自动接收传感器头的方法和坐标测量机器的制造方法
自动接收传感器头的方法和坐标测量机器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自动接收坐标测量机器的传感器头的方法，其中，传感器头包括 第一更换接口（changing interface)，用于联接传感器头与坐标测量机器的载体结构。此 外，本发明涉及一种相应的载体结构元件和一种相应的传感器头。最后，本发明涉及一种存 储台(magazine location)和一种坐标测量机器。
【背景技术】
[0002] 例如从出版物W02008/132484A1中已知这种自动改变坐标测量机器中的传感器头 的方法和对应装置。
[0003] 包括上述出版物中指出的改变坐标测量机器中的传感器头的系统、用于更换传感 器头的不同技术和坐标测量机器是已知的。
[0004] 用于自动更换传感器或载体系统的更换接口广泛使用在例如Zeiss?翻转-旋转 接头(turn-swivel joint)上，比如以名称RTS、DSE或CSC由申请人出售的模型。这还在测量 载体系统（例如ZeiSS和VAST、VAST XT等）的情况下已知，在此，通常仅替换具有被动触针 (passive sylus)的盘。通常，这种更换接口由可机械地和必要时电地连接传感器头的装置 构成。机械连接或分离一般作为磁力或作为自动驱动的机械闭合的结果而实现。电连接一 般作为弹性接触的结果而实现，弹性接触还在机械连接状态中产生电连接。
[0005] 此外，用于机械装置的自动更换接口已知具有用于数据通信的无线电广播。在该 连接中，电子器件可设置在传感器中，可借助载体系统上的电池或触头和电能来供给。
[0006] 除此之外，用于翻转-旋转接头和传感器头的手动更换接口是已知的，其借助机械 螺钉或夹紧机构紧固。
[0007]在该情况下，仅两个开始提及的方法适于自动更换。在无线电广播的情形下，在该 情况下通常会出现问题，因为数据不能沿传输路径以期望形式可靠地实时传输。例如，这样 的示例是作为传感器的千兆相机，其中所需数据量不能传输，或者例如是白光传感器，其需 要特定光波导作为传输介质。
[0008] 除此之外，机械更换接口通常包括太少的穿过载体结构的可用线路。这种线路关 于比如041'-5、041'-6、041'-7、线路横截面、线长、波阻抗和/或阻尼等要求的质量也是不足 的。一般所需的传输路径正好不在那儿，并不能在现有机械环境中实现，例如不同所需形式 的光波导，如单模光纤或多模光纤。所需不同类型的光波导及它们各自的最小弯曲半径和 最大耦合损耗不允许集成在已知的翻转-旋转接头上或者使这极其困难。由此，具有特定物 理和/或技术数据要求的现代传感器常常仅可以手动方式在坐标测量机器的已知更换接口 上替换。
[0009] 因此，需要能够在对应物理和/或技术数据要求下以自动方式更换和操作光学和 触觉设计的不同现代传感器头的可能性，尤其在坐标测量机器的载体结构的现有更换接口 上更换和操作，而不会损坏先前传感器的功能，同时保证先前的测量精度。还应继续提供的 是，能够识别迄今提供的单独更换传感器头及能够相对元件关于彼此的布置再现相应的更 换接口。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的是提供一种相应改进的方法、一种改进的传感器头、一种改进 的载体结构元件、一种改进的存储台和一种相应改进的坐标测量机器。
[0011]因此，提供了一种自动接收坐标测量机器的传感器头的方法，其中，传感器头包括 第一更换接口，用于联接传感器头与坐标测量机器的载体结构，其中，传感器头还包括第二 更换接口，用于联接缆线元件与载体结构，其中，传感器头的第二更换接口布置在缆线元件 的远离传感器头的端部，其中，传感器头的第二更换接口与传感器头的第一更换接口空间 上分隔开，其中，传感器头一开始在坐标测量机器的存储台中准备，其中，利用如下步骤，传 感器头与第一更换接口接收在存储台的第一接收器中，其中，第二更换接口接收在存储台 的第二接收器中：
[0012] -接近存储台的接收有传感器头的第一更换接口的第一接收器，联接载体结构与 传感器头的第一更换接口，和从存储台的第一接收器中移除传感器头；以及
[0013] -接近存储台的接收有传感器头的第二更换接口的第二接收器，联接载体结构与 传感器头的第二更换接口，从存储台的第二接收器中移除传感器头的缆线元件的远离传感 器头的端部。
[0014]此外，提出了一种坐标测量机器的载体结构元件，尤其是翻转-旋转单元，所述载 体结构具有第一更换接口，用于联接载体结构元件与传感器头的第一更换接口，其中，第二 更换接口用于联接载体结构元件与传感器头的缆线元件上的第二更换接口，其中，载体结 构元件的第二更换接口与载体结构元件的第一更换接口空间上分隔开。
[0015] 此外，提出了一种坐标测量机器的传感器头，所述传感器头具有第一更换接口，用 于联接传感器头与坐标测量机器的载体结构，其中，传感器头还包括缆线元件和用于联接 缆线元件与载体结构的第二更换接口，其中，第二更换接口布置在缆线元件的远离传感器 头的端部，其中，第二更换接口与第一更换接口空间上分隔开。
[0016] 此外，提出了一种坐标测量机器的存储台，所述存储台具有第一接收器，用于接收 传感器头的第一更换接口，其中，存储台还包括第二接收器，用于接收传感器头的第二更换 接口，其中，第一接收器和第二接收器彼此空间上分隔开，尤其在高度上偏移。
[0017] 因此，最后提出一种坐标测量机器，所述坐标测量机器具有至少一个元件，其来自 由所提出的载体结构元件或其改进物之一、所提出的传感器头或其改进物之一及所提出的 存储台或其改进物之一构成的组。
[0018] 因此，提出了多步更换系统，其一方面利用可根据迄今已知设计发展的第一更换 接口，另一方面利用具有相应发展的存储台的额外的第二更换接口，存储台可提供用于额 外的传输介质，比如光波导或特殊缆线。同样地，存放状态中的传感器头则包括松散的缆线 连接件作为更换接口，在受限的行程下，可断开或以分离的方式连接第一更换接口和缆线 元件的第二更换接口。这意味着当传感器头已通过第一更换接口接收时，借助存在于传感 器头中的识别系统，可确定是简单地借助第一更换接口的"正常"传感器更换还是需要将另 一缆线连接件连接到第二更换接口的多级更换。
[0019]如果这种多级更换是必要的，则实现相应的另一运动，导致第二更换接口的连接 或断开。在该情况下，必须小心保证坐标测量机器的移动区域能够通过缆线元件限制，坐标 测量机器的运动路径还以精确的方式确立，因为缆线元件否则会例如泮在存储台上。第二 更换接口 一闭合，则传感器头可照常用于测量。缆线元件的尺寸应当做成其能够补偿载体 结构的翻转和旋转运动。
[0020] 例如，如此还可以特别有利的方式通过使用用于自动更换的额外元件来重新设计 现有手动更换接口，额外元件可以成本有效的方式安装，并易于更换。因此，可使用不同的 传感器头来进行自动更换(尤其甚至在非常稀有类型的接口的情况下），而不用承担对现有 坐标测量机器的显著改变。
[0021] 自然地，当第一和第二更换接口设计成两个更换接口能够直接联接起来，并且相 应元件以单个运动移出存储台时，还可在一个更换操作，即一个运动序列中实现多级传感 器更换。这提供了额外的优点，更换操作所需的时间长度不会增加。
[0022] 因此完全实现引言中提及的目的。
[0023] 在该方法的一个改进例中，首先实施步骤a)，然后实施步骤b)。
[0024] 如此，能够使用现有运动操作以联接传感器头的第一更换接口与载体结构的第一 更换接口，并从相应存储台移出传感器头。然后，第二移动序列可用于联接传感器头的额外 第二更换接口与载体结构的相应第二更换接口并从存储台移除传感器头的目的。
[0025] 在本方法的一个改进例中，可在联接载体结构与传感器头的第一更换接口之后， 执行读取传感器头的识别单元的步骤，当通过识别单元认识到存在传感器头的第二更换接 口时，则实施步骤b)。
[0026] 如此，首先，传感器头的第一更换接口可与载体结构的第一更换接口联接，然后， 可认识到是否需要在传感器头和载体结构之间连接另一其它第二更换接口。如果需要，则 实施第二移动操作。
[0027] 在本方法的另一改进例中，可同时实施步骤a)和b)。
[0028] 如此，整个更换操作的时间长度可以显著缩短。
[0029] 在载体结构元件的一个改进例中，载体结构元件的第一更换接口可在第一空间方 向上对准，载体结构元件的第 二更换接口也可在第一空间方向上对准，使得第一更换接口 和第二更换接口的进入方向和联接方向是相同的。
[0030] 如此，可在单个运动操作中接近和联接第一更换接口和第二更换接口。在该情况 下，进入方向和联接方向可以相同，但是这并不是绝对必须的。进入方向和联接方向还可彼 此不同。然而，作为所述改进例的结果，通过一个单个进入运动和一个单个联接运动可同时 再次在各情况下连接和断开两个更换接口。
[0031] 在载体结构元件的另一改进例中，载体结构元件的第二更换接口可构造为用于光 波导的更换接口。
[0032] 如此，特别地，可使用光学传感器头，例如白光传感器，对于光学传感器头，光波导 连接是强制的。显然，还可利用用于数据传输的光波导，尤其还与触觉测量传感器头组合。
[0033] 在传感器头的另一改进例中，可设置缆线元件为光波导，其中，传感器头的第二更 换接口构造为用于光波导的更换接口。
[0034] 如此，还可尤其更换光学传感器，例如白光传感器，对于光学传感器，光波导连接 的存在是强制的。显然，光波导连接还适于数据传输，尤其还与触觉传感器头组合。
[0035] 在传感器头的另一改进例中，可设置的是，传感器头的第一更换接口构造成传感 器头可相对于坐标测量机器的载体结构绕第一旋转轴旋转，其中，缆线元件的接近传感器 头的端部关于第一旋转轴共轴地布置。
[0036] 特别地，当有通过第二更换接口联接的光波导时，由于所需的大弯曲半径，有时不 可能不使光波导运行穿过载体结构中的翻转-旋转接头(例如申请人的RDS?)的轴。在这 种情况下，如果接近传感器头的端部可布置在传感器头上，使得其相对于载体结构关于传 感器头的旋转轴居中地或共轴地延伸，则缆线元件可保持比较短。在该情况下，由于其长 度，缆线元件仅有必要补偿翻转-旋转单元关于载体结构的其余部分的旋转运动;那么，绕 第一旋转轴的运动给缆线元件提供纯扭力(pure torsion)。
[0037] 在传感器头的另一改进例中，位于缆线元件的远离传感器头的端部的第二更换接 口构造为圈环部分，其至少部分地围绕缆线元件。
[0038] 借助这种圈环部分，可将缆线元件的远离传感器头的端部以精确定位的方式联接 在存储台中。例如，圈环部分可以板状方式实现，并在其外周上包括成型件(shaping)，成型 件能够插入存储台的接收器的相应互补实现的沟槽中。如此，缆线元件的远离传感器头的 端部可以精确定位的方式和可再现的方式布置。那么，缆线元件的任何可能弯曲刚度或由 于缆线元件的先前弯曲或扭转而产生的张力不会导致缆线元件的位置或定位的任何改变， 因为由于圈环部分，其固定在存储台的接收器中。
[0039] 在传感器头的另一改进例中，传感器头可包括识别单元，其中存储关于存在第一 更换接口和第二更换接口的信息。
[0040]如此，可能的是，在传感器头的第一更换接口与载体结构的第一更远接口联接时， 读取是否存在载体结构的第二更换接口，并是否必须联接或断开。所述信息可直接归档在 识别单元中或还可间接产生，例如从传感器头类型等中产生。
[0041] 在存储台的改进例中，第一接收器和第二接收器可构造成从相同空间方向接收相 应更换接口。
[0042] 如此，还可存放传感器头，传感器头的第一更换接口和第二更换接口位于存储台 的第一接收器和第二接收器中，使得第一更换接口和第二更换接口可通过载体结构的单个 运动而同时联接和移除。
[0043]显然，在不脱离本发明的框架的情况下，上面提及的特征和下面要提及的特征不 仅可以相应提供的组合来使用，而且还可以其它组合或单独地使用。
【附图说明】
[0044] 本发明的实施例在附图中示出，并在下面的说明中更详细地解释，附图中：
[0045] 图1示出根据本发明的坐标测量机器、载体结构、传感器头和存储台的示意图；
[0046] 图2示出坐标测量机器的等轴测试图；
[0047] 图3示出坐标测量机器的部分区域的等轴测试图；
[0048]图4a至4f示出用于连接第一更换接口和第二更换接口的运动序列的示意图；
[0049] 图5示出方法实施例的示意性流程图；
[0050] 图6示出方法实施例的另一示意性流程图；
[0051] 图7示出第二更换接口的细节的放大图；
[0052] 图8示出第二更换接口的细节的另一放大图；以及
[0053] 图9示出传感器头和存储台的另一实施例的等轴测试图。
【具体实施方式】
[0054] 图1示出测量测量物体12的坐标测量机器10的实施例。坐标测量机器10包括载体 结构14,其可以本身已知的方式设计。例如，其可以是门构造、水平臂构造或任何其它合适 类型的载体结构14。传感器头16可连接到载体结构14,传感器头可以是触觉传感器头或还 是光学传感器头或任何其它类型的传感器。此外，坐标测量机器10包括第一存储台18,传感 器头16可存放和存储在第一存储台中。除此之外，可提供用于接收另一传感器头10的第二 存储台20和具有相应传感器头的甚至更多的存储台，使得坐标测量机器10与几个不同传感 器头16-起操作。自动更换操作使得可在传感器头16之间更换。
[0055] 为此，传感器头16中的至少一个包括第一更换接口 22。所述第一更换接口 22可以 是根据迄今常规设计的更换接口。例如，这可设置为用于将传感器头16紧固在载体结构上 以可相对于所述载体结构旋转的目的。在该情况下，电连接件和机械连接件可设置在第一 更换接口 22中。电能和/或数据和/或光因此可在第一更换接口上传输。此外，传感器头16包 括第二更换接口。所述第二更换接口 24例如是相应发展的缆线元件，如下更详细解释，其尤 其是光波导。所述光波导可用于传输光或大数据率。此外，传感器头16可包括识别单元26， 其识别传感器头16的类型，或者可清楚地识别传感器头16。如此，通过读取识别单元26,可 从坐标测量机器10的剩余部件中检测第一更换接口 22和第二更换接口 24的存在。
[0056]此外，坐标测量机器10包括载体结构14的载体结构元件28,传感器头16与载体结 构元件联接，尤其旋转联接。那么，载体结构元件28可进而布置成相对于剩余载体结构34是 可旋转的，使得传感器头16可总共绕两个轴枢转(pivotable)。这种载体结构元件28的示例 是翻转-旋转单元，比如由申请人在名称RDS?下出售的。对应地，载体结构元件28包括第 一更换接口 30，其可与传感器头16的第一更换接口 22联接。对应地，载体结构元件还包括第 二更换接口 32，其可与传感器头16的第二更换接口 24联接。
[0057]此外，坐标测量机器10可包括评估单元36,其可结合进载体结构14中，但是还可与 所述载体结构分离地实现。
[0058]如上面已陈述的，除此之外，坐标测量机器10包括至少一个第一存储台18,并且除 此之外，可包括第二存储台20和/或任意数量的甚至更多个存储台。每个存储台18、20包括 第一接收器38和第二接收器40，第一接收器构造用于接收相应传感器头16的第一更换接口 22,第二接收器构造用于接收在传感器头16的相应第二更换接口 24。如果设置除此之外简 单地包括第一更换接口 22的传感器头，则显然，还可提供仅包括一个第一接收器38的一个 或几个存储台。
[0059]图2示出坐标测量机器10的示意性等轴测试图。坐标测量机器10包括处于门设计 的载体结构14。门44设置在基座42上，安装成可沿基座42在Y方向上移动。相对于门44在X方 向上可移动的支架46进而布置在门44上。相对于支架46布置在Z方向上的套筒轴(quill)48 进而布置在支架中。那么，翻转-旋转单元50可设置在套筒轴48上，传感器头16进而布置在 翻转-旋转单元50上。翻转-旋转单元50可相对于套筒轴48旋转。传感器头16又可相对于翻 转-旋转单元50旋转。传感器头16相对于翻转-旋转单元50的旋转轴(所谓的B轴)和翻转-旋 转单元50相对于载体结构14的旋转轴(所谓的A轴)彼此垂直。如此，由此可将传感器头16布 置成相对于测量物体12以任意方式平移和旋转，以测量所述测量物体。在门设计的所示实 施例中，门44、支架46、套筒轴48和翻转-旋转单元50形成载体结构14。
[0060] 坐标测量机器10可额外地包括评估单元36,其已在上面提及，可布置成载体结构 14或基座42的组成部分，但是还可分离地布置。此外，提供输出单元52和输入单元54,它们 可构造为评估单元3 6的一部分，但是还可与评估单元分离地实现。输出单元52可以是例如 监视屏幕。输入单元54还可以是例如键盘、鼠标或另一合适的输入单元。
[0061] 此外，坐标测量机器10至少包括第一存储台18,其包括第一接收器38和第二接收 器40。为了简化，图2仅示出第一存储台18。显然，除此之外，可提供另外的存储台20。在所示 实施例中，存储台18紧固在门44上。然而，除此之外，在测量区域内还可选择用于存储台18 的另外的安装地点，如通过位置保持器56和58表明的。这些例如位于基座12上。
[0062] 此外，通常，坐标测量机器10包括X方向上的标度、Y方向上的标度61和Z方向上的 标度62,以能够清楚地确定门、支架和套筒轴的位置，并控制传感器头16的运动。
[0063]图3示出细节的示意性放大图，其显示新的存储台18与相应适配的载体结构元件 28和相应适配的传感器头16。传感器头16包括缆线元件64,其用邻近传感器的端部70紧固 在传感器头16上。如下面更详细所示，邻近传感器的端部70相对于载体结构元件28关于传 感器头16的第一旋转轴94共轴地实现。在图3的示图中，所述第一旋转轴94由点划线示出。 当传感器头16与翻转-旋转单元50可旋转地联接时，产生所述第一旋转轴94。
[0064] 缆线元件64的远离传感器的端部72包括圈环部分66。下面再次解释圈环部分66的 详细改进例。圈环部分66构造用于接收在存储台18的第二接收器40中的目的。在该情况下， 圈环部分66非旋转地布置在第二接收器中，使得缆线元件64的扭转应力或弯曲应力不能导 致其位置和取向的任何变化。在改进例任一中，例如，缆线元件64可以是光波导或任何其它 类型的缆线元件。
[0065]除此之外，存储台18包括用于传感器头16的第一接收器38,传感器头的第一更换 接口 22接收在第一接收器中。所述第一接收器38本身以已知方式发展为具有相应滚筒铰链 元件(roller hinge element)74,其用于保护第一更换接口22。
[0066]翻转-旋转单元50或载体结构元件28与载体结构14 一起相对于载体结构14可绕另 一旋转轴96旋转。载体结构元件28包括第一更换接口 30，通过第一更换接口 30，载体结构元 件28可与传感器头16的更换接口 22脱离。此外，载体结构元件28包括第二更换接口 32,通过 第二更换接口 32，载体结构元件28可与传感器头16的第二更换接口联接。缆线延长物68从 第二更换接口 32例如引导至评估单元36或坐标测量机器10的另一元件。当然，还可设置在 所示外部延长物中的是，缆线延长物在载体结构14内部延伸。
[0067] 如下附图4a至4f举例解释，传感器头16可从所述传感器头在存储台18的图3所示 存放位置自动地移除。
[0068]图4a示出通过翻转-旋转单元50接收传感器头16的开始位置。传感器头16(如上面 结合图3所实现的）接收在存储台18中。在该情况下，传感器头16的第一更换接口 22接收在 第一接收器38中，传感器头16的缆线元件64的第二更换接口24接收在存储台18的第二接收 器40中。翻转-旋转单元50还包括相应的第一更换接口 30，其必须运动成与传感器头16的第 一更换接口 22接触。以相应方式，翻转-旋转单元50包括第二更换接口 32，其必须运动成与 传感器头16的第二更换接口 24接触。在该情况下，第一更换接口 30和第二更换接口 32在相 同空间方向88上对准。这同样适用于传感器头的第一更换接口 22和第二更换接口 24。以相 应方式，存储台18的第一接收器38和第二接收器40相应地对准，使得第一更换接口 22、30和 第二更换接口 24、32的同时联接是可能的。
[0069]如从图4b过渡至4c可看出，首先，翻转-旋转单元50移动得更靠近滚筒铰链元件 74，以释放第一更换接口 22。然后，在图4d所示位置，翻转-旋转单元50可沿滚筒铰链元件74 的滚筒75向下运动。进入方向和联接方向76在所示实施例中重合。因此，可在由图4d中的参 考标号76表示的箭头方向上使翻转-旋转单元50运动，以同时联接第一更换接口 22、30和第 二更远接口 24、32，从而实现图4e所示状态。作为翻转-旋转单元50在图4e所示移除方向78 上运动的结果，那么可从存储台18移除所联接的传感器头16。
[0070] 那么，传感器头16以相反顺序对应地存放在存储台18中，滚筒铰链元件74明显首 先必须再次运动至打开状态。
[0071] 图5示出方法100的示意性流程图。该方法以步骤102开始。如上面已说明的，首先， 执行将传感器头16的第一更换接口 22存放在存储台18中的第一接近104 (first approach)。然后，执行载体结构14的第一更换接口 30到传感器头16的第一更换接口 22的第 一联接106。然后，执行传感器头16的连接到第一更换接口 22的部分的第一移除108。采取的 步骤104、106、108可一起形成由参考标号110表示的步骤a)。此外，可执行将传感器头16的 第二更换接口 24安置在存储台18的第二接收器40中的第二接近112。在步骤114中，载体结 构元件28的第二更换接口 32会与传感器头的第二更换接口 24联接。然后，从第二接收器40 中移除传感器头的第二更换接口 24及与其连接的缆线元件64。采取的步骤112、114、116- 起表示为具有参考标号118的步骤b)。步骤序列110和118可以所示序列实施，但是还可以不 同序列实施，即首先，步骤序列118,其次是步骤序列110。此外，如下再次说明，步骤序列110 和118可同时实施，如结合图4a至4f所述。
[0072]此外，图5示出读取传感器头16的识别单元26的步骤120。所述读取可在第一联接 106之后实现。因此，读取120可直接在步骤106之后实现，但是也不会直到移除传感器头16 的更换接口 22的步骤108之后。在步骤120中，那么读取传感器头16的识别单元26，在坐标测 量机器10中确定传感器头16的第二更换接口 24是否存在。如果存在，则之后为步骤序列 118,于是，该方法终止于结束步骤122。如果不存在，则该方法直接终止于结束步骤122。 [0073]图6示出用于同时实现步骤序列110和118的方法100'的实施例。这已结合图4a至 4f进行了描述。
[0074]这种方法也在步骤102开始。然后，同时实施步骤104和112,载体结构元件28位于 存储台中且传感器头16的第一和第二更换接口 22、24位于第一和第二接收器38、40中。然 后，同时进行联接载体结构元件28的第一更换接口 30与传感器头16的第一更换接口 22的步 骤106和步骤114。此外，载体结构元件28的第二更换接口 32同时与传感器头16的第二更换 接口 24联接。然后，同时实施步骤108和116，从存储台18中移除传感器头16。然后，该方法终 止于步骤122。
[0075]特别地，用于接收传感器的第一更换接口 22、30和第二更换接口 24、32均包括机械 固定配置，使得可以一次性实现传感器头16的接收。然而，为此，单独更换接口 22、24、30、32 的进入方向和联接方向必须在方向和长度上相同。
[0076]图7再次示出载体结构元件28的第二更换接口 32和传感器头16的第二更换接口 24 的区域的细节的放大图，传感器头的第二更换接口24支承缆线元件64及其圈环部分66。可 看出，圈环部分66实现为例如矩形，使得其可插入第二接收器40中，然后不再旋转。如此，缆 线元件64的远离传感器的端部非旋转地以清晰的位置和对准布置成可以进行联接。第二接 收器40包括例如磁性闭合装置80,其将传感器头16的第二更换接口 24牢固地保持在接收器 40中。所述固定布置能够被克服，第二更换接口24以张力跑出接收器40,张力程度取决于由 翻转-旋转单元50提供的磁力。
[0077]如图7所示，传感器头16的第二更换接口 24和载体结构14可以是E-2000连接器，如 瑞士Diamond S.A.出售的。例如，CAT6插入式连接器可以充当其替代例。
[0078]图8示出处于部分释放状态的图7所示布置。圈环部分66包括沟槽，其与充当舌部 的接收器40互相作用。圈环部分66可以如此推入接收器60中。取向和位置因此固定。当圈环 部分66插入接收器40中时，锁定接触件86致动，锁定接触件设置在轴环66的沟槽84中。第二 更换接口 24、32(为例如E-2000型连接器或CAT6连接器）的机械锁定释放，使得相应的缆线 连接件能够断开。
[0079]图9在此示出存储台18、传感器头16和载体结构元件28的又一实施例。在此应注 意，第三更换接口 92可明确地布置在载体结构14上，用于提供另一缆线连接件97。更换接口 92构造为第二更换接口 32。以相应方式，存储台还包括第三接收器90，其对应于第二接收器 40形成，并用于接收作为传感器头16的第三更换接口（未示出）的目的。如此，传感器头16还 具有几个缆线连接件64，其全部可一次性连接到载体结构元件28。
[0080]因此，载体结构可包括多于一个的第二更换接口。以相应方式，传感器头16还可包 括多于一个的第二更换接口 24。以相应方式，存储台18、20还可包括多于一个的第二接收器 40。对应地，在方法100中，可多次实施步骤序列18或步骤b)。特别地，直到联接所有缆线连 接件64才可立即实施步骤序列118。显然，可同时执行所有第二更换接口 24、32的联接。
[0081 ]显然，在此还可执行连续接收。当由于载体结构元件28和传感器头16的机械设计， 不可能一次性实施更换操作时，连续接收是特别有利的。例如，当传感器头16的类型或者联 接相应的第一更换接口 22、30所必要的运动和联接第二更换接口 24、32所必要的运动彼此 不能机械兼容时，这是有必要的。
【主权项】
1. 一种自动地接收坐标测量机器（10)的传感器头（16)的方法（100)，其中，所述传感器 头（16)包括第一更换接口（22)，其用于联接所述传感器头（16)与所述坐标测量机器（10)的 载体结构（14)，其中，所述传感器头（16)还包括第二更换接口（24)，其用于联接缆线元件 (64)与所述载体结构（14)，其中，所述传感器头（16)的第二更换接口（24)布置在所述缆线 元件（64)的远离所述传感器头的端部（72)上，其中，所述传感器头（16)的第二更换接口 (24)与所述传感器头（16)的第一更换接口（22)空间上分隔开，并且其中，所述传感器头 (16)-开始设置在所述坐标测量机器(10)的存储台（18)中，其中，利用以下步骤，所述传感 器头（16)以所述第一更换接口（22)接收在所述存储台（18)的第一接收器(38)中，其中，所 述第二更换接口（24)接收在所述存储台（18)的第二接收器(40)中： a) 接近（104)所述存储台（18)的接收所述传感器头（16)的第一更换接口（22)的第一接 收器(38)，联接(106)所述载体结构（14)与所述传感器头（16)的第一更换接口（22)，和从所 述存储台（18)的第一接收器(38)中移除（108)所述传感器头（16);以及 b) 接近（112)所述存储台（18)的接收所述传感器头（16)的第二更换接口（24)的第二接 收器(40)，联接(114)所述载体结构（14)与所述传感器头（16)的第二更换接口（24)，从所述 存储台（18)的第二接收器(40)中移除（116)所述传感器头（16)的缆线元件(64)的远离所述 传感器头的端部(72)。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，首先实施步骤a)，然后实施步骤b)。3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述联接所述载体结构（14)与所述传 感器头（16)的第一更换接口（22)之后，执行读取所述传感器头（16)的识别单元(26)的步骤 (120)，当通过所述识别单元(26)已识别出存在所述传感器头（16)的第二更换接口（24)时， 实施步骤b)。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，同时实施步骤a)和步骤b)。5. -种坐标测量机器（10)的载体结构元件(28)，尤其是翻转-旋转单元(50)，具有第一 更换接口（30)，其用于联接所述载体结构元件（28)与所述传感器头（16)的第一更换接口 (22)，其特征在于第二更换接口（32)，其联接所述载体结构元件(28)与位于所述传感器头 (16)的缆线元件(64)上的第二更换接口（24)，其中，所述载体结构元件(28)的第二更换接 口（32)与所述载体结构元件(28)的第一更换接口（30)空间上分隔开。6. 如权利要求5所述的载体结构元件(28 )，其特征在于，所述载体结构元件（14)的第一 更换接口（30)在第一空间方向（88)上对准，所述载体结构元件（14)的第二更换接口（32)也 在第一空间方向（88)上对准，使得所述第一更换接口（30)和所述第二更换接口（32)的进入 方向和联接方向（78)相同。7. 如权利要求5或6所述的载体结构元件（28 )，其特征在于，所述载体结构元件(28)的 第二更换接口（32)构造为用于光波导的更换接口。8. -种坐标测量机器的传感器头（16)，具有第一更换接口（22)，其用于联接所述传感 器头（16)与所述坐标测量机器（10)的载体结构（14)，其特征在于，所述传感器头（16)还包 括缆线元件(64)和第二更换接口（24)，所述第二更换接口用于联接所述缆线元件(64)与所 述载体结构（14)，其中，所述第二更换接口（24)布置在所述缆线元件(64)的远离所述传感 器头的端部(72)上，并且其中，所述第二更换接口（24)与所述第一更换接口（22)空间上分 隔开。9. 如权利要求8所述的传感器头（16)，其特征在于，所述缆线元件(64)是光波导，并且 其中，所述传感器头(16)的第二更换接口（24)构造为用于光波导的更换接口。10. 如权利要求8或9所述的传感器头（16)，其特征在于，所述传感器头（16)的第一更换 接口（22)构造成所述传感器头（16)能够相对于所述坐标测量机器（10)的载体结构（14)绕 第一旋转轴(94)旋转，其中，所述缆线元件(64)的邻近所述传感器头的端部(70)关于所述 第一旋转轴(94)共轴地布置。11. 如权利要求8至10中任一项所述的传感器头（16)，其特征在于，所述第二更换接口 (24)构造为位于所述缆线元件(64)的远离所述传感器头的端部(72)上的圈环部分(66)，其 至少部分地围绕所述缆线元件(64)。12. 如权利要求8至11中任一项所述的传感器头（16)，其特征在于，所述传感器头（16) 包括识别单元(26)，关于所述第一更换接口（22)和所述第二更换接口（24)是否存在的信息 存储在所述识别单元中。13. -种坐标测量机器（10)的存储台（18; 20)，具有接收传感器头（16)的第一更换接口 (22)的第一接收器(38)，其特征在于，所述存储台（18;20)还包括接收所述传感器头（16)的 第二更换接口（24)的第二接收器(40)，其中，所述第一接收器(38)和所述第二接收器(40) 彼此空间上分隔开，尤其在高度上偏移。14. 如权利要求13所述的存储台，其特征在于，所述第一接收器(38)和所述第二接收器 (40)构造成从相同的空间方向（88)接收相应的更换接口（22,24)。15. -种坐标测量机器（10)，具有由如权利要求5至 7中任一项所述的载体结构元件 (28)、如权利要求8至12中任一项所述的传感器头（16)和如权利要求13或14所述的存储台 (18; 20)构成的组中的至少一个元件。
【专利摘要】本发明涉及一种自动地接收坐标测量机器(10)的传感器头(16)的方法(100)，其中，传感器头(16)具有第一更换接口(22)，其用于联接传感器头(16)与坐标测量机器(10)的载体结构(14)，其中，传感器头(16)还包括第二更换接口(24)，其用于联接缆线元件(64)与所述载体结构(14)，其中，传感器头(16)的第二更换接口(24)布置在缆线元件(64)的远离传感器头的端部(72)上，其中，传感器头(16)的第二更换接口(24)与传感器头(16)的第一更换接口(22)空间上分隔开，并且其中，传感器头(16)一开始设置在坐标测量机器(10)的存储台(18)中，其中，传感器头(16)与第一更换接口(22)一起接收在存储台(18)的第一容座(38)中，其中，第二更换接口(24)接收在存储台(18)的第二容座(40)中。本发明还涉及一种对应的传感器头(16)、一种对应的载体结构元件(28)、一种存储台和这样的坐标测量机器(10)。
【IPC分类】G01B21/04, G01B11/00, G01B5/016
【公开号】CN105492863
【申请号】CN201480041071
【发明人】O.拉克, P.米勒
【申请人】卡尔蔡司工业测量技术有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年5月21日
【公告号】DE102013105753B3, EP3004798A1, US20160076867, WO2014195137A1
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自动接收坐标测量机器的传感器头的方法，其中，传感器头包括 第一更换接口（changing interface)，用于联接传感器头与坐标测量机器的载体结构。此 外，本发明涉及一种相应的载体结构元件和一种相应的传感器头。最后，本发明涉及一种存 储台(magazine location)和一种坐标测量机器。
【背景技术】
[0002] 例如从出版物W02008/132484A1中已知这种自动改变坐标测量机器中的传感器头 的方法和对应装置。
[0003] 包括上述出版物中指出的改变坐标测量机器中的传感器头的系统、用于更换传感 器头的不同技术和坐标测量机器是已知的。
[0004] 用于自动更换传感器或载体系统的更换接口广泛使用在例如Zeiss?翻转-旋转 接头(turn-swivel joint)上，比如以名称RTS、DSE或CSC由申请人出售的模型。这还在测量 载体系统（例如ZeiSS和VAST、VAST XT等）的情况下已知，在此，通常仅替换具有被动触针 (passive sylus)的盘。通常，这种更换接口由可机械地和必要时电地连接传感器头的装置 构成。机械连接或分离一般作为磁力或作为自动驱动的机械闭合的结果而实现。电连接一 般作为弹性接触的结果而实现，弹性接触还在机械连接状态中产生电连接。
[0005] 此外，用于机械装置的自动更换接口已知具有用于数据通信的无线电广播。在该 连接中，电子器件可设置在传感器中，可借助载体系统上的电池或触头和电能来供给。
[0006] 除此之外，用于翻转-旋转接头和传感器头的手动更换接口是已知的，其借助机械 螺钉或夹紧机构紧固。
[0007]在该情况下，仅两个开始提及的方法适于自动更换。在无线电广播的情形下，在该 情况下通常会出现问题，因为数据不能沿传输路径以期望形式可靠地实时传输。例如，这样 的示例是作为传感器的千兆相机，其中所需数据量不能传输，或者例如是白光传感器，其需 要特定光波导作为传输介质。
[0008] 除此之外，机械更换接口通常包括太少的穿过载体结构的可用线路。这种线路关 于比如041'-5、041'-6、041'-7、线路横截面、线长、波阻抗和/或阻尼等要求的质量也是不足 的。一般所需的传输路径正好不在那儿，并不能在现有机械环境中实现，例如不同所需形式 的光波导，如单模光纤或多模光纤。所需不同类型的光波导及它们各自的最小弯曲半径和 最大耦合损耗不允许集成在已知的翻转-旋转接头上或者使这极其困难。由此，具有特定物 理和/或技术数据要求的现代传感器常常仅可以手动方式在坐标测量机器的已知更换接口 上替换。
[0009] 因此，需要能够在对应物理和/或技术数据要求下以自动方式更换和操作光学和 触觉设计的不同现代传感器头的可能性，尤其在坐标测量机器的载体结构的现有更换接口 上更换和操作，而不会损坏先前传感器的功能，同时保证先前的测量精度。还应继续提供的 是，能够识别迄今提供的单独更换传感器头及能够相对元件关于彼此的布置再现相应的更 换接口。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的是提供一种相应改进的方法、一种改进的传感器头、一种改进 的载体结构元件、一种改进的存储台和一种相应改进的坐标测量机器。
[0011]因此，提供了一种自动接收坐标测量机器的传感器头的方法，其中，传感器头包括 第一更换接口，用于联接传感器头与坐标测量机器的载体结构，其中，传感器头还包括第二 更换接口，用于联接缆线元件与载体结构，其中，传感器头的第二更换接口布置在缆线元件 的远离传感器头的端部，其中，传感器头的第二更换接口与传感器头的第一更换接口空间 上分隔开，其中，传感器头一开始在坐标测量机器的存储台中准备，其中，利用如下步骤，传 感器头与第一更换接口接收在存储台的第一接收器中，其中，第二更换接口接收在存储台 的第二接收器中：
[0012] -接近存储台的接收有传感器头的第一更换接口的第一接收器，联接载体结构与 传感器头的第一更换接口，和从存储台的第一接收器中移除传感器头；以及
[0013] -接近存储台的接收有传感器头的第二更换接口的第二接收器，联接载体结构与 传感器头的第二更换接口，从存储台的第二接收器中移除传感器头的缆线元件的远离传感 器头的端部。
[0014]此外，提出了一种坐标测量机器的载体结构元件，尤其是翻转-旋转单元，所述载 体结构具有第一更换接口，用于联接载体结构元件与传感器头的第一更换接口，其中，第二 更换接口用于联接载体结构元件与传感器头的缆线元件上的第二更换接口，其中，载体结 构元件的第二更换接口与载体结构元件的第一更换接口空间上分隔开。
[0015] 此外，提出了一种坐标测量机器的传感器头，所述传感器头具有第一更换接口，用 于联接传感器头与坐标测量机器的载体结构，其中，传感器头还包括缆线元件和用于联接 缆线元件与载体结构的第二更换接口，其中，第二更换接口布置在缆线元件的远离传感器 头的端部，其中，第二更换接口与第一更换接口空间上分隔开。
[0016] 此外，提出了一种坐标测量机器的存储台，所述存储台具有第一接收器，用于接收 传感器头的第一更换接口，其中，存储台还包括第二接收器，用于接收传感器头的第二更换 接口，其中，第一接收器和第二接收器彼此空间上分隔开，尤其在高度上偏移。
[0017] 因此，最后提出一种坐标测量机器，所述坐标测量机器具有至少一个元件，其来自 由所提出的载体结构元件或其改进物之一、所提出的传感器头或其改进物之一及所提出的 存储台或其改进物之一构成的组。
[0018] 因此，提出了多步更换系统，其一方面利用可根据迄今已知设计发展的第一更换 接口，另一方面利用具有相应发展的存储台的额外的第二更换接口，存储台可提供用于额 外的传输介质，比如光波导或特殊缆线。同样地，存放状态中的传感器头则包括松散的缆线 连接件作为更换接口，在受限的行程下，可断开或以分离的方式连接第一更换接口和缆线 元件的第二更换接口。这意味着当传感器头已通过第一更换接口接收时，借助存在于传感 器头中的识别系统，可确定是简单地借助第一更换接口的"正常"传感器更换还是需要将另 一缆线连接件连接到第二更换接口的多级更换。
[0019]如果这种多级更换是必要的，则实现相应的另一运动，导致第二更换接口的连接 或断开。在该情况下，必须小心保证坐标测量机器的移动区域能够通过缆线元件限制，坐标 测量机器的运动路径还以精确的方式确立，因为缆线元件否则会例如泮在存储台上。第二 更换接口 一闭合，则传感器头可照常用于测量。缆线元件的尺寸应当做成其能够补偿载体 结构的翻转和旋转运动。
[0020] 例如，如此还可以特别有利的方式通过使用用于自动更换的额外元件来重新设计 现有手动更换接口，额外元件可以成本有效的方式安装，并易于更换。因此，可使用不同的 传感器头来进行自动更换(尤其甚至在非常稀有类型的接口的情况下），而不用承担对现有 坐标测量机器的显著改变。
[0021] 自然地，当第一和第二更换接口设计成两个更换接口能够直接联接起来，并且相 应元件以单个运动移出存储台时，还可在一个更换操作，即一个运动序列中实现多级传感 器更换。这提供了额外的优点，更换操作所需的时间长度不会增加。
[0022] 因此完全实现引言中提及的目的。
[0023] 在该方法的一个改进例中，首先实施步骤a)，然后实施步骤b)。
[0024] 如此，能够使用现有运动操作以联接传感器头的第一更换接口与载体结构的第一 更换接口，并从相应存储台移出传感器头。然后，第二移动序列可用于联接传感器头的额外 第二更换接口与载体结构的相应第二更换接口并从存储台移除传感器头的目的。
[0025] 在本方法的一个改进例中，可在联接载体结构与传感器头的第一更换接口之后， 执行读取传感器头的识别单元的步骤，当通过识别单元认识到存在传感器头的第二更换接 口时，则实施步骤b)。
[0026] 如此，首先，传感器头的第一更换接口可与载体结构的第一更换接口联接，然后， 可认识到是否需要在传感器头和载体结构之间连接另一其它第二更换接口。如果需要，则 实施第二移动操作。
[0027] 在本方法的另一改进例中，可同时实施步骤a)和b)。
[0028] 如此，整个更换操作的时间长度可以显著缩短。
[0029] 在载体结构元件的一个改进例中，载体结构元件的第一更换接口可在第一空间方 向上对准，载体结构元件的第 二更换接口也可在第一空间方向上对准，使得第一更换接口 和第二更换接口的进入方向和联接方向是相同的。
[0030] 如此，可在单个运动操作中接近和联接第一更换接口和第二更换接口。在该情况 下，进入方向和联接方向可以相同，但是这并不是绝对必须的。进入方向和联接方向还可彼 此不同。然而，作为所述改进例的结果，通过一个单个进入运动和一个单个联接运动可同时 再次在各情况下连接和断开两个更换接口。
[0031] 在载体结构元件的另一改进例中，载体结构元件的第二更换接口可构造为用于光 波导的更换接口。
[0032] 如此，特别地，可使用光学传感器头，例如白光传感器，对于光学传感器头，光波导 连接是强制的。显然，还可利用用于数据传输的光波导，尤其还与触觉测量传感器头组合。
[0033] 在传感器头的另一改进例中，可设置缆线元件为光波导，其中，传感器头的第二更 换接口构造为用于光波导的更换接口。
[0034] 如此，还可尤其更换光学传感器，例如白光传感器，对于光学传感器，光波导连接 的存在是强制的。显然，光波导连接还适于数据传输，尤其还与触觉传感器头组合。
[0035] 在传感器头的另一改进例中，可设置的是，传感器头的第一更换接口构造成传感 器头可相对于坐标测量机器的载体结构绕第一旋转轴旋转，其中，缆线元件的接近传感器 头的端部关于第一旋转轴共轴地布置。
[0036] 特别地，当有通过第二更换接口联接的光波导时，由于所需的大弯曲半径，有时不 可能不使光波导运行穿过载体结构中的翻转-旋转接头(例如申请人的RDS?)的轴。在这 种情况下，如果接近传感器头的端部可布置在传感器头上，使得其相对于载体结构关于传 感器头的旋转轴居中地或共轴地延伸，则缆线元件可保持比较短。在该情况下，由于其长 度，缆线元件仅有必要补偿翻转-旋转单元关于载体结构的其余部分的旋转运动;那么，绕 第一旋转轴的运动给缆线元件提供纯扭力(pure torsion)。
[0037] 在传感器头的另一改进例中，位于缆线元件的远离传感器头的端部的第二更换接 口构造为圈环部分，其至少部分地围绕缆线元件。
[0038] 借助这种圈环部分，可将缆线元件的远离传感器头的端部以精确定位的方式联接 在存储台中。例如，圈环部分可以板状方式实现，并在其外周上包括成型件(shaping)，成型 件能够插入存储台的接收器的相应互补实现的沟槽中。如此，缆线元件的远离传感器头的 端部可以精确定位的方式和可再现的方式布置。那么，缆线元件的任何可能弯曲刚度或由 于缆线元件的先前弯曲或扭转而产生的张力不会导致缆线元件的位置或定位的任何改变， 因为由于圈环部分，其固定在存储台的接收器中。
[0039] 在传感器头的另一改进例中，传感器头可包括识别单元，其中存储关于存在第一 更换接口和第二更换接口的信息。
[0040]如此，可能的是，在传感器头的第一更换接口与载体结构的第一更远接口联接时， 读取是否存在载体结构的第二更换接口，并是否必须联接或断开。所述信息可直接归档在 识别单元中或还可间接产生，例如从传感器头类型等中产生。
[0041] 在存储台的改进例中，第一接收器和第二接收器可构造成从相同空间方向接收相 应更换接口。
[0042] 如此，还可存放传感器头，传感器头的第一更换接口和第二更换接口位于存储台 的第一接收器和第二接收器中，使得第一更换接口和第二更换接口可通过载体结构的单个 运动而同时联接和移除。
[0043]显然，在不脱离本发明的框架的情况下，上面提及的特征和下面要提及的特征不 仅可以相应提供的组合来使用，而且还可以其它组合或单独地使用。
【附图说明】
[0044] 本发明的实施例在附图中示出，并在下面的说明中更详细地解释，附图中：
[0045] 图1示出根据本发明的坐标测量机器、载体结构、传感器头和存储台的示意图；
[0046] 图2示出坐标测量机器的等轴测试图；
[0047] 图3示出坐标测量机器的部分区域的等轴测试图；
[0048]图4a至4f示出用于连接第一更换接口和第二更换接口的运动序列的示意图；
[0049] 图5示出方法实施例的示意性流程图；
[0050] 图6示出方法实施例的另一示意性流程图；
[0051] 图7示出第二更换接口的细节的放大图；
[0052] 图8示出第二更换接口的细节的另一放大图；以及
[0053] 图9示出传感器头和存储台的另一实施例的等轴测试图。
【具体实施方式】
[0054] 图1示出测量测量物体12的坐标测量机器10的实施例。坐标测量机器10包括载体 结构14,其可以本身已知的方式设计。例如，其可以是门构造、水平臂构造或任何其它合适 类型的载体结构14。传感器头16可连接到载体结构14,传感器头可以是触觉传感器头或还 是光学传感器头或任何其它类型的传感器。此外，坐标测量机器10包括第一存储台18,传感 器头16可存放和存储在第一存储台中。除此之外，可提供用于接收另一传感器头10的第二 存储台20和具有相应传感器头的甚至更多的存储台，使得坐标测量机器10与几个不同传感 器头16-起操作。自动更换操作使得可在传感器头16之间更换。
[0055] 为此，传感器头16中的至少一个包括第一更换接口 22。所述第一更换接口 22可以 是根据迄今常规设计的更换接口。例如，这可设置为用于将传感器头16紧固在载体结构上 以可相对于所述载体结构旋转的目的。在该情况下，电连接件和机械连接件可设置在第一 更换接口 22中。电能和/或数据和/或光因此可在第一更换接口上传输。此外，传感器头16包 括第二更换接口。所述第二更换接口 24例如是相应发展的缆线元件，如下更详细解释，其尤 其是光波导。所述光波导可用于传输光或大数据率。此外，传感器头16可包括识别单元26， 其识别传感器头16的类型，或者可清楚地识别传感器头16。如此，通过读取识别单元26,可 从坐标测量机器10的剩余部件中检测第一更换接口 22和第二更换接口 24的存在。
[0056]此外，坐标测量机器10包括载体结构14的载体结构元件28,传感器头16与载体结 构元件联接，尤其旋转联接。那么，载体结构元件28可进而布置成相对于剩余载体结构34是 可旋转的，使得传感器头16可总共绕两个轴枢转(pivotable)。这种载体结构元件28的示例 是翻转-旋转单元，比如由申请人在名称RDS?下出售的。对应地，载体结构元件28包括第 一更换接口 30，其可与传感器头16的第一更换接口 22联接。对应地，载体结构元件还包括第 二更换接口 32，其可与传感器头16的第二更换接口 24联接。
[0057]此外，坐标测量机器10可包括评估单元36,其可结合进载体结构14中，但是还可与 所述载体结构分离地实现。
[0058]如上面已陈述的，除此之外，坐标测量机器10包括至少一个第一存储台18,并且除 此之外，可包括第二存储台20和/或任意数量的甚至更多个存储台。每个存储台18、20包括 第一接收器38和第二接收器40，第一接收器构造用于接收相应传感器头16的第一更换接口 22,第二接收器构造用于接收在传感器头16的相应第二更换接口 24。如果设置除此之外简 单地包括第一更换接口 22的传感器头，则显然，还可提供仅包括一个第一接收器38的一个 或几个存储台。
[0059]图2示出坐标测量机器10的示意性等轴测试图。坐标测量机器10包括处于门设计 的载体结构14。门44设置在基座42上，安装成可沿基座42在Y方向上移动。相对于门44在X方 向上可移动的支架46进而布置在门44上。相对于支架46布置在Z方向上的套筒轴(quill)48 进而布置在支架中。那么，翻转-旋转单元50可设置在套筒轴48上，传感器头16进而布置在 翻转-旋转单元50上。翻转-旋转单元50可相对于套筒轴48旋转。传感器头16又可相对于翻 转-旋转单元50旋转。传感器头16相对于翻转-旋转单元50的旋转轴(所谓的B轴)和翻转-旋 转单元50相对于载体结构14的旋转轴(所谓的A轴)彼此垂直。如此，由此可将传感器头16布 置成相对于测量物体12以任意方式平移和旋转，以测量所述测量物体。在门设计的所示实 施例中，门44、支架46、套筒轴48和翻转-旋转单元50形成载体结构14。
[0060] 坐标测量机器10可额外地包括评估单元36,其已在上面提及，可布置成载体结构 14或基座42的组成部分，但是还可分离地布置。此外，提供输出单元52和输入单元54,它们 可构造为评估单元3 6的一部分，但是还可与评估单元分离地实现。输出单元52可以是例如 监视屏幕。输入单元54还可以是例如键盘、鼠标或另一合适的输入单元。
[0061] 此外，坐标测量机器10至少包括第一存储台18,其包括第一接收器38和第二接收 器40。为了简化，图2仅示出第一存储台18。显然，除此之外，可提供另外的存储台20。在所示 实施例中，存储台18紧固在门44上。然而，除此之外，在测量区域内还可选择用于存储台18 的另外的安装地点，如通过位置保持器56和58表明的。这些例如位于基座12上。
[0062] 此外，通常，坐标测量机器10包括X方向上的标度、Y方向上的标度61和Z方向上的 标度62,以能够清楚地确定门、支架和套筒轴的位置，并控制传感器头16的运动。
[0063]图3示出细节的示意性放大图，其显示新的存储台18与相应适配的载体结构元件 28和相应适配的传感器头16。传感器头16包括缆线元件64,其用邻近传感器的端部70紧固 在传感器头16上。如下面更详细所示，邻近传感器的端部70相对于载体结构元件28关于传 感器头16的第一旋转轴94共轴地实现。在图3的示图中，所述第一旋转轴94由点划线示出。 当传感器头16与翻转-旋转单元50可旋转地联接时，产生所述第一旋转轴94。
[0064] 缆线元件64的远离传感器的端部72包括圈环部分66。下面再次解释圈环部分66的 详细改进例。圈环部分66构造用于接收在存储台18的第二接收器40中的目的。在该情况下， 圈环部分66非旋转地布置在第二接收器中，使得缆线元件64的扭转应力或弯曲应力不能导 致其位置和取向的任何变化。在改进例任一中，例如，缆线元件64可以是光波导或任何其它 类型的缆线元件。
[0065]除此之外，存储台18包括用于传感器头16的第一接收器38,传感器头的第一更换 接口 22接收在第一接收器中。所述第一接收器38本身以已知方式发展为具有相应滚筒铰链 元件(roller hinge element)74,其用于保护第一更换接口22。
[0066]翻转-旋转单元50或载体结构元件28与载体结构14 一起相对于载体结构14可绕另 一旋转轴96旋转。载体结构元件28包括第一更换接口 30，通过第一更换接口 30，载体结构元 件28可与传感器头16的更换接口 22脱离。此外，载体结构元件28包括第二更换接口 32,通过 第二更换接口 32，载体结构元件28可与传感器头16的第二更换接口联接。缆线延长物68从 第二更换接口 32例如引导至评估单元36或坐标测量机器10的另一元件。当然，还可设置在 所示外部延长物中的是，缆线延长物在载体结构14内部延伸。
[0067] 如下附图4a至4f举例解释，传感器头16可从所述传感器头在存储台18的图3所示 存放位置自动地移除。
[0068]图4a示出通过翻转-旋转单元50接收传感器头16的开始位置。传感器头16(如上面 结合图3所实现的）接收在存储台18中。在该情况下，传感器头16的第一更换接口 22接收在 第一接收器38中，传感器头16的缆线元件64的第二更换接口24接收在存储台18的第二接收 器40中。翻转-旋转单元50还包括相应的第一更换接口 30，其必须运动成与传感器头16的第 一更换接口 22接触。以相应方式，翻转-旋转单元50包括第二更换接口 32，其必须运动成与 传感器头16的第二更换接口 24接触。在该情况下，第一更换接口 30和第二更换接口 32在相 同空间方向88上对准。这同样适用于传感器头的第一更换接口 22和第二更换接口 24。以相 应方式，存储台18的第一接收器38和第二接收器40相应地对准，使得第一更换接口 22、30和 第二更换接口 24、32的同时联接是可能的。
[0069]如从图4b过渡至4c可看出，首先，翻转-旋转单元50移动得更靠近滚筒铰链元件 74，以释放第一更换接口 22。然后，在图4d所示位置，翻转-旋转单元50可沿滚筒铰链元件74 的滚筒75向下运动。进入方向和联接方向76在所示实施例中重合。因此，可在由图4d中的参 考标号76表示的箭头方向上使翻转-旋转单元50运动，以同时联接第一更换接口 22、30和第 二更远接口 24、32，从而实现图4e所示状态。作为翻转-旋转单元50在图4e所示移除方向78 上运动的结果，那么可从存储台18移除所联接的传感器头16。
[0070] 那么，传感器头16以相反顺序对应地存放在存储台18中，滚筒铰链元件74明显首 先必须再次运动至打开状态。
[0071] 图5示出方法100的示意性流程图。该方法以步骤102开始。如上面已说明的，首先， 执行将传感器头16的第一更换接口 22存放在存储台18中的第一接近104 (first approach)。然后，执行载体结构14的第一更换接口 30到传感器头16的第一更换接口 22的第 一联接106。然后，执行传感器头16的连接到第一更换接口 22的部分的第一移除108。采取的 步骤104、106、108可一起形成由参考标号110表示的步骤a)。此外，可执行将传感器头16的 第二更换接口 24安置在存储台18的第二接收器40中的第二接近112。在步骤114中，载体结 构元件28的第二更换接口 32会与传感器头的第二更换接口 24联接。然后，从第二接收器40 中移除传感器头的第二更换接口 24及与其连接的缆线元件64。采取的步骤112、114、116- 起表示为具有参考标号118的步骤b)。步骤序列110和118可以所示序列实施，但是还可以不 同序列实施，即首先，步骤序列118,其次是步骤序列110。此外，如下再次说明，步骤序列110 和118可同时实施，如结合图4a至4f所述。
[0072]此外，图5示出读取传感器头16的识别单元26的步骤120。所述读取可在第一联接 106之后实现。因此，读取120可直接在步骤106之后实现，但是也不会直到移除传感器头16 的更换接口 22的步骤108之后。在步骤120中，那么读取传感器头16的识别单元26，在坐标测 量机器10中确定传感器头16的第二更换接口 24是否存在。如果存在，则之后为步骤序列 118,于是，该方法终止于结束步骤122。如果不存在，则该方法直接终止于结束步骤122。 [0073]图6示出用于同时实现步骤序列110和118的方法100'的实施例。这已结合图4a至 4f进行了描述。
[0074]这种方法也在步骤102开始。然后，同时实施步骤104和112,载体结构元件28位于 存储台中且传感器头16的第一和第二更换接口 22、24位于第一和第二接收器38、40中。然 后，同时进行联接载体结构元件28的第一更换接口 30与传感器头16的第一更换接口 22的步 骤106和步骤114。此外，载体结构元件28的第二更换接口 32同时与传感器头16的第二更换 接口 24联接。然后，同时实施步骤108和116，从存储台18中移除传感器头16。然后，该方法终 止于步骤122。
[0075]特别地，用于接收传感器的第一更换接口 22、30和第二更换接口 24、32均包括机械 固定配置，使得可以一次性实现传感器头16的接收。然而，为此，单独更换接口 22、24、30、32 的进入方向和联接方向必须在方向和长度上相同。
[0076]图7再次示出载体结构元件28的第二更换接口 32和传感器头16的第二更换接口 24 的区域的细节的放大图，传感器头的第二更换接口24支承缆线元件64及其圈环部分66。可 看出，圈环部分66实现为例如矩形，使得其可插入第二接收器40中，然后不再旋转。如此，缆 线元件64的远离传感器的端部非旋转地以清晰的位置和对准布置成可以进行联接。第二接 收器40包括例如磁性闭合装置80,其将传感器头16的第二更换接口 24牢固地保持在接收器 40中。所述固定布置能够被克服，第二更换接口24以张力跑出接收器40,张力程度取决于由 翻转-旋转单元50提供的磁力。
[0077]如图7所示，传感器头16的第二更换接口 24和载体结构14可以是E-2000连接器，如 瑞士Diamond S.A.出售的。例如，CAT6插入式连接器可以充当其替代例。
[0078]图8示出处于部分释放状态的图7所示布置。圈环部分66包括沟槽，其与充当舌部 的接收器40互相作用。圈环部分66可以如此推入接收器60中。取向和位置因此固定。当圈环 部分66插入接收器40中时，锁定接触件86致动，锁定接触件设置在轴环66的沟槽84中。第二 更换接口 24、32(为例如E-2000型连接器或CAT6连接器）的机械锁定释放，使得相应的缆线 连接件能够断开。
[0079]图9在此示出存储台18、传感器头16和载体结构元件28的又一实施例。在此应注 意，第三更换接口 92可明确地布置在载体结构14上，用于提供另一缆线连接件97。更换接口 92构造为第二更换接口 32。以相应方式，存储台还包括第三接收器90，其对应于第二接收器 40形成，并用于接收作为传感器头16的第三更换接口（未示出）的目的。如此，传感器头16还 具有几个缆线连接件64，其全部可一次性连接到载体结构元件28。
[0080]因此，载体结构可包括多于一个的第二更换接口。以相应方式，传感器头16还可包 括多于一个的第二更换接口 24。以相应方式，存储台18、20还可包括多于一个的第二接收器 40。对应地，在方法100中，可多次实施步骤序列18或步骤b)。特别地，直到联接所有缆线连 接件64才可立即实施步骤序列118。显然，可同时执行所有第二更换接口 24、32的联接。
[0081 ]显然，在此还可执行连续接收。当由于载体结构元件28和传感器头16的机械设计， 不可能一次性实施更换操作时，连续接收是特别有利的。例如，当传感器头16的类型或者联 接相应的第一更换接口 22、30所必要的运动和联接第二更换接口 24、32所必要的运动彼此 不能机械兼容时，这是有必要的。
【主权项】
1. 一种自动地接收坐标测量机器（10)的传感器头（16)的方法（100)，其中，所述传感器 头（16)包括第一更换接口（22)，其用于联接所述传感器头（16)与所述坐标测量机器（10)的 载体结构（14)，其中，所述传感器头（16)还包括第二更换接口（24)，其用于联接缆线元件 (64)与所述载体结构（14)，其中，所述传感器头（16)的第二更换接口（24)布置在所述缆线 元件（64)的远离所述传感器头的端部（72)上，其中，所述传感器头（16)的第二更换接口 (24)与所述传感器头（16)的第一更换接口（22)空间上分隔开，并且其中，所述传感器头 (16)-开始设置在所述坐标测量机器(10)的存储台（18)中，其中，利用以下步骤，所述传感 器头（16)以所述第一更换接口（22)接收在所述存储台（18)的第一接收器(38)中，其中，所 述第二更换接口（24)接收在所述存储台（18)的第二接收器(40)中： a) 接近（104)所述存储台（18)的接收所述传感器头（16)的第一更换接口（22)的第一接 收器(38)，联接(106)所述载体结构（14)与所述传感器头（16)的第一更换接口（22)，和从所 述存储台（18)的第一接收器(38)中移除（108)所述传感器头（16);以及 b) 接近（112)所述存储台（18)的接收所述传感器头（16)的第二更换接口（24)的第二接 收器(40)，联接(114)所述载体结构（14)与所述传感器头（16)的第二更换接口（24)，从所述 存储台（18)的第二接收器(40)中移除（116)所述传感器头（16)的缆线元件(64)的远离所述 传感器头的端部(72)。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，首先实施步骤a)，然后实施步骤b)。3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述联接所述载体结构（14)与所述传 感器头（16)的第一更换接口（22)之后，执行读取所述传感器头（16)的识别单元(26)的步骤 (120)，当通过所述识别单元(26)已识别出存在所述传感器头（16)的第二更换接口（24)时， 实施步骤b)。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，同时实施步骤a)和步骤b)。5. -种坐标测量机器（10)的载体结构元件(28)，尤其是翻转-旋转单元(50)，具有第一 更换接口（30)，其用于联接所述载体结构元件（28)与所述传感器头（16)的第一更换接口 (22)，其特征在于第二更换接口（32)，其联接所述载体结构元件(28)与位于所述传感器头 (16)的缆线元件(64)上的第二更换接口（24)，其中，所述载体结构元件(28)的第二更换接 口（32)与所述载体结构元件(28)的第一更换接口（30)空间上分隔开。6. 如权利要求5所述的载体结构元件(28 )，其特征在于，所述载体结构元件（14)的第一 更换接口（30)在第一空间方向（88)上对准，所述载体结构元件（14)的第二更换接口（32)也 在第一空间方向（88)上对准，使得所述第一更换接口（30)和所述第二更换接口（32)的进入 方向和联接方向（78)相同。7. 如权利要求5或6所述的载体结构元件（28 )，其特征在于，所述载体结构元件(28)的 第二更换接口（32)构造为用于光波导的更换接口。8. -种坐标测量机器的传感器头（16)，具有第一更换接口（22)，其用于联接所述传感 器头（16)与所述坐标测量机器（10)的载体结构（14)，其特征在于，所述传感器头（16)还包 括缆线元件(64)和第二更换接口（24)，所述第二更换接口用于联接所述缆线元件(64)与所 述载体结构（14)，其中，所述第二更换接口（24)布置在所述缆线元件(64)的远离所述传感 器头的端部(72)上，并且其中，所述第二更换接口（24)与所述第一更换接口（22)空间上分 隔开。9. 如权利要求8所述的传感器头（16)，其特征在于，所述缆线元件(64)是光波导，并且 其中，所述传感器头(16)的第二更换接口（24)构造为用于光波导的更换接口。10. 如权利要求8或9所述的传感器头（16)，其特征在于，所述传感器头（16)的第一更换 接口（22)构造成所述传感器头（16)能够相对于所述坐标测量机器（10)的载体结构（14)绕 第一旋转轴(94)旋转，其中，所述缆线元件(64)的邻近所述传感器头的端部(70)关于所述 第一旋转轴(94)共轴地布置。11. 如权利要求8至10中任一项所述的传感器头（16)，其特征在于，所述第二更换接口 (24)构造为位于所述缆线元件(64)的远离所述传感器头的端部(72)上的圈环部分(66)，其 至少部分地围绕所述缆线元件(64)。12. 如权利要求8至11中任一项所述的传感器头（16)，其特征在于，所述传感器头（16) 包括识别单元(26)，关于所述第一更换接口（22)和所述第二更换接口（24)是否存在的信息 存储在所述识别单元中。13. -种坐标测量机器（10)的存储台（18; 20)，具有接收传感器头（16)的第一更换接口 (22)的第一接收器(38)，其特征在于，所述存储台（18;20)还包括接收所述传感器头（16)的 第二更换接口（24)的第二接收器(40)，其中，所述第一接收器(38)和所述第二接收器(40) 彼此空间上分隔开，尤其在高度上偏移。14. 如权利要求13所述的存储台，其特征在于，所述第一接收器(38)和所述第二接收器 (40)构造成从相同的空间方向（88)接收相应的更换接口（22,24)。15. -种坐标测量机器（10)，具有由如权利要求5至 7中任一项所述的载体结构元件 (28)、如权利要求8至12中任一项所述的传感器头（16)和如权利要求13或14所述的存储台 (18; 20)构成的组中的至少一个元件。
【专利摘要】本发明涉及一种自动地接收坐标测量机器(10)的传感器头(16)的方法(100)，其中，传感器头(16)具有第一更换接口(22)，其用于联接传感器头(16)与坐标测量机器(10)的载体结构(14)，其中，传感器头(16)还包括第二更换接口(24)，其用于联接缆线元件(64)与所述载体结构(14)，其中，传感器头(16)的第二更换接口(24)布置在缆线元件(64)的远离传感器头的端部(72)上，其中，传感器头(16)的第二更换接口(24)与传感器头(16)的第一更换接口(22)空间上分隔开，并且其中，传感器头(16)一开始设置在坐标测量机器(10)的存储台(18)中，其中，传感器头(16)与第一更换接口(22)一起接收在存储台(18)的第一容座(38)中，其中，第二更换接口(24)接收在存储台(18)的第二容座(40)中。本发明还涉及一种对应的传感器头(16)、一种对应的载体结构元件(28)、一种存储台和这样的坐标测量机器(10)。
【IPC分类】G01B21/04, G01B11/00, G01B5/016
【公开号】CN105492863
【申请号】CN201480041071
【发明人】O.拉克, P.米勒
【申请人】卡尔蔡司工业测量技术有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年5月21日
【公告号】DE102013105753B3, EP3004798A1, US20160076867, WO2014195137A1
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