DE102010014423A1 - Method for measuring coordinates of workpiece, involves assigning measuring procedure to recognized workpiece, and starting measuring procedure assigned to respective recognized workpiece automatically - Google Patents

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Abstract

The method involves recognizing workpieces (17, 18) automatically by receiving and evaluating an image of the workpieces, where the workpieces are arranged in a measuring area of a coordinate measuring apparatus (1). A measuring procedure is assigned to each recognized workpiece, and the measuring procedure assigned to the respective recognized workpiece is started automatically. A surface area of the workpiece is scanned by a tracer (7) of the coordinate measuring apparatus in a tactile manner. Position and/or alignment of the workpieces are recognized automatically. An independent claim is also included for an arrangement for measuring coordinates of a workpiece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Koordinaten eines Werkstücks. Um die Koordinaten messen zu können, wird eine Messprozedur gestartet.The invention relates to a method for measuring coordinates of a workpiece. In order to be able to measure the coordinates, a measuring procedure is started.

In der Koordinatenmesstechnik ist es bekannt, optische Sensoren zu verwenden, die das zu vermessende Werkstück berührungslos abtasten, und aus den beim Abtasten gewonnenen Informationen die Koordinaten des Werkstücks zu bestimmen. Beim Abtasten kann z. B. das Prinzip der Triangulation angewendet werden. Es ist jedoch auch möglich, ein oder mehrere Bilder des Werkstücks aufzunehmen.In coordinate metrology, it is known to use optical sensors that scan the workpiece to be measured without contact, and to determine the coordinates of the workpiece from the information obtained during scanning. When scanning z. B. the principle of triangulation can be applied. However, it is also possible to take one or more images of the workpiece.

In der klassischen Koordinatenmesstechnik werden dagegen Oberflächenpunkte taktil (d. h. unter Berührung der Oberfläche) abgetastet. Hierzu weist das Koordinatenmessgerät zumindest einen taktilen Taster auf, in vielen Fällen einen Taststift mit einer Tastkugel, die die Oberfläche des Werkstücks beim Abtasten berührt. Z. B. durch Messung der Auslenkung des Taststiftes während des Antastens der Werkstückoberfläche werden Messsignale gewonnen, aus denen die Koordinaten des angetasteten Oberflächenpunktes bestimmt werden können. Es können nicht nur einzelne Oberflächenpunkte angetastet werden, sondern es können auch durch so genanntes Scannen, d. h. Bewegen des Tasters während des Antastens der Werkstückoberfläche, Oberflächenkoordinaten des Werkstücks gemessen werden.In classical coordinate metrology, on the other hand, surface points are scanned tactually (that is, touching the surface). For this purpose, the coordinate measuring machine has at least one tactile button, in many cases a stylus with a stylus, which touches the surface of the workpiece during scanning. For example, by measuring the deflection of the stylus during the scanning of the workpiece surface measurement signals are obtained, from which the coordinates of the touched surface point can be determined. Not only individual surface points can be touched, but also by so-called scanning, ie. H. Moving the stylus while palpating the workpiece surface, surface coordinates of the workpiece are measured.

WO 02/25207 A1 beschreibt ein Verfahren zur Messung einer Objektgeometrie mittels eines Koordinatenmessgerätes, wobei die Objektgeometrie durch einen optischen Sensor als Bildinhalt dargestellt wird. Zur Messung des Objektes werden in dem Bildinhalt geeignete geometrische Strukturen ausgewählt und anschließend ausgewertet. Damit eine Messung auch durch ungeübtes Bedienpersonal schnell und fehlerfrei durchgeführt werden kann, wird der Bildinhalt bei Änderung automatisch nach den zur Messung des Objektes geeigneten geometrischen Strukturen durchsucht und werden die geeigneten Strukturen markiert und zur weiteren Auswertung zur Verfügung gestellt. WO 02/25207 A1 describes a method for measuring an object geometry by means of a coordinate measuring machine, wherein the object geometry is represented by an optical sensor as image content. For measuring the object, suitable geometric structures are selected in the image content and then evaluated. So that a measurement can also be carried out quickly and without errors by inexperienced operating personnel, the image content is automatically searched for changes to the geometric structures suitable for measuring the object and the suitable structures are marked and made available for further evaluation.

Von einem Koordinatenmessgerät können Werkstücke mit sehr unterschiedlichen Oberflächenformen und daher auch sehr unterschiedlichen Strukturen vermessen werden. Die WO 02/25207 A1 betrifft lediglich die Markierung von geeigneten Strukturen und deren Bereitstellung zur weiteren Auswertung. Allerdings können die geeigneten Strukturen z. B. abhängig von der gewählten Beleuchtung, dem Blickwinkel der Kamera, der Vergrößerung und dem Zoomfaktor sehr unterschiedlich in einem Bild erscheinen.From a coordinate measuring machine workpieces with very different surface shapes and therefore also very different structures can be measured. The WO 02/25207 A1 only relates to the marking of suitable structures and their provision for further evaluation. However, the suitable structures z. Depending on the selected lighting, the angle of the camera, the magnification and the zoom factor, for example, they may appear very differently in one picture.

Nicht nur bei Koordinatenmessgeräten mit berührungslosen Sensoren, sondern insbesondere auch bei Koordinatenmessgeräten mit taktilen Tastern, ist es die Aufgabe des Messtechnikers oder Benutzers, eine geeignete Messprozedur zur Vermessung eines bestimmten Werkstücks auszuwählen oder zu definieren. Darüber hinaus ist es in vielen Fällen nicht möglich, eine bereits vordefinierte Messprozedur vom Koordinatenmessgerät ausführen zu lassen, wenn ein Werkstück an einer anderen Position oder anders ausgerichtet im Messbereich des Koordinatenmessgeräts angeordnet ist, als es sonst für Werkstücke dieses Typs der Fall ist. Z. B. kann ein berührungsloser Sensor oder ein taktiler Taster möglicherweise am Rande des Messbereichs nicht mehr auf allen Seiten des Werkstücks derart relativ zu dem Werkstück positioniert werden, dass eine vordefinierte Messprozedur ausgeführt werden kann. Zumindest muss der Taster auf andere Weise zu dem Werkstück bewegt werden. Unter dem Messbereich wird in dieser Beschreibung der lokale Bereich eines Koordinatenmessgeräts verstanden, in dem ein Werkstück bezüglich seiner Koordinaten vermessen werden kann. Insgesamt erfordert daher die Platzierung und Ausrichtung des Werkstücks im Messbereich sowie die Definition und Auswahl eines geeigneten Messprozesses spezielles Fachkönnen und Zeit.Not only in the case of coordinate measuring machines with contactless sensors, but also in particular with coordinate measuring machines with tactile feelers, it is the task of the measuring technician or user to select or define a suitable measuring procedure for measuring a specific workpiece. In addition, in many cases it is not possible to have an already predefined measuring procedure carried out by the coordinate measuring machine when a workpiece is arranged at a different position or differently oriented in the measuring range of the coordinate measuring machine than is otherwise the case for workpieces of this type. For example, a non-contact sensor or a tactile feeler may no longer be positioned on all sides of the workpiece relative to the workpiece at the edge of the measurement area such that a predefined measurement procedure can be performed. At a minimum, the button must be moved to the workpiece in a different way. In this description, the measuring range is understood to be the local range of a coordinate measuring machine in which a workpiece can be measured with respect to its coordinates. Overall, therefore, the placement and alignment of the workpiece in the measuring range and the definition and selection of a suitable measuring process requires special skill and time.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufwand für das Messen von Koordinaten eines Werkstücks zu verringern.It is an object of the present invention to reduce the effort for measuring coordinates of a workpiece.

Es wird vorgeschlagen, dass das Werkstück, das in einem Messbereich des Koordinatenmessgerätes angeordnet ist, automatisch erkannt wird und automatisch eine dem erkannten Werkstück zugeordnete Messprozedur gestartet wird. Optional kann der Benutzer vor dem automatischen Starten der Messprozedur den Start bestätigen und/oder verhindern. In diesem Fall führt die automatische Erkennung des Werkstücks zumindest dazu, dass eine Messprozedur ausgewählt, identifiziert oder definiert wird, die dem erkannten Werkstück zugeordnet ist, beispielsweise durch eine vorher festgelegte Zuordnung, oder die dem Werkstück zugeordnet wird, nachdem sie definiert wurde.It is proposed that the workpiece, which is arranged in a measuring range of the coordinate measuring machine, is automatically detected and automatically a measurement procedure assigned to the detected workpiece is started. Optionally, the user can confirm and / or prevent the start before automatically starting the measurement procedure. In this case, the automatic recognition of the workpiece at least results in that a measurement procedure is selected, identified or defined, which is assigned to the recognized workpiece, for example by a predetermined assignment, or which is assigned to the workpiece, after it has been defined.

Insbesondere können Informationen über eine Mehrzahl unterschiedlicher Typen von Werkstücken vorhanden sein, wobei jedem der Typen von Werkstücken zumindest eine Messprozedur zugeordnet ist. Bei der Erkennung des in dem Messbereich angeordneten Werkstücks wird dann der Typ des Werkstücks erkannt und wird automatisch die dem Typ zugeordnete Messprozedur gestartet. Wiederum kann statt dem Start zunächst lediglich eine Auswahl bzw. Identifizierung der dem Typ des Werkstücks entsprechenden Messprozedur erfolgen.In particular, information about a plurality of different types of workpieces may be present, with each of the types of workpieces having at least one measurement procedure associated therewith. Upon detection of the workpiece arranged in the measuring range, the type of workpiece is then recognized and the measuring procedure assigned to the type is automatically started. Again, instead of starting only one Selection or identification of the type of workpiece corresponding measurement procedure done.

Vorzugsweise wird zur Erkennung des Werkstücks zumindest ein Bild des Werkstücks aufgenommen und ausgewertet. Bei einem Koordinatenmessgerät mit einem taktilen Taster wird dazu z. B. eine zusätzliche Kamera installiert, die zumindest einen Teil des Messbereichs erfassen kann. Bei einem berührungslosen Sensor zur Vermessung der Koordinaten eines Werkstücks kann der Sensor selbst zur Erkennung des Werkstücks eingesetzt werden. Ist dieser Sensor z. B. eine Kamera, wird zunächst ein erstes Bild oder werden mehrere erste Bilder vom Messbereich aufgenommen, das oder die Bilder ausgewertet und das zu vermessende Werkstück erkannt. Danach kann die zugeordnete Messprozedur gestartet werden, mit der die eigentliche Vermessung des Werkstücks durchgeführt wird. Insbesondere kann die Kamera zunächst ein Bild von dem gesamten Messbereich oder jedenfalls einem größeren Teil des Messbereichs aufnehmen, um das Werkstück zu erkennen. Bei der Vermessung des Werkstücks kann dann eine andere Zoomeinstellung gewählt werden, bei der das Werkstück oder Teile des Werkstücks einen wesentlich größeren der zur Verfügung stehenden Bildfläche einnehmen.Preferably, at least one image of the workpiece is recorded and evaluated to recognize the workpiece. In a coordinate measuring machine with a tactile button to z. B. installed an additional camera that can capture at least a portion of the measuring range. In a non-contact sensor for measuring the coordinates of a workpiece, the sensor itself can be used to detect the workpiece. Is this sensor z. As a camera, first a first image or a plurality of first images are taken from the measuring range, the evaluated or the images and detected the workpiece to be measured. Thereafter, the associated measuring procedure can be started, with which the actual measurement of the workpiece is performed. In particular, the camera can first take a picture of the entire measuring range or at least a larger part of the measuring range in order to recognize the workpiece. When measuring the workpiece can then be selected a different zoom setting, in which the workpiece or parts of the workpiece take a much larger of the available image area.

Zur Erkennung eines Werkstücks aus einem oder mehreren Bildern können insbesondere an sich bekannte Methoden der automatischen Verarbeitung von digitalen Bilddaten angewendet werden. Üblicherweise sind zweidimensionale digitale Bilder Felder von Bildpunkten, die zeilenweise bzw. spaltenweise nebeneinander angeordnet sind. Mit der digitalen Bildverarbeitung können z. B. Strukturen von Bildpunkten, insbesondere Umrissstrukturen, identifiziert werden, die erwarteten Strukturen eines Werkstücks entsprechen. Z. B. können bei einem würfelförmigen Werkstück die Kanten und Ecken des Würfels als Strukturen erkannt werden. Dabei kann es erforderlich sein, die in dem Bild enthaltenen Strukturen geometrischen Transformationen zu unterziehen, beispielsweise Drehungen, Translationen und Entzerrungsoperationen, um die Strukturen als die bekannten Strukturen eines erwarteten Werkstücktyps zu erkennen.For detecting a workpiece from one or more images, methods of automatic processing of digital image data which are known per se can be used in particular. Usually, two-dimensional digital images are fields of pixels which are arranged side by side by rows or columns. With digital image processing z. B. structures of pixels, in particular outline structures are identified, corresponding to the expected structures of a workpiece. For example, with a cube-shaped workpiece, the edges and corners of the cube may be recognized as structures. It may be necessary to subject the structures contained in the image to geometric transformations, such as rotations, translations and equalization operations, to recognize the structures as the known structures of an expected workpiece type.

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, vorab Bilder von einem Exemplar eines Werkstücktyps aus verschiedenen Blickwinkeln und/oder mit verschiedenen Vergrößerungsstufen und/oder bei verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen aufzunehmen. Diese Bilder können in einem Bilddatenspeicher gespeichert werden oder es können daraus abgeleitete Informationen gespeichert werden, beispielsweise eine Prüfsumme, die den Inhalt eines Bildes charakterisiert. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine wahrnehmungsbasierte Prüfsumme, d. h. ähnliche Bilder führen zu ähnlichen Bildsummen und unterschiedliche Bilder zu unähnlichen, vorzugsweise sehr verschiedenen Prüfsummen. Mit den vorab aufgenommenen Informationen oder den daraus abgeleiteten Informationen kann zur Erkennung eines Werkstücks wiederum ein Bild ausgewertet werden, z. B. indem das Bild mit den gespeicherten Bildern auf Ähnlichkeit verglichen wird und/oder in derselben Weise wie bei den vorab aufgenommenen Bildern eine abgeleitete Information erzeugt wird und diese mit den bereits für vorher aufgenommene Bilder abgeleiteten Informationen verglichen wird. Wird dann gemäß einem vordefinierten Kriterium eine Übereinstimmung festgestellt, wird entschieden, dass es sich um den Werkstücktyp handelt, für den vorher Bilder aufgenommen wurden.Alternatively or additionally, it is possible to pre-record images of a copy of a workpiece type from different angles and / or with different magnification levels and / or at different lighting conditions. These images may be stored in an image data store or information derived therefrom may be stored, for example a checksum characterizing the content of an image. This is preferably a perceptual based checksum, d. H. Similar images lead to similar image sums and different images to dissimilar, preferably very different checksums. With the information recorded in advance or the information derived therefrom, an image can again be evaluated for the detection of a workpiece, for. By comparing the image with the stored images for similarity and / or producing derivative information in the same way as the pre-recorded images and comparing this with the information already derived for previously taken images. If a match is then determined according to a predefined criterion, it is decided that it is the type of workpiece for which pictures were previously taken.

Eine solche Aufnahme von Bildern zur Vorbereitung der Erkennung eines Werkstücks kann nicht nur für einen Werkstücktyp, sondern für verschiedene Werkstücktypen durchgeführt werden. Auf diese Weise ist es z. B. möglich, ein konkret im Messbereich vorhandenes Werkstück als Exemplar eines von mehreren möglichen Werkstücktypen zu identifizieren.Such a pick-up of images for preparing to recognize a workpiece can be performed not only for one type of workpiece but for different types of workpiece. In this way, it is z. Example, possible to identify a concrete in the measuring range existing workpiece as a copy of one of several possible workpiece types.

Vorzugsweise wird außerdem die Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks erkannt und wird automatisch eine der erkannten Position bzw. Ausrichtung zugeordnete Messprozedur gestartet. Wie oben beschrieben kann der Start der Messprozedur optional von einer Reaktion oder Untätigkeit des Benutzers des Koordinatenmessgerätes abhängen. In diesem Fall löst die Erkennung der Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks eine Definition, Selektion und/oder Zuordnung der auszuführenden Messprozedur aus, der Start der Prozedur ist aber vom Verhalten des Benutzers abhängig.In addition, the position and / or orientation of the workpiece is preferably detected and a measurement procedure assigned to the detected position or orientation is automatically started. As described above, the start of the measurement procedure may optionally depend on a reaction or inactivity of the user of the coordinate measuring machine. In this case, the recognition of the position and / or orientation of the workpiece triggers a definition, selection and / or assignment of the measurement procedure to be performed, but the start of the procedure is dependent on the behavior of the user.

Dadurch, dass die Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks erkannt wird und eine geeignete Messprozedur definiert, ausgewählt, zugeordnet und/oder gestartet wird, wird es möglich, Exemplare des Werkstücktyps an unterschiedlichen Positionen und/oder mit unterschiedlicher Ausrichtung im Messbereich des Koordinatenmessgeräts anzuordnen. Dabei können die unterschiedlichen Exemplare z. B. nacheinander in den Messbereich eingebracht werden und vermessen werden. Vor der Vermessung, d. h. vor Ausführung der Messprozedur, findet die Erkennung des Werkstücks und optional der Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks statt. Hintergrund dieser Lösung ist die Tatsache, dass bei Anordnung eines Exemplar des Werkstücks z. B. am Rand des Messbereichs unter Umständen nicht mehr eine bestimmte vordefinierte Messprozedur zur Vermessung des Werkstücks ausgeführt werden kann. Aber auch andere Teile des Messbereichs, nicht nur ein Randbereich, sind einem berührungslosen Sensor oder einem taktilen Taster unter Umständen nicht in gleicher Weise zugänglich. Nach der Erkennung der Position und/oder Ausrichtung kann z. B. eine von mehreren Messprozeduren ausgewählt werden, die bereits vordefiniert sind, wobei die ausgewählte Messprozedur unter Berücksichtigung der erkannten Position und/oder Ausrichtung z. B. als die für die Vermessung geeignetste Messprozedur bestimmt wird. Es ist aber auch möglich, eine für den Werkstücktyp geeignete Messprozedur abhängig von der erkannten Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks automatisch anzupassen. Z. B. wird die vordefinierte Messprozedur so abgewandelt, dass sie optimal an die veränderte Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks angepasst ist. Eine solche Anpassung kann z. B. durch eine Koordinatentransformation der Bewegungen erreicht werden, die der Sensor oder Taster des Koordinatenmessgeräts während der Messprozedur ausführen soll. Z. B. werden die Richtungen der Geschwindigkeiten und Beschleunigungen, mit denen sich der Sensor oder Taster während der Messprozedur bewegt, durch Drehung und/oder Translation in ein Koordinatensystem des Werkstücks transformiert, wobei sich das Koordinatensystem aus der erkannten Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks ergibt.Characterized in that the position and / or orientation of the workpiece is detected and a suitable measurement procedure defined, selected, assigned and / or started, it is possible to arrange copies of the workpiece type at different positions and / or with different orientation in the measuring range of the CMM. The different copies z. B. be introduced one after the other in the measuring range and measured. Before the measurement, ie before execution of the measurement procedure, the recognition of the workpiece and optionally the position and / or orientation of the workpiece takes place. Background of this solution is the fact that when arranging a copy of the workpiece z. B. at the edge of the measuring range may no longer be able to run a certain predefined measurement procedure for measuring the workpiece. However, other parts of the measuring range, not just an edge area, may not be accessible in the same way to a non-contact sensor or a tactile button. After detection the position and / or orientation can z. B. one of several measurement procedures are selected, which are already predefined, the selected measurement procedure taking into account the detected position and / or orientation z. B. is determined as the most suitable for the measurement measurement procedure. However, it is also possible to automatically adapt a measuring procedure suitable for the workpiece type depending on the detected position and / or orientation of the workpiece. For example, the predefined measurement procedure is modified so that it is optimally adapted to the changed position and / or orientation of the workpiece. Such an adaptation can z. B. be achieved by a coordinate transformation of the movements that should perform the sensor or probe of the coordinate measuring machine during the measurement procedure. For example, the directions of the velocities and accelerations with which the sensor or stylus moves during the measuring procedure are transformed by rotation and / or translation into a coordinate system of the workpiece, the coordinate system resulting from the detected position and / or orientation of the workpiece.

Zur Erkennung der Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks wird vorzugsweise mehr als ein Bild des Werkstücks ausgewertet. Die verschiedenen Bilder unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich der Richtung, aus der die Bildaufnahmeeinrichtung das Bild des Werkstücks aufnimmt. Z. B. können die Blickrichtungen der Bildaufnahmeeinrichtung auf das Werkstück einen Winkel von 90° miteinander einschließen. Die Bilder aus den verschiedenen Blickrichtungen können von derselben Bildaufnahmeeinrichtung oder von mehreren Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommen werden. Im erstgenannten Fall wird die Bildaufnahmeeinrichtung in die veränderte Position bewegt, aus der sie mit veränderter Blickrichtung das Bild des Werkstücks aufnehmen kann.For detecting the position and / or orientation of the workpiece, preferably more than one image of the workpiece is evaluated. The different images differ, in particular, with respect to the direction from which the image recording device receives the image of the workpiece. For example, the viewing directions of the image pickup device may include an angle of 90 ° with each other on the workpiece. The images from the different viewing directions can be recorded by the same image recording device or by a plurality of image recording devices. In the former case, the image recording device is moved to the changed position, from which it can record the image of the workpiece with a changed viewing direction.

Insbesondere kann das Verfahren teilweise (nämlich insbesondere die Erkennung und/oder der Start der Prozedur) von Software ausgeführt werden, die von einem Computer abgearbeitet wird. Bei dem Computer kann es sich insbesondere um eine Einrichtung des Koordinatenmessgeräts handeln, die auch andere Aufgaben bei dem Betrieb des Koordinatenmessgeräts wahrnimmt, z. B. die Steuerung des Koordinatenmessgerätes zur Ausführung der Messprozedur. Durch Software kann insbesondere durch Auswertung von einem Bild oder mehreren Bildern, die von einer oder mehreren Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommen wurden, erkannt werden, um welches Werkstück oder um welchen Typ eines Werkstücks es sich handelt. Auch die Positions- und/oder Ausrichtungserkennung kann von der Software vorgenommen werden. Ferner kann die Software automatisch die zugeordnete, vordefinierte Messprozedur laden und optional auch starten oder eine Messprozedur automatisch erzeugen oder an das erkannte Werkstück oder den erkannten Werkstücktyp anpassen oder an die erkannte Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks anpassen.In particular, the method may be partially (namely, in particular, the detection and / or the start of the procedure) executed by software that is executed by a computer. The computer may in particular be a device of the coordinate measuring machine, which also performs other tasks in the operation of the coordinate measuring machine, for. B. the control of the coordinate measuring machine for performing the measurement procedure. By software, in particular by evaluating one or more images that have been recorded by one or more image recording devices, it can be recognized which workpiece or type of workpiece is involved. The position and / or orientation detection can also be performed by the software. Furthermore, the software can automatically load the assigned, predefined measurement procedure and optionally also start or automatically generate a measurement procedure or adapt it to the recognized workpiece or the recognized workpiece type or adapt it to the detected position and / or orientation of the workpiece.

Generell kann es sich bei der Messprozedur um eine Prozedur handeln, die durch Computersteuerung ausgeführt wird, d. h. eine CNC-Messprozedur (Computer Numerical Control).In general, the measurement procedure may be a procedure that is performed by computer control, i. H. a CNC measurement procedure (Computer Numerical Control).

Die Software kann ferner einen Eingriff des Benutzers ermöglichen, mit dem der Benutzer die zugeordnete Messprozedur startet oder den Start verhindert oder sie kann bei Untätigkeit des Benutzers die zugeordnete Messprozedur automatisch starten.The software may also allow the user to intervene with which the user starts the associated measurement procedure or prevent the start, or may automatically start the associated measurement procedure when the user is idle.

Ferner gehört zum Umfang der Erfindung eine Anordnung zum Messen von Koordinaten eines Werkstücks, wobei die Anordnung ein Koordinatenmessgerät und eine Erkennungseinrichtung aufweist, wobei die Erkennungseinrichtung ausgestaltet ist, ein Werkstück, das in einem Messbereich des Koordinatenmessgerätes angeordnet ist, automatisch zu erkennen, und wobei das Koordinatenmessgerät ausgestaltet ist, automatisch eine dem erkannten Werkstück zugeordnete Messprozedur zu starten.Furthermore, the scope of the invention includes an arrangement for measuring coordinates of a workpiece, the arrangement having a coordinate measuring machine and a detection device, wherein the detection device is configured to automatically detect a workpiece which is arranged in a measuring range of the coordinate measuring machine, and wherein Coordinate measuring device is configured to automatically start a measuring procedure associated with the detected workpiece.

Ausgestaltungen und Vorteile der Anordnung ergeben sich aus der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens und aus den beigefügten Patentansprüchen. Sie werden daher hier nicht detailliert beschrieben. Z. B. weist die Anordnung optional eine Bildaufnahmeeinrichtung auf, die mit der Erkennungseinrichtung verbunden ist, wobei die Erkennungseinrichtung ausgestaltet ist, zur Erkennung des Werkstücks zumindest ein Bild des Werkstücks, das von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen wurde, auszuwerten. Es ist auch möglich, dass mehr als eine Bildaufnahmeeinrichtung vorhanden ist, die jeweils zumindest ein Bild des Werkstücks aufnimmt, und dass die Erkennungseinrichtung die Bilder von dem mehreren Bildaufnahmeeinrichtungen zur Erkennung des Werkstücks auswertet. Entsprechendes gilt für die Erkennung der Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks, sofern diese stattfindet.Embodiments and advantages of the arrangement will become apparent from the description of the method according to the invention and from the appended claims. They are therefore not described in detail here. For example, the arrangement optionally has an image recording device which is connected to the recognition device, wherein the recognition device is designed to evaluate at least one image of the workpiece which was recorded by the image recording device in order to recognize the workpiece. It is also possible that there is more than one image pickup device, each receiving at least one image of the workpiece, and that the recognition device evaluates the images from the plurality of image pickup devices for recognizing the workpiece. The same applies to the detection of the position and / or orientation of the workpiece, if this takes place.

Die Erzeugung von mehr als einem Bild des im Messbereich angeordneten Werkstücks aus unterschiedlichen Blickrichtungen hat den Vorteil, dass auf diese Weise eine einfache Erkennung der Position und Ausrichtung des Werkstücks möglich ist. Insbesondere können die an sich bekannten Prinzipien der Positions- und/oder Lageerkennung durch Triangulation in diesem Fall angewendet werden.The production of more than one image of the workpiece arranged in the measuring range from different viewing directions has the advantage that in this way a simple recognition of the position and orientation of the workpiece is possible. In particular, the known per se principles of position and / or position detection by triangulation in this case can be applied.

Es ist möglich, dass das jeweilige Werkstück manuell in den Messbereich eingebracht wird. Alternativ können die Werkstücke einzeln und nacheinander oder mehrere gleichzeitig von einer Vorrichtung in den Messbereich eingebracht werden. Es ist auch möglich, dass der Messbereich Teil eines Bereiches ist, durch den Werkstücke während ihres Fertigungsprozesses transportiert werden.It is possible that the respective workpiece is manually introduced into the measuring range. Alternatively, the workpieces may be separated one by one or more or simultaneously from a device be introduced into the measuring range. It is also possible that the measuring range is part of an area through which workpieces are transported during their manufacturing process.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung, 1, zeigt:Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings. The only figure of the drawing, 1 , shows:

1 ein Koordinatenmessgerät mit einem taktilen Taster, wobei zwei Kameras auf den Messbereich des Koordinatenmessgeräts gerichtet sind, um Bilder von Werkstücken in dem Messbereich aufzunehmen, so dass diese Werkstücke, deren Position und/oder deren Ausrichtung erkannt werden kann. 1 a coordinate measuring machine with a tactile feeler, wherein two cameras are directed to the measuring range of the coordinate measuring machine to take pictures of workpieces in the measuring range, so that these workpieces, their position and / or their orientation can be detected.

Das in 1 dargestellte Koordinatenmessgerät 1 ist schematisch dargestellt. Es handelt sich um ein Koordinatenmessgerät in Portalbauweise. Auf einem Messtisch 2 können Werkstücke angeordnet werden. Im dargestellten Beispiel sind zwei verschiedene Werkstücke 17, 18 auf dem Messtisch 2 angeordnet.This in 1 shown coordinate measuring machine 1 is shown schematically. It is a gantry coordinate measuring machine. On a measuring table 2 Workpieces can be arranged. In the example shown are two different workpieces 17 . 18 on the measuring table 2 arranged.

Über der Oberfläche des Messtischs 2 erstrecken sich zwei nach oben aufragende langgestreckte Stützen 3a, 3b des Portals. Die Stützen 3a, 3b sind, wie durch einen sich in X-Richtung erstreckenden Doppelpfeil angedeutet ist, in einer ersten horizontalen Richtung beweglich. Die Bewegung wird durch eine Steuerung 10 des Koordinatenmessgeräts 1 gesteuert. Ferner ist auf die Stützen 3a, 3b ein Querträger 5 des Portals aufgelegt, an dem eine Pinole 4 des Koordinatenmessgeräts 1 in Y-Richtung beweglich geführt ist. Die Y-Richtung ist ebenfalls parallel zur Oberfläche des Messtischs 2 ausgerichtet und verläuft senkrecht zur X-Richtung. Schließlich ist der unten an der Pinole 4 angeordnete taktile Taster 7 über einen Sensor 6 mit der Pinole 5 gekoppelt und in Z-Richtung beweglich. Die Z-Richtung steht sowohl senkrecht zu der X-Richtung als auch zu der Y-Richtung. Auch die Bewegungen der Pinole in Y-Richtung und des Sensors mit dem Taster 7 in Z-Richtung werden von der Steuerung 10 gesteuert. Die Steuerverbindung von der Steuereinrichtung 10 zu der Pinole 4 ist durch eine gepunktete Linie dargestellt.Above the surface of the measuring table 2 extend two upstanding elongated columns 3a . 3b of the portal. The pillars 3a . 3b are movable in a first horizontal direction, as indicated by a double arrow extending in the X direction. The movement is controlled by a controller 10 of the coordinate measuring machine 1 controlled. Further, on the supports 3a . 3b a crossbeam 5 of the portal, on which a Quill 4 of the coordinate measuring machine 1 guided in the Y direction is movable. The Y direction is also parallel to the surface of the measuring table 2 aligned and perpendicular to the X direction. Finally, the bottom of the quill 4 arranged tactile buttons 7 via a sensor 6 with the quill 5 coupled and movable in the Z direction. The Z direction is perpendicular to both the X direction and the Y direction. Also, the movements of the quill in the Y direction and the sensor with the button 7 in Z direction are from the controller 10 controlled. The control connection from the control device 10 to the quill 4 is represented by a dotted line.

Zwei Kameras 11a, 11b sind auf den Messbereich, d. h. den örtlichen Bereich über dem Messtisch 2, gerichtet. Im Blickfeld beider Kameras 11a, 11b befinden sich die Werkstücke 17, 18. Die Kameras 11 können optional in ihrer Ausrichtung variiert werden, beispielsweise durch jeweils zumindest einen Motor angetrieben. Ferner können die Kameras 11 optional auf verschiedene Zoomstellungen eingestellt werden.Two cameras 11a . 11b are on the measuring range, ie the local area above the measuring table 2 , directed. In the field of vision of both cameras 11a . 11b are the workpieces 17 . 18 , The cameras 11 can optionally be varied in their orientation, for example, each driven by at least one motor. Furthermore, the cameras can 11 optionally set to different zoom positions.

Auch die Kameras 11 sind über eine Leitung mit der Steuerung 10 verbunden, zum Übertragen von Bilddaten zu der Steuereinrichtung 10, die den von der jeweiligen Kamera 11a, 11b aufgenommenen Bildern der Werkstücke 17, 18 entsprechen.Also the cameras 11 are over a line with the controller 10 connected to transmit image data to the controller 10 that of the respective camera 11a . 11b taken pictures of the workpieces 17 . 18 correspond.

Aus den von den Kameras 11 gelieferten Bildern wird z. B. zunächst das Werkstück 17 erkannt. Dazu werden Strukturen oder andere Merkmale des Werkstücks 17 aus den Bildern ermittelt. Z. B. wird die kreisförmige Oberseite des Werkstücks 17 in den Bildern als elliptische Struktur erkannt. Zur sicheren Erkennung des Werkstücks 17 werden aber vorzugsweise noch weitere Strukturen aus den Bildern ermittelt. Da die Bilder der Kameras 11a, 11b aus unterschiedlichen Blickrichtungen aufgenommen wurden, lässt sich auch die Position des Werkstücks 17 auf dem Messtisch ermitteln, insbesondere weil die Positionen der Kameras 11a, 11b relativ zu dem Messtisch 2 bekannt sind. Aber auch für die Erkennung des Werkstücks ist die Tatsache von Vorteil, dass mehr als ein Bild aus verschiedenen Blickrichtungen des Werkstücks 17 aufgenommen wurde.Out of the cameras 11 delivered images is z. B. first the workpiece 17 recognized. These are structures or other features of the workpiece 17 determined from the pictures. For example, the circular top of the workpiece 17 recognized in the pictures as an elliptical structure. For reliable detection of the workpiece 17 but preferably further structures are determined from the images. Because the pictures of the cameras 11a . 11b from different perspectives, it is also possible to determine the position of the workpiece 17 on the measuring table, especially because the positions of the cameras 11a . 11b relative to the measuring table 2 are known. But even for the recognition of the workpiece is the fact of advantage that more than one image from different directions of view of the workpiece 17 has been recorded.

Nach der Erkennung des Werkstücks 17 und nach der optionalen Erkennung der Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks 17, die von der Steuereinrichtung 10 ausgeführt wird, wählt die Steuereinrichtung 10 eine vordefinierte Messprozedur aus, die gemäß einer vorgegebenen Zuordnung dem Werkstück 17 und optional auch der Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks 17 zugeordnet ist. Alternativ wählt die Steuereinrichtung 10 die dem Werkstück 17 zugeordnete Messprozedur aus und passt diese an die Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks 17 im Messbereich des Koordinatenmessgeräts 1 an.After detection of the workpiece 17 and after the optional detection of the position and / or orientation of the workpiece 17 by the control device 10 is executed, the controller selects 10 a predefined measurement procedure, according to a predetermined assignment of the workpiece 17 and optionally also the position and / or orientation of the workpiece 17 assigned. Alternatively, the controller selects 10 the the workpiece 17 assigned measuring procedure and adapts this to the position and / or orientation of the workpiece 17 in the measuring range of the coordinate measuring machine 1 at.

Danach startet die Steuereinrichtung 10 automatisch die Messprozedur und steuert deren Ausführung. Nach Ausführung der Messprozedur, bei der z. B. eine Vielzahl von Oberflächenpunkten des Werkstücks 17 mit dem taktilen Taster 7 angetastet wurden, wertet die Steuereinrichtung 10 die Messdaten aus.Thereafter, the controller starts 10 automatically the measuring procedure and controls its execution. After execution of the measurement procedure, z. B. a plurality of surface points of the workpiece 17 with the tactile button 7 were touched evaluates the controller 10 the measured data.

Entsprechend kann anschließend mit dem Werkstück 18 verfahren werden. Dabei können optional dieselben Bilder zur Erkennung des Werkstücks 18 und optional zur Erkennung dessen Position und/oder Ausrichtung ausgewertet werden, die bereits zur Erkennung des Werkstücks 17 ausgewertet wurden. Alternativ können die Kameras 11 z. B. anders ausgerichtet werden, so dass besser formatfüllende Bilder von dem Werkstück 18 aufgenommen werden und ausgewertet werden können. Im Übrigen verfährt die Steuereinrichtung 10 bei der Erkennung des Werkstücks 18 und der Auswahl und Auswertung der zugeordneten Messprozedur analog zu der Verfahrensweise bei dem Werkstück 17. Anders als in 1 dargestellt können die Werkstücke 17, 18 auch erst nacheinander in den Messbereich eingebracht werden.Accordingly, then with the workpiece 18 be moved. Optionally, the same images can be used to detect the workpiece 18 and optionally evaluated for the detection of its position and / or orientation already for the detection of the workpiece 17 were evaluated. Alternatively, the cameras can 11 z. B. be aligned differently, so that better format-filling images of the workpiece 18 be recorded and evaluated. Otherwise, the control device moves 10 when detecting the workpiece 18 and the selection and evaluation of the associated measuring procedure analogous to the procedure in the workpiece 17 , Unlike in 1 can represent the workpieces 17 . 18 also just be introduced one after the other into the measuring range.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 02/25207 A1 [0004, 0005] WO 02/25207 A1 [0004, 0005]

Claims (10)

Verfahren zum Messen von Koordinaten eines Werkstücks (17, 18), wobei ein Werkstück (17, 18), das in einem Messbereich eines Koordinatenmessgerätes (1) angeordnet ist, automatisch erkannt wird und automatisch eine dem erkannten Werkstück (17, 18) zugeordnete Messprozedur gestartet wird.Method for measuring coordinates of a workpiece ( 17 . 18 ), whereby a workpiece ( 17 . 18 ), which in a measuring range of a coordinate measuring machine ( 1 ) is automatically detected and automatically detects the detected workpiece ( 17 . 18 ) associated measuring procedure is started. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei Informationen über eine Mehrzahl unterschiedlicher Typen von Werkstücken vorhanden sind, wobei jedem der Typen von Werkstücken eine Messprozedur zugeordnet ist und wobei bei der Erkennung des in dem Messbereich angeordneten Werkstücks (17, 18) der Typ des Werkstücks erkannt wird und automatisch die dem Typ zugeordnete Messprozedur gestartet wird.Method according to the preceding claim, wherein information about a plurality of different types of workpieces is present, wherein each of the types of workpieces is assigned a measuring procedure and wherein upon detection of the work piece arranged in the measuring area ( 17 . 18 ) the type of workpiece is detected and automatically the measuring procedure associated with the type is started. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Erkennung des Werkstücks (17, 18) zumindest ein Bild des Werkstücks (17, 18) aufgenommen und ausgewertet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein for detecting the workpiece ( 17 . 18 ) at least one image of the workpiece ( 17 . 18 ) is recorded and evaluated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Koordinatenmessgerät (1) einen Taster (7) zum taktilen Abtasten der Oberfläche eines Werkstücks (17, 18) aufweist und wobei das Koordinatenmessgerät (1) Oberflächenpunkte des erkannten Werkstücks (17, 18) während der Messprozedur mit dem Taster (7) taktil abtastet, bei dem taktilen Abtasten Messsignale erzeugt und aus den Messsignalen die Koordinaten der abgetasteten Oberflächenpunkte ermittelt.Method according to one of the preceding claims, wherein the coordinate measuring machine ( 1 ) a button ( 7 ) for tactile scanning of the surface of a workpiece ( 17 . 18 ) and wherein the coordinate measuring machine ( 1 ) Surface points of the recognized workpiece ( 17 . 18 ) during the measuring procedure with the button ( 7 ) tactile sampling, in which tactile sampling generates measurement signals and determines the coordinates of the scanned surface points from the measurement signals. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei außerdem die Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks (17, 18) erkannt wird und automatisch eine der erkannten Position beziehungsweise Ausrichtung zugeordnete Messprozedur gestartet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in addition the position and / or orientation of the workpiece ( 17 . 18 ) is detected and automatically one of the recognized position or orientation associated measurement procedure is started. Anordnung zum Messen von Koordinaten eines Werkstücks (17, 18), wobei die Anordnung ein Koordinatenmessgerät (1) und eine Erkennungseinrichtung (10) aufweist, wobei die Erkennungseinrichtung (10) ausgestaltet ist, ein Werkstück (17, 18), das in einem Messbereich des Koordinatenmessgerätes (1) angeordnet ist, automatisch zu erkennen und wobei das Koordinatenmessgerät (1) ausgestaltet ist, automatisch eine dem erkannten Werkstück (17, 18) zugeordnete Messprozedur zu starten.Arrangement for measuring coordinates of a workpiece ( 17 . 18 ), the arrangement being a coordinate measuring machine ( 1 ) and a recognition device ( 10 ), wherein the recognition device ( 10 ) is configured, a workpiece ( 17 . 18 ), which in a measuring range of the coordinate measuring machine ( 1 ) is arranged to recognize automatically and wherein the coordinate measuring machine ( 1 ) is configured, automatically a recognized the workpiece ( 17 . 18 ) to start associated measuring procedure. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei Informationen über eine Mehrzahl unterschiedlicher Typen von Werkstücken vorhanden sind, wobei jedem der Typen von Werkstücken eine Messprozedur zugeordnet ist, wobei die Erkennungseinrichtung (10) ausgestaltet ist, bei der Erkennung des in dem Messbereich angeordneten Werkstücks (17, 18) den Typ des Werkstücks zu erkennen und wobei das Koordinatenmessgerät (1) ausgestaltet ist, automatisch die dem Typ zugeordnete Messprozedur starten.Arrangement according to the preceding claim, wherein information about a plurality of different types of workpieces is present, wherein each of the types of workpieces is assigned a measuring procedure, wherein the recognition device ( 10 ) is configured in the detection of the arranged in the measuring range workpiece ( 17 . 18 ) to recognize the type of the workpiece and wherein the coordinate measuring machine ( 1 ), automatically start the measurement procedure associated with the type. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wie Anordnung eine Bildaufnahmeeinrichtung (11) aufweist, die mit der Erkennungseinrichtung (10) verbunden ist, wobei die Erkennungseinrichtung (10) ausgestaltet ist, zur Erkennung des Werkstücks (17, 18) zumindest ein Bild des Werkstücks (17, 18), das von der Bildaufnahmeeinrichtung (11) aufgenommen wurde, auszuwerten.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein, as an arrangement, an image recording device ( 11 ) connected to the detection device ( 10 ), the recognition device ( 10 ) is configured to recognize the workpiece ( 17 . 18 ) at least one image of the workpiece ( 17 . 18 ) received from the image capture device ( 11 ) was evaluated. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Koordinatenmessgerät (1) einen Taster (7) zum taktilen Abtasten der Oberfläche eines Werkstücks (17, 18) aufweist und wobei das Koordinatenmessgerät (1) ausgestaltet ist, Oberflächenpunkte des erkannten Werkstücks (17, 18) während der Messprozedur mit dem Taster (7) taktil abzutasten, bei dem taktilen Abtasten Messsignale zu erzeugen und aus den Messsignalen die Koordinaten der abgetasteten Oberflächenpunkte zu ermitteln.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the coordinate measuring machine ( 1 ) a button ( 7 ) for tactile scanning of the surface of a workpiece ( 17 . 18 ) and wherein the coordinate measuring machine ( 1 ), surface points of the recognized workpiece ( 17 . 18 ) during the measuring procedure with the button ( 7 ) tactile sampling, to generate the tactile scanning measurement signals and to determine the coordinates of the scanned surface points from the measurement signals. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erkennungseinrichtung (10) ausgestaltet ist, außerdem die Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks (17, 18) zu erkennen, und wobei das Koordinatenmessgerät ausgestaltet (1) ist, automatisch eine der erkannten Position beziehungsweise Ausrichtung zugeordnete Messprozedur zu starten.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the recognition device ( 10 ), also the position and / or orientation of the workpiece ( 17 . 18 ), and wherein the coordinate measuring machine is configured ( 1 ) is to automatically start a measuring procedure associated with the detected position or orientation.
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