DE3241710A1

DE3241710A1 - Method and device for testing parts or workpieces

Info

Publication number: DE3241710A1
Application number: DE19823241710
Authority: DE
Inventors: Timothy R. Tecumsen Ontario Pryor
Original assignee: Diffracto Ltd Canada
Current assignee: Diffracto Ltd Canada
Priority date: 1982-11-11
Filing date: 1982-11-11
Publication date: 1984-05-17

Abstract

An electrooptic probe is held detachably on a conventional machine tool, e.g. at a location where a tool would normally be held in order to scan properties of a workpiece. Signals received from the probe can be coupled operationally by the probe to a monitoring station either by electric telemetry or via electric and/or glass fibre-optic lines. Robot-controlled positioning of the probes is described, in addition. <IMAGE>

Description

Diffracto LimitedDiffracto Limited

Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Teilen oder Werkstücken Die Erfindung betrifft die Prüfung von Werkstücken und bezieht sich insbesondere auf die Prüfung durch elektrooptische Mittel. Method and device for testing parts or workpieces The invention relates to the inspection of workpieces and relates in particular to to the examination by electro-optical means.

Nachdem ein Werkstück, d.h. ein Teil einer zu fertigenden Einrichtung oder Vorrichtung durch das Werkzeug einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einer Fräsmaschine, Schleifmaschine usw., bearbeitet worden ist, ist es erforderlich, eine Bedingung oder einen Zustand dieser Maschine zu prüfen, um sicherzustellen, daß die Bearbeitung ordnungsgemäß erfolgt ist. After a workpiece, i.e. part of a device to be manufactured or device by the tool of a machine tool, for example a Milling machine, grinding machine, etc., has been processed, it is necessary to test a condition or state of this machine to ensure that that the processing has been carried out properly.

Es ist bekannt, ein Werkstück oder Teile an einer Stelle zu bearbeiten und an einer nachfolgenden Stelle zu prüfen. It is known to machine a workpiece or parts in one place and to be checked at a subsequent point.

Diese getrennten Stationen zur Durchführung der Bearbeitungsvorgänge und der Prüfvorgänge sind verhältnismäßig komplex und kostenaufwendig.These separate stations for performing the machining operations and the testing procedures are relatively complex and expensive.

Gemäß der Erfindung wird ein elektro-optischer Tastkopf der genannten Art direkt auf einer Werkzeugmaschine befestigt und vorzugsweise auf gerade der Maschine, die die Bearbeitung des Werkstückes vornimmt. Hat die Werkzeugmaschine nur eine einzige Werkzeugaufnahme, so kann, nachdem die Bearbeitung des Werkstückes beendet ist, das Werkstück durch einen Tastkopf ersetzt werden. Die vorliegende Erfindung dient jedoch vorzugsweise zur Verwendung in Kombination mit einer Werkzeugmaschine, die mehrere Werkzeugaufnahmen aufweist, so daß der Tastkopf in einer Werkzeugaufnahme gehalten werden kann, die nicht die ist, die das Werkzeug hält, das die Bearbeitung an dem Werkstück vornimmt. Auf diese Weise wird der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung dadurch erzielt, daß in einer einzigen Arbeitsstation, ohne daß zusätzliche Halterungen oder Bodenfläche erforderlich sind, beide Funktionen durchgeführt werden können, d.h. daß das Werkstück mit dem Werkzeug bearbeitet und dann die elektrooptische Prüfung des Werkstückes durchgeführt werden kann. Die Werkzeughalterungen sind normalerweise an einer Spindel oder einem Kopf befestigt. Somit kann bei der vorliegenden Erfindung, nachdem das Werkzeug seine Arbeit an dem Werkstück beendet hat, die Spindel oder der Kopf manipuliert werden, d.h. entweder in Längs- oder in Querrichtung oder möglicherweise auch in Drehrichtung, um den Tastkopf in die richtige Richtung zur Prüfung des Werkstückes zu bringen. According to the invention, an electro-optical probe head is of the type mentioned Kind of attached directly to a machine tool and preferably on straight the Machine doing the machining of the workpiece. Has the Machine tool only a single tool holder, so can after machining of the workpiece is finished, the workpiece can be replaced by a probe head. However, the present invention is preferably for use in combination with a machine tool which has several tool holders, so that the probe head can be held in a tool holder that is not that which the tool holds that performs the machining on the workpiece. This way it becomes the main benefit the present invention achieved in that in a single work station, Both functions without the need for additional brackets or floor space can be carried out, i.e. that the workpiece is machined with the tool and then the electro-optical test of the workpiece can be carried out. The tool holders are usually attached to a spindle or head. Thus, with the present invention after the tool finishes its work on the workpiece has, the spindle or the head can be manipulated, i.e. either in longitudinal or in the transverse direction or possibly also in the direction of rotation in order to move the probe head into the to bring the correct direction to the inspection of the workpiece.

Es ist zweckmäßig, den Tastkopf und das Werkzeug an der gleichen Werkzeugmaschine zu befestigen und dadurch Bodenfläche zu sparen, jedoch können vorteilhafte Ergebnisse auch dann erzielt werden, wenn der Tastkopf an einer gesonderten Werkzeugmaschine hinter (in Richtung der Bewegung des Werkstückes) der Werkzeugmaschine angeordnet ist, die das Werkstück bearbeitet und die zu prüfende Bedingung oder Abmessung erzeugt. Wenn auch in diesem Falle zusätzliche Bodenfläche erforderlich ist, so wird doch noch der Vorteil erzielt, daß der Tastkopf an einer zweiten Maschine gehalten ist, die vielleicht bereits in dem Arbeitsbereich angeordnet ist, so daß dadurch die Notwendigkeit für die Schaffung weiterer Halteeinrichtungen für den Tastkopf entfällt. Diese weitere Maschine kann in ihrer Natur roboterartig sein und verschiedene Tastköpfe aufnehmen und damit nacheinander ein Teil prüfen. It is convenient to have the probe head and the tool on the same To attach machine tool and thereby save floor space, however, can advantageous results can also be achieved when the probe head is connected to a separate Machine tool behind (in the direction of the movement of the workpiece) the machine tool is arranged that machined the workpiece and the condition to be tested or Dimension generated. If also in this case additional floor space is required, the advantage is still achieved that the probe head on a second machine, which may already be located in the work area is, so that thereby the need for the creation of further holding devices for the probe is not required. This other machine can be robotic in nature and pick up different probes and use them to test a part one after the other.

Ein Taster mit einer Fotodetektoranordnung weist im wesentlichen eine Anordnung auf, um Licht auf eine Oberfläche des zu prüfenden Werkstücks zu werfen und dann das Licht abzutasten, das dahinter ankommt oder davon reflektiert wird auf eine Anzahl von ausgerichteten Detektoren, gewöhnlich Fotodioden. Die Detektoren werden abgetastet, um das elektrische Ausgangssignal festzustellen, das gegebenenfalls an den Detektoren steht. A button with a photodetector arrangement essentially has an arrangement to direct light onto a surface of the workpiece to be tested throw and then scan the light that arrives behind it or reflects off it is applied to a number of aligned detectors, usually photodiodes. The detectors are sampled to determine the electrical output signal, which may be on the detectors.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist der Tastkopf so an der Werkzeugmaschine gehalten, daß er physikalisch von allen optischen oder elektrischen Leitungen getrennt ist. In diesem Falle würden an der Fotodiodenanordnung empfangene Lichtsignale über eine drahtlose Fernmeßstrecke zu einer Ausgabestation übertragen werden. In diesem Falle würden die Lichtquelle, der Fernmeßsender und eine Versorgungsbatterie in dem Tastkopf angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform gibt es zwei Möglichkeiten. Zunächst ist es möglich, das rohe festgestellte Lichtsignal zu der Ausgabeeinrichtung zu übertragen. According to a first embodiment of the invention, the probe head so held on the machine tool that it is physically different from all optical or electrical lines are disconnected. In this case, on the photodiode array received light signals via a wireless telemetry link to an output station be transmitted. In this case the light source, the telemetry transmitter and a supply battery can be arranged in the probe head. In this embodiment there are two options. First of all, it is possible to use the raw detected light signal to be transmitted to the output device.

Dann ist es aber auch möglich, die gewünschten Daten von dem Lichtsignal an dem Tastkopf zu extrahieren und nur die Antwort zu übertragen.But then it is also possible to get the desired data from the light signal at the probe to extract and only the answer transferred to.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann anstelle der Verwendung einer drahtlosen Fernübertragung der Tastkopf seine Licht- und/oder elektrischen Signale über ein eingreifendes Teil übertragen, das über eine passende Kupplung mit einer Werkzeugmaschine verbindbar ist, vorzugsweise mit der Spindel oder einem Kopf davon. According to a further preferred embodiment of the present Invention can instead of using a wireless remote transmission of the probe transmit its light and / or electrical signals via an intervening part, which can be connected to a machine tool via a suitable coupling, preferably with the spindle or a head of it.

In diesem Falle brauchen weder die Batterie noch die Lichtquelle in dem Detektor angeordnet zu sein. Die elektrische Energie kann vielmehr durch Leitungen zugeführt werden, die durch das eingreifende Teil laufen, und in gleicher Weise kann das gegen das Werkstück zu reflektierende Licht auch durch Glasfasern übertragen werden, die durch das eingreifende Teil verlaufen.In this case neither the battery nor the light source need in to be arranged to the detector. Rather, the electrical energy can be supplied by cables passing through the mating part, and in the same manner can also transmit the light to be reflected against the workpiece through glass fibers passing through the mating part.

Bei jeder Ausführungsform kann eine Strömungsmittelleitung, die normalerweise dazu verwendet wird, Kühlflüssigkeit zu einem Werkzeug zu bringen, von Kühlmittel gereinigt und statt dessen dazu verwendet werden, Luft in den Tastkopf zu bringen, die durch passende Düsen an dessen Ende austritt, um das Werkstück vor der elektro-optischen Abtastung zu reinigen. In each embodiment, a fluid line, normally used to bring coolant to a tool, from coolant cleaned and used instead to bring air into the probe head, which exits through matching nozzles at its end to the workpiece in front of the electro-optical Clean scanning.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine neue und verbesserte Anordnung zur Vereinfachung und allgemeineren Verwendbarkeit eines Tastkopfes mit einer Diodenanordnung zu schaffen. An object of the invention is thus to provide a new and improved Arrangement for the simplification and general usability of a probe head with to create a diode array.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kombination eines Tastkopfes mit einer Diodenanordnung mit einer Werkzeugmaschine zu schaffen, bei der der Tastkopf in den üblichen Werkzeughalteteilen der Werkzeugmaschine gehalten ist. Another object of the present invention is to provide a Combination of a probe head with a diode arrangement with a machine tool to create in which the probe head in the usual tool holding parts of the machine tool is held.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Mittel zur Übertragung von Signalen und Bildern mehrerer Tastköpfe zu vorhandenen Ausgabeeinrichtungen über nichtkontaktierende fiber-optische oder lichtübertragende Kopplungen vorzusehen. Another object of the invention is to provide means for transmission of signals and images from several probes to existing output devices To be provided via non-contacting fiber-optic or light-transmitting couplings.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Austauschbarkeit der Tastköpfe zu ermöglichen, die für eine wirtschaftliche roboterartige Verwendung geeignet ist, bei der eine austauschbare Bearbeitung und kontaktfreie Kopplung verwendet wird, und um eine roboterartige Maschine zur Verwendung damit zu schaffen. Another object of the invention is interchangeability of probes to allow for economical robotic use where interchangeable machining and non-contact coupling is used and to provide a robotic machine for use therewith.

EineXzusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, die bekannten Luftblasvorrichtungen und andere Vorsichtsmaßnahmen anzuwenden, um die Tastköpfe in der Bearbeitungsumgebung funktionsfähig zu halten. An additional object of the invention is to provide the known Air-blowing devices and other precautions to be taken around the probes keep it functional in the editing environment.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend im einzelnen näher erläutert werden. The invention is to be described in detail below with reference to the drawing are explained in more detail.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen sechs verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. 1 to 6 show six different embodiments of the Invention.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der sich ein Werkstück 10 auf einer Maschinenbasis 11 befindet, wo es gerade bearbeitet worden ist. Auf dieser gleichen Maschinenbasis 11 ist die Spindel oder der Kopf der Werkzeugmaschine gelagert, wobei die Spindel Bewegungen relativ zu der Basis wenigstens vertikal in Richtung auf das Werkstück und von diesem weg ausführen kann. Je nach der Ausbildung und Ausstattung der Werkzeugmaschine können auch Mittel zum Drehantrieb der Spindel oder des Kopfes 12 um eine vertikale Achse vorgesehen sein. Diese Ausführungsform weist eine Werkzeughalterung 13 üblicher Art zur Halterung eines Werkzeugs an der Spindel oder dem Kopf 12 auf. In diesem Falle dient sie jedoch zur Halterung eines Tastkopfes 15 derart, daß der Tastkopf in die genaue Position gebracht werden kann, um ein Merkmal in der Oberfläche des Werkstücks 10 zu prüfen. Dieses Merkmal oder diese Eigentümlichkeit kann z.B. ein Gewindeloch, ein äußerer Durchmesser, ein Oberflächendefekt oder dergleichen sein. In jedem Falle wird der Tastkopf 15 durch die Spindel oder den Kopf 12 zu der Position in der Nähe des Werkstücks 10 gebracht, wo Entfernungsdaten von der Oberfläche oder den Oberflächen des Werkstücks abgenommen werden sollen. Der Tastkopf ist miniaturisiert und kann im wesentlichen alle die Bewegungen ausführen, die die Maschine normalerweise gestattet. Eine Drehung ist nicht besonders für alle Anwendungsfälle des Tastkopfes erforderlich. Fig. 1 shows a first embodiment of the invention in which a workpiece 10 is located on a machine base 11 where it has just been machined is. On this same machine base 11 is the spindle or the head of the machine tool mounted, the spindle movements relative to the base at least vertically in the direction of the workpiece and away from it. Depending on the training and equipment of the machine tool can also means for rotating the spindle or the head 12 may be provided about a vertical axis. This embodiment has a tool holder 13 of the usual type for holding a Tool on the spindle or head 12. In this case, however, it serves for holding a probe head 15 in such a way that the probe head is in the exact position can be brought to test a feature in the surface of the workpiece 10. This feature or peculiarity can, for example, be a threaded hole, an external one Diameter, a surface defect or the like. In any case, the Probe 15 through the spindle or head 12 to the position near the workpiece 10 brought where distance data from the surface or surfaces of the workpiece should be removed. The probe head is miniaturized and can essentially perform all the movements that the machine normally allows. One twist is not particularly necessary for all applications of the probe.

Sie ist jedoch in vielen Fällen höchst wünschenswert.However, it is highly desirable in many cases.

Der Tastkopf 15 weist eine Lichtquelle 16 auf, die vorzugsweise die Form eines Halbleiter-Diodenlasers mit geringer Leistung hat, um über eine Linse 17 das Werkstück 10 zu beleuchten, so daß ein Fleck 14 entsteht, von dem die reflektierte Helligkeit über ein Prisma 18 gebrochen und abgebildet wird, so daß Flecken 14, 19 und 20 auf Fotodetektoranordnungen 21 und 22 abgebildet werden, die jeweils den Fleck 14 in einem anderen und entgegengesetzten Winkel sehen. Die Detektoranordnungen, in diesem Falle Fotodetektoranordnungen, sind in diesem Falle geneigt, um den Fokus über einen größeren Bereich beizubehalten. Die Auflösung eines solchen Systems liegt bei etwa 0,0005 mm (0,00002 Zoll) bei einem Meßbereich von 1 mm (0,040 Zoll). Eine geringere Auflösung und ein größerer Meßbereich ist ebenfalls möglich. The probe head 15 has a light source 16, which is preferably the Form of a semiconductor diode laser with low power has to go through a lens 17 to illuminate the workpiece 10, so that a spot 14 is formed from which the reflected Brightness is refracted and imaged via a prism 18, so that spots 14, 19 and 20 are imaged on photodetector assemblies 21 and 22, each of the See spot 14 at a different and opposite angle. The detector arrangements, in this case photodetector arrays, in this case, are inclined to the focus Maintain over a larger area. The resolution of such a system lies at about 0.0005 mm (0.00002 inches) with a measuring range of 1 mm (0.040 inches). One lower resolution and a larger measuring range is also possible.

Die Diodenanordnungen 21 und 22 werden durch eine Abtasteinrichtung 23 abgetastet, die mit einem drahtlosen Fernmeßsender 25 verbunden ist. Eine Batterie 28 speist den Fernmeßsender, die Beleuchtungseinrichtung mit dem Diodenlaser und die Diodenabtasteinrichtung. Da alle die Elemente des dargestellten Systems Halbleiterelemente sind, ist der Leistungs-und Spannungsbedarf niedrig. The diode arrays 21 and 22 are by a scanning device 23, which is connected to a wireless remote measuring transmitter 25. One battery 28 feeds the telemetry transmitter, the lighting device with the diode laser and the diode scanner. As all the elements of the system shown are semiconductor elements the power and voltage requirements are low.

Die Signale von dem Fernmeßsender 25 gelangen in eine Ausgabeeinrichtung 35, die eine Empfangsschaltung 36, die nur schematisch dargestellt ist, zum Empfang des übertragenen Signals und zur Verstärkung aufweist. Mit der Bezugsziffer 37 ist eine spezielle Aufbereitungs- und Verbesserungseinrichtung bezeichnet. Eine Ausgabeeinrichtung 38 liefert die Antwort, die in diesem Falle aus den Positionen des abgebildeten Flecks auf der Oberfläche auf den Diodenanordnungen gebildet ist, und mit 39 ist ein Interface-Modul für diese Daten bezeichnet. The signals from the remote measuring transmitter 25 reach an output device 35, which has a receiving circuit 36, which is only shown schematically, for receiving of the transmitted signal and for amplification. With the reference number 37 is denotes a special preparation and improvement facility. An output device 38 provides the answer, which in this case comes from the positions shown in the illustration Spot is formed on the surface on the diode arrays, and indicated by 39 is an interface module for this data.

Die Diodenanordnung ist ein vollkommen digitaler Taster und arbeitet mit hoher Frequenz und ist für eine FM- oder PCM-Übertragung gut geeignet. Für diesen Fall sind auch Halbleiterlichtquellen mit niedriger Spannung und Leistung wünschenswert, z.B. LED-s und Diodenlaser. The diode array is a completely digital push button and works with high frequency and is well suited for FM or PCM transmission. For this In this case, semiconductor light sources with low voltage and power are also desirable, e.g. LED-s and diode lasers.

Lineare oder zirkulare Diodenanordnungen wurden bisher für Meßzwecke verwendet. Typische Anordnungen reichen von einer Länge von 256 Elementen, die mit einer Abtastfrequenz von 1000 bis 10.000 betrieben werden, bis zu einem Maximum von 2048 Elementen, die mit einer maximalen Abtastfrequenz von 1000 betrieben werden. Im Falle einer Matrixanordnung von 250 x 250 Elementen ist eine typische Abtastfrequenz 30 Hz für jede der 250 Zeilen und 250 Elemente. In jedem Fall liegt eine typische Detektor/Detektorfrequenz im Bereich von 0,1 bis 5 MHz. Linear or circular diode arrays have heretofore been used for measurement purposes used. Typical arrangements range from 256 elements in length with a sampling frequency of 1000 to 10,000 can be operated up to a maximum of 2048 elements, which are operated with a maximum sampling frequency of 1000. In the case of a matrix arrangement of 250 x 250 Elements is a typical sampling frequency 30 Hz for each of the 250 lines and 250 elements. In each In this case, a typical detector / detector frequency is in the range from 0.1 to 5 MHz.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 kann auf zwei verschiedene Weisen verwendet werden. Eine Verwendungsart besteht darin, daß rohe abgetastete Lichtsignale bei 0,1 bis 5 MHz übertragen und entfernt verarbeitet werden. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, die gewünschten Daten aus dem Lichtsignal zu extrahieren und in dem Tastkopf zu verarbeiten, der nur die Antwort übertragen würde. Während beide dieser Möglichkeiten ihren Platz haben, würde die erste natürlich die einfachste Konstruktion für den Tastkopf selbst bilden. The embodiment according to FIG. 1 can be used in two different ways be used. One type of use is that raw sampled light signals transmitted at 0.1 to 5 MHz and processed remotely. A second possibility is to extract the desired data from the light signal and put in the To process a probe that would only transmit the response. While both of these Possibilities have their place, the first would of course be the simplest construction for the probe itself.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 werden die von den Fotodetektoranordnungen 21 und 22 empfangenen Signale direkt zu der Ausgabeeinrichtung 35 übertragen. In diesem Fall liegt der Detektor/Detektorbereich bei 0,1 bis 5 MHz, wobei die Abtastung mehrere Male pro Sekunde wiederholt wird. Befindet sich der Tastkopf in einer festen Position, so ist das wiederholte Abtastsignal natürlich immer das gleiche, und dieses ermöglicht das höchste Maß der Genauigkeit bei der Übertragung und dekodierendem Aufbau des Signals über eine Zeitspanne von mehreren Zyklen, was eine sehr wirksame Art und Weise der Schaffung eines hohen Signal/Störverhältnisses ist. Dies bedeutet natürlich nicht, daß der Tastkopf nicht auch "fliegend" messen könnte, d.h. bei kontinuierlicher relativer Bewegung zwischen dem Werkstück und dem Tastkopf, da die Diodenlaserlichtquelle gepulst sein kann, um die Position des Flecks einzufrieren, obwohl der Tastkopf selbst sich weiter bewegt. In the embodiment according to FIG. 1, the photodetector assemblies 21 and 22 are transmitted directly to the output device 35. In in this case the detector / detector range is 0.1 to 5 MHz, with the sampling repeated several times per second. The probe head is in a fixed position Position, the repeated scanning signal is of course always the same, and this one enables the highest level of accuracy in transmission and decoding Build up the signal over a period of several cycles, which is very effective Way of creating a high signal-to-noise ratio. this means of course not that the probe head could not also measure "on the fly", i.e. at continuous relative movement between the workpiece and the probe head, there the diode laser light source can be pulsed to freeze the position of the spot, although the probe itself continues to move.

Es sei. darauf hingewiesen, daß der Tastkopf, der vollkommen optisch ist und eine hohe Auflösung hat, beträchtlich schneller und wirksamer ist als ein Kopf mit Punktkontakt, wie das bisher bei zweidimensionaler Messung der Fall war. Das Erfordernis der Geschwindigkeit bei einem solchen Prüfverfahren ist überragend, da beim Ablauf des Prüfvorganges die Maschine das Werkstück nicht bearbeitet und daher während der Prüfung die Basis, die Schlitten usw. der Werkzeugmaschine frei aufsitzen. Be it. noted that the probe head, which is perfectly optical and has a high resolution, is considerably faster and more efficient than a Head with point contact, as was previously the case with two-dimensional measurements. The requirement of speed in such a test method is paramount, because the machine does not process the workpiece during the test process and therefore, during the test, the base, slides, etc. of the machine tool are free sit up.

Wird somit die Prüfung sehr schnell ausgeführt, so geht der Vorteil der Kombination der Prüfmittel mit der Werkzeugmaschine verloren oder er verringert sich zumindest, und in diesem Fall mag es genauso gut sein, den Tastkopf an einer von der Werkzeugmaschine verschiedenen Stelle anzuordnen.If the test is carried out very quickly, then the advantage goes the combination of the test equipment with the machine tool is lost or reduced at least, and in this case it might as well be the probe on one to be arranged differently from the machine tool.

Darüber hinaus werden die zuvor genannten Bemerkungen durch die weitere Möglichkeit unterstützt, daß der optische Tastkopf sowohl Defekte des Teils oder eine Oberflächenbeschaffenheit, Durchgang von Löchern oder dergleichen abtastet. Eine solche zusätzliche Abtastung kann mit dem gleichen oder anderen Tastköpfen durchgeführt werden. In addition, the aforementioned remarks are further enhanced Possibility of having the optical probe head both defects of the part or a surface texture, passage of holes or the like scans. Such additional scanning can be done with the same or different probes be performed.

Die andere Möglichkeit des Einbaus der Signalverarbeitungsmittel in dem Tastkopf ist durchaus möglich, insbesondere unter Berücksichtigung des gegenwärtigen Standes der Leiterplatten mit hoher Schaltungsdichte. Dies könnte jedoch einen sehr komplizierten Prozessor innerhalb des Tastkopfes unter Verwendung eines Mikrocomputers erfordern. In diesem Fall könnte das übertragene Signal eine sich in hohem Maße ändernde Frequenz in Abhängigkeit von der Antwort sein, und diese würde die Übertragungsschwierigkeiten verringern. The other possibility of installing the signal processing means in the probe head is quite possible, especially taking into account the current State of the printed circuit boards with high circuit density. However, this could be a great deal complicated processor inside the probe head using a microcomputer require. In this case, the transmitted signal could become a great deal changing frequency would be a function of the response and this would reduce the transmission difficulty to decrease.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Tastkopf physikalisch mit der Werkzeugmaschine gekoppelt ist (und somit spezielle Spindeln, Werkzeughalter usw. erfordert). Bei dieser Ausführungsform ist die Verwendung drahtloser Fernmeßtechnik nicht erforderlich, und zusätzlich können Stromversorgung und Licht über Leitungen zugeführt werden, die den Tastkopf kontaktieren, so daß weder eine Batterie noch eine Lichtquelle (falls notwendig) in dem Tastkopf erforderlich sind. Fig. 2 shows another embodiment of the invention in which the The probe head is physically coupled to the machine tool (and therefore special Spindles, tool holders, etc. required). In this embodiment, the use is wireless telemetry technology is not required, and in addition, power supply can be used and light are supplied via lines which contact the probe head, so that neither a battery nor a light source (if necessary) is required in the probe head are.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Ausführungsform gemäß Fig. 2 besteht darin, daß Luft direkt in den Tastkopf über Leitungen geleitet werden kann, die normalerweise zur Zuführung von Kühlmittel zu einem Werkzeug verwendet werden. Die genannte Luft dient zur Reinigung des Gebietes des Werkstücks, das von dem Tastkopf beobachtet werden soll. Dies ist besonders in einer Umgebung wünschenswert, in der das Werkstück im zu prüfenden Oberflächengebiet eine beträchtliche Menge von Restkühlmittel, Maschinenöl usw. aufweist. Another advantageous feature of the embodiment according to FIG. 2 is that air is fed directly into the probe head via lines that is normally used to supply coolant to a tool will. Said air is used to clean the area of the workpiece that is covered by to be observed with the probe. This is particularly desirable in an environment in which the workpiece in the surface area to be tested a considerable amount of residual coolant, machine oil, etc.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig 2 ist ein Werkstück 50 auf einer Basis 51 der Werkzeugmaschine gehalten. Die Werkzeugmaschine weist außerdem einen Spindelkopf 52 mit einer Werkzeughalterung 54 auf. In diesem Fall weist die Werkzeughalterung 54 einen besonders ausgebildeten Versehlußblock 53 auf, der mit elektrischen Leitungen und faseroptischen Lichtpfaden versehen ist, die für die Verwendung bei dem Tastkopf geeignet sind. In the embodiment of FIG. 2, a workpiece 50 is on a Base 51 of the machine tool held. The machine tool also has a Spindle head 52 with a tool holder 54. In this case, the tool holder 54 a specially designed locking block 53, which is connected to electrical lines and fiber optic light paths are provided for use with the probe are suitable.

In diesem Falle ist der Tastkopf 55 einfach und lösbar in der öffnung des Verschlußblockes 53 gehalten, und in dieser Position sind die elektrischen Mittel darin mit elektrischen Leitungen 60 gekoppelt, während die optischen Pfade mit optischen Leitungen 61 und einer Öffnung darin zur Aufnahme von Luft mit einem Luftdurchlaß 65 fluchten. Am Ende des Tastkopfes 55 liegt ein Fenster 56 dem Werkstück 50 gegenüber. Luft tritt durch Leitungen 65 in den Tastkopf ein und gelangt über Düsen 57 und 58 nach außen, um das Werkstück 50 im zu betrachtenden Gebiet zu reinigen.In this case the probe head 55 is simple and detachable in the opening of the breech block 53, and in this position the electrical means are therein with electrical Lines 60 coupled while the optical Paths with optical lines 61 and an opening therein for taking in air with an air passage 65 are aligned. At the end of the probe 55 is a window 56 the Workpiece 50 opposite. Air enters the probe head through lines 65 and passes to the outside via nozzles 57 and 58 to the workpiece 50 in the area to be viewed to clean.

Fluidum durch die Leitung 65 wird durch ein Ventil 66 gesteuert. Fluid through line 65 is controlled by valve 66.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 kann der Tastkopf 55 von jeder Art eines elektro-optischen Tastkopfes sein. Z.B. In the embodiment according to FIG. 2, the probe head 55 can be of any one Be kind of an electro-optical probe head. E.g.

kann er die Oberflächengüte oder den Abstand des Tastkopfes zu einer Seitenwand messen. In jedem Fall ist der Tastkopf 55 iösbar in den Verschlußblock 53 eingesetzt, so daß dieser Verschlußblock auch noch für andere Arten von Tastköpfen verwendet werden kann. Darüber hinaus ist der Verschlußblock 53 mit dem Spindelkopf 52 über eine Kupplung 54 des Maschinenherstellers verbunden, so daß eine schnelle Auswechslung des Verschlußblockes möglich ist. Eine Werkzeugmaschine dieser Art würde normalerweise für die Zuführung von Kühlmittel über ihr Leitungssystem zu dem Werkzeug ausgelegt sein, und in diesem Fall würde das das Rohr 65 sein.he can check the surface quality or the distance of the probe to a Measure the side wall. In any case, the probe head 55 can be detached from the breech block 53 used, so that this breech block for other types of probe heads can be used. In addition, the breech block 53 is connected to the spindle head 52 connected via a coupling 54 of the machine manufacturer, so that a fast Replacement of the breech block is possible. A machine tool of this type would normally be used for the supply of coolant through their piping too the tool, and in this case it would be tube 65.

Beim Ineinandergreifen des Tastkopfes 55 mit dem Verschlußblock 53 sind die elektrischen Leitungen 60 so angeordnet, daß sie das Ausgangs signal der innerhalb des Tastkopfes angeordneten Diodenanordnung ableiten. Innerhalb des Verschlußblockes 53 und im Eingriff mit dem Tastkopf 55 befinden sich faseroptische Leitungen 61. Zusätzlich zu dem Ableiten der von der Diodenanordnung abgetasteten Lichtsignale kann diese Faseroptik zur Zuführung von Licht von der Lampe 62 in den Tastkopf dienen, wodurch die Notwendigkeit einer gesonderten Beleuchtungsquelle innerhalb des Tastkopfes überflüssig ist. Darüber hinaus liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, diese Faseroptik dazu zu verwenden, Licht von dem Bild zu der Diodenanordnung zurückzubringen, die außerhalb anstatt innerhalb des Tastkopfes angeordnet ist. When the probe head 55 engages with the breech block 53 the electrical lines 60 are arranged so that they the output signal of the Derive diode arrangement arranged within the probe head. Inside the breech block 53 and in engagement with the probe head 55 are fiber optic lines 61. In addition to deriving the from the diode array scanned These fiber optics can send light signals from the lamp 62 into the Serve probe head, eliminating the need for a separate source of illumination is superfluous within the probe. In addition, it is within the scope of the present invention to use these fiber optics to capture light from the image of the diode array that is outside rather than inside the probe is arranged.

Bei Betrieb wird Licht auch nach außen geleitet, und es kehrt von der Oberfläche des Werkstücks 50 durch das Fenster 56 zurück. Gegenüber befindet sich Fenster 56 in einer Position, in der zu Reinigungszwecken Luft durch Düsen 57 und 58 bläst. During operation, light is also directed outwards and it returns from the surface of the workpiece 50 back through the window 56. Located opposite Window 56 is in a position to allow air through nozzles for cleaning purposes 57 and 58 blows.

Die genaue Anordnung der Düsen hängt natürlich von der Art der Abtastung und der Betriebsart ab. Z.B. kann es wünschenswert sein, Luftaustrittsdüsen an einem Ort des Umfanges vorzusehen, der von dem verschieden ist, wo die Prüfung stattfindet, so daß das Werkstück saubergeblasen wird, während sich die Spindel etwas dreht, jedoch vor dem Prüfpunkt. Dadurch wird Schmutz von dem Fenster 56 ferngehalten.The exact arrangement of the nozzles depends of course on the type of scan and the operating mode. E.g. it may be desirable to have air vents on one Provide a place of the scope that differs from the one where the test takes place, so that the workpiece is blown clean while the spindle rotates a little, but before the checkpoint. This keeps dirt away from the window 56.

Tastköpfe, wie sie in dem vorliegenden Fall verwendet werden, sollten wesentliche Lichtkompensationsmöglichkeiten aufweisen, um eine Verringerung der Lichtübertragung aufgrund von Kühlnebel und anderen Fensterverunreinigungen zu kompensieren. Alle Diodenanordnungssysteme können bei Vorhandensein verringerter Übertragung kompensiert werden, indem die Abtastgeschwindigkeit für die Diodenanordnung gesenkt, die Lichtintensität erhöht oder eine längere Integrationszeit für die Diodenanordnung verwendet wird, auch eine Kombination von allen diesen Maßnahmen ist möglich. Probe heads, as used in the present case, should have significant light compensation options in order to reduce the Compensate for light transmission due to cooling mist and other window contamination. All diode array systems can compensate in the presence of reduced transmission by decreasing the scanning speed for the diode array, the light intensity increased or a longer integration time is used for the diode arrangement, also a combination of all of them these measures is possible.

Es ist offensichtlich, daß aufgrund der austretenden Leitungen 60 und 61 die Drehung der Spindel 52 begrenzt ist, da andernfalls die Leitungen verdreht werden würden. Es ist jedoch nicht wahrscheinlich, daß Drehungen um mehr als 3600 in irgendeinem Fall erforderlich sein würden. It is obvious that due to the exiting lines 60 and 61 the rotation of the spindle 52 is limited, otherwise the lines twisted would be. However, it is unlikely that rotations will exceed 3600 would be required in any case.

Die zuvor genannten Ausführungsformen verdeutlichen die Anwendung der Erfindung bei der Prüfung der Größe und Oberflächengüte eines Teils. Es können jedoch auch viele andere Variable geprüft werden, beispielsweise Defekte der Oberfläche des Teils und dergleichen. Drahtlose Fernmeßtechnik und optische Nichtkontaktkopplung wurden gezeigt. Fernkopplung wie beispielsweise induktive oder hochfrequente Fernmeßtechnik ist im allgemeinen für drehende Teile wünschenswert, jedoch sind auch optische Kopplungen möglich, insbesondere für nicht rotierende Anwendungsfälle, beispielsweise bei Werkzeugwechseln auf Drehbänken und bei Robotern, wie das nachfolgend erläutert wird. The aforementioned embodiments illustrate the application of the invention in testing the size and surface finish of a part. It can however, many other variables are also checked, for example surface defects of the part and the like. Wireless telemetering and optical non-contact coupling were shown. Remote coupling such as inductive or high-frequency telemetry technology is generally desirable for rotating parts, but optical couplings are also desirable possible, especially for non-rotating applications, for example when changing tools on lathes and robots, as explained below.

Natürlich sind auch bei den nachfolgenden Anwendungsfällen ebenfalls direkte Drahtverbindungen möglich, obwohl sie aufgrund des Kontaktproblems weniger wünschenswert sind.Of course are also in the following use cases as well direct wire connections possible, although less due to the contact problem are desirable.

Passende bildübertragende Fasern sind z.B. die unter dem Namen "Selfoc" der Firma Nippon Sheet Glass Company bekannten Wellenführungsfasern oder gelaugte Glasbündel mit jeweils 8000 Fasern mit einem jeweiligen Durchmesser von 20 ß oder sogar Kunststoffaserbündel wie die unter dem Namen "Corfon" bekannten der Firma Dupon. Passende Diodenanordnungen zur Messung und Fehlerbestimmung sind z.B. Reticon 1728C (lineare Anordnung) oder GE TN2500 (Matrixanordnung). Suitable image-transmitting fibers are, for example, those under the name "Selfoc" from Nippon Sheet Glass Company known wave guide fibers or leached Glass bundles each with 8000 fibers, each with a diameter of 20 ß or even plastic fiber bundles such as those made by the company under the name "Corfon" Dupon. Suitable diode arrangements for measurement and error determination are e.g. Reticon 1728C (linear arrangement) or GE TN2500 (matrix arrangement).

Die faseroptische Auskopplung der Signale der Diodenanordnung über die optische Leitung 61 kann dadurch erfolgen, daß das Ausgangssignal der Diodenanordnung in einen Puls- oder Frequenzkode umgewandelt wird, wie das oben angegeben worden ist, was alles digital ist, was somit wünschenswert ist. Darüber hinaus ist kein physikalischer Kontakt mit dem Tastkopf erforderlich. The fiber optic decoupling of the signals from the diode array the optical line 61 can take place in that the output signal of the diode arrangement is converted into a pulse or frequency code as indicated above is what is all digital, what is therefore desirable. In addition, there is no physical contact with the probe is required.

Ein Beispiel ist in Fig. 2B gezeigt. Es kann aber auch ein ähnliches System verwendet werden, das keine physikalische Verbindung mit dem Tastkopf (wie in Fig. 1) erfordert In diesem Fall liest die Diodenanordnung 90, welche Variable auch immer beispielsweise in diesem Fall von Interesse ist, das Bild 95 der Kantenposition 100 eines zylindrischen Objekts 102 ab, das von hinten durch eine äußere Lichtquelle 105 beleuchtet ist. An example is shown in Figure 2B. But it can also be a similar one System that does not have a physical connection to the probe (such as in Fig. 1) In this case, the diode array 90 reads which variable whatever is of interest in this case, for example, is the image 95 of the edge position 100 of a cylindrical object 102 from behind by an external light source 105 is illuminated.

Fenster 106 trennt Linse 107 von der Umgebung.Window 106 separates lens 107 from the surroundings.

Batterie 110 versorgt eine Diodenanordnung 90 und eine Schaltung 115, die das Abtastsignal der Diodenanordnung in ein Lichtausgangssignal einer Leuchtdiode 120 umwandelt. Dieses Lichtsignal ist in Fenster 121 vorhanden und wird direkt durch Detektor 125 aufgefangen, der mit einer Ausgabeeinrichtung 30 verbunden ist. Es können auch optische Fasern 135 (gestrichelte Linien) verwendet werden, um Licht von der Leuchtdiode zu dem Ausgangs fenster zu übertragen oder um das Licht aufzufangen und zu Detektor 125 zu übertragen. Battery 110 powers a diode assembly 90 and a circuit 115, which converts the scanning signal of the diode array into a light output signal of a light-emitting diode 120 converts. This light signal is present in window 121 and goes through directly Detector 125 collected, which is connected to an output device 30. It Optical fibers 135 (dashed lines) can also be used to convey light to transmit from the light emitting diode to the exit window or to catch the light and transmitted to detector 125.

Detektor 125 kann sich an irgendeiner Stelle am Umfang befinden oder bis hinauf zu 3600 in irgendeiner Winkelform auf der Außenseite des Tastkopfes. In dem zuletzt genannten Zustand kann er Signale über bis zu 3600 der Tastkopfdrehung auffangen. Detector 125 can be located anywhere on the perimeter or up to 3600 in any angular shape on the outside of the probe head. In the latter state, it can send signals up to 3600 times the probe head rotation catch.

Andererseits kann auch ein Einpunktdetektor verwendet werden und eine Lichtquelle, die Licht über bis zu 360C aussendet, beispielsweise ein umlaufender Ring von Lichtdioden 120, um die Werte über den Umfang abzulesen.On the other hand, a single point detector can also be used and a Light source that emits light over up to 360C, for example a circumferential one Ring of light emitting diodes 120 to read the values over the circumference.

Die Kopplung der Druckluft ist im wesentlichen ebenfalls kontaktfrei über Stutzen 140, der rund um einen Flansch 145 des Tastkopfes angeordnet ist. Dieser Stutzen kann sich an einem Punkt befinden oder über den gesamten Umfang erstrecken, so daß eine Zuführung von Luft an allen Stellen der Tastkopfdrehung möglich ist. Wie bereits beschrieben, wird Luft zugeführt, um das zu messende Teil freizublasen, um das Tastfenster 106 freizuhalten (Düse 107) und/oder das Fenster 121 zur Ausgabe der Daten sauberzuhalten. The coupling of the compressed air is also essentially contact-free via nozzle 140, which is arranged around a flange 145 of the probe head. This Nozzles can be located at one point or extend over the entire circumference, so that a supply of air is possible at all points of the probe head rotation. As already described, air is supplied to blow the part to be measured free, to keep the touch window 106 free (nozzle 107) and / or the window 121 for output keep the data clean.

Die Schaltung 115, die Diodenanordnung und die Leuchtdioden benötigen nur sehr wenig Strom und Spannung und belasten daher die Batterie nur wenig. Es ist aber auch zweckmäßig, ein zweites System zu verwenden, das mit dem Tastkopf in Verbindung steht, um diese Schaltung je nach Bedarf ein- und auszuschalten. The circuit 115, the diode arrangement and the light emitting diodes need very little current and voltage and therefore put little strain on the battery. It but it is also advisable to use a second system, the one with the probe is in communication to turn this circuit on and off as needed.

Die-s kann in Fig. 2B z.B. ganz einfach dadurch geschehen, daß die Anwesenheit von Hintergrundslicht von der Lichtquelle 105 dazu verwendet wird, sie einzuschalten. Kein Licht würde normalerweise den Taster ausgeschaltet halten, bis er in die Maschine eingesetzt ist.This can be done in Fig. 2B, for example, quite simply by the Presence of background light from the light source 105 is used to detect it to turn on. No light would normally keep the button off until it is inserted into the machine.

Schaltung 115, die an die Ausgabeeinrichtung 130 angeschlossen ist, kann verschiedene Formen haben. Im ersten Fall können die Dioden/Dioden-Ausgangsimpulse direkt (typischerweise bei 0,1 bis 5 MHz) übertragen werden, oder in anderen Worten, das Lichtausgangssignal der Leuchtdiode 120 ist entweder Detektor-auf-Detektor gepulst,oder die Detektoren werden abgetastet und gehalten, und die abgetasteten und gehaltenen Spannungen werden aufeinanderfolgend in die Leuchtdioden eingespeist und durch Detektor 125 wieder zurückgewonnen. Circuit 115 connected to output device 130, can have different forms. In the first case, the diode / diode output pulses transmitted directly (typically at 0.1 to 5 MHz), or in other words, the light output of the light emitting diode 120 is either Detector on detector pulsed, or the detectors are scanned and held, and the scanned and voltages held are successively fed into the light-emitting diodes and recovered by detector 125.

Die oben beschriebene Schaltungsauslegung führt keine Verarbeitung in dem-Tastkopf durch, Eine andere Auslegung besteht darin, die Schaltung 115 dazu zu verwenden, z.B. die Bildkantenposition selbst zu bestimmen. In diesem Fall kann eine digitale Zahl, die der Position (z.B. Detektor Nr. 1321 in einer Anordnung mit 1728 Elementen) übertragen werden, wobei jede übliche Technik wie beispielsweise FrequenzPoder Pulskodetechnik usw. angewendet wird. The circuit layout described above does not carry out any processing in the probe head by, Another interpretation is the circuit 115 to do so to use, e.g. to determine the image edge position yourself. In this case it can a digital number indicating the position (e.g. detector no.1321 in an array with 1728 elements), using any conventional technique such as Frequency or pulse code technology etc. is used.

Eine dritte und letzte Auslegung besteht darin, daß keine Diodenanordnung verwendet wird, sondern ein analoger Lichtdetektor. In diesem Fall braucht nur das analoge Lichtsignal übertragen zu werden. Z.B. können zwei solche Detektoren jeweils ihre Signale übertragen. Wegen schmutziger Fenster ist es jedoch allgemein besser, selbst die Analogsignale als Pulskode oder Frequenzkode zu übertragen, anstatt sie direkt über Fasern zu übertragen. A third and final design is that there is no diode array is used, but an analog light detector. In this case just need that analog light signal to be transmitted. E.g. two such detectors can each transmit their signals. However, because of dirty windows, it is generally better even to transmit the analog signals as pulse code or frequency code instead of them transmitted directly via fibers.

Die Diodenanordnung 90 ist als normalerweise lineare Diodenanordnung gezeigt. Es kann jedoch auch eine Matrixanordnung sein, die in der Lage ist, eine Abtastung aus der Zeichnungsebene heraus zu ermöglichen. Auf diese Weise kann der Tastkopf ein zweidimensionales Bild des Teiles liefern, beispielsweise den Ort des Zentrums eines Loches. Es kann anstelle des übertragenen Lichtes auch reflektiertes Licht in gleicher Weise verwendet werden, wobei sich die Lichtquelle innerhalb oder außerhalb des Tastkopfes befindet. The diode array 90 is a normally linear diode array shown. However, it can also be a matrix arrangement which is capable of a To enable scanning from the plane of the drawing. In this way, the Probe head provide a two-dimensional image of the part, for example the location of the Center of a hole. Instead of the transmitted light, it can also be reflected Light can be used in the same way, with the light source within or outside of the probe head.

Fig. 3 zeigt eine neuartige und vorteilhafte Ausführungsform, bei der eine kontaktfreie Kopplung der Fasern verdeutlicht ist. Fig. 3 shows a novel and advantageous embodiment in which illustrates a contact-free coupling of the fibers.

In diesem Falle weist ein Tastkopfkörper 300 fünf Kontakte 301-303 plus zwei 304 und 305 außerhalb der Papierebene auf. Eine Verbindung erfolgt über einen Morsekonusabschnitt 308, wie er gewöhnlich in Werkzeugmaschinen verwendet wird, und der Tastkopf wird durch einen Werkzeugaustauscharm 310 (gestrichelte Linien) in die konische Aufnahme der Maschine eingeführt. In this case, a probe head body 300 has five contacts 301-303 plus two 304 and 305 outside the plane of the paper. A connection is made via a Morse taper section 308 commonly used in machine tools and the probe head is supported by a tool exchange arm 310 (dashed lines) inserted into the conical seat of the machine.

Da die meisten Maschinen nut- und federverbundene (d.h. Since most machines are tongue and groove connected (i.e.

umfangsmäßig orientierte) Futter aufweisen, ist es möglich, den Tastkopf so einzuführen, daß das Ausgangsfenster 320 gegenüber der Ausgabeeinrichtung liegt, die in diesem Fall über das faseroptische Bündel 350 entfernt angeordnet ist und gekreuzte Diodenanordnungen 360 und 370 und eine Linse 380 aufweist, um das Bild des Bündelendes 355 auf den Anordnungen abzubilden.circumferentially oriented) have lining, it is possible to use the probe head to be inserted so that the exit window 320 is opposite the output device, which in this case is located remotely via the fiber optic bundle 350 and having crossed diode arrays 360 and 370 and a lens 380 to capture the image of the bundle end 355 on the arrangements.

Ein einziges Chip mit einer gekreuzten Diodenanordnung kann gegebenenfalls verwendet werden, andernfalls eine Matrixanordnung oder zwei lineare Anordnungen und ein Strahltrenner oder sogar auch nur eine einzige Anordnung, wenn Teile 302 bis 305 mit zusammenlaufenden Kanten verwendet werden.A single chip with a crossed diode array can optionally may be used, otherwise a matrix arrangement or two linear arrangements and a beam splitter or even a single assembly if parts 302 to 305 can be used with converging edges.

Während das Futter drehbar ist1 muß der Tastkopf natürlich stationär sein, um die gezeigte Kopplung zu verwenden. While the chuck is rotatable1 the probe head must of course be stationary to use the coupling shown.

Die vier Tastkopfpunkte am Umfang machen im allgemeinen eine Drehung nicht erforderlich, obwohl auch der Tastkopf gedreht werden kann, bis die Ausrichtung erreicht ist, wenn eine Nut/ Federorientierung nicht möglich ist. Es ist auch die Verwendung eines einzigen Tastkopfes 302 möglich, und mehrere optische Lichtleitungen, s. die gestrichelten Linien 351, können am Umfang vorgesehen werden, um eine Messung an mehreren Umfangsorientierungsstellen zu ermöglichen.The four probe points on the circumference generally rotate not required, although the probe head can also be rotated to achieve alignment is reached when a tongue and groove orientation is not possible. It is also that use a single probe head 302 possible, and several optical Light lines, see dashed lines 351, can be provided on the circumference, to enable a measurement at several circumferential orientation points.

Der gezeigte Tastkopf hat viele Vorteile gegenüber den herkömmlichen "Berührungsauslöse"-Tastköpfen wie beispielsweise dem "Renishaw"-Tastkopf. Die Vorteile bestehen im wesentlichen in der außerordentlich hohen Genauigkeit und der unmittelbaren Meßmöglichkeit durch die Diodenanordnung. Dadurch ist eine Konturmessung möglich, was nicht bei Berührungstastköpfen der Fall ist, sowie ein elektronischer Nullpunkt. The probe head shown has many advantages over the conventional ones "Touch trigger" probes such as the "Renishaw" probe. The advantages consist essentially in the extremely high accuracy and the immediate Measurement possibility through the diode arrangement. This enables contour measurement which is not the case with touch probes, as well as an electronic zero point.

Eine Leuchtdiode oder eine andere Lichtquelle 400 beleuchtet die inneren Kanten federbelasteter Kontaktstifte 402-405, die um 90" versetzt zueinander angeordnet sind. Linse 410 liefert ein Bild dieser Stifte entweder auf einer integralen Diodenanordnung oder Diodenanordnungen 420 (gestrichelte Linien) innerhalb des Tastkopfes und mit drahtloser Fernübertragung, oder, wie in diesem Falle, auf einer äußeren Anordnung 360/370 über einen Spiegel 430 durch Fenster 320 auf die Fläche 431 des faseroptischen Bündels 350. Eine Hilfslinse (oder Linsen) wie beispielsweise 411 können ebenfalls verwendet werden, die innerhalb oder außerhalb des Tastkopfes angeordnet sind. A light emitting diode or other light source 400 illuminates the inner edges of spring loaded pins 402-405 that are 90 "offset from one another are arranged. Lens 410 provides an image of these pens on either an integral Diode array or arrays 420 (dashed lines) within the probe and with wireless long-distance transmission, or, as in this case, on an external one Arrangement 360/370 via a mirror 430 through window 320 onto the surface 431 of the fiber optic bundle 350. An auxiliary lens (or lenses) such as 411 can also be used placed inside or outside the probe head are.

Der axiale oder Zweiachsen-Kontaktpunkt 301 überträgt ein Kantenbild über einen rechtwinkligen Spiegel oder ein Prisma beispielsweise. Bei der gezeigten Ausführungsform ist dieser Kontaktpunkt jedoch (über Arme 415, gestrichelte Linien) mit Linse 410 verbunden, derart, daß eine axiale Bewegung des Kontaktpunktes die Linse bewegt und das Kantenbild der Kontakte 302-305 defokussiert (s. Inschrift). Diese Defokussierung kann als Berührungstaster verwendet werden, indem sie eine zweiachsige Positionsmessung der Achse des Maschinenwerkzeugs auslöst, wenn zehn Elemente der Anordnung (und nicht die normalen zwei bis drei) in dem Kantenbild enthalten sind (s. Inschrift). The axial or two-axis contact point 301 conveys an edge image Via a right-angled mirror or a prism, for example. With the one shown Embodiment is this contact point (via arms 415, dashed lines) connected to lens 410 such that an axial movement of the contact point the Lens moves and the edge image of the contacts 302-305 defocused (see inscription). This defocusing can be used as a touch button, by triggering a two-axis position measurement of the axis of the machine tool, if ten elements of the array (and not the normal two to three) in the edge image are included (see inscription).

Das Maß der Defokussierung kann auch andererseits überwacht werden, um die Position des Kontaktpunktes 302 zu messen, und die Anordnung oder eine Linse in dem System wie beispielsweise 411 kann physikalisch bewegt werden, und die Bewegungsstrecke, die erforderlich ist, um die Fokussierung wieder herzustellen, liefert einen Anzeigewert für die Kontaktpunktbewegung.The degree of defocus can also be monitored on the other hand, to measure the position of the contact point 302, and the array or lens in the system such as 411 can be physically moved, and the distance of movement, which is required to restore focus provides an indication for the contact point movement.

Wenn auch eine Erläuterung in Verbindung mit Kontakttastköpfen erfolgt ist, so kann diese faseroptische Kopplungsanordnung in vielen anderen Fällen verwendet werden, beispielsweise bei dem Triangulationsbeispiel gemäß Fig. 1, Oberflächengüte, Fehlerfeststellung und dergleichen. Even if an explanation is given in connection with contact probes this fiber optic coupling arrangement can be used in many other cases are, for example in the triangulation example according to Fig. 1, surface quality, Error detection and the like.

Fig. 4A zeigt eine andere Ausführungsform, bei der ein robotergesteuerter Tastkopfaustausch erfolgt. Eine Gruppe von Inspektionsköpfen 501-504 sind jeweils in der Lage, Bohrungsabmessungen, Oberflächendefekte oder Kantenorte, beide Defekte, Gewindeverhältnisse und dergleichen zu überwachen, und zwar alles über optische Mittel. Jeder Tastkopf weist eine Positionierfläche 510 auf, an der ein Greifer 512 des Roboters angreifen kann, es können aber auch Morsekonen wie bei Fig. 1 bis 3 oder andere Mittel verwendet werden. Die Tastköpfe sind typischerweise in einem Halter (nicht dargestellt) angeordnet, so daß der Roboter sie wiederholt finden, greifen und auch wieder an dem richtigen Ort absetzen kann. Solche Halter können linear, drehbar oder auch anders ausgebildet sein. Fig. 4A shows another embodiment in which a robot-controlled Probe exchange takes place. A group of inspection heads 501-504 are each able to determine hole dimensions, surface defects or edge locations, both defects, Monitor thread ratios and the like, all via optical Middle. Each probe head has a positioning surface 510 on which a gripper 512 of the robot can attack, but it can also Morse cones as in Fig. 1 to 3 or other means can be used. The probes are typically in one Holders (not shown) arranged so that the robot can find them repeatedly can grab it and drop it off again in the right place. Such holders can linear, be rotatable or designed differently.

Die hinter dieser Anordnung steckende Idee ist zweifach. The idea behind this arrangement is twofold.

Als erstes können diese Tastköpfe wie der zuvor geschilderte in Maschinen verwendet werden, in denen sie die noch gegenwärtig verwendeten normalen Bearbeitungswerkzeuge vermehren. Dies gilt für den Werkzeugwechsel oder für Revolverformen. In diesem Fall ist der Roboter 514 ganz einfach der Werkzeugwechselmechanismus der Maschine oder ein gesonderter Mechanismus, der dazu verwendet wird, die beschriebenen Tastköpfe auszutauschen.First of all, these probes can be used in machines like the one described above using the normal editing tools still currently in use multiply. This applies to tool changes or turret shapes. In this In this case, the robot 514 is quite simply the tool changing mechanism of the machine or a separate mechanism used for the described probes to exchange.

Es ist jedoch von Interesse, die Verwendung des Roboters zu betrachten, der die tatsächliche Teileinspektion bewirkt, wie das in Fig. 4B gezeigt ist. In diesem Falle wird der Roboter dazu verwendet, den Tastkopf zu verschiedenen Punkten auf dem Teil unabhängig von dem Maschinenwerkzeug oder einer anderen Fertigungsmaschine zu bewegen. Eine Tastkopfeinheit dient zur Prüfung aller möglichen Eigentümlichkeiten und wird dann in den Halter zurückgebracht, und ein neuer Taster wird gegriffen. However, it is of interest to consider the use of the robot, which effects the actual part inspection as shown in Fig. 4B. In in this case the robot is used to move the probe to different points on the part independently of the machine tool or another manufacturing machine to move. A probe head unit is used to test all possible peculiarities and is then returned to the holder and a new stylus is gripped.

Es sei nun Fig. 4B betrachtet. Der Roboter 600 kann selektiv Tastköpfe 601 gemäß der Erfindung von dem Halter oder Revolverkopf 610 aufnehmen. In der Zeichnung hat er bereits einen Kontakttastkopf 615 aufgenommen, um einen Durchmesser einer Bohrung 620 in einem Getriebegehäuse 625 auf einer Palette 630 zu messen. Diese Palette kann durch Motor 635 gedreht werden, um alle anderen Flächen des Getriebegehäuses 625 dem Roboter darzubieten. Refer now to Figure 4B. The robot 600 can selectively use probes 601 from the holder or turret 610 according to the invention. In the drawing he has already picked up a contact probe head 615 by a diameter of a Measure bore 620 in a gear housing 625 on a pallet 630. These Pallet can be rotated by motor 635 to all other surfaces of the gear housing 625 to present to the robot.

Nachdem alle möglichen Bohrungen mit dem Tastkopf 615 geprüft worden sind, kann der Roboter in einer zweckmäßigen Version zurückfahren und einen Bohrungstastkopf für andere größere Bohrungsdurchmesser ergreifen, und zwar unter Steuerung durch Computer 640, um dann diese größeren Durchmesser zu messen. Nachdem alle größeren Bohrungen geprüft worden sind, ergreift der Roboter aufgrund seiner Programmierung Konturtastköpfe, Bohrungs- oder Oberflächenfehlertastköpfe, Oberflächengütetastköpfe oder andere Tastköpfe gemäß der Erfindung, um die gewünschte Prüfung des Teiles zu vervollständigen. After all possible holes have been checked with the 615 probe the robot can retract in a practical version and a bore probe for others take larger bore diameters, namely under Control by computer 640 to then measure these larger diameters. After this all larger bores have been checked, the robot seizes based on its Programming contour probes, bore or surface flaw probes, surface quality probes or other probes according to the invention to perform the desired inspection of the part to complete.

Es seien nun die Tastköpfe gemäß Fig. 4A betrachtet. Let us now consider the probe heads according to FIG. 4A.

Vier Arten sind gezeigt, eine optische Achtpunktkontaktversion 501 mit zwei Gruppen von Kontakten 525 und 526, wobei jede Gruppe vier Kontakte hat, um Bohrungsdurchmesser, Konizität, Rundheit (Ovalität) zu messen. Tastkopf 502 sieht auf eine Oberfläche 530 (gestrichelte Linien), wobei eine integrale Lichtquelle Licht 531 auf die Oberfläche wirft, während eine Linseneinrichtung (nicht dargestellt) ein Bild auf die Diodenanordnung wirft, möglicherweise bei faseroptischer Übertragung.Four types are shown, an eight point optical contact version 501 with two groups of contacts 525 and 526, each group having four contacts, to measure bore diameter, conicity, roundness (ovality). Probe head 502 sees on a surface 530 (dashed lines), being an integral light source Throws light 531 onto the surface while a lens device (not shown) Throws an image on the diode array, possibly in the case of fiber optic transmission.

Obwohl das in dieser Figur nicht gezeigt ist, können der Triangulationstastkopf der Fig. 1 und in einigen Fällen der Oberflächengütentastkopf gemäß Fig. 2 ebenfalls in dieser Weise betrieben werden.Although not shown in this figure, the triangulation probe of Fig. 1 and in some cases the surface quality probe of Fig. 2 as well operated in this way.

Tastkopf 501 ist ein solcher zur Prüfung von Oberflächendefekten in Bohrungen, und Tastkopf 504 ist ein solcher zur Prüfung von Gewinde 534. Probe head 501 is such for checking surface defects in bores, and probe head 504 is one for testing threads 534.

Jeder dieser Tastköpfe kann in irgendeiner passenden Weise ausgebildet sein. Fig. 4C zeigt jedoch eine Ausführungsform, bei der jeder Tastkopf, ganz gleich, um welchen Typ es sich handelt, eine gemeinsame Diodenanordnung 649 und/oder eine Lichtquelle 650 verwendet, die von dem Roboter oder der Maschine (nicht dargestellt) gehalten ist. Dies ermöglicht, daß jeder Tastkopf wie beispielsweise 655 auf den einfachsten Teil beschränkt werden kann, wobei die teuren elektronischen Teile (Diodenanordnung, Schaltungen, Lichtquelle usw.) ausgespart sind, wobei Licht zwischen dem individuellen Tastkopf 655 und dem Roboter 651 durch Fenster 653 und 654 verläuft. Each of these probes can be designed in any suitable manner be. However, Fig. 4C shows an embodiment in which each probe head, regardless of what type it is, a common diode array 649 and / or a Light source 650 used by the robot or the machine (not shown) is held. This enables any probe head such as 655 can be limited to the simplest part, being the expensive electronic Parts (diode array, circuits, light source, etc.) are recessed, with light between the individual probe head 655 and the robot 651 through windows 653 and 653 654 runs.

Eine Anordnung 656 zur Konusauffindung ist in diesem Fall zur weiteren Definition der Meßkopfachse dargestellt. Jeder Meßkopf ist in dem dargestellten Fall so aufgebaut, daß er ein Bild, Beugemuster oder ein anderes Lichtmuster auf die Detektoranordnung wirft, wobei eine genaue Fokussierung durch die gute mechanische Fixierung der Konusverbindung erreicht wird. Es kann auch eine Linse 660 (gestrichelte Linien) in der Basiseinheit 650 enthalten sein, derart, daß das Bild, beispielsweise das der Oberfläche 661, zur Verfügung steht (möglicherweise mit Hilfe von Hilfslinsen in dem Tastkopf). Die Lichtquelle 670 kann außerhalb angeordnet sein, wie das Fig. 2 zeigt, innerhalb des Tastkopfes und batteriegespeist wie in Fig. 1. Auch Mehrfachlichtquellen können so mittels Teilern oder dergleichen vorgesehen sein. Das Licht kann auch mit der gleichen Achse wie die Abbildung nach unten gerichtet sein. An arrangement 656 for finding cones is in this case for the further Definition of the measuring head axis shown. Each measuring head is in the one shown Case constructed to show an image, diffraction pattern, or other light pattern the detector array throws, with precise focusing due to the good mechanical Fixation of the conical connection is achieved. A lens 660 (dashed Lines) may be included in the base unit 650 such that the image, for example that of the surface 661, is available (possibly with the help of auxiliary lenses in the probe). The light source 670 can be arranged outside, as shown in FIG. 2 shows, inside the probe head and battery-powered as in FIG. 1. Also multiple light sources can thus be provided by means of dividers or the like. The light can too face down with the same axis as the figure.

Die Darstellung betrifft eine Werkzeugwechsel-Betriebsweise, jedoch kann die gleiche Anordnung bei einer Rotations- oder Revolveranordnung verwendet werden, bei der zweckmäßigerweise Tastköpfe wie die der Fig. 4A verwendet werden, die keine Ein/Ausbewegung in bezug zu einem Sitz erfordern, wie das bei einem Konus der Fall ist. Diese gesamte Revolveranordnung kann durch den Roboter gehalten sein, oder Teile davon können von dem Roboter zu der Revolveranordnung gebracht werden, was natürlich am besten dann geschieht, wenn die Teile kleiner als im gezeigten Fall sind, d.h. wo es bequemer ist, das Teil zu der Meßvorrichtung zu bringen als umgekehrt. The illustration relates to a tool change mode of operation, however the same arrangement can be used in a rotary or turret arrangement are expediently used probe heads like those of Fig. 4A, which do not require in / out movement with respect to a seat, such as a cone the case is. This entire turret assembly can be held by the robot, or Parts of it can be transferred from the robot to the turret assembly which of course is best done when the parts are smaller than in the case shown, i.e. where it is more convenient to bring the part to the measuring device to bring than the other way around.

Bei Drehmaschinen mit Revolverhalterungen können die obigen Tastköpfe genau wie jedes andere Werkzeug in dem Revolver gehalten sein. Eine gemeinsame Lese- oder Ausgabeeinrichtung wie die zuvor in Verbindung mit Fig. 4C beschriebene jedoch in gleicher Weise entfernt über eine Faserabbildungsanordnung gemäß Fig. 3 kann verwendet werden, Die gezeigten größten Tastköpfe können dazu verwendet werden1 das Teil nach halbfertigen Bearbeitungsvorgängen zu prüfen, um zu sehen, wie das Endbearbeitungswerkzeug für die abschließende Bearbeitung sein sollte. Werden rauhe Schmiedeteile oder Gußstücke bearbeitet, so können diese Tastköpfe, insbesondere die Nichtkontakttastköpfe, schnell und genau das Teil abtasten, um die Lage und die Positionen von Eigentümlichkeiten des Teiles relativ zu der Maschine abzutasten. Die Steuerungen der Maschinenachsen können bei Mehrachsenmaschinen computergedreht sein, um auch Fehlausrichtungen der Teile Rechnung zu tragen. In the case of lathes with turret mounts, the above probes just like any other tool held in the turret. A common reading or output device such as that previously described in connection with Figure 4C, however removed in the same way via a fiber imaging arrangement according to FIG. 3 The largest probes shown can be used for this purpose1 inspect the part after half-finished machining operations to see how that Finishing tool should be for final machining. Get rough Forged parts or castings processed, so these probe heads, in particular the non-contact probes, quickly and accurately scan the part to the location and sense the positions of peculiarities of the part relative to the machine. The controls of the machine axes can be computer-rotated in multi-axis machines to account for misalignments of the parts as well.

Wenn auch bei der vorliegenden Darstellung ein Freiblasen der optischen Fenster mit Luft beschrieben ist, so kann doch auch das Kühlmittel selbst verwendet werden, wenn es gleichmäßig verteilt ist und so nicht unzulässig das optische Signal stört. Dies kann zweckmäßig sein, da scheinbar alle Maschinenwerkzeuge Vorrichtungen für Kühlmittel aufweisen, jedoch viele nicht einfach für Luft geeignet sind. Auch Verschlußvorrichtungen können verwendet werden, die nur dann öffnen, wenn Messungen erforderlich sind, beispielsweise 390 in Fig. 3. Even if in the present illustration a blowing out of the optical Window with air is described, the coolant itself can also be used if it is evenly distributed and so not inadmissible the optical signal disturbs. This can be useful because apparently all machine tools are jigs and fixtures for coolant, however, many are not simply suited to air are. Locking devices can also be used which only open when when measurements are required, e.g. 390 in FIG. 3.

In Fig. 3 ist auch zu beachten, daß Luftblaseinrichtungen 391 und 392 ebenfalls verwendet werden, um das Fenster 320 und Faserende (oder Fenster) 411 ebenfalls sauberzuhalten.In Fig. 3, it should also be noted that air blowers 391 and 392 can also be used to open the window 320 and fiber end (or window) 411 must also be kept clean.

In den Fig. 4D und E sind die oben erwähnten Revolver gezeigt. Fig. 4D zeigt einen Revolver, bei dem Tastköpfe 680, 681, 682 und 683 auf einer Skala 684 angeordnet sind, die durch einen Motor 685 angetrieben ist und sich um eine Achse 686 dreht. In Figs. 4D and E, the above-mentioned turrets are shown. Fig. Figure 4D shows a turret with probes 680, 681, 682 and 683 on a scale 684 are arranged, which is driven by a motor 685 and around a Axis 686 rotates.

Bei jeder 90°-Drehung wird ein neuer Tastkopf der gezeigten Art vor die Detektoranordnung 687 der festen Meßkopfeinheit 688 gebracht. Eine Lichtquelle 689 mit gesammeltem Licht richtet Licht auf jeden Meßkopf über einen Strahlteiler 690. Es kann irgendeine passende Zahl von Meßköpfen verwendet werden, nicht nur die vier gezeigten.With every 90 ° rotation, a new probe head of the type shown is presented the detector array 687 of the fixed measuring head unit 688 brought. A source of light 689 with collected light directs light onto each probe head via a beam splitter 690. Any suitable number of measuring heads can be used, not only the four shown.

Fig. 4F zeigt eine andere Ausführungsform mit einer Skala 691, die 900 von der Skala 684 mit der Achse 686 gedreht ist. In diesem Falle sind vier Tastköpfe 692-695 gezeigt, die wie der oben genannte Tastkopf irgendeiner der oben genannten Arten von Tastköpfen sein können. In diesem Falle verwendet die feste Tastkopfanordnung jedoch einen Vidicon-Bilddetektor 696 und eine gemeinsame Linse 697, um Bilder jedes Signals abzutasten, das von den Tastköpfen gewonnen worden ist, während in Fig. 4D jeder Tastkopf seine eigene Linse hat, die in Verbindung mit der Diodenanordnung 687 wirkt. Detektoranordnungen sind allgemein analogen Bilddetektoren wie beispielsweise Vidicons vorzuziehen, jedoch kann jede passende Einrichtung zur Abtastung des Bildes verwendet werden. Fig. 4F shows another embodiment with a scale 691 that 900 is rotated from the scale 684 with the axis 686. In this case there are four probes 692-695 which like the above probe head any of the above Types of probes can be. In this case, the fixed probe head assembly is used however, a vidicon image detector 696 and a common lens 697 to capture images each To sample the signal that has been obtained by the probes, while in Fig. 4D each probe head has its own lens that is in conjunction with the diode array 687 works. Detector assemblies are generally analog image detectors such as Vidicons are preferable, however any suitable device for scanning can be used of Image can be used.

Tastköpfe der Fig. 4F wurden zweckmäßig in verschiedenen Längen, Durchmessern und Arten gezeigt, da dies allgemein der Fall ist, und die Erfindung ist nicht auf gleiche Arten von Tastköpfen in irgendeiner Gruppe beschränkt. Probe heads of Fig. 4F were expediently in different lengths, Diameters and types shown as this is generally the case, and the invention is not limited to the same types of probes in any group.

Die roboterartige Tastkopfpositionierungseinheit der Fig. 4 kann dazu verwendet werden, das Arbeiten des Maschinenwerkzeugs wie auch das gefertigte Teil zu überwachen und zu prüfen. Dies kann entweder geschehen, während die Bearbeitung auf der Maschinenspindel abläuft oder nach Eingeben in einen Werkzeugwechsler. The robot-like probe head positioning unit of FIG. 4 can can be used to work the machine tool as well as the manufactured one Part to monitor and check. This can either be done while editing runs on the machine spindle or after entering it in a tool changer.

Fig. 4G zeigt einen Tastkopf gemäß der Erfindung zur automatischen Schweißnahtprüfung. Flache Teile 699 und 700 sind durch eine Lichtbogen-Füllschweißnaht 698 verbunden und sollen durch einen Tastkopf 701 geprüft werden, der von einem Roboter 702 gehalten ist. Die Schweißung soll bezüglich einer oder aller der folgenden Variablen geprüft werden: Anwesenheit, Ort (in der x-Richtung relativ zu der Verbindung 712), Porosität (größere Löcher), Unterschnitte (nichtgefti.llte Bereiche) im Basismetallteil 700, korrekte Füllform und Vollständigkeit entlang der Verbindung in der z-Richtung, wie in Fig. 4H gezeigt. Fig. 4G shows a probe head according to the invention for automatic Weld inspection. Flat parts 699 and 700 are arc fill weld 698 connected and are to be tested by a probe 701, which is of a Robot 702 is held. The weld is intended with respect to any or all of the following Variables are checked: presence, location (in the x-direction relative to the connection 712), porosity (larger holes), undercuts (non-filled areas) in the base metal part 700, correct fill shape and completeness along the connection in the z-direction, as shown in Fig. 4H.

Der Tastkopf gewinnt Daten über verschiedene Abschnitte in der z-Richtung, die mit korrekten Profilen über Programme verglichen werden, die in dem Mikrocomputer 710 gespeichert sind. The probe head acquires data over different sections in the z-direction, which are compared to correct profiles via programs that are in the microcomputer 710 are stored.

Die Funktion beruht auf Triangulation ähnlich wie Fig. 1, jedoch in zwei Dimensionen. Eine Lichtquelle ist in diesem Falle eine lineare Blitzlampe 703, deren Licht über Schlitz 704 projiziert und fokussiert wird auf eine Linie 707 auf dem Teil durch eine Linse 705 über Prisma 706. Linse 708 bildet ein Bild 713 der projizierten Linie 707 des Teiles auf der Matrix-Fotodetektoranordnung oder einem anderen Bilddetektor 709 ab. The function is based on triangulation similar to FIG. 1, however in two dimensions. A light source in this case is a linear flash lamp 703 whose light is projected through slot 704 and is focused on a line 707 on the part through lens 705 via prism 706. Lens 708 forms an image 713 of the projected line 707 of the part on the matrix photodetector array or another image detector 709.

Die Projektionsrichtung und die Achse der Linse 708 bilden einen Winkel zueinander, so daß Konturabschnitte erzeugt werden. Ein Unterschnitt 711 erscheint als kleine Unregelmäßigkeit in der sonst glatten Kontur der Schweiß zone.The direction of projection and the axis of lens 708 form an angle to each other, so that contour sections are generated. An undercut 711 appears as a small irregularity in the otherwise smooth contour of the sweat zone.

Der Tastkopf überträgt das Bild 713 zu dem Mikrocomputer 710, wonach der Roboter den Tastkopf zu einer neuen z-Stellung auf der Schweißnaht bewegt usw., bis alle gewünschten Abschnitte abgetastet sind. Der Tastkopf kann auch fest sein, wobei das Teil an ihm vorbeibewegt wird, z.B. durch den Roboter. Typische Abschnitte sind z.B. 2,5 mm in der z-Richtung breit. Somit sind zehn für eine hundertprozentige Überdeckung einer 25 mm langen Schweißnaht erforderlich. The probe transmits the image 713 to the microcomputer 710, whereupon the robot moves the probe head to a new z-position on the weld seam, etc., until all the desired sections have been scanned. The probe head can also be solid, the part being moved past it, e.g. by the robot. Typical sections are e.g. 2.5 mm wide in the z-direction. So ten is one hundred percent Covering of a 25 mm long weld seam required.

Alternativ kann auch die gesamte Schweißnahtlänge gleichzeitig abgetastet werden, wenn ein Muster paralleler Linien projiziert wird, die in der z-Richtung einen Abstand haben, d.h. Alternatively, the entire length of the weld seam can also be scanned at the same time when projecting a pattern of parallel lines running in the z-direction have a distance, i.e.

indem Schlitz 705 durch ein Gitter ersetzt wird. In diesem Fall muß Linse 708 jede Linie mit einer geringeren Vergrößerung auf der Diodenanordnung 709 abbilden. Die geringere Vergrößerung kann in einigen Fällen ein Nachteil sein, und Drehspiegelsysteme (nicht gezeigt) können dazu verwendet werden, um sowohl die Projektionsachse und/oder die Bildachse in z-Richtung abzulenken.by replacing slot 705 with a grille. In this case must Lens 708 each line with a lower magnification on the diode array 709 depict. The lower magnification can be a disadvantage in some cases, and Rotating mirror systems (not shown) can be used to set both the projection axis and / or to deflect the image axis in the z-direction.

Fig. 5 zeigt einen Anwendungsfall, bei dem die Bearbeitung und/oder Teile bei einer Kopfwechselmaschine geprüft werden. Fig. 5 shows an application in which the processing and / or Parts are checked on a head changing machine.

Diese Maschine hat mehrere Werkzeuge 714 -718, gewöhnlich Bohrer oder Gewindebohrer, auf einem gemeinsamen untersetzten Antriebskopf 719, der in der Maschine als ein vollständiger Kopf vorhanden ist, um eine Fläche 708 eines Teiles zu bearbeiten, beispielsweise eine Gleitfläche in einem Getriebekasten.This machine has several tools 714-718, usually drills or Taps, on a common squat drive head 719, which is in the machine present as a complete head to machine a face 708 of a part, for example a sliding surface in a gear box.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, befindet sich der Kopf 719 auf der Kopfwechselmaschine, und er enthält fünf Bohrer 714-718. As shown in Fig. 5, the head 719 is on the head changing machine, and it contains five drills 714-718.

Diese sollen in bezug auf richtige Länge, die Anwesenheit von Ausbrüchen am Bohrer und Spitzenkrümmungsänderungen untersucht werden, die Abnutzung anzeigen würden. Wie gezeigt, befindet sich der Kopf in der Seitenposition auf der Maschine 720, und es ist der Kopf, der als nächster geladen werden soll. Andere Köpfe wie beispielsweise Fräskopf 765 befinden sich in Wartestellung. Ein weiterer Kopf 721 mit Werkzeugen 722 ist in der Bearbeitungsposition gezeigt. Der Roboter 725, der in der Tat der gleiche sein mag wie der für die Inspektion des Teiles verwendete, kann auch ein anderer sein, der speziell für die Prüfung des Werkzeuges gedacht ist, und er ist in der gezeigten Draufsicht angeordnet, so daß er den Tastkopf 730 nahe an das erste Werkzeug, den Bohrer 718, bringt. In diesem speziellen Fall wird ein Tastkopf mit einer Diodenmatrixanordnung 731 (5B Inschrift) verwendet, der das ganze Ende des Werkzeugs auf einmal abbilden kann. Wie jedoch gezeigt ist, kann er nur zu einer Zeit mit großer Vergrößerung ein Bild eines axialen (über Linsensystem 734) Teiles eines Werkzeuges, z.B. 718, auf der Matrixanordnung 735 liefern, und er muß daher physikalisch von einem Werkzeug zu dem nächsten bewegt und so positioniert werden, daß er den Bohrer in der gewünschten Inspektionszone sieht. Nach der Prüfung wird der Bohrer herabbewegt (gezeigte z-Richtung) und dann zu dem nächsten Werkzeug oder zurück, um einen anderen Tastkopf aufzunehmen.These are said, in terms of proper length, to the presence of breakouts on the drill and tip curvature changes that indicate wear would. As shown, the head is in the side position on the machine 720, and it's the head that should be loaded next. Other heads like for example milling head 765 are in waiting position. Another head 721 with tools 722 is shown in the machining position. The robot 725, the may in fact be the same as that used to inspect the part, can also be another one specifically intended for testing the tool is, and it is arranged in the top view shown so that it the probe head 730 close to the first tool, the drill 718. In this particular case it will a probe with a diode matrix array 731 (5B inscription) that uses the can map the entire end of the tool at once. However, as shown, can he only took an image of an axial (via lens system 734) deliver part of a tool, e.g. 718, on the matrix arrangement 735, and it must therefore be physically moved and positioned from one tool to the next that he can place the drill in the desired inspection zone sees. After the test, the drill is moved down (z-direction shown) and then to the next tool or back to pick up another probe head.

des Dies wird einfach unter Verwendung/mehrgelenkigen Roboterarmes durchgeführt, der in der Figur in der Position zur Prüfung des Werkzeuges gezeigt ist. Während Beleuchtung 740 von einer äußeren Quelle kommen kann, so handelt es sich in diesem Falle um eine Quelle 738, die von dem Tastkopf selbst gehalten ist. Diese Technik mit Beleuchtung von hinten kann auch bei irgendeinem der Tastköpfe in Fig. 4 angewendet werden. This becomes easy using / multi-articulated robotic arm performed, which is shown in the figure in the position for testing the tool is. While illumination 740 may come from an outside source, it does so in this case a source 738 held by the probe head itself. This backlighting technique can also be used for any of the probes in Fig. 4 can be applied.

Quelle 738 ist in diesem Fall mit der Diodenanordnung und dem Linsenteil durcheinen"C"-Rahmen 741 verbunden, der um das Werkzeug bewegt werden muß. Da jedoch die Positionen des Werkzeugs dem Computer bekannt sind, der die Maschine und den Roboter steuert, gibt es keine Schwierigkeiten zu versuchen, das Werkzeug zu drehen, nimmt man einmal ein ausreichendes Maß an Freiheit in der Bewegung an. Dies ist insbesondere der Fall, wenn Tastköpfe gemäß der Erfindung auch dazu verwendet werden, um sie gegen Beschädigungen zu schützen, wenn sie auf Werkzeuge schauen, wenn sie sich hereinbewegen. Source 738 is in this case with the diode array and the lens part connected by a "C" frame 741 which must be moved around the tool. However, since the positions of the tool are known to the computer operating the machine and the Robot controls, there is no difficulty trying to turn the tool, once one assumes a sufficient degree of freedom in movement. This is in particular the case when probe heads according to the invention are also used to to protect them against damage when they look at tools when they move in.

Eine Prüfung des Werkzeugs kurz vor der Einführung schützt vor schlechtem Werkzeug und verbraucht keine für den Bearbeitungsvorgang selbst vorgesehene Zykluszeit. Es gili jedoch zwei Alternativen. Eine besteht darin, auf die Werkzeuge zu blicken, die gerade hereinbewegt worden sind. In diesem Fall möge der gerade bewegte Kopf ein Werkzeug enthalten, dessen Spitze abgebrochen ist oder andere von verschiedenen Defekten hat, entweder eine falsche Länge, eine abgebrochene Spitze, Abnutzung oder dergleichen mehr, wie sie alle in Fig. 5C aufgeführt sind. Handelt es sich um einen dieser Fälle, so kann ein Signal an die Bedienungsperson gerichtet werden, um heranzukommen und dieses Werkzeug zu ersetzen, bevor es wiederum von der Maschine abgerufen wird. Dies ist dann ein Vorteil für die Prüfung kurz vor dem Laden, wo eine Fehlfunktion den Maschinenzyklus anhalten würde, da ein Werkzeugwechsel zu lange dauern würde. Idealerweise sollte das Werkzeug vor dem Laden geprüft werden, wie auch in dem Fall, in dem die Bedienungsperson das Werkzeug bereits eingesetzt, jedoch nicht auf die richtige Länge eingestellt hat, so daß ein zu kurzes oder zu tiefes Loch gebohrt wird. Es ist zu beachten, daß die Ansichten der Bohrer in Fig. 5C nur ein Profil darstellen. Zwei oder mehrere Ansichten in unterschiedlichen Drehstellungen wären jedoch erforderlich, um die Bohrbedingung vollständig zu charakterisieren. An examination of the tool shortly before the introduction protects against bad Tool and does not consume any cycle time provided for the machining process itself. However, there are two alternatives. One is to look at the tools that have just been moved in. In this case may the head just moving Contain a tool with the tip broken off, or other of several different types Defect has either a wrong length or a broken one Top, Wear or the like more, as they are all listed in Fig. 5C. Acts If it is one of these cases, a signal can be directed to the operator be in order to get hold of and replace this tool before turning it off the machine is called. This is then an advantage for shortly before the exam the loading, where a malfunction would stop the machine cycle, there is a tool change would take too long. Ideally, the tool should be checked before loading, as in the case in which the operator has already used the tool, However, it has not been adjusted to the correct length, so that a too short or too deep hole is drilled. It should be noted that the views of the drills in Fig. 5C show only one profile. Two or more views in different rotational positions however, would be required to fully characterize the drilling condition.

Luftblasvorrichtungen sind oft auch hier erforderlich. Air blowing devices are often required here as well.

In diesem Falle ist eine Luftblasvorrichtung 750 am Ende des Arbeitsarmes des Roboters gezeigt (oder am Ende von 730), während es den Bohrer freibläst, bevor oder während die "C"-Rahmenanordnung mit dem Tastkopf darum angeordnet ist. Eine vorherige Säuberung des Teiles kann auch mit Vakuum und/oder Abstreifmitteln erfolgen. In diesem Falle ist der Roboterpositionierer gut geeignet, um diesen Vorgang auszuführen.In this case an air blowing device 750 is at the end of the working arm of the robot shown (or at the end of 730) while it blows the drill off before or while the "C" frame assembly is placed with the probe head around it. One The part can also be cleaned beforehand with a vacuum and / or wiping means. In this case the robot positioner is well suited to carry out this process.

Es liegt vollständig im Rahmen der vorliegenden Erfindung, zusätzliche tastköpfe wie beispielsweise 751-753 in der Bank 754 zu verwenden, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, um auch die Werkzeuge zu inspizieren. Es ist auch klar, daß Bohrer und Gewindebohrer zum Beispiel, die beim Werkzeugwechsel verwendet werden, ganz allgemein durch den einzigen gezeigten Meßkopf geprüft werden können. Es können aber auch andere verwendet werden, falls das erforderlich ist. It is entirely within the scope of the present invention to add additional Use probes such as 751-753 in bank 754 as shown in Fig. 4 is shown to also inspect the tools. It is also clear that drill and Taps, for example, that are used when changing tools can be checked very generally by the only measuring head shown. However, others can be used if necessary.

Der Roboter 725 kann herüberschwingen (gestrichelte Linien) und das an dem Kopf zur Bearbeitung gehaltene Werkzeug 722 prüfen oder die Werkstückfläche 760 selbst unter Verwendung der Tastköpfe gemäß der Erfindung, wie sie in Fig. 4 beschrieben sind, prüfen. The robot 725 can swing over (dashed lines) and that Check tool 722 held on head for machining, or workpiece surface 760 even using the probe heads according to the invention, as shown in FIG are described.

Bei der Inspektion des Werkzeugkopfes mit anderen Arten von Werkzeugen kann auch eine Kontaktabtastung erfolgen, wie das früher gezeigt worden ist. Eine andere Möglichkeit besteht in der Tatsache, daß bei Anwendung großer Vergrößerung zur Prüfung eines der Enden des Werkzeuges der Roboter die Tasteinheilt über die Länge des Werkzeuges in der "Z"-Richtung, gezeigt in dem Diagramm, nach unten bewegen würde, um aufeinanderfolgende Abtastungen über die Länge des Werkzeugs vorzunehmen. When inspecting the tool head with other types of tools contact scanning can also be performed, as shown earlier. One another possibility consists in the fact that when using large magnification to test one of the ends of the tool, the robot touches the probe via the Move the length of the tool down in the "Z" direction shown in the diagram to take successive scans down the length of the tool.

Das gilt insbesondere wieder bei Bohrern und Gewindebohrern, die eine hohe Vergrößerung in der Durchmesserachse erfordern, jedoch eine große Länge haben. Im Falle von Fräswerkzeugen für Stirnfräser oder Bohrwerkzeuge ist das Schneidgerät im allgemeinen sehr kurz und kann daher einmalig abgetastet werden.This is especially true for drills and taps that have a require high magnification in the diameter axis, but have a great length. In the case of milling tools for face milling cutters or drilling tools, the cutting device is generally very short and can therefore be scanned once.

Zur Unterstützung der Prüfung irgendeines dieser Werkzeuge ist es wünschenswert, eine Möglichkeit zur Drehung des Werkzeugs zu haben. Dies ist normalerweise in Stationen wie der des Kopfes 709 nicht vorgesehen, die keine Bearbeitung ausführen. Es ist somit Gegenstand der Erfindung, eine zusätzliche die Station an der Maschine vorzusehen, in / die Werkzeuge ganz einfach durch Einkuppeln des Antriebs an dem Kopf gedreht werden können. Ein solcher Hilfsmotorantrieb 750 ist in Fig. 5 gezeigt. It is in support of testing any of these tools desirable to have some ability to rotate the tool. This is usually not provided in stations such as head 709 that do not perform machining. It is thus the subject of the invention to provide an additional station on the machine provide in / the tools entirely simply by engaging the Drive can be rotated on the head. Such an auxiliary motor drive 750 is shown in fig.

Es liegt außerdem im Rahmen der Erfindung, die Köpfe in irgendeiner Art anzuordnen, z.B. auf einer endlosen Kette auf einer horizontalen Führung. Kurz gesagt kann man durch Verbindung der Beschreibungen sowohl der Fig. 5 als auch der Fig. 6 erkennen, daß man praktisch jede Art von Werkzeug und jede Werkstückeigenschaft prüfen kann, indem man einen programmierbaren wechselbaren Robotertastkopf verwendet, wie er gezeigt ist. Hier sind somit vollständig die Mittel geschildert, die alle Schlüsselmerkmale liefern - den austauschbaren Werkzeugtastkopf oder Revolver, die bewegbare Tasterposition usw.. Es ist möglich, daß alle Teile von dem Hauptkontrollrechner der Werkzeugmaschine gesteuert werden, in dem Daten für das Werkzeug und für die Form des Werkstückes gespeichert sind. It is also within the scope of the invention, the heads in any Type of arrangement, e.g. on an endless chain on a horizontal guide. Short one can say by combining the descriptions of both FIG. 5 and FIG Fig. 6 recognize that practically any type of tool and any work piece property can test using a programmable interchangeable robot probe, as shown. The means are thus fully described here, all of them Provide key features - the interchangeable tool probe head or turret, the movable button position etc. It is possible that all parts of the main control computer of the machine tool can be controlled in the data for the tool and for the Shape of the workpiece are saved.

Die Einrichtung kann bei einer Werkzeugmaschine oder einem Werkzeug mit Wechselkopf verwendet werden, sie kann auch bei Transfermaschinen verwendet werden, bei denen das gleiche feste Werkzeug für jedes Teil verwendet wird. Es handelt sich dabei um Maschinen, bei denen keine Anpassungsfähigkeit vorhanden ist, und in einem gewissen Maße werden nicht alle Vorteile der Erfindung in diesen Fällen zum Tragen gebracht. Es gibt jedoch weitere Anwendungen. The device can be a machine tool or a tool can be used with interchangeable head, it can also be used with transfer machines where the same fixed tool is used for each part. It deals machines that are not adaptable, and To some extent, not all of the advantages of the invention will be realized in these cases brought to fruition. However, there are other uses.

Zum Beispiel kann eine Transferbearbeitungsstrecke ein einziges Nest von Werkzeugen wie das der Köpfe in Fig. 1 an irgendeiner Station aufweisen, an der zu jeder Zeit die gleiche Fläche eines Werkstücks gebohrt wird. Allgemein gesehen können diese Werkzeuge Bohrwerkzeuge, Schneidwerkzeuge und natürlich Bohrer und Gewindebohrer z.B. sein. Während diese Maschinen sehr oft umfangreich sind, da zwei Gruppen von Maschinen vorhanden sind, eine auf jeder Seite des zu bearbeitenden Werkstückes, ist es zweckmäßig, ein Roboterprüfgerät der in Fig. 5 gezeigten Art zu verwenden, das seitlich oder oberhalb der Bearbeitungsstrecke angeordnet ist und entweder das Werkstück, das Werkzeug oder beides wie in dem oben genannten Fall inspiziert. For example, a transfer processing line can have a single nest of tools like that of the heads in Fig. 1 at any station which is drilled the same surface of a workpiece at all times. Generally seen can these tools drilling tools, cutting tools and of course Drills and taps, for example. While these machines are very often extensive because there are two groups of machines, one on each side of the too processed workpiece, it is expedient to use a robot testing device of the type shown in FIG to use the type shown, which is arranged to the side or above the processing line and either the workpiece, the tool, or both as in the above Case inspected.

Bei solchen Transferstrecken ist der Arbeitstakt üblicherweise sehr kurz, typischerweise liegt er in der Größenordnung von 30 Sekunden. In diesem Falle ist es nicht möglich, das Tastwerkzeug wie in Fig. 4 mehr als beispielsweise einmal innerhalb einer gegebenen Prüffolge zu wechseln. Das Roboterkonzept kann jedoch verwendet werden, um verschiedene Werkzeuge oder Teile eines Werkstückes bei aufeinanderfolgenden Takten oder Zyklen zu prüfen. Mit anderen Worten, nicht alle Inspektionen werden bei jedem Takt geprüft, jedoch wird eine statistisch sehr große Zahl geprüft, um sicherzustellen, daß sehr wenig Ausschuß vorkommt. With such transfer routes, the work rate is usually very high in short, it is typically on the order of 30 seconds. In this case it is not possible to use the feeler tool as in FIG. 4 more than, for example, once to switch within a given test sequence. The robot concept can, however used to make different tools or parts of a workpiece when successive Check clocks or cycles. In other words, not all inspections will be checked on every clock, however a statistically very large number is checked to ensure that there is very little scrap.

Fig. 6 zeigt ein Roboterprüfgerät 800 der gezeigten Art, das über einer Transferbearbeitungsstrecke 801 angebracht ist. Fig. 6 shows a robot testing device 800 of the type shown, which over a transfer processing line 801 is attached.

An dieser speziellen Station der Strecke werden die Flächen 805 und 806 eines Getriebegehäuses 807 auf beiden Seiten von Bohrern 810 und 811 an Köpfen 812 und 813 gebohrt. Auf der Oberseite findet keine Bearbeitung statt, vielmehr wurde die Oberseite in einer vorhergehenden Taktstation gebohrt und geschnitten.At this particular station on the line, surfaces 805 and 806 of a gear housing 807 on both sides of drills 810 and 811 on heads 812 and 813 drilled. No processing takes place on the upper side, rather the top was drilled and cut in a previous cycle station.

Es ist die Aufgabe des gezeigten Roboterprüfgeräts, aufgrund programmierter Steuerung die Bohrungen in den Gruppen 810 und 811 und die geschnittenen Löcher 820, 821 und 822 zu prüfen, die in dem vorherigen Durchgang auf der Oberseite erzeugt worden sind. Hierzu werden zwei Arten von Tasteinheiten verwendet, die an einem gemeinsamen Kopf gehalten und in einem Revolver (z.B. Fig. 5) ausgetauscht oder gemäß Fig. 5 nach Werkzeugwechselart verwendet werden können. Nimmt man das letztere an, so ist gezeigt, daß eine Gruppierung 830 des Tastwerkzeuges darüber angeordnet ist, wo sie zwischen den Inspektionen von dem Roboter aufgenommen werden kann. Nachdem das Werkstück in Position gebracht worden ist, wird ein Gewindetastkopf wie der gemäß Fig. 4 von dem Roboter in allen Löchern auf der Oberseite nach unten gefahren, was innerhalb des Maschinentaktzyklus möglich ist. Bei dem nächsten Durchgang würde dann der Roboter die Arbeit beenden, indem er den Rest der Löcher auf der Oberseite prüft. Er fährt dann bei diesem speziellen Beispiel fort und wechselt das Tastwerkzeug, um einen Tastkopf, beispielsweise 731, in die Bohrstellung zu bringen, und fährt dann über jedes der Bohrlöcher aufeinanderfolgend zurück, was im allgemeinen wenigstens zwei Zyklen oder Takte pro Seite erfordert. It is the task of the robot tester shown, because of programmed control, the holes in groups 810 and 811 and the cut Check holes 820, 821 and 822 in the previous pass on the top have been generated. Two types of pushbutton units are used for this purpose held in a common head and exchanged in a revolver (e.g. Fig. 5) or can be used according to FIG. 5 according to the type of tool change. Take that the latter, it is shown that a grouping 830 of the feeler tool above where they are picked up by the robot between inspections can. After the workpiece has been brought into position, a threaded probe head is used like the one according to FIG. 4 from the robot in all holes on the top down driven, which is possible within the machine cycle. In the next round then the robot would finish the job by making the rest of the holes on the Top tests. He then continues with this particular example and switches the probe tool to move a probe head, for example 731, into the drilling position bring, and then moves back through each of the boreholes in succession, what generally requires at least two cycles or clocks per side.

Es ist klar, daß viele andere Prüfabläufe für dieses System erfolgen können, was eine "in-line"-Prüfung bedeuten würde. Die Verwendung von mehr als einer Roboterprüfstation pro Station ist für jede der Roboterprüfeinheiten möglich, indem sie beispielsweise den gleichen Satz von Tasterwechselwerkzeugen usw. verwenden. Dies ist natürlich auch durchaus für eine schnellere Prüfung ausführbar, sogar bei Wechselmaschinen für eine einzige Tastspitze oder einen Tastkopf. It will be understood that many other testing procedures are in place for this system know what an "in-line" exam would mean. The use of more than one Robot test station per station is possible for each of the robot test units by for example, they use the same set of stylus change tools, etc. Of course, this can also be carried out for a faster test, even with Changing machines for a single probe tip or a probe head.

Eine andere Verwendung des Tastkopfes gemäß Fig. 4 dient zur Nullstellung der Maschine. Mit anderen Worten, wenn der Tastkopf auf der Werkzeugmaschinenspindel angebracht ist, kann er als Teil der Maschine verwendet werden, um die Maschine gegenüber einem festen Anschlag einzustellen. Der Tastkopf kann sich auch an irgendeinem Punkt an der Maschine befinden, und die Maschinenwerkzeugspindel mit ihrem Werkzeug wie beispielsweise einem Bohrer oder einem Gewindebohrer über den Tastkopf gebracht werden. Another use of the probe head according to FIG. 4 is for zeroing the machine. In other words, when the probe head is on the machine tool spindle attached, it can be used as part of the machine to control the machine set against a fixed stop. The probe head can also be connected to any Point on the machine, and the machine tool spindle with its tool such as a drill or a tap brought over the probe head will.

Da der optische Taster mehr als nur einen Punkt auf dem Werkzeug prüfen kann, kann natürlich eine vollständige über prüfung der Maschine in dieser Weise erfolgen. Because the optical probe is more than just a point on the tool can check, of course, a full check of the machine in this Way.

In Fig. 4B ist auch die Verwendung eines zweiten Roboters 900 in gestrichelten Linien gezeigt, um eine Lichtquelle 901 ebenfalls in gestrichelten Linien) zu positionieren, die auch auf der gegenüberliegenden Seite eines Loches 910 von der Robotertasteinheit 600 austauschbar ist. Programmiert gesteuert können sowohl die Lichtquelle als auch die entsprechende Tasteinheit (wie 501) durch ihre zugehörigen Roboter bewegt werden, um alle die Durchgangslöcher in dem Werkstück zu inspizieren. The use of a second robot 900 is also shown in FIG. 4B shown in dashed lines to a light source 901 also in dashed lines Lines) that are also on the opposite side of a hole 910 is exchangeable from the robot touch unit 600. Programmed control both the light source and the corresponding pushbutton unit (such as 501) through their associated robots are moved to all of the through holes in the workpiece to inspect.

Dies ist außerordentlich nützlich bei der Feststellung, ob Kanäle oder Löcher, beispielsweise zur Schmierung, keinen Durchgang haben und die bei Blockierung Garantieausfälle verursachen.This is extremely useful in determining if there are channels or holes, for example for lubrication, have no passage and those in the event of a blockage Cause warranty failures.

Die Positionierung des Lichts und des Tastkopfes mit einem Roboter erlaubt eine intensive Prüfung der herzustellenden Löcher. Dies funktioniert selbst dann, wenn die Löcher nicht gerade durchlaufen, wo vielmehr das durch die Lichtquelle hineingeworfene Licht wie bei 910 einen gekrümmten Pfad durchläuft, um den Detektor zu erreichen.The positioning of the light and the probe head with a robot allows an intensive examination of the holes to be produced. This works by itself then, if the holes do not go straight through, where rather through the light source thrown light traverses a curved path as in 910, around to reach the detector.

Die Schweißprüfung nach Fig. 4F kann auch mit Triangulation arbeiten mit einem einzigen Tastpunkt ähnlich dem Taster in Fig. 1. In diesem Falle wird ein Lichtfleck auf den augenblicklichen Meßpunkt geworfen und mechanisch über den Schweißabschnitt verfolgt. Dies kann in zweierlei Art erfolgen. Entweder der Punkt und der Bilddetektor, typischerweise eine lineare Anordnung, können zusammen über den Schweißnahtabschnitt geführt werden, oder der Punkt kann abgetastet werden, während der Detektor stationär ist. Im letzteren Fall kann der Punkt abgetastet werden, indem die Lichtquelle physikalisch bewegt wird, oder indem Spiegel bewegt werden, um den Fleck auf unterschiedliche Punkte auf der Schweißung zu richten. In gleicher Weise kann der sich bewegende Fleck durch eine zweite sich bewegende Spiegelanordnung verfolgt werden, um ihn so auf dem Detektor zu halten. The welding test according to FIG. 4F can also work with triangulation with a single tactile point similar to the button in Fig. 1. In this case thrown a light spot on the instantaneous measuring point and mechanically over the Weld section tracked. This can be done in two ways. Either the point and the image detector, typically a linear array, can be put together over the weld section can be guided, or the point can be scanned, while the detector is stationary. In the latter case, the point can be sampled by physically moving the light source or by moving mirrors to direct the stain to different points on the weld. In the same way, the moving spot can be replaced by a second moving one Mirror arrangement can be tracked in order to keep it on the detector.

Die gewonnenen Schweißdaten können in verschiedener Weise analysiert werden, wie das in Fig. 4G gezeigt ist. Beispielsweise wird das Rohbild der Streifenbreite W verarbeitet, um den Massenmittelpunkt des Bildes zu gewinnen, der dann von dem Computer beurteilt wird, daß er im wesentlichen parallel zu dem Bild der Flächen der Werkstücke 700 und 699 liegt. Dann werden die individuellen Konturen mit den richtigen Werten verglichen. Ist Übereinstimmung innerhalb gewisser Grenzen nicht erreicht, wie das bei dem gezeigten Beispiel der Fall ist, so wird die Schweißnaht zurückgewiesen. The welding data obtained can be analyzed in various ways as shown in Fig. 4G. For example, the raw image becomes the stripe width W processed to obtain the center of mass of the image, which is then derived from the Computer judges that it is essentially parallel to the image of the surfaces of workpieces 700 and 699 lies. Then the individual contours are made with the correct values compared. Is not agreement within certain limits achieved, as is the case in the example shown, the weld seam is achieved rejected.

Das Bild wird rasterartig quer zur Schweißnaht abgetastet, wie das in Fig. 4G gezeigt ist. Der Massenmittelpunkt des Lichtstreifens wurde als unabhängig von der Lichtenergie gefunden, was in weiten Grenzen variabel sein kann, je nach der Schweißform und Schweißgüte, Anwesenheit von Flußmittel usw. The image is scanned across the weld seam like a grid, like that shown in Figure 4G. The center of mass of the streak of light was found to be independent of the light energy, which is variable within wide limits can be, depending on the type and quality of welding, the presence of flux, etc.

Der Ausdruck Licht bedeutet in dieser Anmeldung nicht nur sichtbares Licht, vielmehr sind alle elektromagnetischen Wellenlängen von Röntgenstrahlung zu Infrarotstrahlung eingeschlossen. Sichtbares oder in der Nähe von infrarot liegendes Licht ist jedoch vorteilhaft. In this application, the term light does not only mean that which is visible Light, rather, are all electromagnetic wavelengths of X-rays included to infrared radiation. Visible or near infrared However, light is beneficial.

Das oben geschilderte Abtastkongept kann auch unter Verwendung von Beuge- und Reflexionsmustern ausgeführt werden. The scanning concept outlined above can also be performed using Diffraction and reflection patterns are performed.

Das gilt insbesondere für optische Kontaktmeßgeräte wie beispielsweise 510, Fig. 5. In diesem Falle können die Daten in räumlich modulierter Form nicht als Bild, sondern als Beugemuster übertragen werden.This is especially true for optical contact measuring devices such as 510, Fig. 5. In this case, the data cannot be spatially modulated as an image, but rather as a diffraction pattern.

Die abgetasteten Daten des Werkstückes oder Werkzeuges können zur Annahme oder zur Zurückweisung der Werkstücke verwendet werden, jedoch ist es häufig wichtiger, sie zur Überwachung der Maschine zu verwenden. Dies kann in verschiedener Weise erfolgen. Abmessungsänderungen der Werkstücke oder Werkzeuge können dazu verwendet werden, um die Werkzeugposition nachzustellen, Defekte an den Werkzeugen können dazu verwendet werden, die Maschine anzuhalten, einen Werkzeugaustauschzyklus in Gang zu setzen und dergleichen mehr. Defekte in der Werkstückoberfläche können anzeigen, daß falsche Rechnungen vorliegen oder daß die Maschineneinstellungen nicht richtig sind. und die gewünschte Endqualität verhindern, so daß Korrekturmaßnahmen eingeleitet werden können. Nur mit den elektro-optischen Abtastköpfen, die hier beschrieben worden sind, kann der ganze Anfall von Variablen erfaßt werden, die die überwachte Güte beeinflus sen. The scanned data of the workpiece or tool can be used for Acceptance or rejection of the workpieces can be used, however it is common more important to use them to monitor the machine. This can be done in different ways Way. Changes in the dimensions of the workpieces or tools can be used for this purpose to readjust the tool position, defects on the tools can can be used to stop the machine, a tool exchange cycle in To set gear and the like. Defects in the workpiece surface can indicate that there are incorrect invoices or that the machine settings are incorrect are. and prevent the desired final quality, so that corrective action is initiated can be. Only with the electro-optical scanning heads described here may have been the whole seizure are recorded by variables, which influence the monitored quality.

Die Tastköpfe gemäß den Fig. 1-6 können so ausgebildet sein, daß sie kompatibel aus vorhandenen Werkzeugmagazinen in vorhandene Spindeln durch Wechsler eingesetzt werden können. The probe heads according to FIGS. 1-6 can be designed so that they are compatible from existing tool magazines in existing spindles through changers can be used.

Sie können außerdem so ausgebildet sein, daß sie von Robotern ergriffen werden können. In dem zuletzt genannten Zusammenhang ist zu beachten, daß ein Roboter mit Greifern oder austauschbaren Greifern Arbeiten wie Anheben oder Schweißen von Werkstücken usw. ausführen und dann herüberkommen und das Tastwerkzeug gemäß der Erfindung ergreifen kann, um das fragliche Werkstück oder andere Teile zu inspizieren.They can also be designed to be gripped by robots can be. In the last-mentioned context, it should be noted that a robot work such as lifting or welding with grippers or interchangeable grippers Execute workpieces etc. and then come over and use the stylus tool according to the Invention can take to inspect the workpiece or other parts in question.

Claims

Dir facto Limited Claims: Method of Determining Dimensions or the surface properties of a part, d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that an electro-optical button in an exchangeable holder a machine is used, the button or the machine in a position for Examination of the part is moved, light is directed onto the part and that from the Light from the part determines the size or surface finish of the part will.

2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c This means that the button is moved to another position / another area of the part to be checked.

3. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the button has been replaced by another button of a different type to test another property of the part.

4. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the electro-optical button has surface defects, bore dimensions, Contours, surface quality, presence of threads, hole defects and hole position notices.

5. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the machine is a machine tool and that the probe is in a spindle tool holder or turret is arranged.

6. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the machine is a robot or other programmable automation machine is and that the button is arranged in a gripper thereof.

7. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the button is capable of sending data to a remotely located output device transferred to.

8. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that an image is created from the light of the part, which is scanned, to determine the dimensions or surface properties.

9. The method according to claim 7, d a d u r c h g e k e n n -z ei c h n e t that the data is transmitted over a transmission link for modulated light will.

10. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the part is a tool of a machine tool.

I ii. Method according to Claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that more than one type of part is checked.

1 12. The method according to claim 11, d a d u r c h g e k e n n -z e I do not know that tools are on a machine tool and from the machine tool machined parts are checked.

13. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that instead of this light is directed onto a limb that is connected to the part is in contact, the position of which is determined to determine the dimensions of the part determine.

14. Method of transferring information from one to one Machine-attached electro-optical button has been scanned to a remotely arranged output device, d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that a spatially modulated signal proportional to the sampled information is formed is, the spatially modulated signal from outside of the Button is aimed at a detector and the scanned information by reading the Detector or the output signal of the detector is obtained.

15. The method according to claim 10, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that in addition a fiber optic medium for the transmission of the light to used with the detector.

16. The method according to claim 14, d a d u r c h g e k e n n -z e i c That is, the spatially modulated signal is in the form of an image and that the Detector is an image scanning detector.

17. The method according to claim 16, d a d u r c h g e k e n n -z e i c Note that the image scanning detector is a photodiode array.

18. Process for determining the dimensions or characteristics of an object, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that an electro-optical probe head a machine is attached, the probe head the image of the object or the Image or diffraction pattern of a part of the probe head in contact with the object with a photodetector array scans, data from the photodetector array via transmit wireless, inductive or optical transmission means will and that the dimensions or characteristics of the object are determined from the data.

19. The method according to claim 18, d a d u r c h g e k e n n -z e i c Not that electrical power is supplied by a battery.

20. The method according to claim 18, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that a coded light signal is transmitted, the code of which is proportional the output signal of the photodiode array is.

21. The method according to claim 18, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the output signal of the photodiode array is transmitted directly.

22. The method according to claim 18, d a d u r c h g e k e n n -z e i c This means that an additional processing step is carried out in the probe head and in that the output signal of the processing step is transmitted.

23. Procedure for the programmed examination of an object, g e k It shows the following steps: That a programmable automation device such as using a robot that is able to use probes different characteristics or Peculiarities of the object to move that multiple electro-optical probes are used in the Are able to sense different dimensions and / or features or peculiarities, that successively two or more of the probes are coupled to the robot, and that data is used which are obtained from the probes which the Carry out an examination of the object.

24. The method according to claim 23, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h the additional step that obtained data is compared with stored values to accept or reject the part or return it to the machine.

25. The method according to claim 1, 14, 18 or 23, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h the additional step that the surface of the test Part and / or the window of the button are blown, vacuumed or wiped.

26. Procedure for examining an item using interchangeable optical probes, d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t that an optical Probe in a housing is used to capture an image of the subject to generate that through a window in the probe head to a Image detector is thrown in a separate housing, and that data from the detector is analyzed in order to effect an examination of the object.

27. The method according to claim 26, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that a lens is arranged in the second housing

28. Procedure according to Claim 10, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that several tools on a single head of such a machine tool can be tested in this way.

29. The method according to claim 28, d a d u r c h g e k e n n -z e i c This means that the tools on the head are checked one by one.

30. The method according to claim 28, d a d u r c h g e k e n n -z e i c This means that different tools are tested during different cycles of the machine will.

31. The method according to claim 10, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that a probe head with a photodetector arrangement for digitizing the Profile picture of the tool is used.

32. The method according to claim 31, d a d u r c h g e k e n n -z e i c n e t that the light source works together with the push button held and is arranged in a common housing.

33. The method according to claim 31, d a d u r c h g e k e n n -z e i c Note that an external light source is used.

34. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that a plurality of probes is arranged in a turret rotating head.

35. Machine with means that hold a workpiece and with the workpiece work together, g e k e n n n z e i n e t d u r c h the combination of the following Features: an electro-optical probe head has means for electro-optical scanning a condition of the workpiece and means for releasably holding the probe head on the machine in a position to sense the condition of the workpiece.

36. The method according to claim 34, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the electro-optical probe head has means for transmitting signals, related to the sensed condition, and receiving means for receiving and reading the signals.

37. The method according to claim 34, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the machine is a cutting or chip removing machine and a Has device for tool holder, with means for holding the electro-optical Push button is provided in a position to sense the workpiece condition.

38. Machine according to claim 35, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the sensing device is a photodiode array and the transmitter is a device for transmitting the output signal from the photodiode array to the receiving device having.

39. The method according to claim 34, d a d u r c h g e k e n n -z e i c Note that the probe head is releasable in an interlocking part of the machine is held and that means for transmitting signals from the sampled Condition depend by which interlocking part are provided.

40. The method according to claim 34, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the probe head has a photodiode array and that the interlocking Part can be fastened on the machine and electrical connection means and fiber-optic Has means which are in contact with the probe head.

41. The method according to claim 34, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h means for feeding air through the probe head to force air against the workpiece that has the sampled condition.

42. Procedure for testing welds, that is G It does not indicate that at least one streak of light hits the surface a portion of the weld is directed that the light streak on the Weld seam is imaged on an image detector by means of a lens, the axis of which an angle to the projection axis of the strip that forms the shape of the image of the strip is analyzed and the quality of the weld seam is determined from the image shape will.

43. The method according to claim 42, d a d u r c h g e k e n n -z e i c It does not mean that the analysis and determination are carried out by a computer program.

44. The method according to claim 42, d a d u r c h g e k e n n -z e i c Note that the image detector is a photodetector array.

45. The method according to claim 42, d a d u r c h g e k e n n -z e i c n e t that the facilities for fringe projection, imaging and detection be moved to a further section of the weld and that the process is repeated will.

46. The method according to claim 45, d a d u r c h g e k e n n -z e i c That is, sections along the entire length of the weld are repeatedly scanned will.

47. The method according to claim 45, d a d u r c h g e k e n n -z e i c that is, the means are provided by a robot or other automatic positioning device be moved.

48. The method according to claim 45, d a d u r c h g e k e n n -z e i c It does not mean that the means are solid and the weld seam is moving.

49. The method according to claim 45, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the movement is indirect by changing the directions of the projection and imaging axis occurs through rotating mirror successively around the stripe along the length of the weld.

50. The method according to claim 42, d a d u r c h g e k e n n -z e i c That is, several parallel stripes are projected spaced apart along the weld and the images of at least one of these strips are imaged on the image detector will.

51. The method according to claim 42, d a d u r c h g e k e n n -z e i c n e t that the weld seam is a curved weld seam, a puddle weld seam, a filled weld, a spot weld, a traveling weld, a laser weld or a beam selection weld.