[发明专利]定位设备以及操作定位设备的方法

说明书

本发明涉及一种具有姿态测量功能的定位设备及操作定位设备的方法。该定位设备具有第一运动连杆和至少一个第二运动连杆，第一测量连杆附接到该至少一个第二运动连杆，其中，该第一和第二运动连杆经由关节彼此连接；其中，至少一个测量装置和至少一个用于捕获该测量装置和/或由其传输的信号的传感器中的一个布置在该第一测量连杆处，并且该测量装置和该传感器中的对应的另一个至少间接地布置在该第一运动连杆处，其中，附加于与该关节的自由度相对应的相对姿态值，基于感测进行捕获还可确定另一个自由度的至少一个另外的相对姿态值；并且其中，该第一测量连杆在该第二运动连杆处的附接位置相比到该关节更靠近该第二运动连杆的远离该关节的端部。

技术领域

本发明涉及一种具有姿态测量功能的定位设备。定位设备可以特别地用于坐标测量，例如以便相对于要测量的物体定位坐标测量传感器。附加地或可替代地，定位设备可以用于相对于物体定位特别地用于产品制造的工具，但还优选地用于在过程中执行坐标测量。

背景技术

已知使用坐标测量机测量物体和特别是工业上制造的工件。这样，特别是可以确定工件在参考坐标系中的表面坐标，例如以检查其几何特性。可以例如基于接触测量原理或光学测量原理的测量传感器在这种情况下典型地通过坐标测量机相对于工件被定位和对准。为此目的，坐标测量机具有移动运动系统，该移动运动系统通常具有多条单独驱动的移动轴线。特别地，可以设置例如彼此正交地延伸的线性移动轴线。通过读取坐标测量机的移动轴线的位置值和/或由测量传感器确定的任何测量值(例如，距离测量值)，可以确定物体的空间坐标值。

由于其有限的工作空间及其移动轴线的空间布置，典型的坐标测量机通常不适合加工工件。而是，通常仅针对工件测量来优化坐标测量机，特别是其运动系统。

另一方面，经常使用的制造设备、特别是工业机器人(特别是六轴铰接机器人)不适合于坐标测量。例如，工业机器人表现出增加的温度膨胀和/或在负载下变形相对明显。然而，通常由旋转编码器组成的机器人的姿态测量系统只能在有限的程度内捕获这种影响。因此，仅基于旋转编码器值计算的机器人位置只能在有限程度上对应于实际情况。

实际上，这通常意味着物体制造和物体测量是分开的过程，甚至为其使用不同的设备(例如，用于制造的制造机器人和用于物体测量的分开的坐标测量机)。由于成本、运输、空间和时间的原因，这是不利的。

这就是为什么在现有技术中存在还将坐标测量功能也集成到制造设备的运动系统中和/或设计适合于制造与坐标确定两者的运动系统的方法的原因。在这种情况下的一个目的可以是确定加工过的工件的坐标和/或确定设备的、特别是机器人的预定参考点的坐标，比如其TCP(工具中心点)。如果确定了与工件接触，则可以从后者的坐标(例如，当知道布置在机器人处的测量传感器或工具的尺寸时)间接地推断出工件的坐标。

例如，已知为工业机器人提供可光学捕获的标记或目标并使用相机系统捕获这种标记。光学捕获可以被理解为是指捕获电磁辐射，该电磁辐射特别地对应于捕获结构的移动状态，例如因为从测量相机的角度来看，其根据所述移动状态而被不同地反射。如上所述，标记/目标的捕获基于如下想法，即工业机器人的典型姿态测量系统通常测量准确度不足，这些姿态测量系统典型地由各个机器人关节中的旋转编码器组成。相比之下，可以利用可光学捕获的标记来确定机器人的实际3D姿态(也就是说其空间姿态)，而与旋转编码器的测量值无关。

然而，在这种情况下的一个缺点是，例如由于污物或热，不能在所有制造环境中可靠地操作相机系统。设置的复杂性也会增加，并且容许的机器人移动可能会受到限制，因为必须始终确保从相机系统的视角来看，光学标记不会被各个机器人连杆遮挡。

此外，存在如下解决方案：具有多个经由旋转关节连接的连杆的坐标测量臂附接到工业机器人上，类似作为并联连接的运动系统，并且与所述工业机器人联合移动。坐标测量臂可以具有比工业机器人更准确的旋转编码器，并且可以更精确地测量例如机器人的3D姿态。因此，在机器人与坐标测量臂之间以及在坐标测量臂本身内部在坐标测量臂的各个连杆之间存在机械连接，并且因此存在机械约束。