设备具有环境传感器装置和控制模块。该控制模块包括平台控件协助功能，该平台控件协助功能被配置成：在六DoF测量辅助设备的自动引导移动期间，命令环境传感器装置以第一模式来生成用于确定环境常态的环境信息；以及以第二模式来生成用于检测相对于环境常态而言的异态的环境信息，并且提供由环境传感器装置生成的环境信息，以用于平台控件的控制协助。制协助。制协助。

【技术实现步骤摘要】
六DoF测量辅助设备


[0001]本专利技术涉及用于对象的自动引导测量的六自由度(六DoF，six degrees of freedom)测量辅助设备(aid)。

技术介绍

[0002]在对象测量技术中，存在用于确定对象表面的待测量点的3D坐标的各种已知系统。这种系统的一个示例是激光跟踪仪，该激光跟踪仪与可由该激光跟踪仪跟踪的测量辅助设备协作。通常，测量辅助设备的位置和取向由激光跟踪仪以多达六个自由度(六DoF)来加以确定和跟踪，测量辅助设备以触觉方式或者非接触地测量对象表面的待测量点。借助于测量辅助设备生成的测量数据以及该测量辅助设备的由激光跟踪仪确定的位置和取向使得可以确定对象表面的待测量点的3D坐标。这种测量辅助设备的一个示例是光学扫描仪。这使用光学测量辐射，以便对待测量对象表面进行采样。借助于采样，确定对象表面的单独点(所谓的对象点(object point))的3D坐标。这些3D坐标常规上以3D点的形式存储在点云中。被包含在这种点云(例如3D点云)中的信息例如可以在后处理的范围内加以使用，以用于被测量对象的可视化，否则用于测量值与参考值的比较。对于连续地并且以高度自动化的方式生产的组件的情况来说，非常精确且自动化的组件测量可能是有用的，以便使生产过程更高效并且还改进所生产的部件的质量。为此，自动引导测量系统也已经被使用了相当长的时间并且正被越来越多地使用。对于这种自动引导测量系统的使用，关键是系统需要很少的维护并且尽可能不中断地可用。
[0003]因此，本专利技术的目的是提供一种改进的六DoF测量辅助设备，其被用于以点云的3D点的形式来查明对象点的3D坐标。为此，六DoF测量辅助设备可以以自动引导方式来使用，改进的六DoF测量辅助设备允许更高效的对象/组件测量，这又有助于提高例如关联的组件生产处理的效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术涉及一种供在包括激光跟踪仪的系统中使用的六DoF测量辅助设备，该激光跟踪仪用于对六DoF测量辅助设备进行位置和取向确定，该六DoF测量辅助设备用于以点云的3D点的形式来确定多个待测量对象点的3D坐标，该六DoF测量辅助设备具有：联接装置，该联接装置用于将六DoF测量辅助设备联接至平台，该平台是借助于平台控件(platform control)被自动引导的，该平台沿着环境中的至少近似预定义路径被自动引导，以便执行重复的测量任务；环境传感器装置，该环境传感器装置用于生成环境信息；以及控制模块，该控制模块以通信方式连接至环境传感器装置，并且该控制模块可以被连接至平台控件，其中，该控制模块包括平台控件协助功能，在该平台控件协助功能的范围内，该控制模块在被联接至自动引导平台的状态下被配置成，在沿着预定义路径进行的自动引导移动期间，命令环境传感器装置以第一模式来生成用于确定环境常态(normal)的环境信息，以及以第二模式来生成用于检测相对于环境常态而言的异态(anomaly)的环境信息，并
且提供由环境传感器装置生成的环境信息，以用于平台控件的控制协助。
[0005]在这种情况下，六DoF测量辅助设备例如可以是测量传感器构造，诸如以移动方式移动的光学扫描仪，例如基于激光的三角测量扫描仪或白光扫描仪。六DoF测量辅助设备还可以是诸如基于立体摄像机的机构(setup)的测量传感器构造，其例如使得可以基于摄影测量原理来确定对象点的3D坐标。六DoF测量辅助设备同样可以是包括测量传感器构造的测量辅助设备，或者是可以将诸如以可以移动方式移动的光学扫描仪的测量传感器构造(例如基于激光的三角测量扫描仪和/或白光扫描仪和/或基于立体摄像机的机构)联接至的测量辅助设备。同样地，例如，也可以将以触觉方式测量的测量传感器构造联接至六DoF测量辅助设备。在这种情况下，六DoF测量辅助设备使得可以借助于激光跟踪仪以多达六个自由度来确定其位置和取向。
[0006]六DoF测量辅助设备(例如以移动方式移动的光学扫描仪)通常被用于以预定义的、对象特定的相同方式来对对象/组件进行测量。在这种情况下，对组件/对象的特定预定义对象点或者组件/对象的包括多个对象点的预定义区域进行测量。为此，将六DoF测量辅助设备联接至借助于平台控件自动引导的平台，并因此可以以自动引导方式移动至待测量对象点或区域。在这种情况下，平台沿着至少近似预定义路径将所联接的六DoF测量辅助设备自动引导至待测量对象点或区域。被移动至确定位置的六DoF测量辅助设备例如与激光跟踪仪协作地对待测量对象点进行采样，对象点的3D坐标可基于该采样来确定。所测得的3D点形成包括被测量对象点的3D信息的点云。
[0007]根据一个实施方式，如果六DoF测量辅助设备是光学扫描仪，则该光学扫描仪包括光学采样模块，该光学采样模块典型地借助于距离测量辐射以特定角度对待测量对象点进行采样。一种常见的距离测量原理例如是三角测量原理。基于以这种方式查明的距对象点的距离以及与对象点的方向、以及已经确定的光学扫描仪的位置和方向，可以与激光跟踪仪协作地来确定被采样对象点的3D坐标。
[0008]另选地，可以将六DoF测量辅助设备的联接装置设计成，既将手柄联接至六DoF测量辅助设备(该手柄可以由用户握住并且使六DoF测量辅助设备可手动移动)，又将六DoF测量辅助设备联接至借助于平台控件自动引导的平台。在已联接状态下，将六DoF测量辅助设备以固定姿态连接至手柄或平台。固定姿态连接例如可以借助于对应的形状配合部件、对应的摩擦配合部件或其组合来提供(分别处于联接装置和手柄或平台上)。出于执行重复的测量任务/对象测量任务/组件测量任务的目的，使平台由平台控件沿着环境中的至少近似定义路径被自动引导。为此，平台例如可以被装配在机器人臂上。在这种情况下，以这样的方式建立所述至少近似预定义路径，即，以这样的方式将平台带到待测量对象点或区域，即，可以借助于六DoF测量辅助设备来测量该待测量对象点或区域。
[0009]于是，根据本专利技术实现了在对象或组件的对象特定相同测量中的效率的改进，这是因为基于由六DoF测量辅助设备的环境传感器装置生成的环境信息，可以在移动过程中连续地自动控制六DoF测量辅助设备到待测量对象点或区域的自动引导移动。
[0010]环境传感器装置被设计成生成用于表征六DoF测量辅助设备正在其中移动的环境的环境信息。为此，环境传感器装置可以包括多个传感器部件以及多个不同的传感器部件或传感器部件类型。在这种情况下，所生成的环境信息的类型是由相应的传感器部件来确定的。例如，环境传感器装置可以包括非接触式测量接近传感器，该非接触式测量接近传感
器生成对象在六DoF测量辅助设备正在其中移动的环境中与阈值相比更靠近该六DoF测量辅助设备的接近(approach)，作为环境信息。环境传感器装置还可以包括接触传感器，该接触传感器生成对象/障碍物与六DoF测量辅助设备的机械接触，作为环境信息。例如，环境传感器装置还可以包括非接触式测量距离传感器，该非接触式测量距离传感器生成与六DoF测量辅助设备到光学扫描仪正在其中移动的环境中的表面的距离相关的距离信息项，作为环境本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在包括激光跟踪仪的系统中使用的六DoF测量辅助设备(1、1')，所述激光跟踪仪用于对所述六DoF测量辅助设备进行位置和取向确定，所述六DoF测量辅助设备用于以点云的3D点的形式来确定多个待测量对象点的3D坐标，所述六DoF测量辅助设备具有：ο联接装置(2、2')，所述联接装置用于将所述六DoF测量辅助设备联接至平台(4、4')，所述平台借助于平台控件被自动引导，所述平台(4、4')沿着环境中的至少近似预定义路径(12)被自动引导，以便执行重复的测量任务，ο环境传感器装置，所述环境传感器装置用于生成环境信息，以及ο控制模块，所述控制模块以通信方式连接至所述环境传感器装置，并且所述控制模块能够连接至所述平台控件，其特征在于所述控制模块包括平台控件协助功能，在所述平台控件协助功能的范围内，所述控制模块在联接至自动引导平台(4、4')的状态下被配置成，ο在沿着所述预定义路径的自动引导移动期间，命令所述环境传感器装置i.以第一模式来生成用于确定环境常态的环境信息，以及ii.以第二模式来生成用于检测相对于所述环境常态而言的异态的环境信息，以及ο提供由所述环境传感器装置生成的所述环境信息，以用于所述平台控件的控制协助。2.根据权利要求1所述的六DoF测量辅助设备，其特征在于ο所述环境传感器装置包括多个非接触式测量距离传感器，ο各个距离传感器皆具有特定传感器视场(3、3'、3"、3"")，ο所述距离传感器是以这样的方式布置在所述六DoF测量辅助设备上的，即，所述距离传感器的所述传感器视场(3、3'、3"、3"")彼此补充，以形成围绕所述六DoF测量辅助设备的环境传感器视场，以及ο所述距离传感器在所述平台控件协助功能的范围内被配置成生成与距所述环境传感器视场内的表面的距离相关的距离信息，作为环境信息。3.根据权利要求2所述的六DoF测量辅助设备，其特征在于，在所述平台控件协助功能的范围内，所述控制模块被配置成ο在生成针对下降到第一阈值以下的距离的距离信息之后，命令所述平台控件减慢对所述平台的引导，以及ο在生成针对下降到比所述第一阈值更小的第二阈值以下的距离的距离信息之后，命令所述平台控件中断对所述平台的引导。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的六DoF测量辅助设备，其特征在于ο采用柔性形状的传感器皮肤作为所述环境传感器装置的一部分，所述传感器皮肤包括多个非接触式测量传感器部件，所述传感器皮肤位于所述六DoF测量辅助设备上，所述传感器部件对障碍物与所述传感器皮肤之间的比限定阈值更近的接近进行识别，以及ο在所述平台控件协助功能的范围内，所述控制模块被配置成当识别出障碍物与所述传感器皮肤之间的比所述限定阈值更近的接近时，命令所述平台控件减慢和/或中断对所述平台(4、4')的引导。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的六DoF测量辅助设备，其特征在于ο所述六DoF测量辅助设备至少部分地由刚性传感器壳体围住，所述传感器壳体作为所
述环境传感器装置的一部分，所述传感器壳体识别所述传感器壳体的机械接触，以及ο在所述平台控件协助功能的范围内，所述控制模块被配置成当借助于所述传感器壳体识别出接触时，命令所述平台控件中断对所述平台(4、4')的引导。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的六DoF测量辅助设备，其特征在于ο所述环境传感器装置包括至少一个摄像机传感器，以及ο所述至少一个摄像机传感器在所述平台控件协助功能的范围内被配置成生成与所述六DoF测量辅助设备的环境相关的图像数据，作为环境信息。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的六DoF测量辅助设备，其特征在于ο所述环境传感器装置包括至少一个加速度传感器，以及ο所述至少一个加速度传感器在所述平台控件协助功能的范围内被配置成生成与所述六DoF测量辅助设备在所述环境中的移动相关的加速度信息，作为环境信息。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的六DoF测量辅助设备，其特征在于ο所述环境传感器装置包括至少一个温度传感器，以及ο所述至少一个温度传感器在所述平台控件协助功能的范围内被配置成生成与所述六DoF测量辅助设备的环境温度相关的温度信息，作为环境信息。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的六DoF测量辅助设备，其特征在于，以所述第一模式生成所述环境信息至少在信息生成速率方面不同于以所述第二模式生成所述环境信息。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的六DoF测量辅助设备，其特征在于，所述六DoF测量辅助设备包括ο视觉标志(6、6')，所述视觉标志以在所述六DoF测量辅助设备上形成图案的限定空间关系布置在标志区域中，并且使所述六DoF测量辅助设备的取向对于激光跟踪...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：