DE112011100304T5 - Verfahren zur Auswertung der Montagestabilität eines Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts unter Verwendung von Neigungsmessern - Google Patents

Verfahren zur Auswertung der Montagestabilität eines Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts unter Verwendung von Neigungsmessern Download PDF

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Abstract

Ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät kann Folgendes umfassen: ein Unterteil, einen manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, eine elektronische Schaltung, die die Positionssignale von den Positionsmessgeräten empfängt, einen an das Unterteil gekoppelten ersten Neigungsmesser, wobei der Neigungsmesser dafür konfiguriert ist, ein erstes elektrisches Signal zu erzeugen, das auf einen Neigungswinkel des Unterteils anspricht, und ein elektrisches System, das dafür konfiguriert ist, einen ersten Messwert des ersten Neigungsmessers und einen zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers aufzuzeichnen, wobei der erste Messwert mindestens einer von einer auf das Unterteil aufgebrachten ersten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten dritten Kraft entspricht, wobei der zweite Messwert mindestens einer von einer auf das Unterteil aufgebrachten zweiten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten vierten Kraft entspricht.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 20. Januar 2010 angemeldeten vorläufigen Patentanmeldung, Aktenzeichen 61/296,555, deren Inhalt hiermit in seiner Gesamtheit einbezogen wird.
  • Hintergrund
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Koordinatenmessgerät und insbesondere ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät mit Neigungsmessern, die dafür konfiguriert sind, die Neigung des tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts zu messen.
  • Tragbare Gelenkarm-Koordinatenmessgeräte (Gelenkarm-KMGs) fanden eine weit verbreitete Verwendung bei der Fertigung bzw. Herstellung von Teilen, wo ein Bedarf daran besteht, die Abmessungen des Teils während verschiedener Schritte der Fertigung bzw. Herstellung (z. B. der mechanischen Bearbeitung) des Teils schnell und genau nachzuprüfen. Tragbare Gelenkarm-KMGs stellen eine weitgehende Verbesserung gegenüber bekannten unbeweglichen bzw. feststehenden, kostenintensiven und relativ schwer zu bedienenden Messeinrichtungen dar, und zwar insbesondere hinsichtlich des Zeitaufwands, der für die Durchführung der Messungen der Dimensionen relativ komplexer Teile anfällt. Normalerweise führt ein Bediener 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.
  • 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).
  • In manchen Fällen werden Gelenkarm-KMGs nicht fest an einer Montagestruktur angebracht. In diesem Fall kann sich das Unterteil des Gelenkarms bewegen, während die Sonde des Gelenkarms von Position zu Position bewegt wird, woraus sich ungenaue Messwerte ergeben. In einigen anderen Fällen kann sich die Montagestruktur, an welcher der Arm montiert ist, bewegen, was ebenfalls zu falschen Messwerten führt. Es besteht Bedarf an einem Verfahren zur Erfassung von fehlender Stabilität bei der Montage des Gelenkarm-KMG oder bei der Montagestruktur, an welcher das Gelenkarm-KMG befestigt wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Beispielhafte Ausgestaltungen umfassen ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät, das Folgendes umfasst: ein Unterteil; einen manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst, wobei der Armabschnitt an das Unterteil gekoppelt ist, wobei das Unterteil an einer Montagestruktur befestigt ist; eine elektronische Schaltung, die die Positionssignale von den Positionsmessgeräten empfängt; einen an das Unterteil gekoppelten ersten Neigungsmesser, wobei der Neigungsmesser dafür konfiguriert ist, ein erstes elektrisches Signal zu erzeugen, das auf einen Neigungswinkel des Unterteils anspricht; und ein elektrisches System, das dafür konfiguriert ist, einen ersten Messwert des ersten Neigungsmessers und einen zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers aufzuzeichnen, wobei der erste Messwert mindestens einer von einer auf das Unterteil aufgebrachten ersten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten dritten Kraft entspricht und wobei der zweite Messwert mindestens einer von einer auf das Unterteil aufgebrachten zweiten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten vierten Kraft entspricht, wobei das elektrische System ferner dafür konfiguriert ist, einen Parameter der Unterteilstabilität auf Basis der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers zu bestimmen.
  • Zusätzliche beispielhafte Ausgestaltungen umfassen ein Verfahren zur Auswertung der Montagestabilität eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Unterteils; Bereitstellen eines manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitts mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst, wobei der Armabschnitt an das Unterteil gekoppelt ist, wobei das Unterteil an einer Montagestruktur befestigt ist; Bereitstellen einer elektronischen Schaltung, die die Positionssignale von den Positionsmessgeräten empfängt; Bereitstellen eines an das Unterteil gekoppelten ersten Neigungsmessers, wobei der erste Neigungsmesser dafür konfiguriert ist, ein erstes elektrisches Signal zu erzeugen, das auf einen Neigungswinkel des Unterteils anspricht; Bereitstellen eines elektrischen Systems, das dafür konfiguriert ist, einen ersten Messwert des ersten Neigungsmessers und einen zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers aufzuzeichnen; Aufzeichnen des ersten Messwerts als Reaktion auf mindestens eine von einer auf das Unterteil aufgebrachten ersten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten dritten Kraft; Aufzeichnen des zweiten Messwerts als Reaktion auf mindestens eine von einer auf das Unterteil aufgebrachten zweiten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten vierten Kraft; Bestimmen eines Parameters der Unterteilstabilität auf Basis der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers; und Aufzeichnen des Parameters der Unterteilstabilität.
  • Weitere beispielhafte Ausgestaltungen umfassen ein Computerprogrammprodukt zur Implementierung eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts, wobei das Computerprogrammprodukt ein Speichermedium mit einem darauf ausgebildeten computerlesbaren Programmcode umfasst, welcher, wenn er durch einen Computer ausgeführt wird, bewirkt, dass der Computer ein Verfahren implementiert, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Unterteils; Bereitstellen eines manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitts mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst, wobei der Armabschnitt an das Unterteil gekoppelt ist, wobei das Unterteil an einer Montagestruktur befestigt ist; Bereitstellen einer elektronischen Schaltung, die die Positionssignale von den Positionsmessgeräten empfängt; Bereitstellen eines an das Unterteil gekoppelten ersten Neigungsmessers, wobei der Neigungsmesser dafür konfiguriert ist, ein erstes elektrisches Signal zu erzeugen, das auf einen Neigungswinkel des Unterteils anspricht; Bereitstellen eines elektrischen Systems, das dafür konfiguriert ist, einen ersten Messwert des ersten Neigungsmessers und einen zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers aufzuzeichnen; Aufzeichnen des ersten Messwerts als Reaktion auf mindestens eine von einer auf das Unterteil aufgebrachten ersten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten dritten Kraft; Aufzeichnen des zweiten Messwerts als Reaktion auf mindestens eine von einer auf das Unterteil aufgebrachten zweiten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten vierten Kraft; Bestimmen eines Parameters der Unterteilstabilität auf Basis der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers; und Aufzeichnen des Parameters der Unterteilstabilität.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen, sind beispielhafte Ausgestaltungen dargestellt, welche nicht als den gesamten Schutzbereich der Offenbarung einschränkend aufzufassen sind und wobei die Elemente in mehreren Figuren gleich nummeriert sind:
  • 1 einschließlich 1A und 1B sind perspektivische Darstellungen eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts (Gelenkarm-KMG), das Ausgestaltungen verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung darin aufweist;
  • 2 einschließlich 2A2D zusammengenommen sind Blockschaltbilder der Elektronik, die als Teil des Gelenkarm-KMG von 1 gemäß einer Ausgestaltung verwendet wird;
  • 3 einschließlich 3A und 3B zusammengenommen sind Blockschaltbilder, die detaillierte Merkmale des elektronischen Datenverarbeitungssystems von 2 gemäß einer Ausgestaltung beschreiben;
  • 4 veranschaulicht eine Innenansicht eines Neigungsmessers, der im Unterteil des Gelenkarm-KMG angeordnet ist;
  • 5 veranschaulicht einen Screenshot einer beispielhaften grafischen Benutzeroberfläche, auf welcher der Bediener Neigungsänderungen des Gelenkarm-KMG feststellen kann;
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erfassung einer Neigung gemäß beispielhaften Ausgestaltungen;
  • 7 ist ein Ablaufdiagramm zur Auswertung der Stabilität eines Gelenkarm-KMG gemäß beispielhaften Ausgestaltungen; und
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Auswertung der Stabilität eines Gelenkarm-KMG gemäß beispielhaften Ausgestaltungen.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Beispielhafte Ausgestaltungen umfassen Systeme und Verfahren zur Messung der Neigungsdaten tragbarer Gelenkarm-Koordinatenmessgeräte und zur Anzeige der Neigungsdaten, um einen Bediener zu warnen, dass das tragbare Gelenkarm-Koordinatenmessgerät einer Neigungsänderung ausgesetzt ist. Der Bediener kennt dann die Neigungsänderungen und kann eine Korrekturmaßnahme durchführen. Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren stellen bei beispielhaften Ausgestaltungen eine Diagnosewerkzeug bereit, mit dem bestimmt wird, ob tragbare Gelenkarm-Koordinatenmessgeräte richtig auf einer Montagefläche montiert sind, indem die Bewegung der tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräte bei Messvorgängen erfasst wird. Andere beispielhafte Ausgestaltungen sehen Verfahren zur Unterscheidung zwischen einer unsachgemäßen Montage des Unterteils des Gelenkarm-KMG auf der Montagestruktur und der Bewegung der Montagestruktur selbst vor.
  • 1A und 1B veranschaulichen in der Perspektive ein tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG) 100 gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, wobei ein Gelenkarm ein Typ von Koordinatenmessgerät ist. 1A und 1B zeigen, dass das beispielhafte Gelenkarm-KMG 100 ein Gelenkmessgerät mit sechs oder sieben Achsen umfassen kann, das ein Messsondengehäuse 102 aufweist, 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 Messsondengehäuse 102 kann auch die Welle des siebten Achsenabschnitts des Gelenkarm-KMG 100 umfassen (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). Das Unterteil 116 ist bei der Verwendung des Gelenkarm-KMG 100 normalerweise an einer Arbeitsfläche befestigt.
  • Jeder Lagereinsatz in der 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. 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.
  • 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; laser line probe) 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 durchzuführen.
  • 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.
  • 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 einen 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 106 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.
  • 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.
  • 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 unverarbeitete 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 Schnittstelle 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.
  • 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 (I2C) 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.
  • 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.
  • 4 veranschaulicht eine Innenansicht eines Neigungsmessers 160, der im Unterteil 116 des Gelenkarm-KMG 100 angeordnet ist. Die Neigungsmesser können eine elektrische Standardkomponente 366 zum Koppeln an eine Leiterplatte sein, die an das Unterteil 116 gekoppelt ist. Alternativ dazu können die Neigungsmesser in anderen Teilen des Gelenkarm-KMG 100 angeordnet sein. Zwei mögliche Stellen für den Neigungsmesser befinden sich in dem unbeweglichen Abschnitt des Unterteils 116 und in dem Schwenkbereich unmittelbar über dem unbeweglichen Abschnitt des Unterteils 116. Bei der letzteren Position kann man die Kompensation des Versatzes und der Verstärkung des Neigungsmessers erzielen, indem die Messwerte des Neigungsmessers 160 beobachtet werden, während der Benutzer das Gelenkarm-KMG 100 um die Schwenkachse dreht. Es ist im Allgemeinen wichtig, dass die Neigung entlang zwei senkrechten Richtungen gemessen wird, die ungefähr senkrecht zum Schwerkraftvektor sind. Solche Messungen können mit einem einzigen Neigungsmesser, der die Neigung über zwei oder mehr Richtungen misst, oder mit mehreren einachsigen Neigungsmessern erfolgen.
  • Der Einbau eines oder mehrerer Neigungsmesser (z. B. Neigungssensoren) 160 in das Unterteil 116 zur Erfassung von Neigungsschwankungen des Unterteils 116 relativ zu der Montagestruktur (hier als Montagestruktur 401 dargestellt) während des Betriebs des Armabschnitts 104 gibt einem Benutzer die Möglichkeit, zu bestimmen, ob das Gelenkarm-KMG 100 richtig auf der Montagefläche montiert ist. Die Montagefläche 401 kann ferner einen Neigungsmesser 405 umfassen. Die hierin beschriebenen Verfahren können bei beispielhaften Ausgestaltungen messen und die Neigungsdaten der Neigungsmesser 160, 405 vergleichen, um eine Neigungsänderung der Montagestruktur 401 oder des Unterteils 116 oder sowohl der Montagestruktur 401 als auch des Unterteils 116 zu bestimmen.
  • Die Montagestruktur kann eine Vielfalt an Formen aufweisen. Eine übliche Montagestruktur für das Gelenkarm-KMG 100 ist ein Geräteständer oder ein verstärktes Stativ. Eine andere gebräuchliche Montagestruktur ist eine ebene Oberfläche wie beispielsweise eine Anreißplatte (zum Beispiel eine ebene Granitplatte).
  • Geringfügige Abweichungen des Neigungswinkels des Unterteils 116 können zu relativ signifikanten Fehlern bei der Berechnung der dreidimensionalen Position der Sondenspitze 118 führen. Derartige Neigungsänderungen können sich ergeben, wenn das Unterteil 116 nicht fest an einer Montagestruktur angebracht ist. In dieser Situation kann sich die Neigung bedingt durch Abweichungen des Drehmoments ändern, das durch eine innen im Gelenkarm-KMG 100 angeordnete Ausgleichsfeder (nicht dargestellt) auf das Unterteil 116 aufgebracht wird. Die Neigung kann sich auch wegen der Abweichung des auf das Unterteil 116 des Gelenkarm-KMG aufgebrachten Drehmoments ändern, während beim Betrieb des Gelenkarm-KMG die Gewichte der Armsegmente 106, 108 über unterschiedliche Drehmoment-Arm-Distanzen ausgefahren werden.
  • Dadurch, dass die aktuelle Neigung des Unterteils 116 während des Betriebs des Gelenkarm-KMG durch einen oder mehrere Präzisionsneigungsmesser 160 überwacht wird, kann der Bediener über ein Problem bei der Montage des Gelenkarm-KMG 100 alarmiert werden. Der Bediener kann über eine fehlerhafte Montage des Gelenkarm-KMG 100 durch Daten alarmiert werden, die durch den einen oder die mehreren Neigungsmesser 160 einer Software bereitgestellt werden, die auf einem integrierten Computer oder Host-Rechner läuft. Die Daten können alternativ dazu verwendet werden, ein Warnlicht einzuschalten, einen Warnton zu aktivieren oder auf eine beliebige andere Weise den Benutzer über das Problem zu informieren. Der eine oder die mehreren Neigungsmesser 160 kann in eine Selbstdiagnose-Softwareroutine integriert werden, auf die direkt als Teil einer die Einrichtung auswertenden Anwendung oder automatisch als Teil eines Warnsystems zugegriffen wird.
  • Bei beispielhaften Ausgestaltungen messen die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren Neigungsänderungen dynamisch, um zu bestimmen, ob einer oder mehrere Teile des Gelenkarm-KMG 100 einer Neigungsänderung ausgesetzt sind. Dies ermöglicht das Auffinden einer Instabilität bei der Befestigung des Gelenkarm-KMG 100 an dessen Montagestruktur. Bei der Diagnoseanwendung werden die erfassten Neigungsdaten untersucht, um Neigungsänderungen und nicht den aktuellen Neigungswert zu messen. In diesem Fall ist es nicht von Bedeutung, ob das Unterteil 116 des Gelenkarm-KMG 100 einen bestimmten durchschnittlichen Neigungswinkel wie beispielsweise 5 Grad aufweist. Vielmehr reicht eine Änderung des Neigungswinkels aus, um auf die Gefahr hinzuweisen, dass Messungen des Gelenkarm-KMG 100 fehlerhaft sein könnten. Auf diese Weise kann der Bediener des Gelenkarm-KMG 100 gewarnt werden, um eine Korrekturmaßnahme durchzuführen.
  • 5 zeigt einen Screenshot 500 einer beispielhaften grafischen Benutzeroberfläche (GUI; graphical user interface) 505, anhand welcher ein Bediener Neigungsänderungen des Gelenkarm-KMG 100 feststellen kann. Die grafische Benutzeroberfläche 505 kann bei beispielhaften Ausgestaltungen auf dem Gelenkarm-KMG 100 oder auf einem externen Rechengerät angeordnet sein. Die grafische Benutzeroberfläche 505 kann die von dem Basisverarbeitungssystem gemessenen Neigungsdaten anzeigen. Man sieht, dass ein Diagramm 510 der X-Y-Neigungswinkel auf der grafischen Benutzeroberfläche 505 angezeigt werden kann. In einem stationären Zustand, bei dem keine Änderungen bei der Neigung des Gelenkarm-KMG 100 vorliegen, wird ein den stationären Zustand darstellendes Diagramm wie in 5 angezeigt. Falls sich bei einem Gelenkarm-KMG 100 eine Neigungsänderung ereignet, kann der Bediener eine Änderung in dem Diagramm 510 beobachten und somit erfahren, dass bei dem Gelenkarm-KMG 100 eine Neigungsänderung auftritt. Nahe der Mitte des beispielhaften Diagramms 510 befindet sich ein Kreis. Die Punkte innerhalb des Kreises gelten bei beispielhaften Ausgestaltungen als annehmbare Neigungsänderungen, wohingegen diejenigen außerhalb des Kreises als zu starke Neigungsänderungen gelten und signifikant genug sind, um die Messgenauigkeit über einen vorgegebenen Grenzwert hinaus zu beeinträchtigen. Der Kreisdurchmesser kann bei beispielhaften Ausgestaltungen ein beliebiger vorgegebener Wert sein, der den Bereich einer annehmbaren Neigung repräsentiert. Die Skala des Durchmessers kann als Funktion der Armlänge, des Armtyps oder des Armaufbaus definiert werden: also beispielsweise je länger der Arm ist, je starrer die Feder ist und je stärker die auf die Halterung wirkende Spannung ist, während der Arm gelenkig bewegt wird. Faktoren wie die Armlänge beeinflussen demnach Änderungen des Neigungswinkels und können in annehmbare Grenzwerte für Änderungen der Neigungsgeschwindigkeit integriert werden. Der Fehlerkreis kann beispielsweise als Funktion der Armlänge definiert werden. Darüber hinaus werden die Neigungsmesser 160 bei beispielhaften Ausgestaltungen zur Erfassung von Neigungsänderungen implementiert, obwohl sie, wie hierin beschrieben, eine absolute Orientierung des Unterteils in Bezug auf den Schwerkraftvektor anzeigen. Entsprechend kann das Diagramm 510 auf der grafischen Benutzeroberfläche 505 „auf Null gestellt” werden, nachdem das Gelenkarm-KMG 100 montiert ist. Unabhängig von der Anfangsneigung (z. B. 5 Grad wie vorstehend beschrieben) kann das Diagramm 510 auf diese Weise nach der Montage bei der Anfangsneigung auf Null gestellt werden.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zur Erfassung der Neigung gemäß beispielhaften Ausgestaltungen, wobei dargestellt ist, dass das Gelenkarm-KMG 100 die Neigung bei Block 610 kontinuierlich messen kann und die Messungen bei Block 620 kontinuierlich so lange anzeigen kann, wie der Bediener bei Block 630 messen und es sich anzeigen lassen möchte.
  • Bei den vorstehend besprochenen beispielhaften Ausgestaltungen können die auf dem Gelenkarm-KMG 100 montierten Neigungsmesser 160 auf eine Neigung der Struktur, an welcher das Gelenkarm-KMG 100 montiert ist, sowie auf eine Neigung des Gelenkarm-KMG 100 bezogen auf die Montagestruktur ansprechen. Bei anderen beispielhaften Ausgestaltungen sind die Neigungsmesser auf der Montagestruktur und in dem Gelenkarm-KMG 100 angeordnet. Die Neigungsrichtungen (zum Beispiel X und Y) können ungefähr für die auf der Montagestruktur angeordneten Neigungsmesser und die Neigungsmesser 160 im Gelenkarm-KMG 100 ausgerichtet werden. Durch den Einsatz dieser Kombination von Neigungsmessern erhält der Benutzer Informationen zur Identifizierung der Ursache des Problems: ein falsch montiertes Gelenkarm-KMG 100 oder eine wacklige Montagestruktur. Die im Gelenkarm-KMG 100 montierten Neigungsmesser 160 und die auf Außenstrukturen montierten Neigungsmesser können alle mit dem Basisverarbeitungssystem oder einem externen Rechensystem kommunizieren. Neigungsänderungen wegen der Montage des Gelenkarm-KMG 100 können aufgefunden werden, indem die Differenz zwischen den zwei Sensormesswerten angezeigt wird, nachdem beide auf Null gestellt wurden. Beispielsweise kann das Gelenkarm-KMG 100 auf einer Anreißplatte montiert werden und ein Bezugssensor auf der Anreißplatte montiert und in einen I/O-Port auf dem Gelenkarm-KMG 100 gesteckt werden. Anschließend werden beide Sensoren auf Null gestellt und zeigt die grafische Benutzeroberfläche 505 die Neigungsdifferenz zwischen den zwei Sensoren an. Wenn diese Differenz klein bleibt, weist dies darauf hin, dass das Gelenkarm-KMG 100 fest an der Montagestruktur angebracht ist. Wenn der Bediener beispielsweise während der Messungen um die Anreißplatte herumgeht, biegt sich der Boden und erfassen beide Neigungsmesser die Abweichung als Gleichtaktdrift, so dass sich keine Abweichung auf der Anzeige ergibt. Wenn der Bediener gegen den Arm stößt oder die Befestigung locker ist, könnte ein Alarm Probleme anzeigen.
  • Zusätzlich zu der Anzeige, dass das Gelenkarm-KMG 100 fest an der Anreißplatte angebracht ist, kann die von den Neigungsmessern erhaltene Information auch angeben, dass die Gesamtstruktur, an der das Gelenkarm-KMG 100 montiert ist, instabil ist. Dies ist in einigen Situationen von Bedeutung. Wenn das zu prüfende Objekt beispielsweise auf der Anreißplatte angeordnet ist, ergibt sich kein Fehler aus einer Messung, die durchgeführt wird, während sich der Boden biegt, wenn der Bediener um die Anreißplatte herumgeht. Wenn andererseits der Arm ausgefahren wird, um ein nicht an der Anreißplatte befestigtes Objekt zu messen, kann die Biegung der Anreißplattenstruktur relativ zu dem zu prüfenden Objekt zu einem Messfehler führen. Die Art des Problems – ein falsch montierter Arm oder eine wacklige Struktur – kann identifiziert werden, indem die Änderung des Neigungswinkels bei einer Gruppe von Neigungsmessern (der eine oder die mehreren Neigungsmesser 160 oder die Neigungsmesser auf der Montageplatte) sowie die Neigungsdifferenz zwischen den zwei Gruppen von Neigungsmessern angezeigt werden. Bei diesen Ausgestaltungen wie bei den vorstehend besprochenden Ausgestaltungen muss kein externes Koordinatensystem bekannt sein.
  • Wie vorstehend besprochen wurde, gibt es zwei Arten von Montageproblemen, die sich ereignen können: (1) das Unterteil 116 des Gelenkarm-KMG 100 ist möglicherweise nicht fest an der Montagestruktur angebracht oder (2) die Montagestruktur bewegt sich möglicherweise, entweder weil die Plattform, auf der sie aufliegt, sich verformt oder weil die Montagestruktur nicht fest an der Plattform angebracht ist. Durch die Verwendung eines einzigen in dem Gelenkarm-KMG 100 angeordneten Neigungsmessers kann bestimmt werden, dass ein Problem bei der Stabilität des Gelenkarm-KMG 100 vorliegt, während es auf der Montagestruktur montiert ist. Im Allgemeinen lässt sich mit nur diesem einen Neigungsmesser nicht bestimmen, ob das Stabilitätsproblem die Folge der oben angeführten Ursache (1) oder (2) oder irgendeiner Kombination von (1) und (2) ist. Durch die Hinzufügung eines zweiten Neigungsmessers kann man die wahrscheinliche Ursache des Problems identifizieren. Wenn beispielsweise der am Gelenkarm-KMG 100 befestigte Neigungsmesser eine große Abweichung beim Neigungswinkel zeigt, der Montageständer dagegen keine große Abweichung aufweist, ist das Stabilitätsproblem wahrscheinlich die Folge einer nicht festen Montage des Unterteils 116 an der Montagestruktur 401. Die Software kann dem Bediener des Gelenkarm-KMG 100 dieses Problem mitteilen, damit er eine Korrekturmaßnahme durchführen kann, indem er das Gelenkarm-KMG 100 fester an der Montagestruktur montiert. Wenn andererseits der am Gelenkarm-KMG 100 befestigte Neigungsmesser und der auf der Montagestruktur angeordnete Neigungsmesser fast identische Abweichungen bei den Neigungswinkeln zeigen, ist das Problem am wahrscheinlichsten die Folge einer instabilen Befestigung oder Plattform. Das Gelenkarm-KMG 100 könnte beispielsweise auf einer Montagestruktur in Form eines Geräteständers oder -stativs angeordnet sein. Diese Montagestruktur könnte auf einer Plattform aus Beton angeordnet sein. Wenn die Plattform relativ dünn ist (etwa 20 cm dick oder weniger), könnte sie sich unter dem Gewicht des Bedieners biegen, während er sich um die Montagestruktur herumbewegt. Wie vorstehend erläutert wurde, kann diese Situation Messfehler verursachen, wenn das gemessene Objekt nicht auf derselben Oberfläche wie das Gelenkarm-KMG 100 positioniert ist. Wenn der Bediener dieses Problem kennt, kann er eine Korrekturmaßnahme durchführen, indem er beispielsweise die Prüfstation zu einer starreren Plattform versetzt oder das zu prüfende Objekt auf die Montagestruktur bewegt.
  • Zur Beobachtung der Abweichungen bei Neigungswinkeln, die diese Montageprobleme anzeigen, wird eine Kraft auf das Unterteil 116 und auf die Montagestruktur aufgebracht. Es ist im Allgemeinen nicht möglich, eine Kraft ganz allein auf das Unterteil 116 oder auf die Montagestruktur aufzubringen, doch man kann Kräfte auf beide aufbringen. Ein zweckmäßige und wirksame Methode zur Aufbringung von Kräften bzw. Drehmomenten auf das Unterteil 116 und in gewissem Maße auf die Montagestruktur ist beispielsweise die Bewegung der Armsegmente 106, 108. Wie vorher erläutert wurde, führt dies zu Änderungen des durch die Ausgleichsfeder im Gelenkarm-KMG 100 aufgebrachten Drehmoments auf das Unterteil 116. Da das Gelenkarm-KMG 100 an der Montagestruktur befestigt ist, überträgt die Bewegung der Armsegmente 106, 108 zumindest in gewissem Maße auch Drehmomente auf die Montagestruktur.
  • Eine alternative Methode zur Aufbringung von Kräften auf das Unterteil 116 und indirekt auf die Montagestruktur besteht darin, eine geregelte Kraft auf die Unterteilstruktur selbst aufzubringen. Um die Bedeutung der durch eine derartige Methode erzeugten Neigung am einfachsten auszuwerten, wird ein geregelter Kraftbetrag aufgebracht. Solche Kräfte können zum Beispiel durch einen Kraftmesser aufgebracht werden. Solche Kräfte können auch auf die Montagestruktur aufgebracht werden, und zwar mit einem Kraftmesser oder indem man um die Montagestruktur herumgeht.
  • Bei der Feststellung, ob das Gelenkarm-KMG 100 eine stabile Befestigung aufweist, ist das dabei zu befolgende Verfahren allgemein bei dem Verfahren 700 von 7 dargestellt. Schritt 710 besteht darin, eine erste Kraft auf das Unterteil 116 des Gelenkarm-KMG 100 aufzubringen. Wie oben beschrieben, kann diese Kraft auf verschiedene Weise aufgebracht werden, doch eine besonders zweckmäßige Methode besteht darin, die Armsegmente 106, 108 zu einer ersten Position zu bewegen. Aus den oben erläuterten Gründen variiert der Kraftbetrag entsprechend der Position der Armsegmente. Bei Schritt 720 wird ein erster Messwert des ersten Neigungsmessers (des am Gelenkarm-KMG 100 befestigten Neigungsmessers) aufgezeichnet. Bei Schritt 730 wird eine zweite Kraft aufgebracht. Diese zweite Kraft kann sich durch die Größe oder die Richtung oder beide von der ersten Kraft unterscheiden. Bei Schritt 740 wird ein zweiter Messwert des ersten Neigungsmessers aufgezeichnet. Der erste und der zweite Messwert werden verwendet, um einen Parameter der Unterteilstabilität zu berechnen. Dieser Parameter kann einen oder mehrere numerische Werte oder eine Zustandsbeschreibung (beispielsweise stabil oder instabil) darstellen.
  • 7 zeigt die wesentlichen Elemente zur Ermittlung der Unterteilstabilität. Die Messung kann auf verschiedene Arten erweitert oder verbessert werden. Erstens können zusätzliche Kräfte sowie Messwerte des Neigungsmessers über die erforderlichen zwei Punkte hinaus erfasst werden. Zweitens kann die Software dem Bediener Anweisungen geben, den Arm in einer vom Arm überwachbaren bestimmten Weise zu bewegen, um dem Bediener eine Rückmeldung in Echtzeit über die nächste Position für die Bewegung der Armsegmente 106, 108 bereitzustellen. Ein derartiges Verfahren kann schnell durchgeführt werden (vielleicht in einer Minute), nachdem das Gelenkarm-KMG 100 zuerst auf der Montagestruktur montiert wurde. Drittens kann die Software die Prüfergebnisse einschließlich einer Anzeige „erfüllt”/„nicht erfüllt” darstellein. Ein solches Verfahren kann als Anfangsüberprüfung der einwandfreien Montage eingesetzt und außerdem regelmäßig wiederholt werden oder im Hintergrund erfolgen, während der Bediener den Arm für Routinemessungen benutzt.
  • Während der Erfassung der Neigungsmesserdaten ist es auch von Nutzen, wenn die Kodierermesswerte erfasst werden, da diese dazu verwendet werden können, die auf das Unterteil 116 aufgebrachten Kräfte bzw. Drehmomente einzuschätzen. Es können verschiedene Kriterien verwendet werden, um festzustellen, ob die Messwerte des Neigungsmessers in Bezug auf die aufgebrachten Kräfte bzw. Drehmomente annehmbar sind. Das einfachste Kriterium ist das unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Kriterium „innerhalb” oder „außerhalb”. Komplexere Kriterien könnten Auswirkungen wie beispielsweise die Linearität oder die Hysterese einbeziehen.
  • Das Verfahren 800 von 8 zeigt die wesentlichen Elemente für die Auswertung der Montagestrukturstabilität. In Schritt 810 wird eine Kraft (die dritte Kraft) auf die Montagestruktur aufgebracht. Diese Kraft kann sich, wie oben beschrieben, aus einer Bewegung der Armsegmente 106, 108 oder aus dem Herumgehen um die Montagestruktur oder aus dem Aufbringen einer geregelten Kraft auf die Montagestruktur oder das Unterteil 116 ergeben. In Schritt 820 wird ein Messwert (der dritte Messwert) des zweiten Neigungsmessers (des an der Montagestruktur befestigten Neigungsmessers) aufgezeichnet. In Schritt 830 wird eine vierte Kraft auf die Montagestruktur aufgebracht. In Schritt 840 wird ein vierter Messwert des zweiten Neigungsmessers aufgezeichnet. Aus den erfassten Daten wird ein Parameter der Montagestrukturstabilität errechnet. Wie im Falle des Verfahrens 700 kann das Verfahren 800 erweitert oder verbessert werden, indem mehrere Punkte erfasst werden und eine Software verwendet wird, die dem Bediener bei der Aufbringung der Kräfte Anweisungen gibt.
  • Während des üblichen Betriebs des Gelenkarm-KMG 100 werden fortwährend Daten erfasst, die ausgewertet werden können, um die Montagestabilität des Gelenkarm-KMG 100 zu bestätigen. Eine Methode für die Gewährleistung, dass das Gelenkarm-KMG 100 Qualitätsmessdaten erzeugt, besteht darin, einen Alarm auszugeben, wenn der Parameter der Unterteilstabilität oder der Parameter der Montagestrukturstabilität darauf hinweist, dass die Montagestabilität nicht gut ist. Ein solcher Alarm könnte sichtbar (zum Beispiel eine Meldung auf einer Anzeige oder ein Blinklicht) oder hörbar sein (zum Beispiel ein Piepton oder eine Sprachnachricht). Er könnte auch ein elektrisches Signal sein, das an ein elektrisches Gerät gesendet wird, um anzuzeigen, dass eine weitere Maßnahme erforderlich ist.
  • Es können auch andere Arten von Sichtanzeigen außer den in 5 dargestellten verwendet werden. Beispielsweise könnten einfache Balken mit 0 bis 100% dazu benutzt werden, die Stabilität des Unterteils und der Montagestruktur anzuzeigen, wie es durch den Parameter der Unterteilstabilität und den Parameter der Montagestrukturstabilität dargestellt wird. Ein solcher Balken könnte ferner für eine Messung der Differenz zwischen diesen zwei Parametern eingesetzt werden. Andere Grafiken könnten Änderungen der Stabilität in Abhängigkeit von der Zeit darstellen.
  • Es ist für den Fachmann zu erkennen, dass die Aspekte der vorliegenden Erfindung als ein System, Verfahren oder Computerprogrammprodukt ausgebildet sein können. Die Aspekte der vorliegenden Erfindung können demgemäß die Form einer ganz aus Hardware bestehenden Ausgestaltung, einer ganz aus Software bestehenden Ausgestaltung (einschließlich Firmware, residenter Software, Mikrocode usw.) oder einer Ausgestaltung, welche alle allgemein hierin als „Schaltung”, „Modul” oder „System” bezeichneten Software- und Hardware-Aspekte kombiniert, aufweisen. Darüber hinaus können die Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines Computerprogrammprodukts aufweisen, das in einem oder mehreren computerlesbaren Medien ausgebildet ist, auf denen ein computerlesbarer Programmcode ausgebildet ist.
  • Es kann eine beliebige Kombination von einem oder mehreren computerlesbaren Medien benutzt werden. Das computerlesbare Medium kann ein computerlesbares Signalmedium oder ein computerlesbares Speichermedium sein. Ein computerlesbares Speichermedium kann beispielsweise ein(e) elektronische(s), magnetische(s), optische(s), elektromagnetische(s), Infrarot- oder Halbleiter-System, Vorrichtung oder Gerät oder eine beliebige geeignete Kombination der vorstehenden sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Zu den spezifischeren Beispielen (keine erschöpfende Auflistung) für das computerlesbare Speichermedium würde Folgendes zählen: ein elektrischer Anschluss mit einem oder mehreren Drähten, eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Nurlesespeicher (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nurlesespeicher (EPROM oder Flash-Speicher), eine Lichtleitfaser, ein tragbarer CD-Nurlesespeicher (CD-ROM), ein optisches Speichergerät, ein magnetisches Speichergerät oder eine beliebige geeignete Kombination der vorstehenden. Im Zusammenhang mit diesem Dokument kann ein computerlesbares Speichermedium ein beliebiges physisch vorhandenes Medium sein, das ein Programm enthalten oder speichern kann, damit es von oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder einem Gerät verwendbar ist, welches bzw. welche Anweisungen ausführt.
  • Ein computerlesbares Signalmedium kann ein sich ausbreitendes Datensignal mit einem darin ausgebildeten computerlesbaren Programmcode sein, beispielsweise im Basisband oder als Teil einer Trägerwelle. Ein solches sich ausbreitendes Signal kann irgendeine von unterschiedlichen Formen annehmen, die elektromagnetische, optische oder eine beliebige geeignete Kombination davon umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Ein computerlesbares Signalmedium kann ein beliebiges computerlesbares Medium sein, das kein computerlesbares Speichermedium ist und das ein Programm kommunizieren, ausbreiten oder transportieren kann, damit es von oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder einem Gerät verwendbar ist, welches bzw. welche Anweisungen ausführt.
  • Der auf einem computerlesbaren Medium ausgebildete Programmcode kann mit irgendeinem geeigneten Medium übertragen werden, das ein drahtloses Medium, eine Drahtleitung, ein Lichtleitfaserkabel, eine Funkfrequenz usw. oder eine beliebige geeignete Kombination der vorstehenden umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist.
  • Der Computerprogrammcode zur Durchführung der Rechenvorgänge für die Aspekte der vorliegenden Erfindung kann in einer beliebigen Kombination einer oder mehrerer Programmiersprachen geschrieben sein, zu denen eine objektorientierte Programmiersprache wie beispielsweise Java, Smalltalk, C++, C# oder dergleichen und herkömmliche Verfahrensprogrammiersprachen wie beispielsweise die Programmiersprache „C” oder ähnliche Programmiersprachen gehören. Der Programmcode kann vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als unabhängiges Softwarepaket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem Ferncomputer oder vollständig auf dem Ferncomputer oder -server ausgeführt werden. Im letzteren Szenarium kann der Ferncomputer durch irgendeinen Netzwerktyp einschließlich eines lokalen Netzwerks (LAN) oder eines Weitverkehrsnetzes (WAN) mit dem Computer des Benutzers verbunden sein oder kann die Verbindung zu einem externen Computer erfolgen (beispielsweise über das Internet durch einen Internet-Dienstanbieter).
  • Die Aspekte der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf Ablaufdiagramm-Darstellungen und/oder Blockschaltbilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß den Ausgestaltungen der Erfindungen beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Ablaufdiagramm-Darstellungen und/oder Blockschaltbilder und Kombinationen von Blöcken in den Ablaufdiagramm-Darstellungen und/oder Blockschaltbildern durch Computerprogramm-Anweisungen implementierbar sind.
  • Diese Computerprogramm-Anweisungen können einem Prozessor eines universell einsetzbaren Computers, Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung zur Bildung eines Geräts derart bereitgestellt werden, dass die Anweisungen, welche über den Prozessor des Computers oder der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, Mittel zur Implementierung der Funktionen/Vorgänge erzeugen, die in dem Block oder den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockschaltbilds vorgegeben sind. Diese Computerprogramm-Anweisungen können auch auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Geräte derart für eine bestimmte Funktionsweise steuern kann, dass die auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsartikel einschließlich Anweisungen erzeugen, welche die Funktion bzw. den Vorgang implementieren, die bzw. der in dem Block oder den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockschaltbilds vorgegeben ist.
  • Die Computerprogramm-Anweisungen können ferner derart auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Geräte geladen werden, dass sie eine Reihe von Arbeitsschritten bewirken, die auf dem Computer, der anderen programmierbaren Vorrichtung oder anderen Geräten so durchzuführen sind, dass sie ein computerimplementiertes Verfahren derart erzeugen, dass die Anweisungen, welche auf dem Computer oder der anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, Verfahren zur Implementierung der Funktionen/Vorgänge bereitstellen, die in dem Block bzw. den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockschaltbilds vorgegeben sind.
  • Die Ablauf- und Blockschaltbilder in den Figuren zeigen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Ablaufdiagrammen oder Blockschaltbildern ein Modul, ein Segment oder einen Teil eines Codes repräsentieren, welches bzw. welcher eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Implementierung der vorgegebenen logischen Funktion(en) umfasst. Es ist ferner anzumerken, dass die in dem Block angegebenen Funktionen bei einigen alternativen Implementierungen in einer anderen als der in den Figuren angegebenen Reihenfolge erfolgen können. Beispielsweise können zwei hintereinander dargestellte Blöcke eigentlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder können die Blöcke je nach der betreffenden Funktionalität manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist ebenfalls anzumerken, dass jeder Block der Blockschaltbilder und/oder der Ablaufdiagramm-Darstellung und Kombinationen von Blöcken in den Blockschaltbildern und/oder der Ablaufdiagramm-Darstellung durch spezielle Systeme auf Hardware-Basis implementierbar sind, die die vorgegebenen Funktionen oder Vorgänge oder Kombinationen von speziellen Hardware- und Computeranweisungen durchführen.
  • Obwohl die Erfindung anhand beispielhafter Ausgestaltungen beschrieben wurde, versteht sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente an Stelle von Elementen davon eingesetzt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Ferner können zahlreiche Modifikationen erfolgen, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Schutzbereich abzuweichen. Es ist demzufolge beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmte Ausgestaltung beschränkt ist, die als die zur Durchführung dieser Erfindung beste Ausführungsform erachtete offenbart wurde, sondern dass die Erfindung alle Ausgestaltungen umfasst, die im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche liegen. Ferner bedeutet die Verwendung der Begriffe „erster”, „zweiter” usw. nicht irgendeine Reihenfolge oder Bedeutsamkeit, sondern werden die Begriffe „erster”, „zweiter” usw. vielmehr zur Unterscheidung eines Elements von einem anderen verwendet. Darüber hinaus bedeutet die Verwendung der Begriffe „ein”, „eine” usw. nicht eine Beschränkung der Menge, sondern vielmehr das Vorhandensein von mindestens einem des Gegenstands, auf den Bezug genommen wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5402582 [0004, 0023, 0033]
    • US 5611147 [0004]

Claims (32)

  1. Tragbares Gelenkarm-Koordinatenmessgerät (Gelenkarm-KMG), umfassend: ein Unterteil; einen manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitt mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes der Armsegmente mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst, wobei der Armabschnitt an das Unterteil gekoppelt ist, wobei das Unterteil an einer Montagestruktur befestigt ist; eine elektronische Schaltung, die die Positionssignale von den Positionsmessgeräten empfängt; einen an das Unterteil gekoppelten ersten Neigungsmesser, wobei der Neigungsmesser dafür konfiguriert ist, ein erstes elektrisches Signal zu erzeugen, das auf einen Neigungswinkel des Unterteils anspricht; und ein elektrisches System, das dafür konfiguriert ist, einen ersten Messwert des ersten Neigungsmessers und einen zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers aufzuzeichnen, wobei der erste Messwert mindestens einer von einer auf das Unterteil aufgebrachten ersten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten dritten Kraft entspricht und wobei der zweite Messwert mindestens einer von einer auf das Unterteil aufgebrachten zweiten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten vierten Kraft entspricht, wobei das elektrische System ferner dafür konfiguriert ist, einen Parameter der Unterteilstabilität auf Basis der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers zu bestimmen.
  2. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 1, wobei die erste Kraft durch eine erste räumliche Anordnung der mehreren verbundenen Armsegmente erzeugt wird und die zweite Kraft durch eine zweite räumliche Anordnung der mehreren verbundenen Armsegmente erzeugt wird.
  3. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 2, wobei der Parameter der Unterteilstabilität ferner auf einem ersten Positionsmessgerät-Messwert bei der ersten räumlichen Anordnung und einem zweiten Positionsmessgerät-Messwert bei der zweiten räumlichen Anordnung basiert.
  4. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 3, wobei das elektrische System ferner dafür konfiguriert ist, den Parameter der Unterteilstabilität anzuzeigen.
  5. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 4, ferner umfassend einen ersten Prozessor, der dafür konfiguriert ist, die Bewegung der mehreren verbundenen Armsegmente zu der ersten räumlichen Anordnung und der zweiten räumlichen Anordnung zu steuern.
  6. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 3, ferner umfassend einen zweiten Prozessor, der dafür konfiguriert ist, einen Alarm als Reaktion auf einen Bereich von Werten für den Parameter der Unterteilstabilität auszugeben, wobei der Alarm mindestens eines von einem Tonalarm, einem sichtbaren Alarm oder einem an ein elektronisches Gerät gesendeten zweiten elektrischen Signal ist.
  7. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 1, wobei der erste Neigungsmesser den Neigungswinkel des Unterteils entlang mindestens zwei Achsen misst.
  8. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 1, wobei ein zweiter Neigungsmesser an die Montagestruktur gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, ein drittes elektrisches Signal zu erzeugen, das auf einen Neigungswinkel der Montagestruktur anspricht.
  9. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 8, wobei der zweite Neigungsmesser den Neigungswinkel der Montagestruktur entlang mindestens zwei Achsen misst.
  10. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 8, wobei das elektrische System ferner dafür konfiguriert ist, einen dritten Messwert des zweiten Neigungsmessers als Reaktion auf eine auf die Montagestruktur aufgebrachte dritte Kraft aufzuzeichnen, einen vierten Messwert des zweiten Neigungsmessers als Reaktion auf eine auf die Montagestruktur aufgebrachte vierte Kraft aufzuzeichnen und einen Parameter der Montagestrukturstabilität auf Basis der Differenz zwischen dem dritten und vierten Messwert des zweiten Neigungsmessers zu bestimmen.
  11. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 10, wobei das elektrische System ferner dafür konfiguriert ist, mindestens zwei der folgenden anzuzeigen: den Parameter der Unterteilstabilität, den Parameter der Montagestrukturstabilität und eine Differenz zwischen dem Parameter der Unterteilstabilität und dem Parameter der Montagestrukturstabilität.
  12. Gelenkarm-KMG nach Anspruch 10, wobei das elektrische System ferner dafür konfiguriert ist, den ersten, zweiten, dritten und vierten Messwert zu analysieren, um zu bestimmen, ob das Unterteil fest an der Montagestruktur angebracht ist.
  13. Verfahren zur Auswertung der Montagestabilität eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts (Gelenkarm-KMG), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines Unterteils; Bereitstellen eines manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitts mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst, wobei der Armabschnitt an das Unterteil gekoppelt ist, wobei das Unterteil an einer Montagestruktur befestigt ist; Bereitstellen einer elektronischen Schaltung, die die Positionssignale von den Positionsmessgeräten empfängt; Bereitstellen eines an das Unterteil gekoppelten ersten Neigungsmessers, wobei der erste Neigungsmesser dafür konfiguriert ist, ein erstes elektrisches Signal zu erzeugen, das auf einen Neigungswinkel des Unterteils anspricht; Bereitstellen eines elektrischen Systems, das dafür konfiguriert ist, einen ersten Messwert des ersten Neigungsmessers und einen zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers aufzuzeichnen; Aufzeichnen des ersten Messwerts als Reaktion auf mindestens eine von einer auf das Unterteil aufgebrachten ersten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten dritten Kraft; Aufzeichnen des zweiten Messwerts als Reaktion auf mindestens eine von einer auf das Unterteil aufgebrachten zweiten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten vierten Kraft; Bestimmen eines Parameters der Unterteilstabilität auf Basis der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers; und Aufzeichnen des Parameters der Unterteilstabilität.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend folgende Schritte: Bewegen der mehreren verbundenen Armsegmente in eine erste räumliche Anordnung, um die erste Kraft zu erzeugen; und Bewegen der mehreren verbundenen Armsegmente in eine zweite räumliche Anordnung, um die zweite Kraft zu erzeugen.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Parameter der Unterteilstabilität ferner auf einem ersten Positionsmessgerät-Messwert bei der ersten räumlichen Anordnung und einem zweiten Positionsmessgerät-Messwert bei der zweiten räumlichen Anordnung basiert.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend einen Schritt des Anzeigens des Parameters der Unterteilstabilität.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend die Schritte des Steuerns der Bewegung der mehreren verbundenen Armsegmente zu der ersten räumlichen Anordnung und der zweiten räumlichen Anordnung.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend einen Schritt des Ausgebens eines Alarms.
  19. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend den Schritt des Messens des Neigungswinkels des Unterteils entlang mindestens zwei Achsen mit dem ersten Neigungsmesser.
  20. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend einen Schritt des Bereitstellens eines zweiten Neigungsmessers, der an die Montagestruktur gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, ein zweites elektrisches Signal zu erzeugen, das auf einen Neigungswinkel der Montagestruktur anspricht.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend den Schritt des Messens des Neigungswinkels der Montagestruktur entlang mindestens zwei Achsen mit dem zweiten Neigungsmesser.
  22. Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend folgende Schritte: Aufbringen einer dritten Kraft auf die Montagestruktur; Aufzeichnen eines dritten Messwerts des zweiten Neigungsmessers; Aufbringen einer vierten Kraft auf die Montagestruktur; Aufzeichnen eines vierten Messwerts des zweiten Neigungsmessers; und Bestimmen eines Parameters der Montagestrukturstabilität auf Basis der Differenz zwischen dem dritten und vierten Messwert des zweiten Neigungsmessers.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, ferner umfassend den Schritt des Anzeigens von mindestens zwei der folgenden: dem Parameter der Unterteilstabilität, dem Parameter der Montagestrukturstabilität und einer Differenz zwischen dem Parameter der Unterteilstabilität und dem Parameter der Montagestrukturstabilität.
  24. Verfahren nach Anspruch 22, ferner umfassend den Schritt des Analysierens des ersten, zweiten, dritten und vierten Messwerts, um zu bestimmen, ob das Unterteil fest an der Montagestruktur angebracht ist.
  25. Computerprogrammprodukt zur Implementierung eines tragbaren Gelenkarm-Koordinatenmessgeräts (Gelenkarm-KMG), wobei das Computerprogrammprodukt ein Speichermedium mit einem darauf ausgebildeten computerlesbaren Programmcode umfasst, welcher, wenn er durch einen Computer ausgeführt wird, bewirkt, dass der Computer ein Verfahren implementiert, wobei das Vefahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Unterteils; Bereitstellen eines manuell positionierbaren Gelenkarmabschnitts mit entgegengesetzten ersten und zweiten Enden, wobei der Armabschnitt mehrere verbundene Armsegmente umfasst, wobei jedes Armsegment mindestens ein Positionsmessgerät zur Erzeugung eines Positionssignals umfasst, wobei der Armabschnitt an das Unterteil gekoppelt ist, wobei das Unterteil an einer Montagestruktur befestigt ist; Bereitstellen einer elektronischen Schaltung, die die Positionssignale von den Positionsmessgeräten empfängt; Bereitstellen eines an das Unterteil gekoppelten ersten Neigungsmessers, wobei der Neigungsmesser dafür konfiguriert ist, ein erstes elektrisches Signal zu erzeugen, das auf einen Neigungswinkel des Unterteils anspricht; Bereitstellen eines elektrischen Systems, das dafür konfiguriert ist, einen ersten Messwert des ersten Neigungsmessers und einen zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers aufzuzeichnen; Aufzeichnen des ersten Messwerts als Reaktion auf mindestens eine von einer auf das Unterteil aufgebrachten ersten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten dritten Kraft; Aufzeichnen des zweiten Messwerts als Reaktion auf mindestens eine von einer auf das Unterteil aufgebrachten zweiten Kraft und einer auf die Montagestruktur aufgebrachten vierten Kraft; Bestimmen eines Parameters der Unterteilstabilität auf Basis der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Messwert des ersten Neigungsmessers; und Aufzeichnen des Parameters der Unterteilstabilität.
  26. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 25, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst: Bewegen der mehreren verbundenen Armsegmente in eine erste räumliche Anordnung, um die erste Kraft zu erzeugen; und Bewegen der mehreren verbundenen Armsegmente in eine zweite räumliche Anordnung, um die zweite Kraft zu erzeugen.
  27. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 26, wobei der Parameter der Unterteilstabilität ferner auf einem ersten Positionsmessgerät-Messwert bei der ersten räumlichen Anordnung und einem zweiten Positionsmessgerät-Messwert bei der zweiten räumlichen Anordnung basiert.
  28. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 27, wobei das elektrische System ferner dafür konfiguriert ist, den Parameter der Unterteilstabilität anzuzeigen.
  29. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 28, wobei das Verfahren ferner die Schritte des Steuerns der Bewegung der mehreren verbundenen Armsegmente zu der ersten räumlichen Anordnung und der zweiten räumlichen Anordnung umfasst.
  30. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 27, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Ausgebens eines Alarms umfasst.
  31. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 25, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Bereitstellens eines zweiten Neigungsmessers umfasst, der an die Montagestruktur gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, ein zweites elektrisches Signal zu erzeugen, das auf einen Neigungswinkel der Montagestruktur ansprich.
  32. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 31, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst: Aufbringen einer dritten Kraft auf die Montagestruktur; Aufzeichnen eines dritten Messwerts des zweiten Neigungsmessers; Aufbringen einer vierten Kraft auf die Montagestruktur; Aufzeichnen eines vierten Messwerts des zweiten Neigungsmessers; und Bestimmen eines Parameters der Montagestrukturstabilität auf Basis der Differenz zwischen dem dritten und vierten Messwert des zweiten Neigungsmessers
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