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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 20. Januar 2010 angemeldeten vorläufigen Patentanmeldung, Aktenzeichen 61/296,555, der am 16. Juni 2010. angemeldeten vorläufigen Patentanmeldung, Aktenzeichen 61/355,279, und der am 4. Juni 2010 angemeldeten vorläufigen Patentanmeldung, Aktenzeichen 61/351,347, deren Inhalt hiermit in seiner Gesamtheit einbezogen wird.
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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Koordinatenmessgerät, und insbesondere ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät mit mehreren voneinander unabhängigen Bussen.
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Tragbare Gelenkarm-Koordinatenmessgeräte (Gelenkarm-KMGs) haben bei der Herstellung oder Produktion von Teilen, bei denen die Abmessungen dieser während verschiedener Phasen der Herstellung oder Produktion (z. B. Bearbeitung) des Teils schnell und präzise geprüft werden müssen, verbreitet Anwendung gefunden. Tragbare Gelenkarm-KMGs stellen eine enorme Verbesserung gegenüber bekannten ortsfesten oder feststehenden, kostspieligen und relativ schwierig zu verwendenden Messeinrichtungen dar, insbesondere in Bezug auf den Zeitaufwand für die Durchführung der Größenmessung von relativ komplexen Teilen. Normalerweise führt ein Benutzer eines tragbaren Gelenkarm-KMG einfach eine Sonde entlang der Oberfläche des zu messenden Teils oder Objekts. Die Messdaten werden dann aufgezeichnet und dem Bediener bereitgestellt. In einigen Fällen werden die Daten dem Bediener in optischer Form bereitgestellt, beispielsweise in dreidimensionaler (3-D) Form auf einem Computerbildschirm. In anderen Fällen werden die Daten dem Bediener in numerischer Form bereitgestellt, beispielsweise wenn bei der Messung des Durchmessers eines Lochs der Text ”Durchmesser = 1,0034” auf einem Computerbildschirm angezeigt wird.
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Ein Beispiel eines tragbaren Gelenkarm-KMG des Stands der Technik wird in dem
US-Patent Nr. 5,402,582 ('582) des gleichen Inhabers offenbart, welches hierin in seiner Gesamtheit einbezogen wird. Das Patent '582 offenbart ein 3-D-Messsystem, das ein manuell bedientes Gelenkarm-KMG mit einem Tragunterteil an einem Ende und einer Messsonde am anderen Ende umfasst. Das
US-Patent Nr. 5,611,147 ('147) des gleichen Inhabers, welches hierin in seiner Gesamtheit einbezogen wird, offenbart ein ähnliches Gelenkarm-KMG. In dem Patent '147 umfasst das Gelenkarm-KMG mehrere Merkmale einschließlich einer zusätzlichen Drehachse am Sondenende, wodurch für einen Arm eine Konfiguration mit zwei-zwei-zwei oder zwei-zwei-drei Achsen bereitgestellt wird (wobei Letztere ein Arm mit sieben Achsen ist).
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In heutigen Gelenkarm-KMGs werden Messdaten, einschließlich Kodiererdaten, erfasst und entlang eines in dem Gelenkarm-KMG angeordneten Armbusses übertragen. Ein Nachteil der Verwendung eines einzigen Busses besteht darin, dass sich Kennzeichen des Busses, wie die Busgeschwindigkeit und die Busbreite, nach den Anforderungen der Kodierer und der Kodiererdaten richten. Ein weiterer Nachteil der Verwendung eines einzigen Busses besteht darin, dass die Menge der Daten, die keine Kodiererdaten sind und über den Armbus übertragen werden können, durch die verbleibende Kapazität in dem Armbus begrenzt ist, nachdem die von den Kodiererdaten beanspruchte Kapazität berücksichtigt wurde. Obwohl bestehende Gelenkarm-KMGs für ihren beabsichtigten Zweck geeignet sind, besteht Bedarf an einem tragbaren Gelenkarm-KMG, das gewisse Merkmale von Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung aufweist, um einen verbesserten Armbus zur Verfügung zu stellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Ausgestaltung ist ein ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG). Das Gelenkarm-KMG weist einen manuell positionierbaren Gelenkarm mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden auf, wobei der Armabschnitt eine Vielzahl von verbundenen Armsegmenten umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zum Erzeugen eines Positionssignals. Das Gelenkarm-KMG umfasst auch eine an das erste Ende gekoppelte Messvorrichtung sowie eine elektronische Schaltung. Die elektronische Schaltung ist konfiguriert, um die Positionssignale von dem mindestens einen Positionsmessgerät zu empfangen und Daten zur Verfügung zu stellen, die einer Position der Messvorrichtung entsprechen. Das Gelenkarm-KMG umfasst des Weiteren ein zwischen der Messvorrichtung und dem ersten Ende angeordnetes Sondenende, eine abnehmbar an das Sondenende gekoppelte Zubehörvorrichtung, einen Kodiererdatenbus sowie einen ersten Vorrichtungsdatenbus. Der Kodiererdatenbus ist an das mindestens eine Positionsmessgerät und die elektronische Schaltung gekoppelt, und der Kodiererdatenbus ist so konfiguriert, dass er das Positionssignal an die elektronische Schaltung sendet. Der erste Vorrichtungsdatenbus ist an die Zubehörvorrichtung und die elektronische Schaltung gekoppelt. Der erste Vorrichtungsdatenbus ist so konfiguriert, dass er gleichzeitig mit und unabhängig von dem Kodiererdatenbus arbeitet, um von der Zubehörvorrichtung an die elektronische Schaltung Zubehörvorrichtungsdaten zu senden.
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Eine weitere Ausgestaltung ist ein tragbares Gelenkarm-KMG, das einen manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden umfasst, wobei der Armabschnitt eine Vielzahl von verbundenen Armsegmenten umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zum Erzeugen eines Positionssignals. Das Gelenkarm-KMG umfasst des Weiteren eine an das erste Ende gekoppelte Messvorrichtung sowie eine elektronische Schaltung. Die elektronische Schaltung ist konfiguriert, um das Positionssignal von dem mindestens einen Positionsmessgerät zu empfangen und Daten zur Verfügung zu stellen, die einer Position der Messvorrichtung entsprechen. Das Gelenkarm-KMG umfasst des Weiteren ein zwischen der Messvorrichtung und dem ersten Ende angeordnetes Sondenende, einen Kodiererdatenbus sowie einen ersten Vorrichtungsdatenbus. Der Kodiererdatenbus ist an das mindestens eine Positionsmessgerät und die elektronische Schaltung gekoppelt, und der Kodiererdatenbus ist so konfiguriert, dass er das Positionssignal an die elektronische Schaltung sendet. Der erste Vorrichtungsdatenbus ist an die Messvorrichtung und die elektronische Schaltung gekoppelt. Der erste Vorrichtungsdatenbus ist so konfiguriert, dass er gleichzeitig mit und unabhängig von dem Kodiererdatenbus arbeitet.
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Eine weitere Ausgestaltung ist ein Verfahren zum Betreiben eines tragbaren Gelenkarm-KMG. Das Verfahren umfasst das Empfangen eines Positionssignals über einen Kodiererdatenbus. Das tragbare Gelenkarm-KMG umfasst einen manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt eine Vielzahl von verbundenen Armsegmenten umfasst, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zum Erzeugen eines Positionssignals umfasst. Das tragbare Gelenkarm-KMG umfasst des Weiteren: eine an das erste Ende gekoppelte Messvorrichtung; ein zwischen der Messvorrichtung und dem ersten Ende angeordnetes Sondenende, eine abnehmbar an das Sondenende gekoppelte Zubehörvorrichtung; die elektronische Schaltung; den Kodiererdatenbus, der mit dem mindestens einen Positionsmessgerät und der elektronischen Schaltung kommuniziert; und einen Vorrichtungsdatenbus, der mit der Zubehörvorrichtung und der elektronischen Schaltung kommuniziert. Zubehörvorrichtungsdaten werden an der elektronischen Schaltung empfangen. Die Zubehörvorrichtungsdaten werden über den Vorrichtungsdatenbus von der Zubehörvorrichtung empfangen. Der Vorrichtungsdatenbus arbeitet gleichzeitig mit und unabhängig von dem Kodiererdatenbus.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nun bezugnehmend auf die Zeichnungen sind beispielhafte Ausgestaltungen gezeigt, die hinsichtlich des gesamten Rahmens der Offenbarung nicht als beschränkend anzusehen sind und wobei die Elemente in mehreren Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind:
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1 einschließlich 1A und 1B sind perspektivische Darstellungen eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts (Gelenkarm-KMG), das Ausgestaltungen verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung darin aufweist;
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2 einschließlich 2A–2D zusammengenommen sind Blockschaltbilder der Elektronik, die als Teil des Gelenkarm-KMG von 1 gemäß einer Ausgestaltung verwendet wird;
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3 einschließlich 3A und 3B zusammengenommen sind Blockschaltbilder, die detaillierte Merkmale des elektronischen Datenverarbeitungssystems von 2 gemäß einer Ausgestaltung beschreiben;
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4 ist eine Schrägansicht des Sondenendes des Gelenkarm-KMG aus 1;
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5 ist eine Seitenansicht des Sondenendes aus 4, wobei der Griff an dieses gekoppelt ist;
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6 ist eine teilweise Seitenansicht des Sondenendes von 4, an das der Griff angebracht ist;
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7 ist eine vergrößerte teilweise Seitenansicht des Schnittstellenabschnitts des Sondenendes von 6;
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8 ist eine weitere vergrößerte teilweise Seitenansicht des Schnittstellenabschnitts des Sondenendes von 5;
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9 ist eine teilweise geschnittene Schrägansicht des Griffs von 4;
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10 ist eine Schrägansicht des Sondenendes des Gelenkarm-KMG von 1 mit einer daran angebrachten Laserliniensondenvorrichtung;
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11 ist eine teilweise geschnittene Schrägansicht der Laserliniensonde von 10;
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12 ist eine Schrägansicht des Sondenendes des Gelenkarm-KMG von 1 mit einer daran angebrachten anderen abnehmbaren Vorrichtung;
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13 ist eine Schrägansicht des Sondenendes des Gelenkarm-KMG von 1 mit einem daran angebrachten Lackiervorrichtung;
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14, einschließlich 14A–14C, sind Darstellungen eines Projektionsbildes, das so eingestellt werden kann, dass es als Funktion der Armposition und -ausrichtung mit einem Teilekennzeichen ausgerichtet bleiben kann, gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
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15, einschließlich 15A–15B, sind Ansichten einer Oberfläche eines Teils mit einem darauf projizierten Bild, wobei das Projektionsbild Informationen über die Sondenführung und den Sondenstatus enthält;
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16 ist eine Perspektivdarstellung eines Gelenkarm-KMG mit zwei auf einem Sondenende montierten Projektoren und einem dritten, auf einem weiteren Abschnitt des Gelenkarm-KMG montierten Projektor;
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17 ist eine Perspektivdarstellung eines weiteren Gelenkarm-KMG mit zwei auf einem Sondenende montierten Projektoren;
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18 ist eine Perspektivdarstellung eines Gelenkarm-KMG mit einem auf einem Sondenende montierten Projektor, wobei der Projektor ein Bild auf eine Oberfläche eines Teils projiziert, wobei das Projektionsbild verborgene Kennzeichen hinter der Oberfläche des Teils enthält;
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19 ist ein Blockdiagramm von Armbussen in einem Gelenkarm-KMG gemäß einer Ausgestaltung;
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20 ist ein Arbeitsablauf der Datenerfassung in einem Gelenkarm-KMG gemäß einer Ausgestaltung; und
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21 ist ein Arbeitsablauf einer gleichzeitigen Datenerfassung auf einem Kodiererdatenbus und einem Vorrichtungsdatenbus gemäß einer Ausgestaltung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt ein verbessertes Gelenkarm-KMG zur Verfügung, das mehrere Armbusse umfasst, die unabhängig voneinander arbeiten, um Daten innerhalb des Gelenkarm-KMG zu übertragen.
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Die 1A und 1B veranschaulichen perspektivisch ein Gelenkarm-KMG 100 nach verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, wobei ein Gelenkarm eine Art von Koordinatenmessgerät ist. Wie in den 1A und 1B gezeigt ist, kann das beispielhafte Gelenkarm-KMG 100 ein Gelenkmessgerät mit sechs oder sieben Achsen umfassen, das ein Sondenende 401 aufweist, das ein Messsondengehäuse 102 umfasst, das an einem Ende an einen Armabschnitt 104 des Gelenkarm-KMG 100 gekoppelt ist. Der Armabschnitt 104 umfasst ein erstes Armsegment 106, das durch eine erste Gruppierung von Lagereinsätzen 110 (z. B. zwei Lagereinsätze) an ein zweites Armsegment 108 gekoppelt ist. Eine zweite Gruppierung von Lagereinsätzen 112 (z. B. zwei Lagereinsätze) koppelt das zweite Armsegment 108 an das Messsondengehäuse 102. Eine dritte Gruppierung von Lagereinsätzen 114 (z. B. drei Lagereinsätze) koppelt das erste Armsegment 106 an ein Unterteil 116, das am anderen Ende des Armabschnitts 104 des Gelenkarm-KMG 100 angeordnet ist. Jede Gruppierung von Lagereinsätzen 110, 112, 114 stellt mehrere Achsen der Gelenkbewegung bereit. Das Sondenende 401 kann auch ein Messsondengehäuse 102 umfassen, das die Welle des siebten Achsenabschnitts des Gelenkarm-KMG 100 umfasst (z. B. einen Einsatz, der ein Kodierersystem enthält, das die Bewegung des Messgeräts, beispielsweise einer Sonde 118, in der siebten Achse des Gelenkarm-KMG 100 bestimmt). In dieser Ausgestaltung kann sich das Sondenende 401 um eine Achse drehen, die sich durch die Mitte des Messsondengehäuses 102 erstreckt. Das Unterteil 116 ist bei der Verwendung des Gelenkarm-KMG 100 normalerweise an einer Arbeitsfläche befestigt.
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Jeder Lagereinsatz in jeder Lagereinsatzgruppierung 110, 112, 114 enthält normalerweise ein Kodierersystem (z. B. ein optisches Winkelkodierersystem). Das Kodierersystem (d. h. ein Positionsmessgerät) stellt eine Angabe der Position der jeweiligen Armsegmente 106, 108 und der entsprechenden Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 bereit, die alle zusammen eine Angabe der Position der Sonde 118 in Bezug auf das Unterteil 116 (und somit die Position des durch das Gelenkarm-KMG 100 gemessenen Objekts in einem bestimmten Bezugssystem – beispielsweise einem lokalen oder globalen Bezugssystem) bereitstellen. Die Armsegmente 106, 108 können aus einem in geeigneter Weise starren Material bestehen, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, einem Kohlefaserverbundmaterial. Ein tragbares Gelenkarm-KMG 100 mit sechs oder sieben Achsen der Gelenkbewegung (d. h.
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Freiheitsgraden) stellt die Vorteile bereit, dass dem Bediener gestattet wird, die Sonde 118 an einer gewünschten Stelle in einem 360°-Bereich rings um das Unterteil 116 zu positionieren, wobei ein Armabschnitt 104 bereitgestellt wird, der leicht von dem Bediener gehandhabt werden kann. Es ist jedoch zu erkennen, dass die Darstellung eines Armabschnitts 104 mit zwei Armsegmenten 106, 108 als Beispiel dient und dass die beanspruchte Erfindung nicht dadurch eingeschränkt sein sollte. Ein Gelenkarm-KMG 100 kann eine beliebige Anzahl an Armsegmenten aufweisen, die durch Lagereinsätze (und somit mehr oder weniger als sechs oder sieben Achsen der Gelenkbewegung bzw. Freiheitsgrade) miteinander gekoppelt sind.
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Die Sonde 118 ist abnehmbar am Messsondengehäuse 102 angebracht, welches mit der Lagereinsatzgruppierung 112 verbunden ist. Ein Griff 126 ist in Bezug auf das Messsondengehäuse 102 beispielsweise mittels eines Schnellverbinders abnehmbar. Der Griff 126 kann durch ein anderes Gerät ersetzt werden (z. B. eine Laserliniensonde, einen Strichcodeleser), wodurch die Vorteile bereitgestellt werden, dass dem Bediener die Verwendung verschiedener Messgeräte mit demselben Gelenkarm-KMG 100 gestattet wird. Das Messsondengehäuse 102 beherbergt bei beispielhaften Ausgestaltungen eine abnehmbare Sonde 118, die ein Kontaktmessgerät ist und verschiedene Spitzen 118 aufweisen kann, die das zu messende Objekt physisch berühren und folgende umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein: Sonden vom Typ Kugel, berührungsempfindlich, gebogen oder verlängert. Bei anderen Ausgestaltungen wird die Messung beispielsweise durch ein berührungsloses Gerät wie z. B. eine Laserliniensonde (LLP) durchgeführt. Der Griff 126 ist bei einer Ausgestaltung durch die LLP ersetzt, wobei der Schnellverbinder verwendet wird. Andere Typen von Messgeräten können den abnehmbaren Griff 126 ersetzen, um eine zusätzliche Funktionalität bereitzustellen. Die Beispiele für solche Messgeräte umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, z. B. eine oder mehrere Beleuchtungslampen, einen Temperatursensor, einen Thermoscanner, einen Strichcodescanner, einen Projektor, eine Lackierpistole, eine Kamera oder dergleichen.
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In 1A und 1B ist ersichtlich, dass das Gelenkarm-KMG 100 den abnehmbaren Griff 126 umfasst, der die Vorteile bereitstellt, dass Ausrüstungsteile oder Funktionalitäten ausgetauscht werden können, ohne dass das Messsondengehäuse 102 von der Lagereinsatzgruppierung 112 entfernt werden muss. Wie unter Bezugnahme auf 2 detaillierter besprochen wird, kann der abnehmbare Griff 126 auch einen elektrischen Anschluss umfassen, der es gestattet, dass elektrische Energie und Daten mit dem Griff 126 und der im Sondenende angeordneten entsprechenden Elektronik ausgetauscht werden.
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Bei verschiedenen Ausgestaltungen ermöglicht jede Gruppierung von Lagereinsätzen
110,
112,
114, dass der Armabschnitt
104 des Gelenkarm-KMG
100 um mehrere Drehachsen bewegt wird. Wie bereits erwähnt, umfasst jede Lagereinsatzgruppierung
110,
112,
114 entsprechende Kodierersysteme wie beispielsweise optische Winkelkodierer, die jeweils koaxial mit der entsprechenden Drehachse z. B. der Armsegmente
106,
108 angeordnet sind. Das optische Kodierersystem erfasst eine Drehbewegung (Schwenkbewegung) oder Querbewegung (Gelenkbewegung) beispielsweise von jedem der Armsegmente
106,
108 um die entsprechende Achse und überträgt ein Signal zu einem elektronischen Datenverarbeitungssystem in dem Gelenkarm-KMG
100, wie hierin im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Jede einzelne unverarbeitete Kodiererzählung wird separat als Signal zu dem elektronischen Datenverarbeitungssystem gesendet, wo sie zu Messdaten weiterverarbeitet wird. Es ist kein von dem Gelenkarm-KMG
100 selbst getrennter Positionsberechner (z. B. eine serielle Box) erforderlich, der in dem
US-Patent Nr. 5,402,582 ('582) des gleichen Inhabers offenbart wird.
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Das Unterteil 116 kann eine Befestigungs- bzw. Montagevorrichtung 120 umfassen. Die Montagevorrichtung 120 ermöglicht die abnehmbare Montage des Gelenkarm-KMG 100 an einer gewünschten Stelle wie beispielsweise einem Inspektionstisch, einem Bearbeitungszentrum, einer Wand oder dem Boden. Das Unterteil 116 umfasst bei einer Ausgestaltung einen Griffabschnitt 122, der eine zweckmäßige Stelle ist, an welcher der Bediener das Unterteil 116 hält, während das Gelenkarm-KMG 100 bewegt wird. Bei einer Ausgestaltung umfasst das Unterteil 116 ferner einen beweglichen Abdeckungsabschnitt 124, der herunterklappbar ist, um eine Benutzerschnittstelle wie beispielsweise einen Bildschirm freizugeben.
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Gemäß einer Ausgestaltung enthält bzw. beherbergt das Unterteil 116 des tragbaren Gelenkarm-KMG 100 ein elektronisches Datenverarbeitungssystem, das zwei Hauptkomponenten umfasst: ein Basisverarbeitungssystem, das die Daten der verschiedenen Kodierersysteme im Gelenkarm-KMG 100 sowie Daten, die andere Armparameter zur Unterstützung der dreidimensionalen (3-D) Positionsberechnungen repräsentieren, verarbeitet; und ein Benutzerschnittstellen-Verarbeitungssystem, das ein integriertes Betriebssystem, einen berührungssensitiven Bildschirm und eine residente Anwendungssoftware umfasst, welche die Implementierung relativ vollständiger messtechnischer Funktionen innerhalb des Gelenkarm-KMG 100 gestattet, ohne dass dabei eine Verbindung zu einem externen Computer vorhanden sein muss.
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Das elektronische Datenverarbeitungssystem im Unterteil 116 kann mit den Kodierersystemen, Sensoren und anderer peripherer Hardware, die entfernt vom Unterteil 116 angeordnet ist (z. B. eine LLP, die am abnehmbaren Griff 126 an dem Gelenkarm-KMG 100 montiert werden kann), kommunizieren. Die Elektronik, die diese peripheren Hardwarevorrichtungen oder -merkmale unterstützt, kann in jeder der in dem tragbaren Gelenkarm-KMG 100 angeordneten Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 angeordnet sein.
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2 ist ein Blockschaltbild der Elektronik, die gemäß einer Ausgestaltung in einem Gelenkarm-KMG 100 verwendet wird. Die in 2 dargestellte Ausgestaltung umfasst ein elektronisches Datenverarbeitungssystem 210, das eine Basisprozessorkarte 204 zur Implementierung des Basisverarbeitungssystems, eine Benutzerschnittstellenkarte 202, eine Basisenergiekarte 206 zur Bereitstellung von Energie, ein Bluetooth-Modul 232 und eine Basisneigungskarte 208 umfasst. Die Benutzerschnittstellenkarte 202 umfasst einen Computerprozessor zum Ausführen der Anwendungssoftware, um die Benutzerschnittstelle, den Bildschirm und andere hierin beschriebene Funktionen auszuführen.
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In 2 ist ersichtlich, dass das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 über einen oder mehrere Armbusse 218 mit den vorgenannten mehreren Kodierersystemen kommuniziert. Jedes Kodierersystem erzeugt bei der in 2 dargestellten Ausgestaltung Kodiererdaten und umfasst: eine Kodierer-Armbus-Schnittstelle 214, einen digitalen Kodierer-Signalprozessor (DSP) 216, eine Kodierer-Lesekopf-Schnittstelle 234 und einen Temperatursensor 212. Andere Geräte wie beispielsweise Dehnungssensoren können an den Armbus 218 angeschlossen werden.
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In 2 ist auch die Sondenende-Elektronik 230 dargestellt, die mit dem Armbus 218 kommuniziert. Die Sondenende-Elektronik 230 umfasst einen Sondenende-DSP 228, einen Temperatursensor 212, einen Griff-/LLP-Schnittstellenbus 240, der bei einer Ausgestaltung über den Schnellverbinder mit dem Griff 126 oder der LLP 242 verbindet, und eine Sondenschnittstelle 226. Der Schnellverbinder ermöglicht den Zugang des Griffs 126 zu dem Datenbus, den Steuerleitungen, dem von der LLP 242 benutzten Energiebus und anderen Ausrüstungsteilen. Die Sondenende-Elektronik 230 ist bei einer Ausgestaltung in dem Messsondengehäuse 102 an dem Gelenkarm-KMG 100 angeordnet. Der Griff 126 kann bei einer Ausgestaltung von dem Schnellverbinder entfernt werden und die Messung kann mit der Laserliniensonde (LLP) 242, die über den Griff-/LLP-Schnittstellenbus 240 mit der Sondenende-Elektronik 230 des Gelenkarm-KMG 100 kommuniziert, durchgeführt werden. Bei einer Ausgestaltung sind das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 im Unterteil 116 des Gelenkarm-KMG 100, die Sondenende-Elektronik 230 im Messsondengehäuse 102 des Gelenkarm-KMG 100 und die Kodierersysteme in den Lagereinsatzgruppierungen 110, 112, 114 angeordnet. Die Sondenschnittstelle 226 kann durch ein beliebiges geeignetes Kommunikationsprotokoll, das im Handel erhältliche Produkte von Maxim Integrated Products, Inc., die als 1-Wire®-Kommunikationsprotokoll 236 ausgebildet sind, umfasst, mit dem Sondenende-DSP 228 verbunden werden.
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3 ist ein Blockschaltbild, das detaillierte Merkmale des elektronischen Datenverarbeitungssystems 210 des Gelenkarm-KMG 100 gemäß einer Ausgestaltung beschreibt. Das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 ist bei einer Ausgestaltung im Unterteil 116 des Gelenkarm-KMG 100 angeordnet und umfasst die Basisprozessorkarte 204, die Benutzerschnittstellenkarte 202, eine Basisenergiekarte 206, ein Bluetooth-Modul 232 und ein Basisneigungsmodul 208.
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Bei einer in 3 dargestellten Ausgestaltung umfasst die Basisprozessorkarte 204 die verschiedenen hierin dargestellten funktionellen Blöcke. Eine Basisprozessorfunktion 302 wird beispielsweise verwendet, um die Erfassung von Messdaten des Gelenkarm-KMG 100 zu unterstützen, und empfängt über den Armbus 218 und eine Bussteuermodulfunktion 308 die unverarbeiteten Armdaten (z. B. Daten des Kodierersystems). Die Speicherfunktion 304 speichert Programme und statische Armkonfigurationsdaten. Die Basisprozessorkarte 204 umfasst ferner eine für eine externe Hardwareoption vorgesehene Portfunktion 310, um mit etwaigen externen Hardwaregeräten oder Ausrüstungsteilen wie beispielsweise einer LLP 242 zu kommunizieren. Eine Echtzeituhr (RTC; real time clock) und ein Protokoll 306, eine Batteriesatzschnittstelle (IF; interface) 316 und ein Diagnoseport 318 sind ebenfalls in der Funktionalität bei einer Ausgestaltung der in 3 abgebildeten Basisprozessorkarte 204 enthalten.
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Die Basisprozessorkarte 204 leitet auch die gesamte drahtgebundene und drahtlose Datenkommunikation mit externen (Host-Rechner) und internen (Bildschirmprozessor 202) Geräten. Die Basisprozessorkarte 204 ist in der Lage, über eine Ethernet-Funktion 320 mit einem Ethernet-Netzwerk (wobei z. B. eine Taktsynchronisations-Norm wie beispielsweise IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1588 verwendet wird), über eine LAN-Funktion 322 mit einem drahtlosen Local Area Network (WLAN; wireless local area network) und über eine Parallel-Seriell-Kommunikations-Funktion (PSK-Funktion) 314 mit dem Bluetooth-Modul 232 zu kommunizieren. Die Basisprozessorkarte 204 umfasst des Weiteren einen Anschluss an ein Universal-Serial-Bus-Gerät (USB-Gerät) 312.
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Die Basisprozessorkarte
204 überträgt und erfasst unverarbeitete Messdaten (z. B. Zählungen des Kodierersystems, Temperaturmesswerte) für die Verarbeitung zu Messdaten, ohne dass dabei irgendeine Vorverarbeitung erforderlich ist, wie sie beispielsweise bei der seriellen Box des vorgenannten Patents '
582 offenbart wird. Der Basisprozessor
204 sendet die verarbeiteten Daten über eine RS485-Schnittstelle (IF)
326 zu dem Bildschirmprozessor
328 auf der Benutzerschnittstellenkarte
202. Bei einer Ausgestaltung sendet der Basisprozessor
204 auch die unverarbeiteten Messdaten an einen externen Computer.
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Nun Bezug nehmend auf die Benutzerschnittstellenkarte 202 in 3, werden die vom Basisprozessor empfangenen Winkel- und Positionsdaten von auf dem Bildschirmprozessor 328 ausgeführten Anwendungen verwendet, um ein autonomes messtechnisches System in dem Gelenkarm-KMG 100 bereitzustellen. Die Anwendungen können auf dem Bildschirmprozessor 328 ausgeführt werden, um beispielsweise folgende, aber nicht darauf beschränkte Funktionen zu unterstützen: Messung von Merkmalen, Anleitungs- und Schulungsgrafiken, Ferndiagnostik, Temperaturkorrekturen, Steuerung verschiedener Betriebseigenschaften, Verbindung zu verschiedenen Netzwerken und Anzeige gemessener Objekte. Die Benutzerschnittstellenkarte 202 umfasst zusammen mit dem Bildschirmprozessor 328 und einer Benutzerschnittstelle für einen Flüssigkristallbildschirm (LCD-Bildschirm; liquid crystal display) 338 (z. B. ein berührungssensitiver LCD-Bildschirm) mehrere Schnittstellenoptionen, zu denen eine Secure-Digital-Karten-Schnittstelle (SD-Karten-Schnittstelle) 330, ein Speicher 332, eine USB-Host-Schnittstelle 334, ein Diagnoseport 336, ein Kameraport 340, eine Audio-/Video-Schnittstelle 342, ein Wähl-/Funkmodem 344 und ein Port 346 für das Global Positioning System (GPS) gehören.
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Das in 3 abgebildete elektronische Datenverarbeitungssystem 210 umfasst des Weiteren eine Basisenergiekarte 206 mit einem Umgebungsaufzeichnungsgerät 362 zur Aufzeichnung von Umgebungsdaten. Die Basisenergiekarte 206 stellt auch Energie für das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 bereit, wobei ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 358 und eine Batterieladegerät-Steuerung 360 verwendet werden. Die Basisenergiekarte 206 kommuniziert über einen seriellen Single-Ended-Bus 354, der eine Inter-Integrated Circuit (12C) aufweist, sowie über eine serielle Peripherieschnittstelle einschließlich DMA (DSPI) 356 mit der Basisprozessorkarte 204. Die Basisenergiekarte 206 ist über eine Ein-/Ausgabe-Erweiterungsfunktion (I/O-Erweiterungsfunktion) 364, die in der Basisenergiekarte 206 implementiert ist, mit einem Neigungssensor und einem Radiofrequenzidentifikations-Modul (RFID-Modul) 208 verbunden.
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Obwohl sie als getrennte Komponenten dargestellt sind, können alle oder eine Untergruppe der Komponenten bei anderen Ausgestaltungen physisch an verschiedenen Stellen angeordnet sein und/oder die Funktionen auf andere Art als bei der in 3 dargestellten kombiniert sein. Beispielsweise sind die Basisprozessorkarte 204 und die Benutzerschnittstellenkarte 202 bei einer Ausgestaltung in einer physischen Karte kombiniert.
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Nun mit Bezug auf die 4–9 ist eine beispielhafte Ausgestaltung eines Sondenendes 401 mit einem Messsondengehäuse 102 mit einer mechanischen und elektrischen Schnellverbinderschnittstelle gezeigt, die das Koppeln einer abnehmbaren und austauschbaren Vorrichtung 400 an das Gelenkarm-KMG 100 gestattet. In der beispielhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung 400 ein Gehäuse 402, das einen Griffabschnitt 404 umfasst, der so bemessen und geformt ist, dass er in der Hand eines Bedieners gehalten werden kann, wie zum Beispiel bei einem Kolbengriff. Das Gehäuse 402 ist eine dünnwandige Struktur mit einem Hohlraum 406 (9). Der Hohlraum 406 ist so bemessen und konfiguriert, dass er einen Controller 408 aufnehmen kann. Der Controller 408 kann eine digitale Schaltung, zum Beispiel mit einem Mikroprozessor, oder eine analoge Schaltung sein. In einer Ausgestaltung kommuniziert der Controller 408 asynchron und bidirektional mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 (2 und 3). Die Kommunikationsverbindung zwischen dem Controller 408 und dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 kann drahtgebunden sein (z. B. über den Controller 420), oder sie kann eine direkte oder indirekte drahtlose Verbindung (z. B. Bluetooth oder IEEE 802.11), oder aber eine Kombination von einer drahtgebundenen und einer drahtlosen Verbindung sein. In der beispielhaften Ausgestaltung ist das Gehäuse 402 in zwei Hälften 410, 412 gebildet, zum Beispiel aus einem Spritzguss-Kunststoffmaterial. Die Hälften 410, 412 können durch Befestigungsvorrichtungen, wie zum Beispiel Schrauben 414, aneinander befestigt sein. In anderen Ausgestaltungen können die Gehäusehälften 410, 412 zum Beispiel durch Klebstoffe oder Ultraschallschweißen aneinander befestigt sein.
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Der Griffabschnitt 404 umfasst auch Tasten/Knöpfe oder Stellglieder 416, 418, die durch den Bediener manuell aktiviert werden können. Die Stellglieder 416, 418 sind mit dem Controller 408 gekoppelt, der ein Signal an einen Controller 420 innerhalb des Sondengehäuses 102 übermittelt. In den beispielhaften Ausgestaltungen führen die Stellglieder 416, 418 die Funktionen der Stellglieder 422, 424, aus, die auf dem Sondengehäuse 102 gegenüber der Vorrichtung 400 angeordnet sind. Es ist ersichtlich, dass die Vorrichtung 400 zusätzliche Schalter, Tasten/Knöpfe oder andere Stellglieder aufweisen kann, die auch verwendet werden können, um die Vorrichtung 400 und das Gelenkarm-KMG 100 zu steuern, oder umgekehrt. Die Vorrichtung 400 kann zum Beispiel auch Anzeigevorrichtungen, wie Leuchtdioden (LEDs), Schallgeber, Messgeräte, Anzeigen oder Messinstrumente aufweisen. In einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung 400 ein digitales Sprachaufzeichnungsgerät umfassen, das die Synchronisation von verbalen Kommentaren mit einem gemessenen Punkt gestattet. In noch einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung 400 ein Mikrophon, das es dem Bediener gestattet, sprachgesteuerte Befehle an das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 zu übertragen.
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In einer Ausgestaltung kann der Griffabschnitt 404 so konfiguriert sein, dass er mit jeder Hand des Bedieners oder mit einer bestimmten Hand (z. B. der linken Hand oder der rechten Hand) verwendet werden kann. Der Griffabschnitt 404 kann auch so konfiguriert sein, dass er von Bedienern mit Behinderungen bedient werden kann (z. B. Bediener, denen Finger fehlen, oder Bediener mit einem Prothesearm). Des Weiteren kann der Griffabschnitt 404 abgenommen und das Sondengehäuse 102 alleine verwendet werden, wenn die Raumverhältnisse beengt sind. Wie oben besprochen, kann das Sondenende 401 auch die Welle der siebten Achse des Gelenkarm-KMG 100 aufweisen. Bei dieser Ausgestaltung kann die Vorrichtung 400 so angeordnet sein, dass sie sich um die siebte Achse des Gelenkarm-KMG dreht.
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Das Sondenende 401 umfasst eine mechanische und elektrische Schnittstelle 426 mit einem ersten Verbindungsstück 429 (8) auf der Vorrichtung 400, das mit einem zweiten Verbindungsstück 428 auf dem Sondengehäuse 102 zusammenwirkt. Die Verbindungsstücke 428, 429 können elektrische und mechanische Merkmale umfassen, die das Koppeln der Vorrichtung 400 an das Sondengehäuse 102 gestatten. In einer Ausgestaltung umfasst die Schnittstelle 426 eine erste Oberfläche 430 mit einem mechanischen Koppler 432 und einem darauf angeordneten elektrischen Verbindungsstück 434. Das Gehäuse 402 umfasst auch eine zweite Oberfläche 436, die angrenzend an und mit Versatz zu der ersten Oberfläche 430 positioniert ist. In der beispielhaften Ausgestaltung ist die zweite Oberfläche 436 eine planare Oberfläche, die um einen Abstand von etwa 1,27 cm (0,5 Inch) von der ersten Oberfläche 430 versetzt ist. Wie später genauer besprochen wird, schafft dieser Versatz einen Zwischenraum für die Finger des Bedieners, wenn er eine Befestigungsvorrichtung, wie den Kragen 438, anzieht oder löst. Die Schnittstelle 426 schafft eine relativ schnelle und sichere elektronische Verbindung zwischen der Vorrichtung 400 und dem Sondengehäuse 102, ohne dass Steckerstifte ausgerichtet werden müssen, und ohne Bedarf an separaten Kabeln oder Verbindungsstücken.
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Das elektrische Verbindungsstück 434 erstreckt sich von der ersten Oberfläche 430 und umfasst einen oder mehrere Steckerstifte 440, die asynchron bidirektional mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 elektrisch gekoppelt sind (2 und 3), wie zum Beispiel über einen oder mehrere Armbusse 218. Die bidirektionale Kommunikationsverbindung kann drahtgebunden (z. B. über den Armbus 218), drahtlos (z. B. Bluetooth oder IEEE 802.11) oder eine Kombination aus einer drahtgebundenen und einer drahtlosen Verbindung sein. In einer Ausgestaltung ist das elektrische Verbindungsstück 434 elektrisch an den Controller 420 gekoppelt. Der Controller 420 kann asynchron bidirektional mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 kommunizieren, wie zum Beispiel über einen oder mehrere Armbusse 218. Das elektrische Verbindungsstück 434 ist so positioniert, dass es eine relativ schnelle und sichere elektronische Verbindung mit dem elektrischen Verbindungsstück 442 auf dem Sondengehäuse 102 bietet. Die elektrischen Verbindungsstücke 434, 442 sind miteinander verbunden, wenn die Vorrichtung 400 an dem Sondengehäuse 102 angebracht ist. Die elektrischen Verbindungsstücke 434, 442 können jeweils ein mit Metall ummanteltes Verbindungsstückgehäuse aufweisen, das eine Abschirmung gegenüber elektromagnetischer Störung bietet und die Steckerstifte schützt sowie beim Anbringen der Vorrichtung 400 an dem Sondengehäuse 102 das Ausrichten der Stifte unterstützt.
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Der mechanische Koppler 432 schafft eine relativ starre mechanische Kopplung zwischen der Vorrichtung 400 und dem Sondengehäuse 102, um relativ präzise Anwendungen zu unterstützen, bei denen sich die Position der Vorrichtung 400 am Ende des Armabschnitts 104 des Gelenkarm-KMG 100 vorzugsweise nicht verschiebt oder bewegt. Jede derartige Bewegung kann typischerweise eine unerwünschte Beeinträchtigung der Genauigkeit des Messergebnisses nach sich ziehen. Diese gewünschten Ergebnisse werden unter Verwendung von verschiedenen Strukturmerkmalen des mechanischen Anbringungskonfigurationsabschnitts der mechanischen und elektronischen Schnellverbinder-Schnittstelle einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erreicht.
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In einer Ausgestaltung umfasst der mechanische Koppler 432 einen ersten Vorsprung 444, der an einem Ende 448 (der Vorderkante oder der ”Stirnseite” der Vorrichtung 400) positioniert ist. Der erste Vorsprung 444 kann eine ausgerundete, gekerbte oder geneigte Schnittstelle umfassen, die einen Rand 446 bildet, der sich von dem ersten Vorsprung 444 erstreckt. Der Rand 446 ist so bemessen, dass er in einem Schlitz 450 aufgenommen werden kann, der durch einen Vorsprung 452 definiert ist, der sich von dem Sondengehäuse 102 erstreckt (8). Es ist ersichtlich, dass der erste Vorsprung 444 und der Schlitz 450 zusammen mit dem Kragen 438 eine Koppleranordnung bilden, so dass, wenn der Rand 446 innerhalb des Schlitzes 450 positioniert ist, der Schlitz 450 verwendet werden kann, um sowohl die längsgerichtete als auch die seitliche Bewegung der Vorrichtung 400 einzuschränken, wenn diese auf dem Sondengehäuse 102 angebracht ist. Wie später genauer besprochen wird, kann die Drehung des Kragens 438 dazu verwendet werden, den Rand 446 innerhalb des Schlitzes 450 zu befestigen.
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Gegenüber dem ersten Vorsprung 444 kann der mechanische Koppler 432 einen zweiten Vorsprung 454 umfassen. Der zweite Vorsprung 454 kann eine ausgerundete, mit Kerbrand versehene oder geneigte Schnittstellenfläche 456 aufweisen (5). Der zweite Vorsprung 454 ist so positioniert, dass er in eine dem Sondengehäuse 102 zugeordnete Befestigungsvorrichtung, wie zum Beispiel den Kragen 438, eingreift. Wie später genauer besprochen wird, umfasst der mechanische Koppler 432 eine erhobene Oberfläche, die von der Oberfläche 430 vorsteht, die an das elektrische Verbindungsstück 434 angrenzt oder um dieses herum angeordnet ist, das einen Drehpunkt für die Schnittstelle 426 bietet (7 und 8). Dieser dient als der dritte von drei Punkten des mechanischen Kontakts zwischen der Vorrichtung 400 und dem Sondengehäuse 102, wenn die Vorrichtung 400 daran angebracht ist.
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Das Sondengehäuse 102 umfasst einen Kragen 438, der koaxial an einem Ende angebracht ist. Der Kragen 438 umfasst einen Gewindeabschnitt, der zwischen einer ersten Position (5) und einer zweiten Position (7) beweglich ist. Durch Drehen des Kragens 438 kann der Kragen 438 verwendet werden, um die Vorrichtung 400 zu befestigen oder zu lösen, ohne dass externe Werkzeuge notwendig sind. Das Drehen des Kragens 438 bewegt den Kragen 438 entlang eines relativ groben Zylinders 474 mit quadratischem Gewinde. Die Verwendung von derartig großen, mit quadratischem Gewinde versehenen und konturierten Oberflächen ermöglicht eine erhebliche Klemmkraft bei einem minimalen Drehmoment. Die grobe Steigung der Gewinde des Zylinders 474 gestattet des Weiteren, dass der Kragen 438 durch minimale Drehung angezogen oder gelöst werden kann.
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Um die Vorrichtung 400 an das Sondengehäuse 102 zu koppeln, wird der Rand 446 in den Schlitz 450 eingeführt und die Vorrichtung wird verschwenkt, um den zweiten Vorsprung 454 zur Oberfläche 458 hin zu drehen, wie es durch den Pfeil 464 angezeigt ist (5). Der Kragen 438 wird gedreht, wodurch sich der Kragen 438 in die durch den Pfeil 462 angezeigte Richtung bewegt oder verschiebt und mit der Oberfläche 456 in Eingriff kommt. Die Bewegung des Kragens 438 gegen die abgewinkelte Oberfläche 456 treibt den mechanischen Koppler 432 gegen die erhobene Oberfläche 460. Dadurch kann die Überwindung potentieller Probleme bezüglich der Verzerrung der Schnittstelle oder fremder Objekte auf der Oberfläche der Schnittstelle, die den starren Sitz der Vorrichtung 400 auf dem Sondengehäuse 102 beeinträchtigen können, unterstützt werden. Die Kraftaufbringung durch den Kragen 438 auf den zweiten Vorsprung 454 bewirkt, dass sich der mechanische Koppler 432 nach vorne bewegt, wobei er den Rand 446 in einen Sitz auf dem Sondengehäuse 102 presst. Während der Kragen 438 weiter angezogen wird, wird der zweite Vorsprung 454 nach oben Richtung Sondengehäuse 102 gepresst, wobei Druck auf einen Drehpunkt ausgeübt wird. Dadurch wird eine Art Wippenanordnung geschaffen, die Druck auf den zweiten Vorsprung 454, den Rand 446 und den mittleren Drehpunkt ausübt, um ein Verschieben oder Wackeln der Vorrichtung 400 zu verringern oder zu verhindern. Der Drehpunkt presst unmittelbar gegen den Boden auf dem Sondengehäuse 102, während der Rand 446 eine nach unten gerichtete Kraft auf das Ende des Sondengehäuses 102 ausübt. 5 zeigt Pfeile 462, 464, um die Bewegungsrichtung der Vorrichtung 400 und des Kragens 438 zu zeigen. 7 zeigt Pfeile 466, 468, 470, um die Richtung des aufgebrachten Drucks innerhalb der Schnittstelle 426 zu zeigen, wenn der Kragen 438 angezogen wird. Es ist ersichtlich, dass der Abstand des Versatzes der Oberfläche 436 der Vorrichtung 400 einen Spalt 472 zwischen dem Kragen 438 und der Oberfläche 436 schafft (6). Der Spalt 472 gestattet es dem Bediener, einen festeren Griff an dem Kragen 438 zu erhalten, während die Gefahr des Einklemmens von Fingern beim Drehen des Kragens 438 verringert wird. In einer Ausgestaltung weist das Sondengehäuse 102 eine ausreichende Steifigkeit auf, um eine Verzerrung zu verringern oder zu verhindern, wenn der Kragen 438 angezogen wird.
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Ausgestaltungen der Schnittstelle 426 ermöglichen die korrekte Ausrichtung des mechanischen Kopplers 432 und des elektrischen Verbindungsstücks 434 und schützen auch die Elektronikschnittstelle vor ausgeübten Belastungen, die ansonsten auf Grund der Klemmwirkung des Kragens 438, des Rands 446 und der Oberfläche 456 auftreten könnten. Dies schafft den Vorteil, dass eine Beschädigung der auf einer Leiterplatte 476 montierten elektrischen Verbindungsstücke 434, 442, die gelötete Anschlussklemmen aufweisen können, durch Belastung verringert oder verhindert werden kann. Die Ausgestaltungen bieten auch gegenüber bekannten Ansätzen den Vorteil, dass ein Benutzer kein Werkzeug braucht, um die Vorrichtung 400 mit dem Sondengehäuse 102 zu verbinden oder von diesem zu trennen. Dadurch kann der Bediener die Vorrichtung 400 mit dem Sondengehäuse 102 relativ einfach verbinden oder von diesem trennen.
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Auf Grund der relativ hohen Zahl an möglichen abgeschirmten elektrischen Verbindungen mit der Schnittstelle 426 können sich das Gelenkarm-KMG 100 und die Vorrichtung 400 eine relativ hohe Zahl an Funktionen teilen. Zum Beispiel können Schalter, Tasten/Knöpfe oder andere Stellglieder, die sich an dem Gelenkarm-KMG 100 befinden, verwendet werden, um die Vorrichtung 400 zu steuern, oder umgekehrt. Des Weiteren können Befehle und Daten von dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 zur Vorrichtung 400 übermittelt werden. In einer Ausgestaltung ist die Vorrichtung 400 eine Videokamera, die Daten eines aufgezeichneten Bildes zur Speicherung in einem Speicher in dem Basisprozessor 204 oder zur Anzeige auf der Anzeige 328 überträgt. In einer anderen Ausgestaltung ist die Vorrichtung 400 ein Bildprojektor, der Daten von dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 empfängt. Außerdem können entweder in dem Gelenkarm-KMG 100 oder in der Vorrichtung 400 angeordnete Temperatursensoren geteilt werden. Es ist ersichtlich, dass Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung den Vorteil schaffen, dass eine flexible Schnittstelle geschaffen wird, die es ermöglicht, eine große Vielfalt von Zubehörvorrichtungen 400 schnell, einfach und zuverlässig an das Gelenkarm-KMG 100 zu koppeln. Des Weiteren kann die Möglichkeit des Teilens von Funktionen zwischen dem Gelenkarm-KMG 100 und der Vorrichtung 400 zu einer Verringerung der Größe, des Stromverbrauchs und der Komplexität des Gelenkarm-KMG 100 führen, indem auf eine doppelte Vorhaltung verzichtet werden kann.
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In einer Ausgestaltung kann der Controller 408 den Betrieb oder die Funktionalität des Sondenendes 401 des Gelenkarm-KMG 100 ändern. Zum Beispiel kann der Controller 408 Anzeigeleuchten auf dem Sondengehäuse 102 so ändern, dass entweder ein Licht mit einer anderen Farbe oder eine andere Lichtintensität ausgestrahlt wird, oder dass das Licht zu anderen Zeiten ein- und ausgeschaltet wird, wenn die Vorrichtung 400 angebracht ist, im Gegensatz zur alleinigen Verwendung des Sondengehäuses 102. In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung 400 einen Entfernungsmess-Sensor (nicht gezeigt), der den Abstand zu einem Objekt misst. Bei dieser Ausgestaltung kann der Controller 408 Anzeigeleuchten auf dem Sondengehäuse 102 ändern, um dem Bediener eine Anzeige zur Verfügung zu stellen, die zeigt, wie weit das Objekt von der Sondenspitze 118 entfernt ist. Dies schafft den Vorteil, dass die Erfordernisse eines Controllers 420 vereinfacht werden und gestattet eine verbesserte oder höhere Funktionalität durch die Hinzufügung von Zubehörvorrichtungen.
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Mit Bezug auf die 10–11 bieten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung Vorteile in Bezug auf Schnittstellen für eine Kamera, eine Signalverarbeitung, eine Steuerung und Anzeige für eine Laserliniensonden(LLP)-Scannervorrichtung 500. Die LLP 500 umfasst ein Gehäuse 502 mit einem Griffabschnitt 504. Die LLP 500 umfasst des Weiteren eine Schnittstelle 426 an einem Ende, die die LLP 500 mechanisch und elektrisch an das Sondengehäuse 102 koppelt, wie hier vorstehend beschrieben wurde. Die Schnittstelle 426 ermöglicht das schnelle und einfache Koppeln und Abnehmen der LLP 500 an das und von dem Gelenkarm-KMG 100 ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Werkzeuge. Angrenzend an die Schnittstelle 426 umfasst das Gehäuse 502 einen Abschnitt 506, der eine optische Vorrichtung 510, wie zum Beispiel eine Laservorrichtung, und einen Sensor 508 umfasst. Der Sensor 508 kann zum Beispiel ein Sensor vom Typ Ladungskopplungsspeicher (CCD) oder ein Sensor vom Typ Komplementär-Metalloxid-Halbleiter (CMOS) sein. In der beispielhaften Ausgestaltung sind die optische Vorrichtung 510 und der Sensor 508 in einem derartigen Winkel angeordnet, dass der Sensor 508 reflektiertes Licht von der optischen Vorrichtung 510 an einem gewünschten Brennpunkt erfassen kann. In einer Ausgestaltung ist der Brennpunkt der optischen Vorrichtung 510 und des Sensors 508 von der Sondenspitze 118 derart versetzt, dass die LLP 500 ohne Störung durch die Sondenspitze 118 betrieben werden kann. Mit anderen Worten kann die LLP 500 mit der Sondenspitze 118 an ihrem Platz betrieben werden. Des Weiteren ist ersichtlich, dass die LLP 500 im Wesentlichen relativ zu der Sondenspitze 118 fixiert ist und Kräfte auf den Griffabschnitt 504 die Ausrichtung der LLP 500 relativ zu der Sondenspitze 118 nicht beeinflussen. In einer Ausgestaltung kann die LLP 500 ein zusätzliches Stellglied (nicht gezeigt) aufweisen, das es dem Bediener gestattet, zwischen der Erfassung von Daten von der LLP 500 und der Sondenspitze 118 hin- und herzuschalten.
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Die optische Vorrichtung 510 und der Sensor 508 sind elektrisch an einen Controller 512 gekoppelt, der innerhalb des Gehäuses 502 angeordnet ist. Der Controller 512 kann einen oder mehrere Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, Speicher- und Signalaufbereitungsschaltungen umfassen. Wegen der digitalen Signalverarbeitung und des von der LLP 500 erzeugten großen Datenvolumens kann der Controller 512 innerhalb des Griffabschnitts 504 angeordnet werden. Der Controller 512 ist über ein elektrisches Verbindungsstück 434 elektrisch mit den Armbussen 218 gekoppelt. Die LLP 500 weist des Weiteren Stellglieder 514, 516 auf, die manuell vom Bediener aktiviert werden können, um den Betrieb und die Datenerfassung durch die LLP 500 einzuleiten.
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In anderen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung kann die an das Gelenkarm-KMG
100 gekoppelte Vorrichtung
600 (
12) eine Funktionsvorrichtung
602 umfassen. Je nach Art der Vorrichtung
600 kann die Funktionsvorrichtung
602 eine Fotokamera, eine Videokamera, ein Strichcodescanner, ein Thermoscanner, eine Lichtquelle (z. B. ein Blitzlicht), oder ein Bildprojektor sein. In einer Ausgestaltung kann die Funktionsvorrichtung
602 einen Retro-Reflektorhalter umfassen, wie denjenigen, der in dem
US-Patent 7,804,602 des gleichen Inhabers mit dem Titel ”Einrichtung und Verfahren zum Versetzen eines Gelenkarm-Koordinatenmessgerätes” beschrieben ist, das hierin in seiner Gesamtheit einbezogen ist. In noch einer weiteren Ausgestaltung kann die Funktionsvorrichtung
602 eine Ultraschallsonde umfassen, wie diejenige, die in dem
US-Patent 5,412,880 des gleichen Inhabers mit dem Titel ”Verfahren zum Aufbauen einer dreidimensionalen Karte einer messbaren Größe unter Verwendung eines dreidimensionalen Koordinatenmessgerätes” beschrieben wird, das hierin in seiner Gesamtheit einbezogen ist. Die Vorrichtung
600 umfasst eine Schnittstelle
426, die es gestattet, eine Vorrichtung elektrisch und mechanisch an das Sondengehäuse
102 zu koppeln. Die Vorrichtung
600 umfasst des Weiteren einen Controller, der elektrisch an die Funktionsvorrichtung
602 angeschlossen ist. Der Controller ist in asynchroner bidirektionaler Kommunikation mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem
210 angeordnet. Die bidirektionale Kommunikationsverbindung kann drahtgebunden (z. B. über den Armbus
218) oder drahtlos (z. B. Bluetooth oder
IEEE 802.11) sein. In einer Ausgestaltung ist die Kommunikationsverbindung eine Kombination aus einer drahtgebundenen und einer drahtlosen Verbindung, wobei ein erster Signaltyp über eine drahtgebundene Verbindung über einen Controller
420 und ein zweiter Signaltyp über eine drahtlose Verbindung übertragen wird. In einer Ausgestaltung, bei der die Funktionsvorrichtung
602 mehrere Funktionen umfasst, wie einen Bildprojektor und eine Laserliniensonde, können die Bilddaten (z. B. CAD-Daten) über eine drahtlose Verbindung an den Bildprojektor gesendet werden, während die von dem LLP-Bildsensor erfassten Daten über eine drahtgebundene Verbindung gesendet werden. Es ist ersichtlich, dass die Integration dieser Vorrichtungen den Vorteil schaffen kann, dass der Bediener schneller und mit einem höheren Zuverlässigkeitsgrad Messungen erhalten kann. Zum Beispiel kann, wenn die Fotokamera- oder die Videokamera-Vorrichtung angebracht ist, der Bediener mit der Vorrichtung ein Bild oder Bilder von dem gemessenen Objekt aufzeichnen. Diese Bilder können auf der Anzeige
328 angezeigt oder zum Beispiel in einen Inspektionsbericht eingefügt werden. In einer Ausgestaltung kann der Bediener graphische Markierungen auf dem angezeigten Bild anbringen, um über die Benutzerschnittstellenkarte
202 Messpunkte zu definieren. Auf diese Weise kann der Bediener später das markierte Bild wieder aus dem Speicher abrufen und schnell sehen, wo Messungen vorzunehmen sind. In anderen Ausgestaltungen wird ein Video von dem gemessenen Objekt aufgezeichnet. Das Video wird dann über die Benutzerschnittstellenkarte
202 wieder abgespielt, um den Bediener dabei zu unterstützen, mehrere Messungen an dem nächsten zu untersuchenden Objekt zu wiederholen, oder aber als ein Schulungswerkzeug für neue Bediener.
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In noch einer weiteren Ausgestaltung kann die Vorrichtung eine Lackierpistolenvorrichtung 700 sein (13). Die Lackierpistolenvorrichtung 700 umfasst eine Schnittstelle 426, die die Lackierpistolenvorrichtung 700 elektrisch und mechanisch an das Sondengehäuse 102 koppelt. Bei dieser Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung 700 einen Controller, der mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 kommunizierend angeordnet ist. Die Kommunikationsverbindung kann drahtgebunden (z. B. über den Armbus 218), drahtlos (z. B. Bluetooth oder IEEE 802.11) oder eine Kombination aus einer drahtgebundenen und einer drahtlosen Verbindung sein. Der Controller der Vorrichtung 700 empfängt ein Signal von dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 und sprüht selektiv eine oder mehrere Farben aus einer oder mehreren Sprühdüsen 702 auf, die jeweils mit einem Vorratsbehälter 704 (z. B. rot, grün blau) jeweils mit einer einzigen Lackierfarbe, verbunden sind. Es ist ersichtlich, dass die Sprühdüsen 702 auch ein Lackiermechanismus vom Tintenstrahltyp sein können, die Tröpfchen von Farbe, Tinte, Pigmenten oder Farbstoffen auf eine Oberfläche auftragen. Die Tintendüsen können, ohne darauf beschränkt zu sein, kontinuierliche Tintenstrahler, Thermo-Tintenstrahler sowie piezoelektrische Tintenstrahler umfassen. Da das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 die Position und Ausrichtung des Sondengehäuses 102 kennt, kann die Vorrichtung Befehle empfangen, eine bestimmte Farbe auf eine bestimmte Stelle aufzusprühen, um zu einem gewünschten, in dem Speicher hinterlegten Bild zu passen. Somit kann eine Abbildung oder ein Bild von der Vorrichtung 700 reproduziert werden, wenn der Bediener die Vorrichtung 700 über die gewünschte Oberfläche (z. B. eine Wand) führt. Diese Ausgestaltung kann auch in Herstellungsumgebungen Vorteile bieten, um Layout-Markierungen auf einem Gegenstand, wie zum Beispiel einem Blech, zu schaffen.
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Es ist ersichtlich, dass, während 13 die Vorratsbehälter 704 außerhalb des Gelenkarm-KMG 100 veranschaulicht, dies nur als Beispiel dient und die beanspruchte Erfindung nicht darauf beschränkt werden sollte. In einer Ausgestaltung sind die Vorratsbehälter 704 in dem Griff der Vorrichtung 700 angeordnet. In einer anderen Ausführungsform sind die Vorratsbehälter 704 in dem Unterteil 116 angeordnet, und es erstrecken sich Leitungen durch den Arm 104, wodurch ein System keine externen Verdrahtungen, Rohre oder Leitungen aufweisen muss.
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Nun mit Bezug auf 12 und die 14–18 ist eine Ausgestaltung einer Vorrichtung 600 gezeigt, die einen oder mehrere Bildprojektoren 602 enthält. Gemäß Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung können einer oder mehrere relativ kleine handelsübliche Projektoren (z. B. ”Ultra-Mini-” oder ”Pico”-Projektoren) 604 an dem Sondenende 401 des Gelenkarm-KMG 100 oder an anderen verschiedenen Positionen auf diesem (z. B. gegenüber dem Griff, auf einem Armsegment) montiert, damit verbunden oder anderweitig angebracht sein. In 14A–14D ist der Projektor 604 an die Vorrichtung 600 angrenzend an den Griff 126 montiert gezeigt. Der Projektor 604 kann jedoch irgendwo auf dem Gelenkarm-KMG 100 montiert sein, und er kann an einer Laserliniensonde montiert sein, wenn diese im Zusammenhang mit dem Gelenkarm-KMG 100 genutzt wird. Der Projektor 604 kann einen gewissen Grad an Verarbeitungskapazität enthalten. In einer Ausgestaltung ist der Projektor 604 mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem 210 verbunden oder kommuniziert mit diesem. Als solches kann der Projektor 604 mit visuellen Leitinformationen oder -daten (z. B. einem Bild 606) versehen sein, die der Projektor 604 dann auf das Teil oder das Objekt 608 projiziert, das zu messen oder anderweitig durch einen Bediener des Gelenkarm-KMG 100 zu bearbeiten ist, wie es in ”Position 1” von 14B gezeigt ist.
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Sobald die Ausrichtung des Teils 608 innerhalb des Koordinatensystems des Gelenkarm-KMG 100 ausgerichtet ist, können der Maßstab des projizierten Bildes 606 und dessen Perspektive unter Verwendung der Positionsdaten des Arms 104 mit der Bewegung des Gelenkarm-KMG 100 synchronisiert werden. Das Bild 606, das auf das Teil 608 projiziert wird, kann durch einen dem Projektor 604 zugeordneten Prozessor oder über das elektronische Datenverarbeitungssystem 210 in Abhängigkeit der Position des Sondenendes 401 so eingestellt werden, dass, wenn die Vorrichtung 600 bewegt wird, das auf das Teil 608 projizierte Bild 608 unbeweglich ist, das sich sowohl in Bezug auf den Maßstab als auch auf die Ausrichtung ändert, um dem Bediener ein stabiles Bild zu präsentieren. Dies ist an der ”Position 2” in 14C ersichtlich. Beispielsweise könnte ein gefärbter (z. B. grüner) Kreis 610 so projiziert werden, dass er mit einem Loch 612 in dem zu messenden Teil ausgerichtet ist. Wenn der Sondenwinkel oder der Abstand relativ zu dem Teil 608 geändert wird, ändert sich die Position des Kreises 610 in dem projizierten Bild 606, der Kreis 610 bleibt jedoch in seiner Position über dem Loch 612 ”gesperrt” und behält die gleiche Größe bei wie das Loch 612. Dies ist mit dem Synchronisieren und Verfolgen eines Ziels vergleichbar. Ein Vorteil dieser Konfiguration besteht darin, dass der Bediener seinen Blick nicht von dem Teil 608 an einem Computerbildschirm, einer Benutzerschnittstelle oder einer anderen visuellen Anzeige lösen muss, wenn der Bediener das Gelenkarm-KMG 100 bewegt.
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Durch die Verwendung von projiziertem Bildmaterial auf dem Teil 608 gegenüber einfachen Gitterlinien im Stand der Technik erhält man einen weiten Bereich von Möglichkeiten projizierter Informationen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt: (1) Farbsteuerung – ein roter Kreis kann sich zu grün ändern, nachdem eine Messung erfolgreich abgeschlossen wurde. Die Farbe des Markierers oder der Graphik kann sich ändern, um die Sichtbarkeit (Kontrast) für die Farbe des Teils 608 zu optimieren. (2) Animationen – Markierer, Pfeile oder andere Anzeiger können aufblinken, die Frequenz ändern, abwechselnd die Farben ändern, um einen Vorgang zu beginnen oder zu beenden. (3) Text – Nachrichten, Daten oder Abmessungen können auf das Teil projiziert werden. Eine digitale Ausgabe, die normalerweise auf dem Computerbildschirm angezeigt wird, kann auf das Teil 608 projiziert werden. (4) CAD-Bilder – können, zusammen mit Anmerkungen, Abmessungen oder anderen Informationen, Teilen überlagert werden. Zu messende Merkmale können nacheinander mit Farbe oder einer Animation hervorgehoben werden. (5) Fotografien – aktuelle Bilder des Teils (wie ausgeführt) können auf das zu messende Teil projiziert werden, wobei sofort alle Unterschiede angezeigt werden, wie ein fehlendes Loch oder ein Merkmal an einer falschen Stelle. (”Projektion mit Leitung”; siehe 15A). (6) Bereichsanzeiger – für berührungslose Vorrichtungen, wie die LLP 500, können Bereichsanzeiger 614 auf die Oberfläche des Teils 608 projiziert werden. Diese können animiert oder gefärbt sein und Text und/oder Daten enthalten.
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Das Gelenkarm-KMG 100 kann auch den Projektor 604 nutzen, um dem Bediener eine Führung zur Verfügung zu stellen, wie es in 15A veranschaulicht ist. Der Projektor 604 erzeugt ein Bild auf dem Teil 608 und hebt das Merkmal 612 hervor, wobei die Messungen mit dem Kreis 610 vorzunehmen sind, wobei auch Anzeiger 616 überlagert werden, an denen die Messvorrichtung 118 die Messpunkte erfassen sollte. Es können auch Textanweisungen 618 projiziert und dem Teil 608 überlagert werden. Nachdem eine Messung eines Teils oder Objekts 608 oder ein kompletter Satz von Messungen des Teils 608 vorgenommen wurde, kann eine Anzeige 620 der Ergebnisse direkt auf das Teil 608 projiziert werden, wie in 15B veranschaulicht ist. Dies kann verwendet werden, um bestimmte Merkmale des Teils hervorzuheben, die innerhalb und/oder außerhalb der Toleranz liegen. Für einen Oberflächenscan können Hoch- und Tiefpunkte farbkodiert sein und direkt auf das Teil 608 projiziert werden. Für Messungen von Abmessungsmerkmalen kann eine graphische oder Textanzeige 622 auf das Teil 608 projiziert werden, die den Bediener darüber informiert, ob Merkmale innerhalb und/oder außerhalb der Toleranz liegen. Wie oben besprochen, bringt dies den Vorteil, dass der Zeitaufwand für die Inspektion des Teils 608 verringert wird, da der Bediener seinen Blick nicht von einem Computerterminal oder einer Benutzerschnittstelle lösen muss.
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Der Projektor 604 kann auch verwendet werden, um den Arbeitsbereich zu beleuchten, indem weißes Licht projiziert wird, und die Größe und Form der Beleuchtung können gesteuert werden. Außerdem kann der Beleuchtungsbereich gesperrt werden, während die Vorrichtung 600 bewegt wird, da die Stelle und Größe der Spot-Beleuchtung unter Verwendung der Positionsdaten von dem Sondenende 401 gesteuert werden können. Wenn die Vorrichtung 600 derart ausgerichtet ist, dass der Projektor 604 irgendeine Stelle des Teils 608 nicht beleuchten kann (z. B. wenn er auf die Decke gerichtet ist), kann sich der Projektor 604 automatisch ausschalten oder auf schwarz schalten.
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Mit Bezug auf die 16–17 können gemäß Ausgestaltungen eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung mehrere Projektoren 604, 624, 626 mit dem Gelenkarm-KMG 100 verwendet werden. Eine Ausgestaltung besteht darin, dass der Projektor 624 auf eine Wand 628 oder Arbeitsfläche weist. Hier kann der Projektor 624 an eine bewegliche (z. B. verschwenkbare) Halterung an einem feststehenden (unbeweglichen) Abschnitt des Gelenkarm-KMG 100 angebracht sein, wie zum Beispiel an dem Unterteil 116. Das Bild 630 von dem Projektor 624 kann die gleichen Informationen oder andere Informationen als der an dem Sondenende 401 montierte Projektor 604 anzeigen. Das Bild 630 kann zur Betrachtung durch eine zweite Person dienen, oder es kann dazu dienen, die integrierte Anwendungssoftware-Anzeige oder eine zusätzliche Computeranzeige zu replizieren. Auf diese Weise können Daten vergrößert werden (das bedeutet einen größeren Erfassunsbereich), oder die Daten können auf eine Oberfläche 628 projiziert werden, die von dem Bediener während der Messsitzung besser eingesehen werden kann.
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Außerdem können mehrere Projektoren 604, 626, die an dem Sondenende 401 des Gelenkarm-KMG 100 montiert sind, die Erfassungsfläche oder die Erfassung von 3D-Profilen erhöhen, wodurch eine relativ größere Bewegung des Sondenendes 401 ohne Verlust der Bilderfassung ermöglicht werden kann. Die Bildkonturen können an die Konturen des Teils 608 angepasst werden.
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Mit Bezug auf 18 kann gemäß Ausgestaltungen eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ein Gelenkarm-KMG 100 mit einem daran montierten Projektor 604 dem Bediener eine visuelle Aufgabenanweisung zur Verfügung stellen. Eine derartige visuelle Aufgabenanweisung kann in Form der Sichtbarmachung von Merkmalen von Objekten oder Gegenständen vorliegen, die durch eine Oberfläche oder eine andere Art von Hindernis (z. B. eine Wand oder menschliche Haut) vor dem Blick verborgen sein können. Zum Beispiel kann der Projektor 604 CAD-Daten, CAT-Scandaten, Laserscan-Daten oder andere Daten auf verschiedene Oberflächen 632 projizieren, bei denen ein oder mehrere Objekte 634, 636 oder Gegenstände hinter der Oberfläche 632 liegen, auf die zugegriffen werden muss und die bearbeitet werden müssen. Es ist jedoch wichtig, dass der Arbeiter die genaue Stelle dieser Objekte erkennt, so dass kein Schaden an anderen Objekten verursacht wird, oder dass der Zeitaufwand verringert wird, der beim Versuch, diese verborgenen Objekte 634, 636 zu orten, entsteht. Die Oberfläche 632 kann eine Oberfläche einer Wand, eines Aufbaus, eines menschlichen Körpers oder eine andere Art von Oberfläche sein, die zu bearbeitende Merkmale oder Objekte verdeckt.
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18 zeigt das Beispiel eines Bildes 638, das auf eine Wandfläche 632 projiziert wird. Hinter der Wandfläche 632 befinden sich verschiedene Gegenstände, wie Bolzen 634, Installationsrohre 636 und elektrische Leitungen. Es kann jedoch sein, dass der Arbeiter nicht weiß, was sich hinter der Wandfläche 632 befindet, und/oder er kennt nicht die Position dieser Gegenstände hinter der Wandfläche 632. Es wäre vorteilhaft, dem Arbeiter ein Bild der sich hinter der Wandfläche 632 befindenden Gegenstände sowie die Position dieser Gegenstände an die Hand zu geben. Im Allgemeinen sind diese Informationen über die verborgenen Merkmale z. B. als CAD-Daten verfügbar.
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In einer weiteren Anwendung kann das Gelenkarm-KMG 100 zum Beispiel in einem Operationssaal verwendet werden. Ein Arzt könnte ein tragbares Gelenkarm-KMG verwenden, um die Stelle für einen Einschnitt zu bestimmen oder einen Tumor zu finden, indem er die Position der Sonde oder der Messvorrichtung 118 mit 3D-Daten von Computertomografie-Daten korreliert. In diesem Fall kann der Projektor 604 ein Bild auf den Patienten projizieren, wobei Markierer oder eine wirkliche Replikation von CAT-Scan-Bildmaterial zur Verfügung gestellt werden, um den Chirurgen anzuleiten. Bei durch Fernsteuerung durch manuell bediente Roboter ausgeführte Chirurgie können Projektionssysteme auf die gleiche Weise verwendet werden, wie vorstehend beschrieben wurde.
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Bei Anwendungen, bei denen ein Gelenkarm-KMG in einer Herstellungsumgebung verwendet wird, kann der Projektor 604 eine Führung für eine Vielfalt von Vorgängen zur Verfügung stellen, die eine Positionierung benötigen, die durch 3D-CAD- oder Bilddateien betrieben wird. Beispiele hierfür sind: das Bohren von Löchern für Nieten, Geräte, Zubehör; das Anbringen von Abziehbildern oder auf der Rückseite mit Klebstoff versehene Streifen auf Autos, Flugzeugen, Bussen oder großen Teilen; das Lackieren von Buchstaben, Details oder Bildern; das Schleifen/Schmirgeln von Oberflächen oder Schweißnähten, bis sie Zeichnungsanforderungen entsprechen; und das Auffinden von Bolzen oder Strukturelementen hinter einer Ummantelung für Nagel- oder Schraubenstellen.
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Ausgestaltungen dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung bieten die Sichtbarmachung von verborgenen Merkmalen, wie Rohren, Verkabelung, Leitungen oder anderen Objekten unter Wänden, Trenn- oder Stützwänden, Böden oder hinter verschlossenen Türen, und sie helfen zu bestimmen, wo Schnitte gefahrlos vorgenommen werden können. Diese Ausgestaltungen bieten auch eine projizierte Sichtbarmachung und Anleitung zum Bohren, Schneiden und für den Zugriff auf kritische Komponenten, die als explosiv eingestuft sind (z. B. wenn 3D-CAD-Daten der Vorrichtung verfügbar sind).
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Nach Ausgestaltungen dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung projiziert ein Projektionssystem für ein Gelenkarm-KMG Anleitungs- und Teiledaten (z. B. strukturelle CAD-Daten) auf eine Oberfläche eines Teils. Es kann auch verwendet werden, um Bilder zu projizieren, die zeigen, was sich in einer Wand, Struktur oder dem menschlichen Körper befindet, und zwar zur Verwendung bei Umbauten an Gebäuden, in der Chirurgie oder in anderen invasiven Verfahren. Einer oder mehrere an dem Arm angebrachte Miniprojektoren können Bilder oder Daten auf ein Teil oder eine Oberfläche projizieren oder dem Bediener eine Anleitung zur Verfügung stellen. Die Kombination aus Arm/Projektor kann eine Sichtbarmachung von durch Wände, im menschlichen Körper, innerhalb von explosiven Vorrichtungen, usw. verborgenen Merkmalen ermöglichen. Wenn eine 3D-Aufzeichnung (z. B. CAD-Zeichnung, CAT-Scan, usw.) des Objekts vorliegt, kann die Kombination aus Projektor und Arm ein Bild projizieren, das die Position von Merkmalen zeigt, als würde man durch die Wand hindurch sehen.
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Mit Bezug auf 19 ist eine Ausgestaltung von Armbussen 218 im Allgemeinen gezeigt. Die Armbusse 218 in 19 umfassen einen Bus A 1904, einen Bus B 1905, einen Bus C 1906, einen Trigger-Bus 1907 und einen Erfassungsbus 1908. Der Vorrichtungsdatenbus 1902 umfasst den Bus B 1905 und den Bus C 1906. Der Bus A 1904 wird auch als Kodiererdatenbus bezeichnet. Wie sie hier verwendet werden, werden die Begriffe ”Bus” und ”Draht” austauschbar verwendet und beziehen sich auf ein Übertragungsmedium zur Übertragung von Signalen, wie Synchronisationsimpulse und/oder Daten.
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19 zeigt zwei Fortsetzungsbereiche 1909. Hier handelt es sich um Bereiche, in denen ein zusätzlicher Kodiererarmbus IFs 214 eingefügt werden kann. Zum Beispiel kann es sieben Kodiererarmbusse IFs 214 in dem Gelenkarm-KMG 100 geben. Das Unterteil 116 des Gelenkarm-KMG 100, einschließlich der Basisprozessorkarte 204, befindet sich links Seite in 19. Das Sondenende 401 und die austauschbare Vorrichtung (wie 400, 500, 600, 700) befinden sich rechts in 19.
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Der Erfassungsbus 1908 sendet ein Erfassungssignal (oder einen Synchronisationsimpuls) von der Basisprozessorkarte 204 an die Kodierer-DSPs 216, den Sondenende-DSP 228 sowie die austauschbaren Vorrichtungs-Controller (wie die Controller 408, 512 oder die Controller innerhalb 600, 700), so dass gleichzeitig durch alle Gelenkarm-KMG-Sensorvorrichtungen Daten erfasst werden. In einer Ausgestaltung ist der Erfassungsbus 1908, wie er in 19 gezeigt ist, durch ein Paar von unterschiedlichen Drähten umgesetzt (z. B. mit einem oder mehreren Signalen auf diesen, die mit etwa siebenhundert Hertz arbeiten). Das Erfassungssignal auf dem Erfassungsbus 1908 erreicht fast gleichzeitig die Kodierer-DSPs 216, den Sondenende-DSP 228 und die austauschbaren Vorrichtungs-Controller. In anderen Ausgestaltungen kann eine Sammlung von Paaren von unterschiedlichen Drähten parallel an alle DSP-Kodierer 216, den Sondenende-DSP 228 und die austauschbaren Vorrichtungs-Controller angeschlossen sein. Wie für die Fachleute auf dem Gebiet klar sein wird, ist die Implementierung des Erfassungsbusses 1908 nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt; sie können vielmehr auf jede auf dem Fachgebiet bekannte Weise implementiert sein, wie, ohne darauf beschränkt zu sein, die Verwendung von Single-Ended-Drähten oder die Verwendung von Drähten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. In einer Ausgestaltung ist das Senden des Erfassungssignals bezogen auf den Abstand des empfangenden DSP von dem Basisprozessor 204 versetzt.
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Der Kodiererdatenbus 1904 und der Vorrichtungsdatenbus 1902, die Bestandteil der Armbusse 218 sind, arbeiten unabhängig voneinander und gleichzeitig, wodurch ermöglicht wird, dass Daten auf beiden Bussen gleichzeitig übertragen werden. Das Erfassungssignal auf dem Erfassungsbus 1908 speichert gleichzeitig Gelenkarm-KMG-Sensordaten, die dann auf dem Kodiererdatenbus 1904 und dem Vorrichtungsdatenbus 1902 gesendet werden.
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In einer Ausgestaltung bestimmt sich die Rate des Erfassungssignals durch die Zeit, die erforderlich ist, um Daten von den Sensorvorrichtungen innerhalb des Gelenkarm-KMG 100 zu erfassen und zu verarbeiten. In einer Ausgestaltung sind der Kodiererdatenbus 1904 und der Vorrichtungsdatenbus 1902 asynchrone Busse. In einer Ausgestaltung sind der Kodiererdatenbus 1904 und der Vorrichtungsdatenbus 1902 drahtlose Busse.
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Der Kodiererdatenbus 1904 verbindet jeden der Kodierer-DSPs 216 mit dem Basisprozessor 204. Der Kodiererdatenbus 1904 ist an jeden Kodierer-DSP 216 durch einen Kodiererarmbus IF 214 angeschlossen, der zum Beispiel eine Umwandlung zwischen auf dem Kodiererdatenbus 1904 transportierten Paaren von Differenzsignalen und an die Ports des DSP 216 gesendeten Single-Ended-Signalen vornehmen kann. Auf dem Kodiererdatenbus 1904 übertragene Daten werden verwendet, um die Koordinaten einer sich auf dem Gelenkarm-KMG befindenden Messvorrichtung zu bestimmen (z. B. einer Sonde 118). Der Kodiererdatenbus 1904 wird von der Basisprozessorkarte 204 verwendet, um Armpositionssignale von den Kodierer-DSPs 216 abzufragen und Positionssignale von den DSPs 216 zu empfangen. Er kann in einem Halbduplexmodus arbeiten, um den wechselseitigen Verkehr zu ermöglichen. Der in 19 gezeigte Kodierer-Datenbus 1904 kann durch einen einzelnen Satz von unterschiedlichen Drähten implementiert werden (z. B. Übertragung von Daten mit etwa drei Megabit pro Sekunde). In anderen Ausgestaltungen ist der Kodiererdatenbus 1904 als eine Vielzahl von Leitungen für parallele Übertragung implementiert. Wie für die Fachleute auf dem Gebiet klar sein wird, ist die Implementierung des Kodierer-Datenbusses 1904 nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt. Der Kodiererdatenbus 1904 kann auf jede auf dem Fachgebiet bekannte Weise implementiert werden, wie, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, die Verwendung von Single-Ended-Drähten oder die Übertragung von Daten mit verschiedenen Geschwindigkeiten.
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Der Kodiererdatenbus 1904 überträgt Positionssignale (z. B. Zählungen von den Lesekopf-Schnittstellen 234 des Kodierers) von den Kodierer-DSPs 216 über Kodiererarmbus-Schnittstellen 214, Temperaturdaten von den Temperatursensoren 212, und den Tastenauswahlzustand für alle angebrachten Messvorrichtungen (z. B. eine Sonde, eine abnehmbar gekoppelte Zubehörvorrichtung) über den Sondenende-DSP 228.
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Auf dem Vorrichtungsdatenbus 1902 übertragene Daten umfassen Daten von einer Zubehörvorrichtung, die an dem Arm angebracht ist (z. B. abnehmbar angebracht ist) (z. B. die LLP 500, die Funktionsvorrichtung 600, die Lackierpistolenvorrichtung 700). Die Daten von einer Zubehörvorrichtung können von einem der Zubehörvorrichtung zugeordneten Controller (z. B. 408, 512 oder Controller innerhalb 600, 700) verarbeitet werden und dann direkt innerhalb der Armbusse 218 auf den Bus 1905 oder den Bus C 1906 gegeben werden. Alternativ können die Daten von einem Zubehör an den Sondenende-DSP 228 gesendet werden, wobei sie weiter verarbeitet werden können, bevor sie auf den Bus B oder den Bus C innerhalb der Armbusse 218 weitergeleitet werden. Der Vorrichtungsdatenbus 1902 wird von der Basisprozessorkarte 204 verwendet, um Zubehörvorrichtungsdaten von einer Zubehörvorrichtung abzufragen, die abnehmbar an die Messvorrichtung gekoppelt ist, und um Zubehörvorrichtungs-Controller oder DSP zu empfangen. Ein derartiger Controller kann der Sondenende-DSP 228 oder ein Controller innerhalb einer Zubehörvorrichtung sein (z. B. 408, 512 oder Controller innerhalb 600, 700). Zubehörvorrichtungsdaten umfassen alle Daten, die von einer Zubehörvorrichtung erzeugt werden, wie, ohne darauf beschränkt zu sein, Bilddaten, wenn die Zubehörvorrichtung eine Kamera ist, Videodaten, wenn die Zubehörvorrichtung ein Videorekorder ist, und zweidimensionale Schwerpunktdaten (COG), wenn die Zubehörvorrichtung eine LLP ist. In einer Ausgestaltung empfängt der Vorrichtungsdatenbus 1902 auch Daten, die Kenndaten der Zubehörvorrichtung identifizieren, wie, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, die Art von Vorrichtungsdaten, die die Zubehörvorrichtung erzeugt, sowie die Rate, mit der sie die Vorrichtungsdaten überträgt. Der Vorrichtungsdatenbus 1902 kann in einem Halbduplexmodus arbeiten, um den wechselseitigen Verkehr zu ermöglichen. Der Vorrichtungsdatenbus 1902, der in 19 gezeigt ist, kann durch zwei Sätze von unterschiedlichen Drähten implementiert werden (z. B. Übertragung mit kombinierten Daten mit etwa sechs Megabit pro Sekunde). Wie für die Fachleute auf dem Gebiet klar sein wird, ist die Implementierung des Vorrichtungsdatenbusses 1902 nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt; sie können vielmehr auf jede auf dem Fachgebiet bekannte Weise implementiert sein, wie, ohne darauf beschränkt zu sein, die Verwendung von Single-Ended-Drähten oder die Übertragung von Daten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit.
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Der Bus B 1905 und der Bus C 1906 treten in jeden Kodiererarmbus IF 214 ein und aus diesem aus. Da es nicht notwendig ist, die auf dem Bus B oder Bus C transportierten Signale in eine andere Form umzuwandeln (z. B. von einem Differenzpaar zu Single-Ended oder umgekehrt), dient der Kodiererarmbus IF 214 in einer Ausgestaltung als ein einfacher Durchlass für auf dem Bus B und Bus C transportierte Daten.
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Der Triggerbus 1907 führt ein Triggersignal von einem Sensor innerhalb des Gelenkarm-KMG 100 zu der Basisprozessorkarte 204. Das auf dem Triggerbus 1907 geführte Triggersignal dient als eine Aktionsanfrage an die Basisprozessorkarte 204. Ein gutes Beispiel für ein Triggersignal ist eines, das von einem Tastkopf erzeugt wird, was eine Art von Sonde ist, die elektronisch reagiert, wenn die Sonde berührt oder in die Nähe eines Objekts gebracht wird. In einer Ausgestaltung sendet der Tastkopf ein Triggersignal an die Basisprozessorkarte 204, die das Triggersignal als eine Anfrage behandelt, um sofort über den Erfassungsbus 1908 ein Erfassungssignal zu senden. Der Basisprozessor sendet das Erfassungssignal aus, wobei das Speichern der Ausgaben aller Kodierer in dem Gelenkarm-KMG 100 veranlasst wird. Daraus ergibt sich, dass die Kodiererausgaben eng mit dem Moment synchronisiert sind, in dem die Spitze des Tastkopfes das Objekt berührt. Der Triggerbus ist nicht auf diese Verwendung mit dem Tastkopf beschränkt; er kann Triggersignale von einer Vielfalt von verschiedenen Sensoren an die Basisprozessorkarte 204 übertragen. Ferner kann das Triggersignal von dem Triggerbus von einem externen Computer an Stelle oder zusätzlich zu der Basisprozessorkarte 204 verwendet werden. Die Basisprozessorkarte 204 oder der externe Computer kann auch auf verschiedene Arten auf ein von dem Triggerbus 1907 übertragenes Triggersignal reagieren.
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Wie durch die Pfeile neben den Bussen 1904–1908 in 19 gezeigt ist, sind der Bus A, der Bus B sowie der Bus C bidirektional; Signale werden über diese drei Busse von der Basisprozessorkarte 204 gesendet und empfangen. Der Triggerbus 1907 ist unidirektional; von dem Triggerbus 1907 übertragene Signale werden von der Basisprozessorkarte 204 empfangen, aber nicht von dieser gesendet. Der Erfassungsbus 1908 ist auch unidirektional; von dem Erfassungsbus 1908 übertragene Erfassungssignale werden von der Basisprozessorkarte 204 empfangen, aber nicht gesendet.
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20 ist ein Ablaufdiagramm der Datenerfassung in einem Gelenkarm-KMG gemäß einer Ausgestaltung. Das in 20 gezeigte Verfahren wird durch die Basisprozessorkarte 204 eingeleitet. Bei Schritt 2002 sendet die Basisprozessorkarte 204 ein Erfassungssignal auf dem Erfassungsbus 1908 an die Kodierer-DSPs 216, den Sondenende-DSP 228 und die austauschbaren Vorrichtungscontroller (wie die Controller 408, 512 oder die Controller innerhalb 600, 700). Das Erfassungssignal wird durch die Basisprozessorkarte 204 initiiert, und zwar entweder als Ergebnis eines zyklischen Routine-Abfrageverfahrens oder als Ergebnis einer von dem Triggersignal auf dem Triggerbus 1907 empfangenen Anfrage. Bei Schritt 2004 erfassen (oder speichern) die Kodierer-DSPs 216, der Sondenende-DSP 228 und die austauschbaren Vorrichtungscontroller Daten als Reaktion auf das Empfangen des Erfassungssignals. Die Kodierer-DSPs 216 speichern Daten, wie Kodiererzählungen und die Temperatur. Der Sondenende-DSP 228 speichert den Zustand des Tastendrucks, der den Zustand aller Tasten auf der Messvorrichtung und/oder den Zubehörvorrichtungen anzeigt. Die Daten von austauschbaren Vorrichtungscontrollern können unmittelbar auf Vorrichtungsdatenbus 1902 angeordnet werden, oder sie können zunächst zur Verarbeitung zum Sondenende-DSP 228 gesendet werden, bevor sie auf dem Vorrichtungsdatenbus 1902 angeordnet werden.
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Bei Schritt 2006 erfasst die Basisprozessorkarte 204 die erfassten Daten von den Kodierer-DSPs 216, dem Sondenende-DSP 228 und den austauschbaren Vorrichtungscontrollern (wie die Controller 408, 512 oder die Controller innerhalb 600, 700). In einer Ausgestaltung geschieht dies dadurch, dass der Basisprozessor 204 eine Adresse und einen Befehl (z. B. in einem Paket) sendet und dabei die erfassten Daten (z. B. Positionssignale) erfragt. Der erste Kodierer-DSP 216 erkennt die Adresse in dem Paket als seine eigene und sendet die erfassten Daten an die Basisprozessorkarte 204 zurück. Die Basisprozessorkarte 204 fährt mit dem Anfragen und Empfangen der erfassten Daten von den übrigen Kodierer-DSPs 216, dem Sondenende-DSP 228 und den austauschbaren Vorrichtungscontrollern auf dem Kodiererdatenbus 1904 fort. Die Basisprozessorkarte 204 empfängt die Daten von den DSPs und den Controllern einzeln, bis sie alle erfassten Daten empfangen hat. In Schritt 2008 packt die Basisprozessorkarte 204 die erfassten Daten so, dass alle Positionssignale und Tastendruckzustände für das gegebene Erfassungssignal korreliert sind. Die Verarbeitung geht dann in Schritt 2002 weiter, wo ein weiteres Erfassungssignal an die Kodierer-DSPs 216, den Sondenende-DSP 228 sowie die austauschbaren Vorrichtungscontroller gesendet wird. Die Verarbeitung geht auch in Schritt 2010 weiter, wo der Basisprozessor 204 dreidimensionale Positionsdaten (x, y, z) und den Tastenzustand aus den unverarbeiteten erfassten Daten erzeugt. Die durch den Berechnungsschritt 2010 ausgeführten Aktionen können parallel zu den in den Datenerfassungsschritten 2002–2008 ausgeführten Aktionen durchgeführt werden. Alternativ können die Aktionen von 2010 nach der Erfassung einer ausreichenden Datenmenge durch die Schritte 2002–2008 durchgeführt werden. Im letzteren Fall kann der Abschluss von Schritt 2010 die weitere Erfassung von Daten in den Schritten 2002–2008 einleiten. Die beiden möglichen Wege (parallele oder sequentielle Datenerfassung/Berechnung) sind durch die gestrichelten Linien in den Rückkopplungsschleifen der Schritte 2008 und 2010 angezeigt.
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In einer Ausgestaltung werden die Schritte 2002 bis 2008 kontinuierlich durchgeführt, während das Gelenkarm-KMG 100 in Betrieb ist. Außerdem kann, wenn eine Kontaktsonde mit dem Gelenkarm-KMG verbunden ist, die Kontaktsonde die Ausgabe eines Erfassungssignals einleiten (z. B. wenn die Sondenspitze mit einem Objekt in Kontakt oder fast in Kontakt kommt).
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21 ist ein Ablaufdiagramm der gleichzeitigen Erfassung von Kodiererdaten auf dem Kodiererdatenbus 1904 und Zubehördaten von dem Vorrichtungsdatenbus 1902 gemäß einer Ausgestaltung. Das in 21 gezeigte Ablaufdiagramm wird durchgeführt, wenn eine Zubehörvorrichtung (z. B. eine LLP, eine Kamera) an dem Gelenkarm-KMG 100 angebracht ist. In Schritt 2102 wird die Zubehörvorrichtung in dem Griff des Gelenkarm-KMG 100 erkannt. Die Schritte 2104 und 2106 werden parallel (z. B. gleichzeitig) durchgeführt, um die Positionssignale und Vorrichtungsdaten für ein gemessenes Objekt zu erfassen. In Schritt 2106 werden die Positionssignale durch deren Übertragung über den Kodiererdatenbus 1904 erfasst, und die Zubehördaten werden durch deren Übertragung auf dem Vorrichtungsdatenbus 1902 erfasst. In Schritt 2108 werden die erfassten Daten verarbeitet, um das gewünschte Ergebnis zu erzeugen, was eine dreidimensionale Koordinate eines Punktes auf einem Objekt sein kann. In einer Ausgestaltung ist die Zubehörvorrichtung eine LLP, und die Daten durch den Vorrichtungsdatenbus 1902 umfassen Schwerpunktdaten (COG). Diese Daten werden mit den Positionssignalen von den Kodierer-DSPs 216 kombiniert, um dreidimensionale (3D) Koordinaten zur Erfassung von Punkten auf dem Objekt zu erhalten. In einer anderen Ausgestaltung ist die Zubehörvorrichtung eine Kamera, und die Daten von der Kamera umfassen Bilddaten. Diese Bilddaten werden mit den Positionssignalen kombiniert, um einen oder mehrere 3D-Datenpunkte auf dem Bild zu überlagern. In einer Ausgestaltung werden die erfassten Daten an einen externen Computer exportiert, und Schritt 2108 wird von dem externen Computer durchgeführt. In dem optionalen Schritt 2110 ist die Ansicht des Objektes auf dem Farb-LCD 338 auf dem Gelenkarm-KMG 100 angezeigt. Die Verarbeitung der erfassten Daten in Schritt 2108 kann parallel zu den Datenerfassungsschritten 2104 und 2106 durchgeführt werden, oder Schritt 2108 kann nach den Schritten 2104 und 2106 ausgeführt werden. In letzterem Fall kann der Abschluss der Berechnung in Schritt 2108 einen neuen Zyklus der Datenerfassung in den Schritten 2104 und 2106 starten.
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Die 20 und 21 zeigen, wie Daten durch die Basisprozessorkarte 204 erfasst werden, um Informationen über die dreidimensionalen Merkmale eines Objekts zur Verfügung zu stellen. In einem weiteren Betriebsmodus kann die Basisprozessorkarte 204 hauptsächlich Daten übertragen. Beispiele für zwei Vorrichtungen, die hauptsächlich Daten übertragen, sind ein Bildprojektor und eine Lackierpistole.
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Technische Wirkungen und Vorteile umfassen die Möglichkeit, gleichzeitig. Armpositionssignale auf einem Bus und Zubehörvorrichtungsdaten auf einem zweiten Bus zu übertragen. Dies kann zu einer besseren Systemleistung und einem besseren Durchsatz führen, indem mehr Daten als Reaktion auf jedes Erfassungssignal erfasst werden können. Außerdem kann das Gelenkarm-KMG 100 in der Lage sein, einen weiteren Bereich an Zubehörvorrichtungen zu unterstützen, da nicht alle Zubehörvorrichtungen mit dem für die Erfassung von Positionsdaten genutzten internen Bus kompatibel sein müssen.
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Wie für einen Fachmann ersichtlich ist, können Aspekte der vorliegenden Erfindung als ein System, ein Verfahren oder ein Computerprogrammprodukt ausgeführt werden. Demnach können Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung die Form einer kompletten Hardwareausführung, einer kompletten Softwareausführung (einschließlich Firmware, residenter Software, Mikrocode, usw.) oder einer Ausführung, die Software- und Hardware-Aspekte kombiniert, annehmen, die hier alle allgemein als eine ”Schaltung”, ein ”Modul” oder ein ”System” bezeichnet werden können. Des Weiteren können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines Computerprogrammproduktes annehmen, das in einem oder in mehreren maschinenlesbaren Medium/Medien integriert ist, in dem/denen ein maschinenlesbarer Programmcode integriert ist.
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Jede Kombination von einem oder mehreren maschinenlesbaren Medium/Medien kann genutzt werden. Das maschinenlesbare Medium kann ein maschinenlesbares Signalmedium oder ein maschinenlesbares Speichermedium sein. Ein maschinenlesbares Speichermedium kann zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot- oder Halbleiter-System, ein solches Gerät oder eine solche Vorrichtung oder jede geeignete Kombination von diesen sein. Genauere Beispiele (eine nicht erschöpfende Liste) für das maschinenlesbare Medium würde Folgendes umfassen: eine elektrische Verbindung mit einem oder mehreren Drähten, eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Direktzugriffspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen programmierbaren Festwertspeicher (EPROM oder Flash-Speicher), einen Lichtleiter, einen tragbaren CD-Festwertspeicher (CD-ROM), eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung oder jede geeignete Kombination des Vorstehenden. Im Zusammenhang mit diesem Dokument kann ein maschinenlesbares Speichermedium jedes greifbare Medium sein, das ein Programm zur Verwendung durch ein oder in Verbindung mit einem/einer Befehlsausführungssystem, -gerät oder -Vorrichtung enthalten oder speichern kann.
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Ein maschinenlesbares Signalmedium kann ein sich ausbreitendes Datensignal mit einem darin integrierten maschinenlesbaren Programmcode umfassen, zum Beispiel in Basisband oder als Teil einer Trägerschwingung. Ein derartiges sich ausbreitendes Signal kann jede einer Vielfalt von Formen annehmen, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, eine elektromagnetische oder optische Form, oder jede geeignete Kombination von diesen. Ein maschinenlesbares Signalmedium kann jedes maschinenlesbare Medium sein, das kein maschinenlesbares Speichermedium ist und das ein Programm zur Verwendung durch ein/eine oder in Verbindung mit einem/einer Befehlsausführungssystem, -Einrichtung oder -Vorrichtung kommunizieren, verbreiten oder transportierten kann.
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Der in einem maschinenlesbaren Medium integrierte Programmcode kann unter Verwendung jedes geeigneten Mediums übertragen werden, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, drahtlos, drahtgebunden, ein Lichtleiterkabel, RF, usw., oder jede geeignete Kombination von diesen.
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Der Computerprogrammcode zum Ausführen von Operationen für Aspekte der vorliegenden Erfindung kann in jeder Kombination von einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben sein, einschließlich einer objektorientierten Programmiersprache, wie Java, Smalltalk, C++, C# oder dergleichen, und herkömmlicher verfahrensorientierter Programmiersprachen, wie die ”C”-Programmiersprache oder ähnliche Programmiersprachen. Der Programmcode kann komplett auf dem Computer des Bedieners, teilweise auf dem Computer des Bedieners, als eigenständiges Softwarepaket, teilweise auf dem Computer des Bedieners und teilweise auf einem entfernten Computer oder komplett auf dem entfernten Computer oder Server ausgeführt werden. In letzterem Fall kann der entfernte Computer durch jede Art von Netzwerk mit dem Computer des Bedieners verbunden sein, einschließlich eines lokalen Netzwerkes (LAN) oder eines landesweiten Netzwerkes (WAN), oder es kann eine Verbindung zu einem externen Computer hergestellt werden (zum Beispiel über Internet unter Verwendung eines Internet-Providers).
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Aspekte der vorliegenden Erfindung werden gemäß Ausgestaltungen der Erfindung anhand von Bildern von Ablaufdiagrammen und/oder Blockdiagrammen von Verfahren, Geräten (Systemen) und Computerprogrammprodukten beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Bilder der Ablaufdiagramme und/oder der Blockdiagramme sowie Kombinationen von Blöcken in den Bildern der Ablaufdiagramme und/oder in den Blockdiagrammen durch Computerprogrammanweisungen implementiert werden können.
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Diese Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines Mehrzweckcomputers, eines Spezialcomputers oder eines anderen programmierbaren Datenverarbeitungsgerätes zur Herstellung einer Maschine zur Verfügung gestellt werden, so dass die Anweisungen, die über den Prozessor des Computers oder eines anderen programmierbaren Datenverarbeitungsgerätes ausgeführt werden, Mittel zur Implementierung der in dem Block/in den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder des Blockdiagramms spezifizierten Funktionen/Handlungen schaffen. Diese Computerprogrammanweisungen können auch auf einem maschinenlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer, andere programmierbare Datenverarbeitungsgeräte oder andere Vorrichtungen steuern kann, so dass diese auf eine bestimmte Weise funktionieren, so dass die auf dem maschinenlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsgegenstand erzeugen, einschließlich Anweisungen, die die in dem Block oder den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder des Blockdiagramms spezifizierte Funktion/Handlung implementieren.
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Die Computerprogrammanweisungen können auch auf einen Computer, ein anderes programmierbares Datenverarbeitungsgerät oder andere Vorrichtungen geladen werden, um das Ausführen einer Reihe von Betriebsschritten auf dem Computer, einem anderen programmierbaren Gerät oder anderen Vorrichtungen zu bewirken, um ein Computer-implementiertes Verfahren zu erzeugen, so dass die Anweisungen, die auf dem Computer oder einem anderen programmierbaren Gerät ausgeführt werden, Verfahren zur Implementierung der in dem Block oder den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockdiagramms spezifizierten Funktionen/Handlungen zur Verfügung stellen.
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Das Ablaufdiagramm und die Blockdiagramme in den Figuren veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und den Betrieb von möglichen Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung. Diesbezüglich kann jeder Block in dem Ablaufdiagramm oder den Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Codeabschnitt darstellen, das oder der eine oder mehr ausführbare Anweisungen zur Implementierung der spezifizierten logischen Funktion(en) aufweist. Es sei auch angemerkt, dass in manchen alternativen Implementierungen die in dem Block angegebenen Funktionen außerhalb der in den Figuren angegebenen Reihenfolge auftreten können. Zum Beispiel können zwei nacheinander gezeigte Blöcke eigentlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, je nach der betreffenden Funktionalität. Es sei auch angemerkt, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder des Ablaufdiagramms sowie Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder dem Ablaufdiagramm durch Hardware-basierte Spezialsysteme, die die spezifizierten Funktionen oder Handlungen ausführen, oder durch Kombinationen von Spezialhardware und Maschinenbefehlen implementiert werden können.
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Während die Erfindung anhand beispielhafter Ausgestaltungen beschrieben wurde, wird es den Fachleuten auf dem Gebiet klar sein, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Elemente durch äquivalente Elemente ersetzt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine besondere Situation oder ein besonderes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Rahmen derselben zu verlassen. Daher ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die besondere Ausgestaltung beschränkt ist, die als der beste zur Ausführung dieser Erfindung in Betracht gezogene Modus offenbart wird, sondern dass die Erfindung alle in den Rahmen der beigefügten Ansprüche fallenden Ausgestaltungen einschließt. Außerdem sagt die Verwendung der Begriffe erste, zweite usw. nichts über die Reihenfolge oder Bedeutung aus; die Begriffe erste, zweite usw. werden vielmehr dazu verwendet, ein Element von einem anderen Element zu unterscheiden. Ferner bedeutet die Verwendung der Begriffe ein, eine, einer usw. keinerlei Begrenzung der Menge; sie bedeutet vielmehr das Vorliegen von mindestens einem des benannten Gegenstands.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5402582 [0004, 0037, 0047]
- US 5611147 [0004]
- US 7804602 [0066]
- US 5412880 [0066]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEEE 802.11 [0051]
- IEEE 802.11 [0055]
- IEEE 802.11 [0066]
- IEEE 802.11 [0067]