[发明专利]用于自动的3D测量的机器人及方法

说明书

本发明涉及一种用于对任意物体进行自动的3D测量、尤其是用于确定物体的几何尺寸的具有传感机构的机器人，其中为了使该物体相对传感机构运动，机器人和/或支承物体的可运动的测量臂、测量悬臂等描述了轨道。

同样，本发明还涉及一种用于对任意物体进行自动的3D测量、尤其是用于确定物体的几何尺寸的机器人，该机器人具有由其支承的传感机构，其中为了使传感机构相对于物体运动，机器人和/或支承传感机构的可运动的测量臂、测量悬臂等描述了轨道。

此外，本发明还涉及一种用于借助机器人来对任意物体进行自动的3D测量、尤其是在使用根据本发明的装置的情况下确定物体的几何尺寸的方法，其中为了应用根据本发明的方法，可以使该物体连同参考件以及该传感机构连同补偿传感器与机器人或测量臂或测量悬臂相对应。

在工业生产中，例如在汽车工业中，自从许多年前就已使用机器人。尤其是将带有不同技术的相耦合的传感器的机器人、机械手或类似机器用于确定任意物体的几何尺寸。特别是在使用高分辨率传感机构的情况下，迄今在机器人方面仍需要维持巨大的技术成本以便使机器人的机械装置与必需的精度相匹配。这是极其昂贵的且仅能有条件地实现。

此外，迄今通常通过软件来预先确定机器人或机械臂的用于使传感机构运动的运动轨道，其中该运动轨道是在实际的测量过程期间确定的。

同样也是公知的是：为了定义运动轨道而优选在测量点或测量空间的周遭环境内将校准标记安装在工件上，以提高机器人的测量准确性。特别的校准是必需的。该校准的示例可参照DE 199 31 676A1。

在实践中，存在越来越多例如在所谓的“批量1技术”下对任何类型的物体、尤其是生产出的部件进行自动测量的需求。在此适用的是，可再现地、可靠地、尽可能自动地测量几何尺寸未知的部件。在所谓的3D测量下，应当尽可能使用标准机器人，该标准机器人借助行程传感器和成像方法来确定物体精确的几何尺寸，而无需在之前仅近似地知晓该几何尺寸。

从用于自动的3D测量的已知机器人和在此使用的方法出发，本发明所基于的任务在于，将根据前序部分所述的机器人和在此使用的方法设计和改进为使得尤其在使用标准机器人的情况下在那里的运动变化曲线（Bewegungsverlauf）不准确时也能够达成足够好的测量结果，而不必在机器人的较精确的机械装置方面维持其他成本。

以上任务是通过关于机器人的并列权利要求1和3的特征以及关于根据本发明的方法的并列权利要求11和12的特征来解决的。

根据本发明的机器人通过并列权利要求1和3的特征来解决以上任务。据此，根据前序部分所述的机器人的特征在于，传感机构包括至少一个测量传感器和至少一个补偿传感器，其中补偿传感器相对于测量传感器的位置是恒定的或已知的，其中补偿传感器相对于参考件或相对于已测量部件的测量结果与参考件或已测量部件的已知轮廓之间的差异用作机器人运动的不准确性以补偿因不准确的机器人运动而导致的测量传感器的测量误差。

在方法方面，根据并列权利要求11和12，使用根据本发明的机器人，其中要么传感机构、要么待测量物体、必要时连同参考件一起的待测量物体由该机器人来支承。这是通过可运动的测量臂、测量悬臂等进行的，其中机器人沿轨道运动，其中传感机构包括至少一个测量传感器和至少一个补偿传感器，其中补偿传感器相对于测量传感器的位置假定是恒定的或已知的，并且其中迭代地校正或补偿因不准确的机器人运动而导致的测量误差。

根据本发明认识到，在设置了特殊的传感机构的情况下，可以容易地将此类机器人用于对任意部件或物体进行自动的3D测量，而不必顾及在标准机器人中出现的运动不准确性。该传感机构包括至少一个测量传感器和至少一个补偿传感器。补偿传感器相对于测量传感器的位置是恒定的或者在每个时刻均是已知的，因为该位置被检测或可被检测。因此，能够消除与之相关的对测量结果的影响。

补偿传感器相对于参考件或相对于已测量部件的测量结果与参考件或已测量部件的已知轮廓之间的差异被认为是机器人运动的不准确性并且用于补偿因不准确的机器人运动而导致的测量传感器的测量误差。

因此，以根据本发明的方式，可以容忍机器人轨道的不准确性。替代于机器人机械装置的结构成本，补偿了机器人运动的不准确性，即用补偿传感器来补偿因不准确的机器人运动而导致的测量传感器的测量误差。

在此方面应当注意，此处原则上涉及任意物体的3D测量。相应地，能够使用任意的传感器类型，例如，非接触式行程传感器。具体的传感器类型仅起到次要的作用。