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1. (WO2015132181) VORRICHTUNG ZUR VERMESSUNG VON OBJEKTEN
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Vorrichtung zur Vermessung von Objekten

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermessung von Objekten mit einem Messkopf, welcher manuell oder mittels eines Aktuators relativ zu einem zu vermessenden Objekt bewegbar ist und welcher zum berührenden oder berührungsfreien Antasten von Messpunkten des Objekts ausgebildet ist, Mitteln zum Ermitteln eines von dem Messkopf beim Bewegen zurückgelegten Wegs und einer Auswerteeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, aus einem ermittelten Weg, den der Messkopf ausgehend von einer Referenzposition zum Zeitpunkt des Vorliegens eines Antastkriteriums zurückgelegt hat, räumliche Koordinaten eines angetasteten Messpunkts zu bestimmen.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise als Koordinatenmessgeräte dazu eingesetzt, geometrische Kenngrößen oder komplette Formverläufe von Werkstücken zu ermitteln. Insbesondere eignen sich antastende Messvorrichtungen zur Längen-, Durchmesser- oder Winkelbestimmung anhand von relativen Differenzen zwischen den Koordinaten verschiedener Wandabschnitte eines Messobjekts. Zum Antasten der Messpunkte können unterschiedliche, schaltende oder messende Sensoranordnungen am Messkopf vorgesehen sein. Je nach Anwendung werden z. B. taktile, optische, pneumatische oder elektrische Sensoren eingesetzt.

In der DE 44 47 753 C2 ist ein Koordinatenmessgerät offenbart, bei welchem der Messkopf über einen gelenkigen Messarm mit einer ortsfesten Basis verbunden ist. Die Winkelstellungen der Gelenke des Messarms sind mittels geeigneter Winkelsensoren erfassbar. Wenn ein Benutzer den Messkopf ausgehend von einer Ruhestellung bis zu der Antaststellung eines gewünschten Messpunkts bewegt,

kann eine Auswerteeinhchtung anhand der Änderungen der Winkelstellungen der Gelenke den zurückgelegten Weg des Messkopfes nachvollziehen und daraus bei bekannter Ruhestellung die Koordinaten des Messpunkts ableiten.

Die Handhabung des Messkopfes ist bei Geräten dieser Art insofern erschwert, als der sperrige Gelenkarm stets mitzubewegen ist und der Bewegungsbereich des Messkopfes somit einschränkt ist. Insbesondere beim Herumführen des Messkopfes um eine Ecke des Messobjekts kann sich der Gelenkarm als störend erweisen. Außerdem verhindert die ortsfeste, auf einem Sockel montierte Basis einen mobilen Einsatz der Messvorrichtung, wie er in vielen industriellen Bereichen gewünscht ist.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine verbesserte Vorrichtung zur antastenden Vermessung von Objekten bereitzustellen, welche insbesondere leichter handhabbar und flexibler verwendbar ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 .

Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Beschleunigungssensor an dem Messkopf oder einem starr mit dem Messkopf verbundenen Element angeordnet, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, den von dem Messkopf zurückgelegten Weg anhand der von dem wenigstens einen Beschleunigungssensor während der Bewegung des Messkopfes von der Referenzposition zur Antastposition erfassten Beschleunigungen des Messkopfes zu ermitteln. Eine Wegbestimmung mittels eines direkt am Messkopf vorgesehenen Beschleunigungssensors kann unabhängig von einer mechanischen Verbindung zu einer ortsfesten Basis erfolgen. Somit kann bei Bedarf auf den aus Benutzersicht lästigen Gelenkarm oder ähnliche Verbindungsanordnungen verzichtet werden. Der von dem Messkopf zwischen der Referenzposition und der Antastposition zurückgelegte Weg kann mittels einer Beschleunigungsmessung nämlich ohne kontinuierliche Bezugnahme auf ein ortsfestes Bauteil erfolgen. Somit kann der Messkopf beim Vermessen im Prinzip in beliebiger Weise bewegt werden, wodurch die zugehörige Messvorrichtung besonders leicht handhabbar und flexibel einsetzbar ist. Äußere Felder oder satel-litengestützte Positionsbestimmungssysteme sind nicht erforderlich, sodass die Herstellungs- und Betriebskosten gering gehalten werden können.

Die Auswerteeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, zum Ermitteln des von dem Messkopf zurückgelegten Wegs einen von dem wenigstens einen Beschleuni-gungssensor ausgegebenen Beschleunigungswert zweimal, vorzugsweise numerisch, zu integrieren und gegebenenfalls jeweilige Integrationskonstanten zu bestimmen. Eine erste Integration bezogen auf die Zeit ergibt hierbei einen Geschwindigkeitswert, während eine zweite Integration bezogen auf die Zeit einen Wert für den zurückgelegten Weg ergibt. Die Integrationskonstanten können an-hand von Randbedingungen bestimmt werden. Somit können die sensorisch er-fassten Beschleunigungswerte in Positionsänderungen des Messkopfes umgerechnet werden.

Weiterhin kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, einen von dem wenigstens einen Beschleunigungssensor ausgegebenen Beschleunigungswert derart zu korrigieren, dass die Wirkung der Erdbeschleunigung kompensiert ist. Ein ruhender Beschleunigungssensor gibt im Allgemeinen nicht einen Beschleunigungswert von Null aus, da die Erdbeschleunigung auf die Sensorkomponenten einwirkt. Durch die Kompensation ist sichergestellt, dass lediglich Bewegungen des Sensors Eingang in die Wegbestimmung finden und das Messergebnis somit nicht in unerwünschter Weise beeinflusst wird. Auf ähnliche Weise kann ein Offset-Fehler, welcher aus Fertigungsfehlern des betreffenden Beschleunigungssensors resultiert, kompensiert werden.

Davon abgesehen kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, beim Ermitteln des von dem Messkopf zurückgelegten Wegs eine räumliche Orientierung des Messkopfes in der Antastposition in Bezug auf das Messobjekt zu berücksichtigen. Eine Berücksichtigung der Orientierung kann insbesondere bei ausgeprägt richtungsempfindlichen Antastprinzipien vorteilhaft sein. Während der Bewegung des Messkopfes auftretende Änderungen seiner Orientierung können beispielsweise mittels mehrerer, an unterschiedlichen Stellen des Messkopfes angebrachter Beschleunigungssensoren mitverfolgt werden, um so in der Antastposition die momentane Orientierung zu bestimmen. Es können jedoch auch se-parate Sensoren wie z. B. Neigungssensoren zur Bestimmung der Orientierung des Messkopfes im Raum vorgesehen sein.

Der Messkopf kann tragbar und insbesondere frei bewegbar sein, sodass ein Benutzer ihn in beliebiger Weise am Messobjekt entlang führen kann - auch über vergleichsweise lange Strecken. Dies erleichtert die Vermessung größerer Objekte wie z. B. Karosserien für Kraftfahrzeuge. Ferner können am Messobjekt vorhandene Ecken und Hinterschneidungen gut bewältigt werden.

Alternativ könnte der Messkopf an einer, vorzugsweise dreidimensionalen, Positi-oniervorrichtung angebracht sein. Dies ermöglicht eine Positionierung mit hoher rämlicher Auflösung und eignet sich insbesondere für relativ kleine Werkstücke.

Gemäß einer speziellen Ausgestaltung ist die Auswerteeinrichtung in einer von dem Messkopf separaten Basiseinheit der Vorrichtung untergebracht, wobei zwi-sehen dem Messkopf und der Basiseinheit keine mechanische Stützverbindung besteht. Mit anderen Worten wird gezielt auf die Bereitstellung eines wie auch immer gearteten Messarms verzichtet, um einem Benutzer beim manuellen Bewegen des Messkopfes eine möglichst große Bewegungsfreiheit zu gewähren. Das Fehlen einer mechanischen Stützverbindung zwischen dem Messkopf und

der Basiseinheit ist jedoch auch bei einem mittels eines Aktuators bewegten Messkopf vorteilhaft.

Der Messkopf und die Basiseinheit können über ein drahtloses Übertragungssys-tem miteinander in, vorzugsweise bidirektionaler, Signalverbindung stehen. Ein solches drahtloses Übertragungssystem kann z. B. auf einer Funk- oder Infrarot-licht-Übertragungsstrecke beruhen. Der Messkopf und die Basiseinheit können über das Übertragungssystem Daten austauschen. Zudem kann der Messkopf bei Bedarf mit elektrischer Energie versorgt werden. Es ist bevorzugt, dass der Mess-köpf und die Basiseinheit ausschließlich über das drahtlose Übertragungssystem in Signalverbindung stehen. Der Messkopf kann in diesem Fall völlig frei und praktisch beliebig weit bewegt werden.

Alternativ oder zusätzlich können der Messkopf und die Basiseinheit über eine flexible Kabelverbindung in, vorzugsweise bidirektionaler, Signalverbindung stehen, um einen Datenaustausch und/oder eine Stromversorgung des Messkopfes zu gewährleisten. Eine Kabelverbindung kann besonders kostengünstig bereitgestellt werden und ermöglicht eine zuverlässige Stromversorgung und Datenübertragung, behindert eine Bewegbarkeit des Messkopfes jedoch wesentlich weniger als ein Gelenkarm oder dergleichen.

Die Basiseinheit kann tragbar und vorzugsweise batteriebetrieben sein. Somit kann die gesamte Messvorrichtung als mobile Einheit an einen gewünschten Ort gebracht werden. Es ist also nicht nötig, das Messobjekt zur Messvorrichtung zu bringen, wodurch sich die Einsatzmöglichkeiten der Messvorrichtung beträchtlich erweitern. Beispielsweise kann auf einfache und schnelle Weise eine Wohnung ausgemessen werden, um z. B. die Herstellung von angepassten Möbeln zu erleichtern. Eine Messvorrichtung mit tragbarer Basiseinheit und frei bewegbarem Messkopf ermöglicht die Vermessung praktisch beliebiger Objekte.

Die Basiseinheit kann einen Andock-Abschnitt für den Messkopf umfassen, über welchen ein Energiespeicher des Messkopfes aufladbar ist und/oder Daten zwischen dem Messkopf und der Basiseinheit austauschbar sind. Die Basiseinheit kann also als Dockingstation für den tragbaren Messkopf genutzt werden.

Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei, Beschleunigungssensoren voneinander beabstandet an dem Messkopf angeordnet sind, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, den von dem Messkopf zurückgelegten Weg beruhend auf jeweiligen von den Beschleunigungssensoren ausgegebenen Beschleunigungswerten zu ermitteln. Die Messgenauigkeit kann hierdurch erhöht werden. Grundsätzlich ist es von Vorteil, lediglich so viele Sensoren vorzusehen, wie es aufgrund der Anwendungsvorgaben zwingend erforderlich ist. Das Vorsehen voneinander beabstandeter Beschleunigungssensoren ermöglicht auch eine Bestimmung von Orientierungs-änderungen des Messkopfes.

Es kann auch vorgesehen sein, dass für eine redundante Beschleunigungserfassung wenigstens zwei Beschleunigungssensoren nebeneinander an dem Messkopf angeordnet sind, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, den von dem Messkopf zurückgelegten Weg beruhend auf einem Mittelwert aus jeweiligen von den nebeneinander angeordneten Beschleunigungssensoren ausgegebenen Beschleunigungswerten zu ermitteln. Die Messgenauigkeit kann hierdurch weiter erhöht werden. Insbesondere kann das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert werden.

Der oder jeder Beschleunigungssensor kann als dreidimensionaler Sensor ausgebildet sein, um die Zuverlässigkeit der Messung weiter zu erhöhen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine optische und/oder akustische An-zeige umfassen, die dazu vorgesehen ist, das Vorliegen des Antastkriteriums kenntlich zu machen, wobei, vorzugsweise, die Anzeige an dem Messkopf angeordnet ist. Ein Benutzer kann den Messkopf so lange in Richtung des gewünschten Messpunkts auf das Messobjekt zu bewegen, bis er aufgrund der Anzeige erkennt, dass das Antastkriterium vorliegt, also z. B. eine Tastspitze des Messkop-fes das Messobjekt am Messpunkt berührt oder ein vorgegebener Abstand zwischen einem am Messkopf vorgesehenen Abstandssensor und dem Messobjekt erreicht ist. Der Benutzer weiß dann, dass die korrekte Antastposition erreicht ist und kann z. B. eine Messwertübernahme veranlassen.

Die Auswerteeinrichtung kann jedoch auch dazu ausgebildet sein, automatisch zu bestimmen, dass das Antastkriterium vorliegt, wenn die von dem wenigstens einen Beschleunigungssensor erfasste Beschleunigung des Messkopfes unter einen Schwellenwert absinkt. Der Schwellenwert kann insbesondere Null betragen, sofern die Erdbeschleunigung wie vorstehend angegeben bereits kompensiert ist. Bei dieser Ausgestaltung muss der Benutzer das Antastkriterium nicht eigens beachten, sodass die Bedienerfreundlichkeit der Messvorrichtung erhöht ist. Von besonderem Vorteil ist die Nutzung des ohnehin vorhandenen Beschleunigungssensors zur automatischen Bestimmung des Antastkriteriums, sodass der Beschleunigungssensor also eine Doppelfunktion erfüllt.

Bevorzugt umfasst der Messkopf eine zum berührenden oder berührungsfreien Antasten von Messpunkten des Objekts ausgebildete Messsonde und einen Halter für die Messsonde. Die Messonde kann z. B. dornartig ausgebildet sein, um das Einführen der Messsonde in zu vermessende Bohrungen zu ermöglichen. Je nach Anwendung kann die Messsonde starr mit dem Halter verbunden oder beweglich an diesem gelagert sein.

Speziell kann die Messsonde einen am Halter angebrachten länglichen Schaft und eine an einem freien Ende des Schafts angebrachte Tastkugel umfassen, wobei,

bevorzugt, der Halter, der Schaft und die Tastkugel starr miteinander verbunden sind.

Alternativ kann an der Messsonde wenigstens ein Abstandssensor vorgesehen sein, vorzugsweise ein Lasersensor. Das Messobjekt muss bei dieser Ausgestaltung nicht berührt werden.

Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist der Halter als länglicher Stab ausgebildet, insbesondere wobei im Bereich beider Stabenden jeweilige Beschleunigungssensoren angeordnet sind. Ein länglicher Stab ist für einen Benutzer besonders leicht handhabbar. Er kann in ähnlicher Weise wie eine Taschenlampe gehalten werden. Durch das Vorsehen von Beschleunigungssensoren im Bereich beider Stabenden kann eine besonders zuverlässige Wegbestimmung erfolgen.

Der Halter kann einen Handgriff umfassen, z.B. in Form eines Pistolengriffs, oder selbst als Handgriff ausgebildet sein. Die Bedienfreundlichkeit der Messvorrichtung wird hierdurch weiter verbessert.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass sowohl an der Messsonde als auch an dem Halter jeweils wenigstens ein Beschleunigungssensor angeordnet ist. Eine solche Ausgestaltung kommt insbesondere bei relativ langen taktilen Messsonden in Betracht, um eine eventuelle Biegung der Messsonde bei der Auswertung zu berücksichtigen.

An dem Messkopf kann wenigstens ein Betätigungselement, insbesondere ein kapazitiver Knopf, zum Auslösen einer Messwertübernahme, zum Löschen einer Messung und/oder zum Wiederholen einer Messung vorgesehen sein. Dies erhöht die Bedienfreundlichkeit, insbesondere bei Anwendungen, bei welchen sich der Benutzer für die Messung von der Basiseinheit entfernen muss. Der Benutzer

kann die Messwertübertragung vom Messkopf aus steuern und muss somit beim Vermessen eines Objekts lediglich den leichten und handlichen Messkopf mit sich führen.

Weiterhin können mehrere Messköpfe zum gleichzeitigen Antasten verschiedener Messpunkte eines Messobjekts vorgesehen sein. Dadurch kann das vollständige Vermessen eins Objekts beträchtlich beschleunigt werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen angegeben.

Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine vereinfachte Darstellung einer Objektvermessungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 ist eine vereinfachte Darstellung einer Objektvermessungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 ist eine vereinfachte Darstellung einer Objektvermessungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 zeigt einen Messkopf für eine Objektvermessungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

zeigt einen Messkopf für eine Objektvernnessungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.

zeigt einen Messkopf für eine Objektvermessungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.

zeigt einen Messkopf einer erfindungsgemäßen Objektvermessungsvorrichtung bei einer Längenmessung.

zeigt einen Messkopf einer erfindungsgemäßen Objektvermessungsvorrichtung bei einer Durchmesser- und Rundheitsmessung.

zeigt einen Messkopf einer erfindungsgemäßen Objektvermessungsvorrichtung bei einer Winkelmessung.

zeigt einen Messkopf einer erfindungsgemäßen Objektvermessungsvorrichtung beim Vermessen einer Kraftfahrzeug-Karosserie.

zeigt einen Messkopf einer erfindungsgemäßen Objektvermessungsvorrichtung beim Vermessen einer Wohnung.

zeigt ein hinsichtlich der Koaxialität zweier Bohrungen zu vermessendes Messobjekt.

zeigt einen Messkopf einer erfindungsgemäßen Objektvermessungsvorrichtung beim Vermessen des in Fig. 12 gezeigten Messobjekts.

zeigt ein hinsichtlich der Durchmesser und der Positionen zweier nebeneinander befindlicher Bohrungen zu vermessendes Messobjekt.

zeigt einen Messkopf einer erfindungsgemäßen Objektvermessungsvorrichtung beim Vermessen des in Fig. 14 gezeigten Messobjekts.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Eine Vorrichtung zum Ver-messen von Messobjekten umfasst eine Basiseinheit 1 1 und einen Messkopf 15, der hier manuell relativ zu einem zu vermessenden Objekt bewegbar ist und zum berührenden Antasten des Objekts dient. Eine Messsonde 16 des Messkopfes 15 umfasst einen länglichen Schaft 2, mit dessen einem Ende eine Tastkugel 1 starr verbunden ist. An seinem anderen Ende ist der Schaft 2 starr mit einem Halter 3 des Messkopfes 15 verbunden. Die Tastkugel 1 bildet eine Messspitze für einen Kontakt mit dem zu vermessenden Objekt, wie dies auf dem Fachgebiet grundsätzlich bekannt ist.

Der Halter 3 ist als länglicher Stab ausgebildet und hinsichtlich seiner Abmessun-gen und seiner Formgebung derart ausgelegt, das er einen Handgriff bildet, mittels welchem die Messsonde 16 manuell an das zu vermessende Objekt herangeführt werden kann. Weiterhin ist der Messkopf 15 mit einer Batterie 12 zur Stromversorgung ausgestattet. Es versteht sich, dass außer einer Batterie 12 auch ein wiederaufladbarer Akkumulator oder ein ähnlicher Energiespeicher vorgesehen sein könnte. Über ein drahtloses Übertragungssystem 17 stehen der Messkopf 15 und die Basiseinheit 1 1 in bidirektionaler Signalverbindung. Zu diesem Zweck sind jeweilige Sende-/Empfangsmodule 13, welche z. B. mit Funk oder Infarotlicht arbeiten, in die Basiseinheit 1 1 und in den Halter 3 des Messkopfes 15 integriert. Sowohl die Basiseinheit 1 1 als auch der Messkopf 15 können als tragbare Einhei- ten ausgelegt sein. Aufgrund der drahtlosen Kommunikationsmöglichkeit ist es jedoch nicht zwingend, dass die Basiseinheit 1 1 tragbar ist.

In den Halter 3 des Messkopfes 15 sind insgesamt vier dreidimensionale Be-schleunigungssensoren 4, 5, 8, 9 integriert. Diese können entweder im Inneren des Halters 3 montiert oder an dessen Oberfläche angebracht sein. Anstelle von dreidimensionalen Beschleunigungssensoren könnten auch Einheiten aus jeweils drei eindimensionalen Beschleunigungssensoren vorgesehen sein. Die Beschleunigungssensoren 4, 5, 8, 9 erfassen jeweils die lokale Beschleunigung des Halters 3 und geben entsprechende Beschleunigungswerte aus. Mittels des drahtlosen Übertragungssystems 17 werden die Beschleunigungswerte an eine in Fig. 1 nicht eigens dargestellte elektronische Auswerteeinrichtung übermittelt, welche vorzugsweise in die Basiseinheit 1 1 integriert ist.

Die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet, die empfangenen Beschleunigungswerte derart zu korrigieren, dass die Wirkung der Erdbeschleunigung kompensiert ist. Wenn der Messkopf 15 bewegt wird, ermittelt die Auswerteeinrichtung den von dem Messkopf 15 zurückgelegten Weg anhand der korrigierten Beschleunigungswerte. Hierfür werden die Beschleunigungswerte zweimal nume-risch oder analog bezogen auf die Zeit integriert. Anhand von Randbedingungen werden außerdem jeweils die Integrationskonstanten bestimmt.

Zum Vermessen eines Objekts wird der Halter 3 ergriffen und ausgehend von einer Referenzposition auf das Objekt zu bewegt, bis die Tastkugel 1 am ge-wünschten Messpunkt in einen Kontakt mit der Oberfläche des Objekts gelangt, das heißt das Antastkriterium erfüllt ist. Bei der Referenzposition kann es sich um eine beliebige Ausgangsposition handeln, deren Koordinaten nicht zwingend bekannt sein müssen. Es kommt vielmehr lediglich auf die relative Bewegung des Messkopfes 15 zwischen einer Ausgangsposition und der Antastposition bzw. zwischen zwei verschiedenen Antastpositionen an. Sobald die Tastkugel 1 das

Objekt berührt und die Bewegung des Messkopfes 15 demzufolge endet, wird ein Signal an die Auswerteeinheit übermittelt, welches angibt, dass eine Messwertübernahme erfolgen soll. Die Auswerteeinheit bestimmt dann anhand der von den Beschleunigungssensoren 4, 5, 8, 9 während der Bewegung des Messkopfes 15 von der Referenzposition zur Antastposition erfassten Beschleunigungen des

Messkopfes 15 den von dem Messkopf 15 zurückgelegten Weg, aus welchem sich die räumlichen Koordinaten des angetasteten Messpunkts in analoger Weise wie bei einem bekannten Gelenkarmsystem errechnen lassen.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, sind die Beschleunigungssensoren 4, 5, 8, 9 derart angeordnet, dass im Bereich eines jeden Längsendes des Halters 3 eine Anordnung aus zwei nebeneinander angeordneten Beschleunigungssensoren 5, 8 bzw. 4, 9 vorhanden ist. Die nebeneinander angeordneten Beschleunigungssensoren 5, 8 bzw. 4, 9 werden jeweils gemeinsam ausgewertet, das heißt es wird ein Mittelwert aus den Beschleunigungswerten beider Beschleunigungssensoren 5, 8 bzw. 4, 9 gebildet. Dies ermöglicht eine redundante Beschleunigungserfassung und somit ein günstiges Signal-Rausch-Verhältnis. Die voneinander beabstandeten Anordnungen von nebeneinander angeordneten Beschleunigungssensoren 5, 8 bzw. 4, 9 können ferner zur Berücksichtigung einer räumlichen Orientierung des Messkopfes 15 in der Antastposition in Bezug auf das zu vermessende Objekt genutzt werden.

Die in Fig. 2 gezeigte alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist ähnlich gestaltet wie die vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Vorrichtung, wobei äquivalente Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Anstelle eines drahtlosen Übertragungssystems ist hier jedoch ein flexibles Verbindungskabel 10 vorgesehen, mittels welchem die Basiseinheit 1 1 ' und der Messkopf 15' in Signalverbindung stehen. Das Verbindungskabel 10 dient auch der Stromversorgung des Messkopfes 15', weshalb dieser hier ohne Batterie ausgeführt ist. Die Basiseinheit 1 1 ' ist als tragbares Gerät ausgebildet und mit einer Batterie 12 ausgestattet. Somit können die Basiseinheit 1 1 ' und der Messkopf 15' als mobile Einheit zu demjenigen Ort gebracht werden, an dem sich das zu vermessende Objekt befindet.

Der in Fig. 2 dargestellte Messkopf 15' ist lediglich mit zwei einzelnen Beschleunigungssensoren 4, 5 versehen, die im Bereich jeweiliger Längsenden des Halters 3 angeordnet sind. Weiterhin ist bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung vorgesehen, dass der Benutzer eine Messwertübernahme aktiv auslöst. Zu diesem Zweck ist ein kapazitiver Betätigungsknopf 23 am Halter 3 angeordnet. Eine Signalleuchte 21 und ein akustischer Geber 22 geben jeweilige Signale aus, wenn die Tastkugel 1 in einen Kontakt mit der Oberfläche des Messobjekts gelangt ist. Der Benutzer weiß dann, dass das Antastkriterium erfüllt ist und kann dementsprechend den kapazitiven Betätigungsknopf 23 betätigen.

In Fig. 3 ist ein Messkopf 15 dargestellt, welcher wie der in Fig. 1 gezeigte Messkopf 15 über ein drahtloses Übertragungssystem 17 mit der Basiseinheit 1 1 in Signalverbindung steht. Eine an der Basiseinheit 1 1 vorgesehene Ladestation 100 sowie eine an dem Messkopf 15 vorgesehene Ladestation 101 dienen dazu, die Batterie 12 aufzuladen, wenn der Messkopf 15 an der Basiseinheit 1 1 angedockt ist. Die Übertragung von elektrischer Energie zwischen den Ladestationen 100, 101 kann mittels einer direkten Kontaktierung oder induktiv erfolgen. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist eine Fernbedienung 24 vorgesehen, um den Messkopf 15 zu steuern und insbesondere eine Messwertübernahme auszulösen. Der kapazitive Betätigungsknopf 23 ist dementsprechend an der Fernbe-dienung 24 angeordnet.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Messkopfes 15, bei welcher sowohl am Halter 3 als auch am Schaft 2 der Messsonde 16 eine Anordnung aus zwei voneinander beabstandeten Beschleunigungssensoren 4, 5 bzw. 6, 7 angeordnet ist. Die am Schaft 2 der Messsonde 16 angebrachten Beschleunigungssensoren 6, 7

dienen dazu, eventuelle Biegebewegungen des Schaftes 2 zu erfassen und bei der Auswertung zu berücksichtigen.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Messkopfes 15 gezeigt. Der Hal-ter 3' ist hier nicht als länglicher Stab, sondern als Pistolengriff ausgebildet. Dies erleichtert bei bestimmten Anwendungen die Bedienung.

Auch bei dem in Fig. 6 gezeigten Messkopf 15 ist der Halter 3' als Pistolengriff ausgebildet. Zudem beruht die Messsonde 16' hier nicht auf einer taktilen Mes-sung, sondern auf einer optischen Messung. Ein Lasersensor 30 sendet einen Messstrahl 31 in Richtung des Messobjekts 40 aus und ermittelt anhand einer Reflexion des Messstrahls 31 den Abstand der Messsonde 16' vom Messobjekt 40. Die Abstandsermittlung kann insbesondere nach dem Prinzip der Laser-Triangulation durchgeführt werden.

In den Fig. 7 bis 15 sind verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für eine erfindungsgemäße Messvorrichtung veranschaulicht. Speziell zeigt Fig. 7 die Bestimmung einer Länge L eines Messobjekts 40 durch Antasten des Messobjekts 40 von zwei entgegengesetzten Seiten. In Fig. 8 ist die Bestimmung der Rundheit einer zylindrischen Bohrung 60 dargestellt. Für eine solche Rundheitsbestimmung wird die Bohrung 60 in verschiedenen radialen Richtungen von innen angetastet. Auch Winkelbestimmungen können mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung leicht durchgeführt werden, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Es werden zwei in einem Winkel α aneinandergrenzende Seiten des Messobjekts 40 jeweils an zwei vonei-nander beabstandeten Stellen angetastet, um für jede Seite die Koordinaten einer in deren Ebene verlaufenden Geraden zu ermitteln. Aus den Koordinaten der beiden Geraden kann leicht der Winkel α berechnet werden. Es versteht sich, dass mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung auch die Ebenheit eines plattenartigen Messobjekts oder die Abweichung von der Ebenheit vorteilhaft be-stimmt werden kann.

Eine erfindungsgemäße Messvorrichtung kann auch vorteilhaft zur Bestimmung komplexer Formverläufe genutzt werden. Beispielhaft ist in Fig. 10 das Vermessen einer Kraftfahrzeug-Karosserie 70 gezeigt. Fig. 1 1 zeigt demgegenüber die Vermessung einer Wohnung oder eines Innenraums mit einem beispielhaften Möbelstück 90. Bei der Vermessung solcher relativ großer Objekte ist häufig die erforderliche räumliche Auflösung vergleichsweise gering, das heißt z. B. in der Größenordnung von einem Millimeter, sodass dementsprechend kostengünstige Beschleunigungssensoren verwendet werden können.

Auch für Koaxialitätsmessungen kann eine erfindungsgemäße Messvorrichtung vorteilhaft genutzt werden, wie in Fig. 12 und 13 dargestellt ist. Das Messobjekt 40 weist hier zwei Bohrungen 60 auf, die axial hintereinander angeordnet sind. Bei derartigen Messobjekten 40 ist es häufig erwünscht, nicht nur die Durchmesser D1 , D2 der Bohrungen 60 sowie den Außendurchmesser D3 des Messobjekts 40 zu bestimmen, sondern auch zu überprüfen, ob die Bohrungen 60 koaxial zueinander und zum Außendurchmesser sind, also gleiche Zentren aufweisen. Wie aus Fig. 13 durch die im oberen Teil gestrichelt dargestellten Messköpfe sowie durch die im unteren Teil als Punkte dargestellten Antastpositionen hervorgeht, werden durch entsprechendes Antasten an mehreren Positionen sowohl die

Durchmesser D1 , D2 der Bohrungen 60 als auch der Außendurchmesser D3 des Messobjekts 40 sowie die Abweichung der Koaxialität der Bohrungen 60 und des Außendurchmessers D3 bestimmt. Vorzugsweise werden für jede Durchmesserbestimmung wenigstens 4 verschiedene Punkte angetastet.

In Fig. 14 und 15 ist ein plattenartiges Messobjekt 40 gezeigt, das zwei nebeneinander befindliche Bohrungen 60 aufweist. Mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung können auf einfache Weise die Durchmesser D1 , D2 der Bohrungen 60 sowie die die Zentren der Bohrungen 60 charakterisierenden Maße A, B, C

bestimmt werden. Wiederum ist es bevorzugt, dass für jede Durchmesserbestimmung wenigstens 4 verschiedene Punkte angetastet werden.

Insgesamt ermöglicht die Erfindung das schnelle und bedienerfreundliche Ver-messen beliebig geformter und beliebig großer Objekte an einem vorgegebenen Ort.

Bezuqszeichenliste:

1 Tastkugel

2 Schaft

3, 3' Halter

4-9 Beschleunigungssensor 10 Verbindungskabel

1 1 , 1 1 ' Basiseinheit

12 Batterie

13 Sende-/Empfangsmodul

15, 15' Messkopf

16, 16' Messsonde

17 drahtloses Übertragungssystem 21 Signalleuchte

22 akustischer Geber

23 kapazitiver Betätigungsknopf 24 Fernbedienung

30 Lasersensor

31 Mess-Strahl

40 Messobjekt

60 Bohrung

70 Kraftfahrzeug-Karosserie

90 Möbelstück

100 Ladestation der Basiseinheit

101 Ladestation des Messkopfes

L Länge

D1 , D2, D3 Durchmesser

α Winkel