BE1011121A3

BE1011121A3 - Inrichting en werkwijze voor het bepalen van de positie van een punt.

Info

Publication number: BE1011121A3
Application number: BE9700366A
Authority: BE
Original assignee: Krypton Electronic Eng Nv
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1999-05-04
Also published as: US6279246B1; EP0975934B1; EP0975934A1; WO1998048241A1; DE69831064D1; JP2001520747A; AU6912698A

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het bepalen van de positie van een punt, waarbij men gebruik maakt van een houder (1) met een meetpunt (6) en minstens drie referentiepunten (2,3,4) waarbij men genoemd meetpunt (6) tegen het punt, waarvan de positie dient bepaald te worden, plaatst, men de positie van genoemde referentiepunten (2,3,4) vervolgens opmeet en de positie van genoemd punt berekent, waarbij men gebruik maakt van een houder (1) waarvan de positie van genoemd meetpunt (6) bepaald wordt door dit laatste op een vaste plaats te houden, de houder (1) in verschillende standen te roteren, vervolgens de posities van de referentiepunten (2,3,4) voor minstens twee standen van de houder (1) op te meten en uit de posities van deze referentiepunten (2,3,4) de positie van het meetpunt (6) ten opzichte van de referentiepunten (2,3,4) te berekenen.

Description

INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET BEPALEN VAN DE POSITIE VAN EEN PUNT
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van de positie van een punt, waarbij men gebruik maakt van een houder met, enerzijds, minstens drie, niet op een rechte gelegen, referentiepunten waarvan de onderlinge posities gekend zijn, en, anderzijds, een meetpunt, waarbij genoemd meetpunt tegen het punt geplaatst wordt waarvan de positie dient bepaald te worden, de positie van genoemde referentiepunten vervolgens opgemeten wordt en, aan de hand van de positie van deze referentiepunten, de positie van genoemd punt berekend wordt.

Volgens de huidige stand van de techniek maakt men gebruik van een houder waarvan verondersteld wordt dat het meetpunt steeds een vaste positie inneemt ten opzichte van de referentiepunten. Dit heeft dikwijls een onnauwkeurigheid van de positiemeting van genoemd punt tot gevolg aangezien, in sommige gevallen, deze positie kan veranderen.

De uitvinding wil vooral aan dit nadeel verhelpen door een meetsysteem voor te stellen waarbij metingen met een zeer hoge nauwkeurigheid kunnen uitgevoerd worden.

Tot dit doel maakt men gebruik van een houder waarvan de positie van genoemd meetpunt bepaald wordt door dit laatste op een vaste plaats te houden, de houder in verschillende standen te roteren, vervolgens de posities van de referentiepunten voor minstens twee verschillende standen van de houder op te meten en uit de opgemeten posities van deze referentiepunten de relatieve positie van het meetpunt ten opzichte van de referentiepunten te berekenen.

EMI2.1

Doelmatig wordt de positie van genoemde referentiepunten meerdere malen opgemeten voor eenzelfde stand van de houder, waarbij men voor minstens drie referentiepunten een gemiddelde positie bepaalt en men de relatieve positie van het meetpunt of van genoemd punt berekent aan de hand van de gemiddelde positie van minstens drie referentiepunten.

Op een voordelige wijze bepaalt men de positie van een punt van een voorwerp door de positie van genoemde referentiepunten te meten voor minstens een stand van de houder, waarbij men het meetpunt tegen dit punt plaatst, en vervolgens uit de posities van de referentiepunten de positie van genoemd punt, welke nagenoeg overeenstemt met de positie van het meetpunt, te berekenen.

Op een bijzonder voordelige wijze worden lichtpunten, zoals bijvoorbeeld lichtdiodes (LED's), aangewend voor genoemde referentiepunten.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, worden genoemde referentiepunten vanuit minstens twee verschillende posities waargenomen door een, bij voorkeur adresseerbare, camera.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het meten van de positie van een punt, met een houder die voorzien is van minstens drie referentiepunten en een meetpunt, waarbij deze inrichting detectoren bevat welke samenwerken met een rekenorgaan zodat de positie van genoemde referentiepunten kan bepaald worden, meer bepaald inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting, volgens de uitvinding, is genoemd meetpunt voorzien aan een meetstift die losneembaar op genoemde houder gemonteerd is.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding, omvatten genoemde detectoren minstens twee adresseerbare optische camera's.

Bij voorkeur bestaan genoemde referentiepunten uit lichtpunten, meer bepaald lichtdiodes (LED's).

Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van een uitvoeringsvorm van de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de draagwijdte niet van de gevorderde bescherming ; de hierna gebruikte verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.

Figuur 1 is een schematisch vooraanzicht van een houder met drie referentiepunten en een meetstift.

Figuur 2 is een schematische voorstelling van twee posities van een houder welke op een oppervlak geplaatst is.

Figuur 3 is een schematische voorstelling van een meetstift.
Figuur 4 is een schematische langsdoorsnede van een deel van een meetstift voorzien van een meetkogel.

In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde of analoge elementen.

De in figuur 1 voorgestelde inrichting, volgens de uitvinding, omvat een houder 1 met drie, ten opzichte van deze houder l, vaste referentiepunten 2,3 en 4. Verder is de houder 1 voorzien van een losneembaar gemonteerde meetstift 5 met een meetpunt 6. Deze inrichting bevat eveneens minstens een, niet voorgestelde, detector, meer bepaald een optische camera, welke vanuit minstens twee verschillende gekende posities genoemde referentiepunten 2,3 en 4 kan waarnemen. Ook is de inrichting voorzien van een, eveneens niet voorgesteld, rekenorgaan onder de vorm van een computer, die toelaat, via gekende wiskundige berekeningen, uit de posities van de camera en de hierdoor waargenomen positie van een referentiepunt 2,3 of 4, de ruimtelijke positie van dit referentiepunt te bepalen.

Aldus is het mogelijk, door op deze manier de positie van genoemde referentiepunten 2,3 en 4 te berekenen, de stand van de houder 1 ten opzichte van een vast referentieassenstelsel te kennen.

Om de relatieve positie van het meetpunt 6 ten opzichte van genoemde referentiepunten 2,3 en 4 te bepalen, wordt, overeenkomstig de

werkwijze, volgens de uitvinding, het meetpunt 6 van de houder 1 op een vaste plaats gehouden. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door dit meetpunt 6 tegen een vast oppervlak 7 te plaatsen, zoals voorgesteld in figuur 2.

Vervolgens roteert men de houder 1 ten opzichte van dit meetpunt 6 en wordt de positie van de referentiepunten 2,3 en 4 bepaald voor ten minste twee verschillende standen van de houder 1. In figuur 2 is een tweede stand van de houder 1 in streeplijn voorgesteld.

Bij het roteren van de houder 1 blijft elk van de referentiepunten 2,3 en 4 op een boloppervlak liggen. De respectievelijke boloppervlakken 2', 3'en 4'zijn schematisch door een stippellijn weergegeven en hebben eenzelfde middelpunt dat samenvalt met het meetpunt 6.

Aldus wordt de positie van het meetpunt 6 berekend uit de gemeten posities van de referentiepunten 2,3 en 4 voor twee verschillende standen of oriëntaties van de houder 1.

Wanneer op deze manier de relatieve positie van het meetpunt
6 ten opzichte van de drie referentiepunten 2,3 en 4 bepaald is, kan de positie van om het even welk punt van een voorwerp hieruit afgeleid worden. Dit gebeurt door het meetpunt 6 met de houder 1 tegen dit te meten punt van het voorwerp te plaatsen en vervolgens de stand van de houder 1, en dus de positie van dit meetpunt 6, te bepalen door de positie van de referentiepunten 2,3 en 4 te meten.

In een mogelijke andere uitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, wordt gebruik gemaakt van een meetstift 5, zoals voorgesteld in figuur 4. Deze meetstift 5 is, aan zijn vrij uiteinde, voorzien van een meetkogel 9 met een middelpunt 8 en een gekende straal r, en is verder zodanig geconstrueerd is dat deze roteerbaar is rond dit middelpunt 8, dat aldus een rotatiepunt vormt. Dit heeft als gevolg dat het hierboven vermeld meetpunt
6 op het oppervlak van deze kogel 9 ligt.

Wanneer men de houder 1 met de meetkogel 9 tot tegen het te meten punt brengt, meet men tijdens deze verplaatsing verschillende posities van de referentiepunten 2,3 en 4. Uit deze posities wordt vervolgens de richting en

zin bepaald volgens welke de houder 1 zieh verplaatst heeft om het meetpunt 6 naar het te meten punt te brengen.

Volgens de hierboven beschreven werkwijze kan dan de positie van genoemd middelpunt of rotatiepunt 8 berekend worden aan de hand van de gemeten posities van de referentiepunten 2,3 en 4 voor verschillende rotatiestanden van de houder 1 ten opzichte van dit middelpunt 8, en kan, uitgaande van de straal r van de meetkogel 9 en hierboven bepaalde richting en zin, de positie van het meetpunt 6 berekend worden.

De werkwijze, volgens de uitvinding, laat toe dat de meetstift 5 in de houder 1 vervangen wordt door een andere meetstift 5 met een vorm die aangepast is in functie van de plaats van de punten op het voorwerp waarvan de posities dienen gemeten te worden. Met behulp van bovenstaande werkwijze kan immers, op een eenvoudige en snelle wijze, de relatieve positie van het meetpunt 6 van om het even welke meetstift 5, die in de houder 1 gemonteerd is, ten opzichte van de referentiepunten 2,3 en 4 bepaald worden.

Een voorbeeld van een meetstift 5 werd voorgesteld in figuur 3. Deze meetstift 5 is haakvormig en laat toe dat de posities van moeilijk bereikbare punten van een voorwerp worden opgemeten.

Teneinde de invloed van elektrische of mechanische ruis op de gemeten of berekende posities te verminderen en aldus een grotere nauwkeurigheid te bereiken, wordt elke positie van een referentiepunt 2,3 en 4, met een relatief hoge frequentie, meerdere malen opgemeten. Van de verschillende metingen van eenzelfde referentiepunt 2,3, 4 wordt vervolgens de gemiddelde waarde berekend om aldus de ruisinvloed te verkleinen en een meer nauwkeurige bepaling van de positie van de referentiepunten te verkrijgen.
EMI5.1

De referentiepunten 2, 3 en 4 van de houder 1 bestaan bij voorkeur uit lichtpunten, zoals bijvoorbeeld lampen of Om de positie van deze referentiepunten 2,3 en 4 te meten worden twee optische camera's gebruikt. Deze camera's worden, onder een hoek ten opzichte van elkaar, elk op een gekende, maar verschillende, positie geplaatst.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting, volgens de uitvinding, worden voor deze camera's adresseerbare camera's gekozen. Aldus laat het gebruik van dergelijke camera's toe dat, met een heel hoge nauwkeurigheid een zeer snelle meting en berekening van de positie van de referentiepunten gebeurt. In dit geval kan het meetsysteem beschreven in de Belgische octrooiaanvraag 9700143 toegepast worden.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, wordt de positie van de referentiepunten 2,3 en 4 beurtelings gemeten. Wanneer de referentiepunten gevormd worden door lichtdiodes, worden deze elk afzonderlijk en in een door het rekenorgaan gekende volgorde geaktiveerd.

Volgens een variante op de bovenstaande uitvoeringsvorm van de inrichting, volgens de uitvinding, is deze voorzien van een, niet in de figuren voorgestelde, schakelaar die toelaat een signaal te geven wanneer de houder 1 stilstaat. Aldus geeft deze schakelaar genoemd signaal of een ander signaal aan het rekenorgaan en/of de camera's zodanig dat een meting van de positie van de verschillende referentiepunten 2,3 en 4 uitgevoerd wordt. De schakelaar wordt manueel, bijvoorbeeld met behulp van een eenvoudige drukknop, bediend. In bepaalde gevallen kan een schakelaar voorzien worden die automatisch bediend wordt waardoor, wanneer met behulp van de camera's of een ander detectiesysteem vastgesteld wordt dat de referentiepunten 2,3 en 4 nagenoeg niet meer bewegen, een meting van de positie van deze referentiepunten uitgevoerd wordt.

De schakelaar kan eventueel samenwerken met het meetpunt 6, op zodanige manier dat, wanneer men dit meetpunt 6 tegen een voorwerp, of m. a. w. tegen een te meten punt, plaatst, genoemd signaal gegenereerd wordt.

Een dergelijke schakelaar vormt dan een zogenaamde aanraaksensor en zorgt ervoor dat, wanneer de positie van het meetpunt 6 bepaald wordt, dit in contact is met het te meten punt van een voorwerp.

Bij voorkeur is genoemde schakelaar voorzien aan de houder l.

EMI7.1

In een andere uitvoeringsvorm van de inrichting, volgens de uitvinding, bevindt zieh minstens een deel van de referentiepunten op een cirkel, welke genoemde houder omsluit, zodanig dat, onafhankelijk van de stand van de houder 1, de positie van minstens drie referentiepunten, via de camera's, waargenomen en opgemeten kan worden. Bij voorkeur wordt de positie van meer dan drie referentiepunten gemeten zodanig dat, als gevolg van redundantie, een nauwkeuriger resultaat voor de positie van het meetpunt 6 bekomen wordt.

Verder bevat de inrichting, volgens de uitvinding, op zichzelf bekende middelen die toelaten een waarschuwingssignaal te geven wanneer de toleranties op de gemeten posities bepaalde waarden overschrijden. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn wanneer een van de referentiepunten los is gekomen of wanneer de meetstift 5 enigszins verplaatst is ten opzichte van de houder 1.

De uitvinding is natuurlijk niet beperkt tot de hierboven beschreven werkwijze en in bijgaande figuren voorgestelde inrichting. Zo kan de houder 1 voorzien zijn van een zeer uiteenlopend aantal referentiepunten en kan deze verschillende vormen aannemen.

Ook kan de houder voorzien zijn van referentiepunten onder een andere vorm dan lichtpunten, bijvoorbeeld reflectoren of ultrasone geluidsbronnen, waarbij genoemde detectoren gevormd worden door aangepaste micro's.

Claims

CONCLUSIES 1. Werkwijze voor het bepalen van de positie van een punt, waarbij men gebruik maakt van een houder (1) met een meetpunt (6) en minstens drie, niet op een rechte gelegen, referentiepunten (2, 3, 4), waarbij men genoemd meetpunt (6) tegen het punt, waarvan de positie dient bepaald te worden, plaatst, men de positie van genoemde referentiepunten (2, 3, 4) vervolgens opmeet en, men aan de hand van de positie van deze referentiepunten (2, 3, 4), de positie van genoemd punt berekent, daardoor gekenmerkt dat men gebruik maakt van een houder (1) waarvan de positie van genoemd meetpunt (6) bepaald wordt door dit laatste op een vaste plaats te houden, de houder (1) in verschillende standen te roteren, vervolgens de posities van de referentiepunten (2, 3, 4) voor minstens twee verschillende standen van de houder (1)

op te meten en uit de opgemeten posities van deze referentiepunten (2, 3, 4) de relatieve positie van het meetpunt (6) ten opzichte van de referentiepunten (2, 3, 4) te berekenen.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat men genoemde houder (1) in verschillende standen ten opzichte van genoemd meetpunt (6) roteert.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat men genoemde houder (1) in verschillende standen ten opzichte van een rotatiepunt (8) op een gekende afstand (r) van genoemd meetpunt (6) roteert, waarbij men de relatieve positie van dit rotatiepunt (8) ten opzichte van het meetpunt (6) bepaalt uit de richting van de verplaatsing van genoemde houder (1) bij het plaatsen van genoemd meetpunt (6) tegen het punt waarvan de positie dient bepaald te worden.
4. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 3, daardoor gekenmerkt dat de positie van genoemde referentiepunten (2, 3, 4) meerdere malen opgemeten wordt voor eenzelfde stand van de houder (1), waarbij, voor minstens drie referentiepunten (2, 3, 4), men een gemiddelde positie bepaalt en <Desc/Clms Page number 9> men de relatieve positie van het meetpunt (6) of van genoemd punt berekent aan de hand van de gemiddelde positie van minstens drie referentiepunten (2, 3, 4).
5. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 4, daardoor gekenmerkt dat men de positie van een punt van een voorwerp bepaalt door de positie van genoemde referentiepunten (2, 3, 4) te meten voor minstens een stand van de houder (1), waarbij men het meetpunt (6) tegen dit punt plaatst, en vervolgens uit de posities van de referentiepunten (2, 3, 4) de positie van genoemd punt, welke nagenoeg overeenstemt met de positie van het meetpunt (6), te berekenen.
6. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 5, daardoor gekenmerkt dat voor genoemde referentiepunten (2, 3, 4), lichtpunten, zoals bijvoorbeeld lichtdiodes (LED's), aangewend worden.
7. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 6, daardoor gekenmerkt dat men genoemde referentiepunten (2, 3, 4) waameemt door middel van een, bij voorkeur adresseerbare, camera vanuit minstens twee verschillende posities.
8. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 7, daardoor gekenmerkt dat men detecteert of genoemde houder (1) nagenoeg stilstaat en men de positie van referentiepunten (2, 3, 4) meet wanneer deze nagenoeg stilstaat.
9. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 8, daardoor gekenmerkt dat men gebruik maakt van een houder (1) met een verwisselbare meetstift (5) waarvan het vrije uiteinde genoemd meetpunt (6) vormt.
10. Werkwijze voor het ijken van een houder (1) met een meetpunt (6) en minstens drie, niet op een rechte gelegen, referentiepunten (2, 3, 4), daardoor gekenmerkt dat men genoemd meetpunt (6) van de houder (1) op een vaste plaats houdt, vervolgens de houder (1) in verschillende standen roteert, de posities van de referentiepunten (2, 3, 4) voor minstens twee verschillende standen van de houder (1) opmeet en uit de opgemeten posities van deze referentiepunten (2, 3, 4) de relatieve positie van het meetpunt (6) ten opzichte van de referentiepunten (2, 3, 4) berekent. <Desc/Clms Page number 10> EMI10.1
11. Inrichting voor het meten van de positie van een punt, met een houder (1) die voorzien is van minstens drie referentiepunten (2, een meetpunt (6), waarbij deze inrichting detectoren bevat welke samenwerken met een rekenorgaan voor het bepalen van de positie van genoemde referentiepunten (2, meer bepaald inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat genoemd meetpunt (6) voorzien is aan een meetstift (5) die losneembaar op genoemde houder (1) gemonteerd is.
12. Inrichting volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat genoemde detectoren minstens twee adresseerbare optische camera's omvatten.
13. Inrichting volgens conclusie 11 of 12, daardoor gekenmerkt dat genoemde referentiepunten (2, uit lichtpunten, meer bepaald lichtdiodes (LED's), bestaan.
14. Inrichting volgens een van de conclusies 11 tot 13, daardoor gekenmerkt dat minstens een deel van genoemde referentiepunten (2, op een cirkel bevinden, welke genoemde houder (l) omsluit, zodanig dat, onafhankelijk van de stand van de houder (1), de positie van minstens drie referentiepunten (2, kan worden door genoemde detectoren.
15. Inrichting volgens een van de conclusies 11 tot 14, daardoor gekenmerkt dat deze een schakelaar bevat welke toelaat een signaal te geven wanneer de houder (1) stilstaat of meetpunt (6) tegen een te meten punt geplaatst is, waarbij dit signaal bepaalt wanneer de positie van genoemd meetpunt (6) dient opgemeten te worden.
16. Inrichting volgens conclusie 15, daardoor gekenmerkt dat genoemde schakelaar op de houder (1) voorzien is.