CN112912208A - 一种工件加工机中的刀具检测 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于检测刀具的方法，该方法使用一种装置，该装置具有用于发射光束以进行刀具扫描的光发射器以及用于接收光束和输出阴影信号的光束接收器和用于对其进行处理的评估单元；旋转刀具；移动刀具直到其到达起始位置，在该起始位置中刃浸入光束中并对其遮挡，以达到或低于评估单元的范围阈值；从起始位置将刀具移出光束，并记录阴影信号；确定切削刃的阴影信号不落至低于下切换阈值或超过上切换阈值，以使阴影信号高于下切换阈值和低于上切换阈值；其中进给与测量范围成比例地确定，该测量范围取决于横向测量，以使切削刃在一转期间在不同位置处产生阴影信号；在每转中，各阴影信号根据刀具的延迟和空间变化而彼此相差一个偏移量，并叠加形成一个阴影信号。

Description

一种工件加工机中的刀具检测
背景技术
本文描述一种用于检测/测量刀具的方法和装置。其细节限定在权利要求中；然而，说明书和附图还包含关于结构和操作模式以及关于方法的变型和关于装置元件的相关信息。
为了实现装置方面并实施方法方面，可以将刀具容纳在工件加工机中以使其相对于工件旋转和平移。工件加工机可以是(数控)机床(NC机床)、(多轴)加工中心、(多轴)铣床或类似物。术语“机床”在下文也用于所有这些机器或此类机器。这种机器具有主轴，主轴上安装有刀具或工件。例如，主轴可以在所述机器的工作空间内固定定位或在三个正交方向X、Y、Z上移动，以及被驱动以绕这些轴旋转。
在加工过程中首次使用刀具之前，必须精确测量插入到机床刀库中的刀具的长度和半径以及其他相关参数。以主轴转速确定的刀具数据在此自动输入到NC控制器的刀具表中特定的刀具编号下。在每次使用该刀具时就可以知道该刀具数据，并且可用于加工。所述刀具可以通过机床移动到测量光束的测量空间中，该测量空间是为测量而定义的区域。所述测量光束例如使用电容、电感或光学装置来检测表面的临近。相关的测量数据通过所述测量光束产生并转发到控制器，该控制器可以包含计算机程序。根据所述机床的位置信息和测量装置的测量数据，该(数字)控制器可以确定所述刀具的精确尺寸。
现有技术
从DE10140822A1中已知一种方法和装置，用于使用待测刀具和测量光束彼此分开的时刻，确定旋转驱动刀具的位置。为此，将所述刀具置于测量光束中，使得其光束路径被中断，因此该刀具至少部分地遮挡了测量光束。当测量光束完全被刀具挡住或通过的光量低于预定极限值时，所述测量光束会中断。根据通过用于测量光束的接收器输出信号所需的最小光量来定义极限值，该信号指示接收到测量光束。当刀具对测量光束的部分遮挡导致使通过的光量占所发射光量的50％时，可能会出现中断。为了确定起始位置，使用待测刀具的已知的近似尺寸，或者通过激活机床的单轴或多轴以搜索移动的方式来移动所述刀具，直到所述刀具位于所述测量光束中。在此期间或之后，旋转所述刀具。然后使所述刀具沿背离光束的方向以选定的速度相对于测量光束移动，该速度应尽可能恒定。从而刀具被移动到测量位置，在该位置测量光束不再被刀具中断，即，该刀具与测量光束分离。当刀具对测量光束的中断导致遮挡处通过的光量足以触发接收器的信号时，达到分离的时刻。例如使用由机床的控制器确定的轴位置来记录测量位置，并用于确定刀具的位置。当测量光束对于刀具的至少一个旋转不被中断时，记录测量位置。
DE102013011307A1涉及一种用于测量容纳在机床中的刀具的方法，该刀具具有至少一个切削刃或切削边缘，其步骤为：提供一种测量装置，具有激光发射器和激光束接收器，通过由激光发射器传输到激光束接收器的测量光束对刀具进行非接触式扫描，其中，在通过测量光束扫描刀具期间，所述激光束接收器发出代表对测量光束的遮挡的测量的信号；提供评估单元，用于接收和处理至少一个信号，以便处理该信号并发出输出信号；将刀具引入测量光束，使得待测量的刀具的至少一个切削刃或边缘浸入测量光束中，并在刀具旋转时再次离开测量光束；产生输出信号，该输出信号表示至少一个信号与阈值的比较结果；改变评估单元和/或测量装置中的控制变量的量，以便变换信号或阈值；对步骤进行多次重复；使所述刀具在测量光束中旋转，产生输出信号，并改变控制变量的量；评估控制变量的程度，在该程度下输出信号呈现特征量值。该过程缩短了以前已知的方法的测量时间，在这些方法中所述刀具通常相对于测量光束移动。当在机床主轴中更换刀具时，在数字控制器中选择一个校正值。从刀具存储器中读取刀具长度，以便可以合理定位刀具。然后可以进行推拉测量，也可以进行定向和固定。然后将刀具长度的测量结果与刀具存储器中的数据进行比较。如果刀具长度不在破损公差范围内，则会输出一条错误消息。
DE19950331A1涉及一种检测具有测量系统的旋转驱动刀具的切削刃几何形状的方法，具有以下步骤：确定刀具上待检测的区域；所述刀具以选定的转速旋转；发射确定测量区域的测量光束；定位刀具，使由于旋转而产生的刀具待测区域的包络面浸入测量区域；并检测指示测量光束与其传播路径中的障碍物相互作用的信号。在此确定目标时间点，在该目标时间点上，具有目标分割的参考刀具的区域(对应于待测区域)会浸入测量区域中。测量系统与所述刀具的旋转同步。随后在包括目标时间点在内的选定检测时间间隔内进行检测。
WO2004/056528A1涉及一种在机床上使用的刀具分析装置，具有光发射器和光接收器，其中所述光接收器接收来自所述光发射器的光并产生指示接收到的光量的信号。转换器用于提供包含所述接收器产生的信号的数字表示的数据。如果该数据符合预定条件，则处理该数据并生成输出信号。该预定条件表示在光接收器处接收到的来自光发射器的光的一系列偏差，其中，最小值和/或最大值基本上符合预期类型的曲线。
这些传统方法花费相对较长的时间，并且不利于机床的生产率。
以前的方法不允许在非接触式测量系统的聚焦(激光)光束中在单个测量过程/单个测量移动中，快速和精确地测量刀具的所有切削刃长度，以评估主轴中刀具真实的运行特性。它们只能确定一个切换点上刀具的最长或最短切削刃。无法校正切换点。这种情况下需要在相继降低的进给速度下进行几次测量移动，以确定最长的切削刃长度。需要进行其他测量移动，以确定最短的切削刃长度。不能在一个测量过程/测量移动中同时确定最长和最短的切削刃长度。迄今为止，尚不可能在单个测量过程中借助激光测量系统来测量刀具的所有切削刃长度。
为了使测量精度在μm范围内，在测量移动过程中应将刀具的进给速度调整到所需的进给/转速比。这增加了测量时间。例如，要确定精度小于1μm的刀具的切削刃长度，应将刀具每转一圈的进给/转速比设置为<1μm。换句话说，每转一圈，要考虑的切削刃的进给移动不得超过1μm。在主轴转速S＝3000rpm时，所述刀具的进给速度不得超过F＝3mm/min，以确保分辨率A为1μm(A＝F/S)。
冷却液或切屑引起的干扰会影响测量结果的准确性。先前的测量方法无法可靠地从测量结果中滤除或消除此类干扰。
发明内容
基本问题
机床中刀具的一些或所有切削刃的长度将通过单个测量过程确定，优选地，通过非接触式(激光)测量系统确定。优选地，在测量过程结束时，存在指示最长切削刃的绝对参考位置或长度。本文介绍的方法/装置旨在减少每个测量过程所需的时间的同时具有高测量精度。
提出的解决方案
本文提出的测量范围扩展是通过扩展测量装置的可用模拟测量范围来使得刀具的所有切削刃可以被测量，以在测量过程中模拟记录切削刃的长度。本文所使用的一种用于检测要在机床中使用的具有至少一个切削刃的刀具的方法具有以下步骤：
a)提供测量装置，该测量装置具有：
-光发射器，其设计成发射测量光束，用于通过所述测量光束进行所述刀具的非接触式扫描，以及
-光束接收器，其设计成接收所述测量光束并发出代表所述刀具对所述测量光束遮挡的程度的阴影信号；
b)提供评估单元，其设计成接收和处理来自所述光束接收器的所述阴影信号；
c)旋转所述刀具的；
d)使旋转刀具相对于所述测量光束移动，直至所述刀具到达起始位置为止，在所述起始位置，所述刀具的所述一个或每个切削刃浸入所述测量光束中，并对其遮挡直至达到所述评估单元的测量范围的下切换阈值或低于所述评估单元的测量范围的上切换阈值的程度；
e)以至少近似恒定的进给速度，将以预定转速旋转的所述刀具，从该起始位置开始移出所述测量光束，或从高于上切换阈值的起始位置移入所述测量光束直到最短的切削刃落至低于下阈值为止，并且
f)在旋转刀具移出所述测量光束期间，结合阴影信号的位置和时间上的出现情况对阴影信号进行记录，所述阴影信号在测量光束遮挡期间由所述刀具的一个或每个切削刃产生；
g)确定此事件，即至少对于所述刀具的一个切削刃，所述阴影信号不落至低于所述测量范围的下切换阈值并且不超过所述测量范围的上切换阈值，从而在旋转刀具移出所述测量光束期间产生的最大阴影信号高于所述测量范围的下切换阈值且低于所述测量范围的上切换阈值；其中
-所述进给速度与所述评估单元的测量范围成比例地确定，该测量范围取决于所述测量光束的光束横向测量，以使在旋转刀具的至少一转期间，至少一个切削刃在不同的位置处产生最大阴影信号，该最大阴影信号高于所述测量范围的下切换阈值和低于所述测量范围的上切换阈值；
-在旋转刀具的每一转期间，确定的每个切削刃的最大阴影信号根据所述刀具的延迟和空间变化而相差至少近似恒定的偏移量，并且被叠加以形成所述切削刃的合成代表性阴影信号。
优点，变型，特性
为了记录(激光)光束或测量光束中刀具各个切削刃的阴影程度，在本文提出的方法中，通过测量光束的聚焦直径对可用的模拟测量范围进行确定和限制。对于精确的高分辨率测量[μm/digit]，较小的测量光束直径是有利的。迄今为止，由于可用的测量范围受到限制，在固定的测量位置用具有小直径的成束或相干的测量光束模拟记录不同长度的切削刃是不利的。在切削刃长度差异很大的情况下，由于模拟测量范围有限，在固定的测量位置尝试通过模拟记录将所有切削刃长度记录在大多数情况下无法获得完整的结果。在切削刃长度变化很大且测量范围受限制的群组中，在固定测量位置的情况下，在模拟测量范围中只能看到较短切削刃的最大阴影信号或较长切削刃的最大阴影信号，但是在所述固定测量位置观察到的测量范围内，很少同时看到所有切削刃。为了将评估单元中确定的相对于参考点的移动的模拟记录的结果带入机床坐标系中，因此带有切换点的参考点测量是有用的。
在本文提出的方法中，有关刀具(或工件)的切削刃或边缘产生的输出信号因而可以直接在评估单元或下游控制单元中直接评估。这在一种变型中具有以下步骤：从合成代表性阴影信号产生切换点，并且将所述切换点输出至所述机床的机床控制器。
在本文提出的方法中，模拟数据记录和用于刀具测量的切换点的产生的组合还允许计算由于切换点的进给/转速比而可能出现的任何测量误差。由于知道测量的不准确性并将其通知所述机床的数控控制器，因此可以将测量的精度提高到所需的水平。
在本文提出的方法中输出的切换点可以通过比较切换点输出的时间和通过处理步骤和进一步评估计算出的切削刃长度来进行优化。在此，同样可以记录和补偿由于进给/转速比引起的任何错误。
本文提出的这种方法缩短了先前已知方法中刀具相对于测量光束移动的较长测量时间。在本文提出的方法的优点在于，通过在本文提出的步骤，所述刀具相对于激光束的相对较慢的移动可以明显更快地执行，而不会损失测量精度。
在测量过程中可以检测出刀具的切削刃的不同长度。为此，首先将旋转刀具定位在测量光束中，以使所有切削刃完全浸入光束中，并完全遮挡/中断光束。在所述刀具的此位置，可用的模拟测量范围会在较低的电压范围内永久或周期性地达不到。从该起始位置开始，以相同或另一转速S旋转的刀具以恒定的进给速率v从所述光束中移出。该转速S和恒定的进给速度v会发送给所述测量设备，并且在适用时，如果在控制器中为已知，还发送所述刀具的切削刃数量K。
根据已知的转速S[rpm]和由此得出的刀具转一圈的时间常数T＝1/S[min]，以及刀具的恒定进给速度v[mm/min]，所述刀具的切削刃的浸入产生的阴影信号可以在测量设备或下游控制器中被精确地在位置或时间上记录以及分配。由于刀具以恒定的进给速度v从测量光束中连续移出，因此，在刀具的每一整转后，各个切削刃长度的位置将在时间常数T的时间间隔内相对于模拟测量范围发生变化。所述模拟测量范围内切削刃的位置变化deltaS与所述刀具的一整转之间的关系由关系式deltaS＝v*T[μm]来描述。
只要所述刀具的所有切削刃仍完全低于模拟测量范围，就不可能对所述切削刃进行精确(位置/长度)确定。
仅当所述切削刃不再完全低于模拟测量范围时，即当产生的最大阴影信号位于模拟测量范围内时，所述切削刃的精确(位置/长度)确定才可能。
在此，最大阴影信号被理解为当刀具的尖端或外边缘最深地浸入测量光束中时产生的阴影信号的区域。
因此，仅当第一个(最短)切削刃不再落至低于模拟测量范围的下阈值(时间t0＝0[μs，min])时，所述阴影信号的时间上和位置上的评估记录才开始。
所述进给速度v[mm/min]与可用的模拟测量范围(测量光束在刀具移动方向(对于圆形聚焦的测量光束，即它的直径)上的横向尺寸D减去下限和上限范围)成比例地选择，以使每个切削刃在至少一转或更多转N上在模拟测量范围内在偏移位置处遮挡所述测量光束(例如，N＝1-16，优选N＝8转)。在本文提出的方法中，根据刀具的延迟和空间变化，在恒定进给速度v下，每转确定的所述切削刃的最大阴影信号相差一个恒定位置变化量deltaS＝v*T[μm]。
在本文提出的方法中，根据刀具的延迟和空间变化，在恒定进给速度v下，针对不完整转数的分数或倍数确定的不同最大阴影信号相差随时间的相对位置变化deltaS(t)＝v*(tk–t0)＝v*t＝v*N*T[μm]，其中t0＝0[μs，min]表示评估开始记录的时间，tk>t0[μs，min]是要观察的切削刃K的最大阴影信号的时间，t[μs，min]是从时间t0开始经过的时间段，N[无单位]是自t0＝0[μs，min]评估开始记录以来完整的和/或分数的转数的数量，T＝1/所述刀具的转速[rpm]，以及v[mm/min]是所述刀具的进给速度。在不完整转数的情况下，N也可以取有理数范围的一个正值(N＝(tk–t0)/T且N>＝0)，而不是正整数(N＝0，1，2，3，……)。因此，可以相对于彼此设置任意时间点tk[μs，min]或任意转数N的测量值，并将其叠加以形成针对该/每个切削刃的合成代表性测量值。
在本文提出的方法中，所述刀具的所有切削刃至少在一转或多转内经过测量光束的模拟测量范围。可以相对于最长的切削刃和彼此确定其他切削刃的合成代表性测量值。换句话说，每个切削刃与其后一个切削刃的相对距离可以由恒定偏移量确定(以图形方式计算和确定)，并且可以与其他切削刃的实际测量值进行比较和检测。
当所述刀具的最后的(最长)切削刃达到模拟测量范围内的上阈值时，所述阴影信号的时间上和位置上的记录会终止，同时将切换信号输出到机床控制器以用于参考测量。该切换点位置用作计算最后的(最长)切削刃的绝对长度的参考点。由于较短切削刃的合成代表性测量值同样相对于最后的(最长)切削刃而确定，因此即使这些切削刃长度中的每一个也可以绝对地而不是相对地确定。
在本文提出的方法中，所述刀具的所有切削刃至少在一转或多个转数内经过测量光束的模拟测量范围。当最后的(最长的)切削刃超过/离开所述测量范围的上切换阈值时，就从合成代表性阴影信号产生切换点，并将切换点输出到所述机床的机床控制器。所述切换点的输出时间保存在所述机床的机床控制器或测量装置中，以便之后进行任何切换点校正。
在识别出所述测量光束的最大遮挡的每个时间点，启动在评估单元或测量装置下游的处理器中的时钟，该时钟具有等待时间E[μs]＝1.1*106*60[s/min]/S[1/min]，即E[μs]＝1.1*T[μs]，它对应于再旋转一整圈后，同一切削刃产生的下一个最大遮挡。在此，E取决于S，即每分钟刀具的转速或由此计算出的对于一整圈的时间T。只要另一个或相同的切削刃引起所述测量光束的遮挡，此时钟便会重置并重新启动(触发)。当所述时钟停止时，或更确切地说，当所述测量光束中所述刀具的所有切削刃的最大阴影信号高于上切换阈值，从而没有记录所述测量光束的进一步遮挡，则输出所述切换点。所述时钟的最后一次重启与所述切换点的输出之间的时间段对应于所述等待时间E，在附图5中将其表示为时间跨度tKontroll。
在本文提出的方法的一个变型中，阴影信号中存在的信息以及在测量光束中刀具移动过程中获取的信息被掩盖。在一个变型中，第一处理阶段用于消除所述阴影信号中的一类不相关的信息。所述阴影信号中的此类不相关信息的最低点不在所述测量范围的上、下切换阈值之间。这样的信息被从所述阴影信号中消除，滤除。只有在测量光束内可以看到最低点即切削刃尖端的情况下，才能确定所述切削刃的长度。
在本文提出的方法的另一种变型中，在第二处理步骤中，包含来自所述刀具M转内的阴影信号的输出信号(序列)，由包含来自U转内的阴影信号的输入信号(序列)形成，其中U>＝M适用。在一个变型中，对于所述输出信号(序列)中的每个值，所述输入信号(序列)的几个时间上对应的值被合并形成一个值。因此，由长度为U转的输入信号形成了所述刀具的长度为M转的输出信号。对于处理阶段的输出信号中的每个值，可以使用一个或多个值，例如三个或四个值，这些值记录在所述刀具的不同时间点和不同位置。为此，在第二处理阶段将这些值合并为一个值。在一个变型中，具有相关信息的数据被线性化，并从比例值转换为μm值。借助于时间位置变化量deltaS，对于每个相关的测量值也考虑了空间变化。
在这里提出的方法的另一种变型中，在第三处理阶段从每个切削刃的阴影信号序列中消除奇异干扰。以这种方式，只有重复的事件，即所述测量光束被切削刃的有规律的遮挡被用于评估。通过所述第三处理阶段，这些重复事件可以与单个事件(例如粘附到所述刀具的冷却液滴或铣削屑)区分开，并且可以将其输出以进行进一步处理。
为此，在一个变型中，检测阴影信号的重复事件，以便识别其周期性。然后，与所述刀具的转数相对应的阴影信号序列被组合成信号块，并与所述刀具的后续一转或更多转的阴影信号序列叠加。由此，针对每个扫描时间点，将阴影信号序列中的各个信号值相互比较，选择各自的最小值，其中，用于扫描时间的值的选择的数学方式可以不同，并且也可以通过最大值、平均值、中位数值或类似方法实现，并作为第三处理阶段的输出值输出。由于只有在所有信号块中重复发生的事件被添加到输出值，即该事件在所有信号块中都发生，因此，例如冷却剂滴形式的干扰就被遮掩了。
通过应用这些处理阶段，在所述刀具移动期间的较小测量范围内获得的测量信号(聚焦的测量光束)将扩大到更大的测量范围。计算各个切削刃的长度时，将最后一个(最长)切削刃作为参考点，相对长度＝0，并考虑其他切削刃与此的差异。
由于进给/转速比，输出到机床控制器的切换点有误差，并且与最后一个(最长)切削刃的长度的测量结果不对应。在这种方法中，借助计算出的长度和触发切换点的时间来纠正该误差。
由于进给/转速比而导致的上述切换点输出的时间误差，是由于上切换阈值和在最后触发时间触发切换点的切削刃的浸入深度/长度之间的差异而引起的。在此，计算每个切削刃的长度，从而也计算用于将切换点输出到机床控制器的切削刃的长度。如果计算出切换点输出时间的长度，并且将该值与输出切换点的切削刃进行比较，则通过以下各项得到误差：进给/转速比，以及延迟了等待时间E的切换点的输出在测量设备中已知的偏差，以及在校准的切换点阈值(例如在光束接收器处的光强度为50％)与该方法中使用的上切换阈值(例如在光束接收器处的光强度为90％)之间的已知的偏差得到误差。所述误差作为校正值传送到所述机床控制器。
在本文提出的方法中(激光)测量设备和机床的机床控制器无线通信，或通过数据线(例如PROFIBUS)通信，以交换必要的信息和信号。所述机床的机床控制器向所述测量装置发送与测量相关的参数信号，例如刀具的转速和进给速度，以及如果适用时还有所述刀具的切削刃数量。所述测量装置将其确定的结果用信号发送给所述机床控制器。
由于对每个切削刃的阴影信号的模拟扫描和记录，而切削刃以恒定的转速和恒定的进给速度运动通过测量光束，因而在这里介绍的方法中扩展了用于切削刃长度的模拟记录的可用测量范围。在之前的具有切换点的测量中精度由进给/转速比确定，因此对于精确测量，必须降低进给速度，从而测量持续时间的增加，与之前的测量不同，在本文提出的方法中模拟记录的结果与机床坐标系有关，在其中在对所述刀具进行测量期间会从模拟数据记录中生成一个切换点。
由于各个测量的持续时间实质上较短，因此可以使用本文提出的方法同时执行多个测量。这也提高了准确性以及测量的可靠性。
使用本文提出的方法，也可以在恶劣的环境条件下进行测量。例如在常规方法中必需的重复测量，使用本文提出的方法不再需要重复测量。通过本文提出的方法可以可靠地掩盖例如由于液滴或碎屑引起的异常破坏性影响。在传统方法中导致错误测量的这种破坏性影响，使用本文提出的方法不会导致造成干扰。使用本文提出的方法，通过机床控制器将执行较少的所述刀具相对于测量光束的测量移动和定位。因此可以缩短测量时间。本文提出的方法还可以校正输出到所述机床控制器的切换点。总体上，使用本文提出的方法仅需执行一次测量就可以可靠地确定刀具所有切削刃的长度/位置。
在另一方面，本文公开了一种用于检测要在数控机床中使用的刀具的装置。该装置配备有具有光发射器的测量装置，该光发射器被设计为发射测量光束，通过测量光束用于所述刀具的非接触式扫描，以及被设计为接收测量光束并输出阴影信号的光束接收器，该阴影信号代表刀具对所述测量光束的遮挡程度；以及评估单元，其被编程和设计为接收和处理来自所述光束接收器的阴影信号；接收并处理来自机床控制器的关于刀具旋转和旋转刀具相对于测量光束的移动的信号；向所述机床的控制器发出消息，通知该刀具正到达起始位置，在该起始位置，所述刀具的一个或每个切削刃浸入所述测量光束中，并对其遮挡直至达到所述评估单元的测量范围的下切换阈值或低于所述评估单元的测量范围的上切换阈值的程度；以至少近似恒定的进给速率，开始将以预定转速旋转的所述刀具，从所述起始位置开始移出所述测量光束，并在旋转刀具移出测量光束期间，结合阴影信号的位置和时间上的出现情况对阴影信号进行记录，所述阴影信号在测量光束遮挡期间由刀具的一个或每个切削刃产生；确定此事件，至少对于所述刀具的一个切削刃，所述阴影信号不落至低于所述测量范围的下切换阈值并且不超过所述测量范围的上切换阈值，从而在旋转刀具移出所述测量光束期间产生的最大阴影信号高于所述测量范围的下切换阈值且低于所述测量范围的上切换阈值；其中，所述进给速度与所述评估单元的测量范围成比例，该测量范围取决于所述测量光束的光束横向测量，以使在足够用于评估的旋转刀具的若干转的不同的位置处，至少一个切削刃产生各自的最大阴影信号，该最大阴影信号高于所述测量范围的下切换阈值且低于所述测量范围的上切换阈值；随着旋转刀具每一转，根据所述刀具的延迟和空间变化，所确定的每个切削刃的最大阴影信号相差至少近似恒定的偏移量，并且被叠加以形成所述切削刃的合成代表性阴影信号。
在一个或多个变型中，该装置中的控制器被编程和设计成执行一个或多个前述方法步骤。
应当理解，可以使用所有三个处理阶段和在其中执行的相应数据处理，或者仅使用两个或一个处理阶段，来提高检测/测量的质量。
附图说明
在本文描述的方法和设备的其他细节、特征、目的、优点、应用可能性和效果是由以下对当前优选的变型和相关附图的描述得出的。在此，所描述和/或描绘的所有特征和步骤均以其自身或以任意组合形成此文公开的主题，甚至独立于权利要求或其参考中的分组。
图1示出了在数控机床中使用本文描述的解决方案的测量情况的一种变型的示意图。
图1a、2-7示出了记录的和处理的信号的特征图。
具体实施方式
附图1示意性地示出了用于测量具有至少一个切削刃或切削边缘K的刀具WZG的装置，该刀具容纳在工件加工机中。所述装置具有测量装置MV，该测量装置MV具有被设计成用于发射测量光束MS的激光发射器LS以及与所述激光发射器LS精确对齐的激光束接收器LE。当在激光发射器LS上存在用于控制激光输出PLS的相应的控制信号时，所述激光发射器LS设计成将所述测量光束MS发送到所述激光束接收器LE，以用于刀具WZG的非接触式扫描。所述激光束接收器LE被设计成输出信号S1，该信号S1代表在用所述测量光束MS对刀具WZG进行扫描期间所述测量光束MS的遮挡的程度。该代表信号S1具有一个连续值范围WB，该连续值范围WB具有上限OG和下限UG。为了可靠地评估在控制和评估单元ECU中的代表信号S1，使用的值范围受上切换阈值OSS和下切换阈值USS的限制。
后者也显示在附图1a中，其中所述代表信号S1在纵坐标上输入，并且所述刀具WZG的边缘K浸入所述测量光束MS的测量值(浸入深度ET)在横坐标上输入。在此处所示的代表信号S1关于浸入深度ET的曲线中，所述光束是具有圆形横截面的成束测量光束MS。
所述装置的控制和评估单元ECU设计为接收和处理所述代表信号S1。所述评估单元ECU处理该代表信号S1并输出输出信号AS。在一个变型中，该输出信号AS仅包括一个切换点；在另一个变型中，该输出信号AS还包括校正值。此外，所述输出信号AS还可以包括用于移动和/或旋转刀具的指令。下面详细说明切换点的细节和校正值的细节，以及关于移动和/或旋转刀具的指令。
当所述刀具WZG旋转并且其切削刃/边缘K在之前/同时或之后移入或移出所述测量光束MS时，其结果是所述刀具WZG的至少一个切削刃或切削边缘K浸入到所述测量光束MS中，并又从其退出。来自测量光束MS的到达所述激光束接收器LE的光量以这种方式调节。
在对所述代表信号S1进行处理之后，所述装置的控制和评估单元ECU因此将输出信号AS传递至所述机床的数字控制器NC。
通过这种配置，将执行一种用于检测或测量要在数控机床中使用的刀具的方法。
附图1说明了所述WZG在起始位置的定位。为此，在机床的数字控制器NC中启动定位记录或测量记录，该记录引起所述刀具WZG旋转且使旋转刀具WZG相对于所述测量光束MS移动，直到所述刀具到达起始位置，在该起始位置，所述刀具的切削刃或每个切削刃如此深地浸入到测量光束中，以及这样做时测量光束被遮挡到这样的程度：达到评估单元的测量范围的下切换阈值或低于评估单元的测量范围的上切换阈值。
附图2基于旋转刀具WZG的切削刃对所述测量光束的遮挡的信号曲线来说明切换点输出。所述信号曲线可以在图的上部看到。所述切削刃K穿过所述测量光束MS的移动从刻度值显而易见。
附图2示出了如何从刻度值(纵坐标)识别出所述切削刃K穿过所述测量光束的移动。在这种情况下，(上)切换阈值OSS不像现有技术中通常那样处于50％，而是处于较高的阈值(例如，所述光束接收器处的光强度的90％)。在每次所述测量光束MS被切削刃K最大遮挡(其仍然在上切换阈值OSS以下发生)时，在所述评估单元(ECU)中启动时钟(定时器)，该时钟具有被相同切削刃下一次最大遮挡的等待时间，其中E取决于刀具每分钟的转速n。每当另一个切削刃K产生对所述测量光束MS的(最大)遮挡(其仍会在上切换阈值OSS以下发生)时，所述评估单元ECU中的该时钟便会重置并重新开始。如果在没有评估单元ECU记录测量光束MS遮挡的情况下所述时钟的等待时间E到期，则将切换点输出到所述数字控制器NC。(上)切换阈值的最后一次下冲与切换点的输出之间的时间跨度对应于所述等待时间E.
所述旋转刀具的移动通过所述机床的数字控制器NC中的测量记录执行。所述机床的数字控制器NC中的测量记录使得以预定的转速n旋转的刀具WZG以至少近似恒定的进给速度v，从所述起始位置开始移出所述测量光束MS。所述旋转刀具的转速n和恒定的进给速度v的信号也通过所述机床的机床控制器发送给所述测量装置MV。
在旋转刀具WZG的移动期间，在旋转刀具WZG移出所述测量光束MS期间，结合阴影信号的位置和时间上的出现情况对阴影信号进行记录，所述阴影信号在测量光束MS的遮挡期间由所述刀具WZG的切削刃或每个切削刃K产生。
在所述评估单元ECU中对以下事件进行确定：对于所述刀具WZG的至少一个切削刃K，所述阴影信号不低于测量范围的下切换阈值USS并且不超过上转换阈值OSS，使得在旋转刀具WZG从测量光束MS移出时产生的最大阴影信号位于测量范围的下切换阈值USS之上和上切换阈值OSS之下。
当所述刀具WZG的最短切削刃不再下降到低于模拟测量范围内的下切换阈值USS时，测量装置开始对阴影信号进行时间上和位置上的评估记录。该事件定义了时间t0＝0μs，在该时间处找到了开始评估的第一条相关信息。
为了改善信号质量和输出的数据/输出的切换点的精度，在阴影信号的第一处理阶段中消除了阴影信号的最低点不在测量范围的上切换阈值和下切换阈值之间的信息。
这里，附图3示出了如何在所述评估单元ECU中消除不包含任何可评估信息的信号部分。如果阴影信号的最低点不在上切换阈值OSS和下切换阈值USS之间(附图3左)，则消除相应的切削刃K的阴影信号(附图3右)，以便仅评估相关信息。只有当最低点，即所述切削刃的尖端，位于所述测量光束的上切换阈值OSS和下切换阈值USS之间时，才能确定切削刃的实际长度。
在此，进给速度由所述评估单元根据测量范围来确定，该测量范围取决于所述测量光束的光束横向测量，从而在足以用于评估的旋转刀具WZG的多圈旋转过程中的不同位置处，至少一个切削刃K产生位于所述测量范围的下切换阈值之上和上切换阈值之下的最大阴影信号。例如，在附图3中，这从左图中具有四个切削刃的刀具WZG的第一个切削刃中可以识别出来，该刀具也产生了第5、第9和第13个阴影信号，每个阴影信号向上偏移一个恒定值。该偏移量是由于以下事实导致的：在旋转刀具的每一转中，每个切削刃K所确定的最大阴影信号根据刀具的延迟和空间变化而相差至少近似恒定的偏移量。
更准确地说，所述评估单元ECU根据在刀具WZG的一整转中所述刀具WZG的各个切削刃K在模拟测量范围内的位置变化量deltaS将偏移量确定为deltaS＝v*T，其中，时间常数T＝1/所述刀具的每分钟转速[rpm]，以及v[mm/min]是所述刀具的恒定进给速度。
在这种情况下，所述刀具WZG的进给速度v[mm/min]与可用的模拟测量范围成比例地选择，以使所述刀具WZG的每个切削刃K在一转或多转期间，在模拟测量范围内的不同偏移位置处遮盖所述测量光束MS。因此，对于所述刀具WZG的每转，该切削刃K确定的最大阴影信号对应于所述刀具WZG的延迟和空间变化而相差一个位置变化量deltaS。
当所述刀具WZG的所有切削刃K在至少一转或多转内通过所述测量光束MS的下切换阈值USS和上切换阈值OSS之间的模拟测量范围时，每个切削刃与其后一个切削刃的相对距离在每种情况下由位置变化量的恒定偏移量决定，deltaS(K)＝v*T/K，其中，K>＝1[无单位]是所述刀具WZG的假定对称分布/排列的切削刃的数量。
通常适用的是，所述评估单元ECU根据位置变化量deltaS(t)[μm]＝v*(tk–t0)＝v*t，确定自开始记录和评价阴影信号的时间t0＝0μs以来的任意时间tk>t0[μs，min]处一个/每个切削刃的阴影信号与第一(最短)切削刃的阴影信号的相对偏移量，其中t＝(tk–t0)＝N*T[μs，min]，其中N＝(tk-t0)/T>＝0[无单位]描述了从时间t0开始的部分和/或完全执行的转数，以及时间常数T＝1/所述刀具的每分钟转速[rpm]。在这种大致描述的关系中，无需知道切削刃K的精确数量，只需知道从时间t0开始经过的时间段t＝(tk-t0)，以及所述刀具WZG的旋转一圈的时间常数T[μs，min]和所述刀具的恒定进给速度v[mm/min]。时间t＝(tk–t0)可以用从时间t0开始的部分和/或完全执行的转数来描述，也可以用采样时间ts[μs]＝1/fs的倍数来表示，其中fs[μs-1]是用于在测量值Xi中进行读取的扫描频率。在时间t0处的测量值X0保存在索引i＝0的测量值存储器中。对于每个新读取的测量值Xi，索引i由一个计数器递增i＝i+1，并且将测量值保存在测量值存储器中的新索引i下。或者，所述评估单元ECU根据关系t[μs]＝i/fs确定时间t，其中，i是测量值Xi的当前测量值索引，以及fs[μs-1]是用于在测量值Xi中进行读取的采样率(扫描频率)。
所述评估单元ECU通过将切换信号输出到机床控制器NC来结束所述阴影信号的时间上和位置上的记录。在这种情况下，当最后的切削刃K已经超过测量范围的上切换阈值OSS时，从合成代表性阴影信号产生切换点，并且将切换点输出到机床的机床控制器NC。在此，输出切换点的时间也被保存在机床的机床控制器NC中或测量装置MV的评估单元ECU中。
如附图4所示，在所述评估单元ECU中的进一步处理阶段中，由包含来自所述刀具的M转内的阴影信号的输出信号(序列)，由包含来自U转内的阴影信号的一个输入信号(序列)形成。此处，U>＝M。为此，将输入信号(序列)在时间上对应的几个值合并为一个值，用于输出信号(序列)中的每个值。因此，由长度为U转的一个输入信号形成刀具的长度为M转的输出信号。对于该第二处理阶段的输出信号中的每个值，可以使用一个或多个值，例如三个或四个值。这些值在第二处理阶段合并为一个值。如果适用，带有相关信息的数据将被线性化，并从比例值转换为μm值。
所述评估单元ECU通过转换多项式将比例值转换为μm值，转换多项式如下所示：S(x)[μm]＝f(x[Digits])，其中S(x)是所述刀具切削刃在测量光束中针对特定比例值的浸入深度，并且函数f描述了用于转换的多项式。考虑到时间相关的相对偏移量deltaS(t)[μm]，在特定时间t，所述刀具切削刃对应的浸入深度S[μm]由总和S[μm]＝S(x)[[μm]+deltaS(t)[μm]产生。
根据附图4，所述第二处理阶段合并例如来自转数U＝1、6、11和U-3的信息，以得到合成转数1F。如果对于索引没有信息或仅存在一项有效的未经处理的信息，则相应地设置1F中的值。如果存在几个有效的信息项，则通过适当的数学方法将它们合并在一起。例如，均值形成或中值形成可以作为合适的方法使用，或者特别定义的评估算法也可以。在第二处理阶段中，所述刀具WZG的这些各个转数U和此处由于切削刃K而产生的阴影信号被组合成一个信号序列，该信号序列合成所述刀具WZG的单个转数(1F、2F、3F……)。由于各个转数U是在不同的时间记录的，因此在转换为μm时，还必须结合指示的进给速度考虑时间偏移。
如附图5所示，第三处理阶段会引起奇异干扰，该奇异干扰要从输出信号中每个切削刃的阴影信号序列中消除。在此对阴影信号的重复事件进行检测，以便识别所述阴影信号的周期性。基于所述阴影信号的周期性，对应于所述刀具WZG旋转的阴影信号序列组合为信号块，并与所述刀具WZG的一个或多个后续旋转(1F、2F、3F……)的阴影信号序列相关。然后，在每个扫描时间将阴影信号序列中的各个信号值彼此进行比较，并在每种情况下选择最小的值，其中，也可以通过最大值、均值、中位数值或类似方法来实现确定该扫描点的代表值的数学方法，并且可以将其作为所述第三处理阶段的输出值(1B)输出。
如附图5所示，所述第三处理阶段消除了阴影信号记录期间的单个偶发事件。在该示例中，非重复事件A显示在信号的开头。这在第三处理阶段被滤除，并且在随后的评估中不再考虑。
附图6说明了如何补偿切换点输出中的时间误差。为此，使用以下步骤：计算每个切削刃的长度，包括用于将切换点输出到机床控制器的切削刃的长度；比较针对切换点输出的时间计算出的长度与根据用于输出该切换点的切削刃的阴影所确定的长度进行比较，并将差值作为校正值发送给机床控制器。通过该计算，所述测量设备中已知的偏差，也通过延迟了等待时间E的切换点的输出以及校准的切换点阈值(例如在所述光束接收器的50％光强度处)和在该方法中使用的上切换阈值(例如在所述光束接收器的90％光强度处)之间的偏移进行校正。
附图7示出了用于测量范围扩展的完整记录。在信号中，画出了在测量过程中的一定时间范围内在模拟测量范围内短暂可见的各个切削刃的曲线。由于在测量过程中刀具WZG的运动，切削刃的边缘K始终位于不同的位置。一个/每个切削刃的边缘K在点1a…4a处首次进入有限的模拟测量范围，由于恒定的测量速度，在若干转中经过该测量范围，并在点1…4处再次离开模拟测量范围。在切削刃的长度不同的情况下，在模拟测量范围内，切削刃的边缘不会同时可见。在数位的情况下，画出的红线线条不是直线，因为它应该是基于恒定的进给速度，因为数值首先是通过线性化特性转换的。
然后将每个切削刃K的阴影信号总体上叠加，以上述方式为该/每个切削刃形成合成代表性阴影信号。
所述机床的测量装置MV和机床控制器NC以无线方式或通过数据线交换必要的信息和信号。在这种情况下，所述机床的机床控制器将与测量相关的参数，例如刀具的转速和进给速率，发送到所述测量设备。所述测量设备将其确定的结果发送给所述机床的机床控制器。
先前描述的方法和设备的变型仅用于更好地理解所提出解决方案的结构、操作模式和性能；例如，它们并未将本公开限制于示例性实施例。附图是示意性的，其中对实质性的性能和效果进行了部分地显著放大描述，以便阐明功能、作用原理、技术配置和特征。在附图或文本中公开的每种操作模式、各个原理、各个技术配置和每种特征可以以任意方式与所有权利要求、本文和其他附图中的每个特征、本公开中包含的或由此得出的其它操作模式、原理、技术配置和特征自由组合，使得所有可能的组合都将与所描述的解决方案相关联。这种情况还包括本文中所有单独实施方式(即说明书、权利要求书中的每个部分)的组合，甚至还包括本文中、权利要求书中和附图中不同变型之间的组合。尽管上面解释的设备和方法的细节是结合在一起描述的，但要指出的是，它们也彼此独立并且也可以彼此自由组合。附图中所示的各个零部件和各个部分彼此之间的关系及其尺寸和比例不应理解为限制性的。相反，各个尺寸和比例也可以与所示的有所不同。权利要求书也不限制本公开以及示出的所有特征彼此之间的组合可能性。所有公开的特征在此还单独地以及与所有其他特征组合地明确公开。

Claims (17)

1.一种用于检测在数控机床中使用的刀具的方法，包括以下步骤：
a)提供测量装置，该测量装置具有：
-光发射器，其设计成发射测量光束，用于通过所述测量光束进行所述刀具的非接触式扫描，以及
-光束接收器，其设计成接收所述测量光束并发出代表所述刀具对所述测量光束遮挡的程度的阴影信号；
b)提供评估单元，其设计成接收和处理来自所述光束接收器的所述阴影信号；
c)旋转所述刀具；
d)使旋转刀具相对于所述测量光束移动，直至所述刀具到达起始位置为止，在所述起始位置，所述刀具的一个或每个切削刃浸入所述测量光束中，并对其遮挡直至达到所述评估单元的测量范围的下切换阈值或低于所述评估单元的测量范围的上切换阈值的程度；
e)以至少近似恒定的进给速度，将以预定转速旋转的所述刀具，从该起始位置开始移出所述测量光束，或从高于上切换阈值的起始位置移入所述测量光束直到最短的切削刃落至低于下阈值为止，并且
f)在旋转刀具移出所述测量光束期间，结合阴影信号的位置和时间上的出现情况对阴影信号进行记录，所述阴影信号在测量光束遮挡期间由所述刀具的一个或每个切削刃产生；
g)确定此事件，即至少对于所述刀具的一个切削刃，所述阴影信号不落至低于所述测量范围的下切换阈值并且不超过所述测量范围的上切换阈值，从而在旋转刀具移出所述测量光束期间产生的最大阴影信号高于所述测量范围的下切换阈值且低于所述测量范围的上切换阈值；其中
-所述进给速度是与所述评估单元的测量范围成比例确定的，该测量范围取决于所述测量光束的光束横向测量，以使在旋转刀具的至少一转期间，至少一个切削刃在不同的位置处产生最大阴影信号，该最大阴影信号高于所述测量范围的下切换阈值和低于所述测量范围的上切换阈值；
-在所述旋转刀具的每一转上，确定的每个切削刃的最大阴影信号根据所述刀具的延迟和空间变化而相差至少近似恒定的偏移量，并且被叠加以形成所述切削刃的合成代表性阴影信号。
2.根据权利要求1所述的方法，具有以下步骤：
-从所述合成代表性阴影信号中产生切换点，以及
-通过所述测量装置将所述切换点输出到所述机床的机床控制器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，具有以下步骤：
-通过所述机床的机床控制器向所述测量装置发送所述旋转刀具的转速和恒定进给速度的信号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，具有以下步骤：
在所述刀具一整转上，确定所述刀具的切削刃在所述模拟测量范围内的位置变化deltaS，deltaS＝v*T，其中，T＝1/所述刀具的转速[rpm]，以及v[mm/min]是所述刀具的恒定进给速度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，当所述刀具的最短切削刃不再落至低于所述模拟测量范围内的下切换阈值时，通过所述测量装置开始对所述阴影信号进行时间上和位置上的评估记录。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，选择与可用的模拟测量范围成比例的所述刀具的进给速度v[mm/min]，使得所述刀具的每个切削刃在至少一转或更多转上在模拟测量范围内在偏移位置处遮挡所述测量光束，从而每转确定的所述切削刃的最大阴影信号根据刀具的延迟和空间变化而相差一个位置变化deltaS＝v*T，其中T＝1/所述刀具的转速[rpm]，以及v[mm/min]是所述刀具的进给速度，并且其中每个切削刃的阴影信号被叠加以形成该/每个切削刃的合成代表性阴影信号。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述刀具的所有切削刃在至少一转或更多转上经过在所述测量光束的下切换阈值和上切换阈值之间的所述模拟测量范围，其中，每个切削刃与其后一个切削刃的相对距离取决于位置变化的恒定偏移量deltaS(K)＝v*T/K，其中K[无单位]是所述刀具的优选在圆周上对称分布的切削刃数量，T＝1/所述刀具的转速[rpm]，以及v[mm/min]是所述刀具的进给速度。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，在一转或更多转期间，所述刀具的所有切削刃经过在所述测量光束的下切换阈值和上切换阈值之间的所述模拟测量范围，其中，一个/每个切削刃与第一个(最短)切削刃在任意时间点tk>t0[μs，min]的相对距离由位置变化deltaS(t)＝v*(tk–t0)＝v*t＝v*N*T[μm]的相对偏移量确定，其中t0＝0[μs，min]表示开始评估记录的时间，tk[μs，min]是被认为具有切削刃K的最大阴影信号的时间，t[μs，min]是从时间t0开始经过的时间，N[无单位]是在自评估记录开始的时间t0＝0[μs，min]以来完整的和/或分数的转数，T＝1/是所述刀具的转速[rpm]，以及v[mm/min]是所述刀具的进给速度。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，通过向所述机床控制器输出切换信号来结束所述阴影信号的时间上和位置上的记录，并且其中，当最后的切削刃超过测量范围的上切换阈值时，和/或切换点的输出时间保存在所述机床的机床控制器或测量设备中，从合成代表性阴影信号产生所述切换点，和/或将切换点输出到所述机床的机床控制器。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中，在切削刃对所述测量光束进行最大遮挡时，启动时钟，该时钟具有由该相同切削刃进行下一次最大遮挡的等待时间E[μs]，其中，E取决于每分钟刀具的转速，和/或只要另一个切削刃产生对所述测量光束的遮挡，则复位并重新启动该时钟，以及当时钟停止而没有记录到所述测量光束的遮挡时，输出切换点。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中，消除阴影信号中其最低点没有在所述测量范围的上阈值和下阈值之间的信息。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，输出信号包括来自所述刀具的M转的阴影信号，该输出信号由输入信号形成，该输入信号包括来自U转的阴影信号，其中U≥M，和/或，其中特别是对于所述输出信号中的每个值，来自输入信号的一个或多个值被合并以形成一个值。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，在所述输出信号中，从每个切削刃的阴影信号序列中消除奇异干扰，其中，
-检测所述阴影信号的重复发生的事件，以识别其周期性，
-与所述刀具的一转相对应的阴影信号序列被组合为信号块，并与所述刀具的后续一转或更多转的阴影信号序列相关，
-在每次扫描时间处将阴影信号序列中的各个信号值相互比较，每次选择最小值并作为输出值输出，其中为了确定该扫描时间的合成代表值，附加地或替代地评估最大值、平均值、中位数值或类似值。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述切换点的输出中的时间误差通过以下方式补偿：
-计算每个切削刃的长度，包括用于将所述切换点输出到所述机床控制器的所述切削刃的长度，
-将针对输出切换点的时间而计算出的长度与根据遮挡确定的用于输出该切换点的切削刃的长度进行比较，以及
-将差异作为校正值发送给所述机床控制器。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的方法，其中，所述测量装置和所述机床的机床控制器无线地或经由数据线交换必要的信息和信号，其中，所述机床的机床控制器向所述测量装置发送与测量相关参数，例如所述刀具的转速和进给速度，以及在适用时，还包括所述刀具的切削刃的数量，以及/或者所述测量装置将由其确定的结果发送给所述机床的机床控制器。
16.一种用于检测要在数控机床中使用的刀具的装置，该装置具有测量装置，具有：
-光发射器，其设计成发射测量光束，用于通过所述测量光束进行所述刀具的非接触式扫描，以及
-光束接收器，其设计成接收所述测量光束并发出代表所述刀具对所述测量光束遮挡的程度的阴影信号；
评估单元，其编程和设计成
-从所述光束接收器接收并处理所述阴影信号；
-接收并处理来自机床控制器的有关所述刀具旋转和旋转刀具相对于所述测量光束移动的信号；
-向所述机床的控制器发出消息，通知该刀具正到达起始位置，在该起始位置，所述刀具的一个或每个切削刃浸入所述测量光束中，并对其遮挡直至达到所述评估单元的测量范围的下切换阈值或低于所述评估单元的测量范围的上切换阈值的程度；
-以至少近似恒定的进给速度，开始将以预定转速旋转的所述刀具，从所述起始位置开始移出所述测量光束，或者从高于上切换阈值的起始位置进入所述测量光束中，直到最短的切削刃落至低于下阈值，并且
-在旋转刀具移出所述测量光束期间，结合阴影信号的位置和时间上的出现情况对阴影信号进行记录，所述阴影信号在测量光束遮挡期间由所述刀具的一个或每个切削刃产生；
-确定此事件，即至少对于所述刀具的一个切削刃，所述阴影信号不落至低于所述测量范围的下切换阈值并且不超过所述测量范围的上切换阈值，从而在旋转刀具移出所述测量光束期间产生的最大阴影信号高于所述测量范围的下切换阈值且低于所述测量范围的上切换阈值；其中，
-所述进给速度是与所述评估单元的测量范围成比例确定的，该测量范围取决于所述测量光束的光束横向测量，以使在旋转刀具的至少一转期间，至少一个切削刃在不同的位置处产生各自的最大阴影信号，该最大阴影信号高于所述测量范围的下切换阈值和低于所述测量范围的上切换阈值；
-旋转刀具每转一圈，确定的每个切削刃的最大阴影信号根据所述刀具的延迟和空间变化而相差至少近似恒定的偏移量，并且被叠加以形成所述切削刃的合成代表性阴影信号。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述控制器被编程和设计为执行从属权利要求2-15中的一个或多个方法步骤。
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