测量系统的制作方法

1.已知用于进行扫描地获取测量值的测量系统。


背景技术：

2.已知的测量系统包括光学测量仪器，所述光学测量仪器构造为能够布置在工具或测量机的机器轴上。例如，借助于光学测量仪器，能够按时间顺序相继地获取多个测量值。如果在测量过程中，测量仪器在待测对象上运动，在测量仪器的运动期间能够用测量仪器测量待测对象的不同点。例如，由此能够产生待测对象的高度形廓。
3.在这种已知的测量系统中，产生的测量值与所述对象的测量位置、测量坐标相一致是相对费事的。在已知的测量系统中，测量期间测量仪器的运动速度与测量点的测定精度相关。要确定的测量点越准确，测量进行得越慢，或者反过来，测量得越快，确定的测量点就越不准确。


技术实现要素：

4.本发明的任务是提供一种用于进行扫描地获取测量值的替代的测量系统。
5.所述任务通过权利要求1的特征得到解决。
6.本发明的有利和实用的实施方案在从属权利要求中给出。
7.本发明从一种用于进行扫描地获取测量值的测量系统出发，其中，该测量系统具有用于将测量系统与机器的调控单元连接的接口，其中，该机器构造成机床或测量机，其中，该测量系统具有测量仪器，其中，该测量系统，尤其该测量系统的测量仪器构造为能够布置到机器的运动轴上。其中，能够借助测量仪器对测量对象进行测量，其中，测量仪器在测量所述测量对象时产生测量值，其中，测量系统具有控制单元，其中，该控制单元具有存储器单元，便存储由测量系统获取的测量值，其中，控制单元能够处理和存储测量值，其中，测量系统包括计时器。
8.存储器单元有利地作为传统的磁性或电子存储器单元存在。例如，存储器单元构造为电子数据存储器。例如，存储器单元作为dram存储器单元、rom存储器单元或flash-eeprom存储器单元存在。
9.例如，该机器是作为cnc加工中心存在的。例如，机床构造成车削和/或铣削中心。有利的是，该机床包括多个可相对运动的机器轴。例如，机床构造成3轴或5轴机床。例如，测量机构造成坐标测量机。
10.机器的调控单元构造成例如数控系统，例如cnc(计算机数控系统，computerized numerical control)。
11.现在要看本发明的第一变型，即测量系统，尤其测量系统的控制单元有调控模块，并且所述调控模块通过接口从机器读取位置坐标，并且并将所读取的位置坐标与预先给定的坐标目标范围进行比较，其中，当调控模块确定位置坐标位于所述坐标目标范围内时，调控模块释放触发信号。本发明的第二变型是这样的：测量系统，尤其测量系统的控制单元具
有调控模块，并且所述调控模块将计时器的时间与预先给定的时间点进行比较，其中，当调控模块确定计时器的时间已经达到或超过所述预先给定的时间点时，调控模块释放触发信号。也有利的是，测量仪器将计时器的时间与预先给定的时间点进行比较，其中，当测量仪器确定计时器的时间已经达到或超过所述预先给定的时间点时，测量仪器释放触发信号。也能够设想，要么只有调控模块将计时器的时间与预先给定的时间点进行比较，要么只有测量仪器。然而也能够设想，调控模块和测量仪器都将计时器的时间与预先给定的时间点进行比较。优选地，该测量仪器包括计时器。
12.根据本发明的测量系统能够具有上述两种变型中的一种，或者具有两种变型的组合。由此能够以相对较短的测量时间对测量对象进行相对精确的测量。
13.例如，调控模块构造成计算单元的形式，例如构造为微控制器或微处理器。
14.例如，测量系统已知和/或能够预先确定测量的开始时间和测量的持续时间。例如，测量系统构造为由开始时间和测量时间出发来确定所述预先给定的时间点。还能够设想，测量的开始时间、机器的运动轴的运动速度和测量路段对于测量系统来说是已知的。例如，测量系统构造为由开始时间、运动轴的运动速度和测量路段出发来确定所述预先给定的时间点。也能够设想，测量系统构造成能够向测量系统预给定预先给定的时间点。
15.有利的是，测量系统能够借助于接口与机器连接，尤其测量系统能够读取测量仪器的当前位置坐标。例如，测量系统的计时器和机器的计时器能够相互同步。例如，测量仪器已知位置坐标的查询时间点和位置坐标的接收时间点之间的时间延迟，例如延时(delay)。
16.还提出，控制单元将触发信号与在触发信号的时间点获取的第一测量值一起存储在存储器单元中，其中，测量系统已知触发信号和第一测量值的时间关系。有利的是，测量系统已知在触发信号和从测量仪器接收测量值之间的延时或延迟时间。尤其，这个延时或延迟时间是恒定的。由此能够将测量值分配给对应的测量点，例如一位置坐标。
17.例如，测量仪器在释放触发信号后结束测量值获取。例如，第一测量值是所述测量的在时间上看最后产生的测量值。例如，第一测量值是所述测量的在世间上看最后由控制单元处理的测量值。
18.进一步提出，该控制单元构造成通过一接口，尤其通过所述接口将触发信号传输给机器的调控单元。由此能够控制机器的轴运动，尤其机器的运动轴的运动能够根据触发信号停止。
19.还提出将所述接口构造为标准化的接口。
20.该接口有利地构造为串行接口。有利的是，测量系统和机器之间的通信是基于同步、串行协议的。也能够设想，该接口构造成标准接口，如标准数据总线。例如，接口以现场总线的形式出现，如作为profinet接口、endat接口或以太网接口。例如，该接口构造成spi(串行外设接口)。还有利的是，该接口具有与机器进行串行数据通信的传输通道。所述传输通道有利地构造为信号线。例如，该接口构造成串行和/或并行接口。有利的是，该接口是以usb接口的形式或以火线接口的形式存在。也能够设想，该接口是作为专有接口存在的。
21.也有利的是，该接口是有线接口。由此实现相对安全的传输路径。也有利的是，该接口具有用于向调控单元供电的传输通道和用于测量信号传输的传输通道。
22.有利的是，控制单元构造为通过接口将触发信号作为标准化协议传输给机器。
23.优选地，测量系统包括两个接口，其中，测量系统通过第一接口将触发信号传送给机器的调控单元，而测量系统通过第二接口从机器读取位置坐标。第一接口有利地作为专有接口存在。第一接口例如构造为实现串行数据传输。例如，第二接口构造为标准接口，例如构造为总线接口。例如，第二接口作为usb或网络接口的形式存在。也能够设想，第一和第二接口是作为唯一的接口存在。
24.优选地，该测量系统除了测量仪器外还包括发送和接收单元，其中，发送和接收单元构造为接收和处理由测量仪器产生的测量值。能够设想，发送和接收单元具有第一接口。也能够设想，控制单元是发送和接收单元的组成部分。例如，所述发送和接收单元和/或控制单元借助第三接口通过无线电连接和/或通过光学连接与测量仪器耦合。
25.例如，发送和接收单元构造为测量仪器的调控和评估单元。有利的是，调控和评估单元调控所述测量仪器。例如，调控和评估单元构造用于评估测量仪器的测量数据，尤其根据测量仪器的测量数据求取测量值。
26.例如，控制单元和/或发送和接收单元通过无线通信通道与测量仪器进行通信。例如，控制单元和/或发送和接收单元借助于光学信号和/或借助于无线电信号与测量仪器进行通信。所述光学信号例如是红外信号。所述无线电信号例如是蓝牙信号。进一步提出，发送和接收单元与测量仪器借助于无线电连接相互通信。优选地，控制单元和/或发送和接收单元与测量仪器通过wlan接口、蓝牙接口和/或移动无线电接口进行通信。移动无线电接口例如作为lte接口存在。
27.也能够设想，控制单元构造成与测量仪器和/或发送和接收单元分开的计算单元，例如，作为计算机。优选的是，控制单元作为单独的计算单元能够与机器连接并且与发送和接收单元和/或测量仪器连接。
28.在测量系统的一种能够设想的构造中，测量仪器包括控制单元和/或至少一个接口，借助于所述接口可将测量仪器连接到机器的调控单元。
29.例如，机器的调控单元和测量系统，尤其测量仪器通过无线通信通道进行通信。例如，机器的调控单元和测量系统借助于光学信号和/或借助于无线电信号进行通信。所述光学信号例如是红外信号。所述无线电信号例如是蓝牙信号。进一步提出，机器的调控单元和测量系统，尤其测量仪器借助于无线电连接相互通信。优选地，机器的调控单元和测量系统，尤其控制单元借助于wlan接口、蓝牙接口和/或移动无线电接口进行通信。例如，移动无线电接口作为lte接口存在。
30.如果控制单元构造成单独的计算单元，那么测量系统有利地包括另外的、尤其第三接口，借助于该第三接口，测量仪器与控制单元连接。例如，测量仪器通过另外的接口将测量值传输给控制单元。能够设想，发送和接收单元具有所述另外的接口。例如，发送和接收单元借助于所述另外的接口与控制单元进行物理连接。
31.也有利的是，测量系统构造为从机器上读取在触发信号的时间点获取的第一位置坐标，尤其布置在机器上的测量仪器的位置坐标，其中，测量系统已知触发信号和所述第一位置坐标的时间关系，其中，测量系统的控制单元构造为在第一位置坐标和第一测量值之间建立时间关系。由此能够实现建立被测量的测量对象的高度形廓。
32.例如，测量系统已知延时，例如在测量系统的控制单元向机器输出触发信号和机器将所述触发信号与位置坐标相关联之间的时间延迟。有利的是，该机器构造为将触发信
号与位置坐标相关联，或将触发信号与位置坐标相联系。有利的是，这个时间延迟尤其是近似恒定的。
33.也有利的是，从第一测量值与第一位置坐标的相关性出发，测量系统构造为仅通过在获取测量值期间已知测量仪器的运动速度和运动方向来将位置坐标，尤其测量仪器的位置坐标分配给测量仪器获取的其他的测量值。由此，测量系统能够以相对较短的测量时间实现对测量对象的相对精确的测量。
34.有利的是，在获取测量值期间，测量仪器的运动方向和/或运动速度是恒定的。例如，在获取测量值期间，测量仪器通过机器的一个运动轴或多个运动轴以恒定的速度和/或恒定的方向运动。
35.优选地，可见测量仪器的运动方向和/或运动速度与进行测量的测量对象的关系。相应地能够设想，在测量期间，相对于环境，例如相对于测量仪器所布置的机器的环境，测量仪器位置固定地存在，而替代地，测量对象则相对于测量仪器且相对于所述环境运动。
36.优选地，测量系统分配给测量值的每个位置坐标是布置在机器上的测量仪器的位置坐标。有利的是，布置在机器上的测量仪器的位置坐标能够转换为测量对象的位置坐标，例如通过归一化。有利的是，测量对象的位置坐标是下述测量点，在这个测量点处，测量仪器对测量对象进行了测量并且由此产生了测量值。
37.本发明的一个有利的修改方案是，从第一测量值与第一位置坐标的相关性出发，测量系统构造为通过测量系统已知获取的测量值彼此的空间关系来将其他的位置坐标分配给由测量仪器获取的其他的测量值。由此从第一测量值的位置坐标出发，能够相对简单地为其他的测量值，尤其为所有其他的测量值分配相应的位置坐标。
38.也证明有利的是，从第一测量值与第一位置坐标的相关性出发，测量系统构造为通过测量系统已知获取的测量值彼此的时间关系来将其它的位置坐标分配给由测量仪器获取的其他的测量值。有利的是，测量系统已知在获取一个测量的两个不同测量值之间测量仪器的运动速度和运动方向。
39.优选的是，测量系统已知获取的测量值彼此的空间和/或时间上间隔。空间关系有利地理解为不仅是空间距离或空间间隔，而且是尤其与此对应的空间方向。例如，测量系统根据时间关系，例如时间间隔，以及测量仪器的已知运动速度和运动方向，将其他的位置坐标分配给测量仪器获取的其他的测量值。尤其是，测量系统已知一个测量的获取的测量值的空间和/或时间间隔。有利的是，该测量系统产生的测量值彼此之间有已知的时间关系。例如，测量系统(例如测量仪器)在尤其恒定的空间和/或时间间隔内产生测量值。
40.有利的是，测量系统已知第一测量值和其他的测量值之间的空间关系和/或时间关系。尤其是，测量系统已知第一测量值和所有其他的测量值之间的空间关系和/或时间关系。例如，测量系统已知机器的运动轴(尤其机器的所有运动轴)的运动速度和运动方向。
41.有利的是，测量系统根据机器的运动轴的运动速度进行校准和/或标准化。尤其是，测量系统根据机器的运动轴的几个运动速度被校准和/或标准化。由此测量系统已知测量值的空间间距。尤其是，测量系统已知测量值的空间间距，这取决于测量仪器的测量值获取或测量值产生的周期时间，并且例如取决于运动轴的移动。
42.在本发明的有利的实施方案中，测量仪器构造成非接触式工作的测量仪器。
43.测量仪器例如作为测量传感器存在。该测量仪器构造成例如共焦色度间距传感
器、激光扫描仪和/或成像测量仪器，例如ccd传感器。例如，测量仪器作为线扫描器存在。有利的是，该测量仪器作为进行扫描的测量仪器存在，例如作为扫描仪。例如，测量仪器在测量期间逐点、逐线或逐行产生测量值。
44.然而也能够设想，测量仪器构造成进行接触的，尤其触觉性工作的测量传感器。例如，该测量仪器构造用来求取触觉工作测量传感器的传感元件的偏转参量和/或触觉工作测量传感器的传感元件的力。
45.在本发明的有利的实施方案中，测量系统构造为尤其按以下顺序相继执行以下方法步骤：
[0046]-校准和/或标准化布置在机器的运动轴上的测量仪器的运动速度
[0047]-读入、查询和/或求取坐标目标范围和/或预先给定的时间点
[0048]-将所述坐标目标范围和/或所述预先给定的时间点存储在存储器单元中
[0049]-开始测量过程或测量
[0050]-由测量系统的测量仪器产生测量值
[0051]-通过测量系统的调控模块读取机器的运动轴的位置坐标和/或读取测量系统的计时器的时间
[0052]-通过控制单元的调控模块，将读取的位置坐标与预先给定的坐标目标范围对比和/或将测量系统的计时器的时间与预先给定的时间点对比
[0053]-当位置坐标在坐标目标范围内时，调控模块释放触发信号，和/或当计时器的时间达到或超过预先给定的时间点时，调控模块释放触发信号
[0054]-将触发信号和在触发信号的时间点求取的测量值一起存储在存储器单元中，其中，测量系统已知触发信号和测量值的时间关系
[0055]-通过测量系统，尤其通过测量系统的控制单元将触发信号传输给机器的调控单元
[0056]-通过控制单元从机器读取机器的运动轴的通过机器存储的轴位置。
[0057]
本发明的有利的变型是一种机器，尤其是机床和/或测量机，其具有根据前述实施例之一的测量系统，其中，该机器构造为根据测量系统的触发信号停止轴运动。由此能够通过测量系统调控测量流程。
[0058]
有利的是，该机器构造为根据测量系统释放的触发信号停止轴运动。
[0059]
本发明的另一有利的实施方案是一种机器，尤其是如上所述的机床和/或测量机，其中，机器的调控单元将在接收触发信号的时间点的轴位置以能读取的方式存储在机器的存储模块中。
[0060]
有利的是，机器的调控单元将接收触发信号的时间点的轴位置与触发信号一起存储在机器的存储器模块中。例如，接收触发信号的时间点的轴位置为了测量系统能够识别以能读取的方式存储在机器的存储模块中。
[0061]
也能够设想，控制单元存在于机器上。也能够设想，控制单元是机器的组成部分。例如，控制单元是调控单元的组件。例如，该调控单元包括控制单元。
[0062]
在本发明的有利的实施方案中，带有测量系统的机器构造成尤其按以下顺序相继执行以下方法步骤：
[0063]-校准和/或标准化布置在机器的运动轴上的测量仪器的运动速度
[0064]-读入、查询和/或求取坐标目标范围和/或预先给定的时间点
[0065]-将坐标目标范围和/或预先给定的时间点存储在存储器单元中
[0066]-开始测量过程或测量
[0067]-由测量系统的测量仪器产生测量值
[0068]-通过机器开始运动轴的尤其是连续和/或稳定的运动
[0069]-通过测量系统的调控模块读取机器的运动轴的位置坐标和/或读取测量系统的计时器的时间
[0070]-通过控制单元的调控模块，将读取的位置坐标与预先给定的坐标目标范围对比和/或将测量系统的计时器的时间与预先给定的时间点对比
[0071]-当位置坐标在坐标目标范围内时，调控模块释放触发信号，和/或当计时器的时间达到或超过预先给定的时间点时，调控模块释放触发信号
[0072]-将触发信号和在触发信号的时间点求取的测量值一起存储在存储器单元中，其中，触发信号和测量值的时间关系是已知的
[0073]-通过测量系统，尤其通过测量系统的控制单元将触发信号传输给机器的调控单元
[0074]-通过机器的调控单元接收和处理触发信号
[0075]-通过机器的调控单元停止运动轴的轴运动
[0076]-在机器的存储模块中读取并存储机器的运动轴在触发信号的时间点的轴位置
[0077]-通过控制单元从机器读取运动轴的通过机器存储的轴位置。
附图说明
[0078]
参照下面的示意图在给出其他的细节和优点的情况下更详细地解释多个实施方案：
[0079]
其示出了：
[0080]
图1带有根据第一实施变型的测量系统的机器的示意图，
[0081]
图2机器的示意图，该机器具有根据第二实施变型的测量系统，
[0082]
图3机器的示意图，该机器具有根据第三实施变型的测量系统。
具体实施方式
[0083]
图1示意性地示出了具有包壳2、机器台3、运动轴4和调控单元5的机器1。该机器1例如包括存储器模块6，所述存储器模块例如在调控单元5上存在。例如测量对象7布置在机器台3上。
[0084]
有利的是，测量系统8布置在机器1上。测量系统8包括测量仪器9、接口10和控制单元11。控制单元11具有例如调控模块12。测量系统8还能够包括存储器单元13和计时器14。
[0085]
在根据图1的实施方案中，测量系统8的其他组件，如控制单元11，在测量仪器9旁边形成单独的紧凑单元。根据图1，测量系统8的其他组件能够构造成一个紧凑的单元，例如在唯一壳体中在机器1的运动轴4上。
[0086]
例如，测量系统8通过接口10借助于传输通道15与机器1的调控单元5连接。
[0087]
图2示出了在另一实施方案中的机器16，其具有示意性示出的包壳17、机器台18、
运动轴19和调控单元20。该机器16例如包括存储器模块21，所述存储器模块例如存在于调控单元20上。例如测量对象22布置在机器台18上。
[0088]
测量系统23有利地布置在机器16上。测量系统23包括测量仪器24、第一接口25、第二接口26和例如第三接口27。此外，测量系统23包括例如发送和接收单元28。发送和接收单元28例如具有带有调控模块30的控制单元29。测量系统23还能够包括存储器单元31和计时器32。
[0089]
在根据图2的实施变型中，测量仪器24例如通过接口25、26借助于传输通道33与发送和接收单元28耦合。传输通道33例如作为无线的传输通道存在。传输通道33例如构造为无线电连接或无线电通道。也能够设想，传输通道33构造为光学连接，例如光学引导通道。此外，发送和接收单元28借助于接口28与机器16，尤其是机器16的调控单元20通过另外的传输通道34连接。
[0090]
根据根据图2的实施变形还能够设想，在发送器和接收器单元28上存在另外的接口35，其中，发送器和接收器单元28能够借助于接口35通过另外的传输通道60与机器16连接。
[0091]
还能够设想，两个接口27、35中的一个构造成标准接口，例如作为usb或网络接口。例如，这个接口构造为通过控制单元29从机器16查询位置坐标。还能够设想，两个接口27、35中的另一接口构造成专有接口。如果另一接口27、35构造成专有接口。则有利的是，控制单元29能够借助于所述专有接口以串行数据传输的方式与机器16通信。
[0092]
图3示出了在另一实施变型中的机器36，其具有示意性示出的包壳37、机器台38、运动轴39和调控单元40。机器36例如包括存储器模块41，所述存储器模块例如存在于调控单元40上。例如测量对象42布置在机器台38上。
[0093]
有利的是，测量系统43布置在机器36上。测量系统43包括测量仪器44和接口45至50。测量系统43还包括例如发送和接收单元51和控制单元52。发送和接收单元51和控制单元52有利地彼此间隔地存在，并借助于接口48，49，例如通过usb连接或以太网连接或网络连接而相互耦合。控制单元52例如作为计算机存在，例如笔记本电脑。
[0094]
例如，发送和接收单元51包括计时器53。也能够设想，控制单元52包括计时器(未示出)。
[0095]
控制单元52具有调控模块54和例如存储器单元55。还能够设想，发送和接收单元51包括存储器单元(未示出)。
[0096]
还能够设想，接口50构造成标准接口，例如，构造为具有相应传输通道57的usb或网络接口。例如，该接口50构造成通过控制单元52从机器36查询和读取位置坐标。还能够设想，控制单元52包括计时器56，其中，控制单元52，尤其是调控模块54监测和检查计时器56的时间是否达到或超过预先给定的时间点和/或所读取的位置坐标是否位于预先给定的坐标目标范围内。
[0097]
发送和接收器单元51的接口47有利地构造为专有接口，用于借助于其他的传输通道58将触发信号传输给机器36的控制单元40。触发信号能够借助于串行数据传输传输给机器36。
[0098]
在根据图3的实施变型中，测量仪器44例如借助于接口45、46通过传输通道59与发送和接收单元51耦合。传输通道59例如作为无线传输通道存在。传输通道59例如构造为无
线电连接或无线电通道。也能够设想，传输通道59构造为光学连接，例如光学引导通道。
[0099]
附图标记列表
[0100]
1 机器
[0101]
2 包壳
[0102]
3 机器台
[0103]
4 运动轴
[0104]
5 调控单元
[0105]
6 存储器模块
[0106]
7 测量对象
[0107]
8 测量系统
[0108]
9 测量仪器
[0109]
10 接口
[0110]
11 控制单元
[0111]
12 调控模块
[0112]
13 存储器单元
[0113]
14 计时器
[0114]
15 传输通道
[0115]
16 机器
[0116]
17 包壳
[0117]
18 机器台
[0118]
19 运动轴
[0119]
20 调控单元
[0120]
21 存储器模块
[0121]
22 测量对象
[0122]
23 测量系统
[0123]
24 测量仪器
[0124]
25 接口
[0125]
26 接口
[0126]
27 接口
[0127]
28 发送和接收单元
[0128]
29 控制单元
[0129]
30 调控模块
[0130]
31 存储器单元
[0131]
32 计时器
[0132]
33 传输通道
[0133]
34 传输通道
[0134]
35 接口
[0135]
36 机器
[0136]
37 包壳
[0137]
38 机器台
[0138]
39 运动轴
[0139]
40 调控单元
[0140]
41 存储器模块
[0141]
42 测量对象
[0142]
43 测量系统
[0143]
44 测量仪器
[0144]
45 接口
[0145]
46 接口
[0146]
47 接口
[0147]
48 接口
[0148]
49 接口
[0149]
50 接口
[0150]
51 发送和接收单元
[0151]
52 控制单元
[0152]
53 计时器
[0153]
54 调控模块
[0154]
55 存储器单元
[0155]
56 计时器
[0156]
57 传输通道
[0157]
58 传输通道
[0158]
59 传输通道
[0159]
60 传输通道