DD262907A1

DD262907A1 - Vorrichtung zur identifikation der topographie doppelt gekruemmter flaechen

Info

Publication number: DD262907A1
Application number: DD30592387A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Guenther; Klaus Voigt; Guenter Clauss; Werner Krause; Gert Trinks
Original assignee: Hartmetallwerk Immelborn Im Ve
Priority date: 1987-08-12
Filing date: 1987-08-12
Publication date: 1988-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Identifikation der Topographie doppelt gekruemmter Flaechen, insbesondere entsprechender Spanflaechen an Zerspanungswerkzeugen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Identifikation der Topographie doppelt gekruemmter Flaechen, insbesondere von Spanflaechen an Zerspanungswerkzeugen, zu entwickeln, mit der Informationen zur Lage von allen beliebigen Oberflaechenpunkten ermittelt und datenmaessig erfasst werden koennen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess durch die Kopplung einer CCD-Zeilenkamera, eines elektro-mechanischen Tasters und eines digitalen Werkzeugmikroskopes, die als Bestimmungsmittelkomponenten auf das zu untersuchende Teil gerichtet und insgesamt allen Relativbewegungen zwischen ihnen und dem Teil in einer Ebene aussetzbar sind, mit einem Mikrorechnersystem. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Identifikation der Topographie doppelt gekrümmter Flächen, insbesondere entsprechender Spanflächen an Zerspanungswerkzeugen. .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen -

Es sind Verfahren und Vorrichtungen zur Messung einzelner Größen des Verschleißes an Werkzeugen bekannt, wie beispielsweise die Messung des Freiflächenverschleißes durch Ausleuchtung der Meßstelle mittels Fernsehkamera und Übertragung von amplitudenmodulierten Signalen (DD-PS 165335) oder die Messung der Verschleißmarkenbreite gemäß DD-PS 109260, wobei unterschiedliche Reflexionswinkel eines Lichtstrahles bei der Reflexion an der Verschleiß- bzw. Freifläche bezogen auf die Dauer des Einhaltens eines solchen Winkels als Maß für die Verschleißmarkenbreite genutzt werden. Mit diesen Lösungen, die auch relativ aufwendig und Störeinflüssen unterworfen sind, lassen sich jedoch nur einzelne Größen ermitteln. Sie sind nicht für komplexe Bestimmungen von Scheidteiltoppgraphien geeignet. Eine Möglichkeit für derartige komplexe Untersuchungen ergibt sich mit dem Einsatz von digitalen Bildverarbeitungssystemen (z. B. Robotron-BVS A6472). Jedoch enthalten diese Systeme komplizierte, aufwendige und teure Komponenten, so daß sie nur für einen hochzentralisierten Einsatz rentabel sind und damit eine unbeeinträchtigte Nutzung vorrangig für die Belange von Werkzeugtopographiebestimmungen, die häufig dezentral erforderlich werden, nicht vertretbar ist.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu Identifikation und Messung von doppelt gekrümmten Flächen zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, die einfacher sowie kostengünstiger ist und mit der eine ökonomischere Identifikation der Topographie doppelt gekrümmter Flächen, insbesondere von Spanflächen an Zerspanungswerkzeugen, durchgeführt werden kann. .

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Identifikation der Topographie doppelt gekrümmter Flächen, insbesondere von Spanflächen an Zerspanungswerkzeugen, zu entwickeln, mit der Informationen zur Lage von allen beliebigen Oberflächenpunkten ermittelt und datenmäßig erfaßt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kopplung einer CCD-Zeilenkamera, eines elektromechanischen Tasters und eines digitalen Werkzeugmikroskopes, die als Bestimmungsmittelkomponenten auf das zu untersuchende Teil gerichtet und insgesamt allen Relativbewegungen zwischen ihnen und dem Teil in einer Ebene aussetzbar sind, mit einem Mikrorechnersystem.

Bei dieser Vorrichtung ist es zweckmäßig, daß das zu untersuchende Teil zum Abgriff verschiedener Oberflächenpunkte in einer Ebene bewegbar ist.

Es ist auch vorteilhaft, daß die Ebene der Bewegung des Teiles vom Objekttisch des Werkzeugmikroskopes vorgegeben ist, der kreuzschlittenartig nach einer zweidimensionaien Koordinatenanzeige verschiebbar ist, auf dem das Teil aufspannbar ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, daß die Bestimmungsmittelkomponenten senkrechtzum Objekttisch auf diesen gerichtet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Bestimmungsrnittelkomponenten insgesamt allen Relativbewegungen zwischen ihnen und dem Teil in einer Ebene aussetzbar, um jeweils alle Oberflächenpunkte in x-, y-, z-Koordinaten erfassen zu können. In einer bevorzugten zweckmäßigen Ausführungsform ist das zu untersuchende Teil solchermaßen bewegbar. Hierzu ist die Bewegungsebene vom Objekttisch des Werkzeugmikroskopes, auf dem das Teil aufgespannt werden kann, vorgegeben und dieser Objekttisch ist kreuzschlittenartig nach einer zweidimensionalen Koordinatenanzeige verschiebbar. Die Bestimmungsmittelkomponenten sind dabei senkrecht zum Objekttisch auf diesen gerichtet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Identifikation der Topographie von doppelt gekrümmten Spanflächen an Zerspanungswerkzeugen

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist ein Teil 4, im speziellen Fall von einem Schneidteil eines Zerspanungswerkzeuges verkörpert, auf dem Objekttisch 3a eines digitalen Werkzeugmikroskopes 3 aufgespannt. Dieser Objekttisch 3a ist kreuzschlittenartig ausgebildet und mittels Einstellhandhaben oder durch motorische Antriebe nach einer zweidimensionalen Koordinatentanzeige bewegbar. Senkrecht auf die Ebene des Objekttisches 3 a sind parallel zueinander als Bestimmungsmittelkomponenten eine CCD-Zeilenkamera 1, ein elektro-mechanischer Taster 2 und der opto-elektronische Bestandteil des digitalen Werkzeugmikroskopes 3 gerichtet und fest angeordnet. Eine hier nicht dargestellte Variante läßt auch die Möglichkeit zu, das Teil 4 auf einen festen Tisch zu spannen und die Bestimmungsmittelkomponenten 1,2 und 3 in einer Ebene bewegbar zu gestalten.

Die CCD-Zeilenkamera 1 ist dabei als opto-elektronischer Sensor zur Erkennung von Oberflächenstrukturen des Teiles 4 vorgesehen, wobei auf der Basis einer definierten Beleuchtung des Untersuchungsobjektes alle markanten Oberflächenpunkte in der Helligkeit aufgenommen und in Grauwerten erfaßt werden. Die Kopplung zum Mikrorechnersystem 5 erfolgt über eine Verbindung 6, die alle erforderlichen Leitungen zur Steuerplatine der Zeilenkamera 1 enthält.

Der elektro-mechanische Taster 2 ist ebenfalls durch eine Verbindung 7 mit dem Mikrorechnersystemn 5 gekoppelt. Er weist einen Tastkopf mit Tastnadel auf, der an einem Tastarm befestigt senkrecht zur Ebene des Objekttisches 3a bewegbar ist und über ein pneumatisches Stellglied mittels Druckluft in der Ausgangsstellung gehalten wird. Durch einen UP-Umsetzer kann der Pneumatik-Schaltkreis geöffnet werden, wodurch sich der Tastkopf infolge Eigengewicht in Richtung Untersuchungsobjekt bewegt und die Tastnadel aufdie zu erfassende Oberfläche aufprallt. Der Zeitpunkt des Aufpralls wird durch Anwendung einer piezoelektrischen Meßeinrichtung im Tastkopf vom Mikrorechnersystem registriert und damit die Auswertung der Tastarmauslenkung über ein sowohl mit dem Tastsystem 2, als auch mit dem Mikrorechnersystem 5 verbundenes Feinzeigermeßwerk veranlaßt.

Das digitale Werkzeugmikroskop 3 weist die Möglichkeit der direkten Übernahme der beiden Koordinaten in der Ebene des Objekttisches 3a des jeweiligen Meßpunktes auf, die über die Verbindung 8 an das Mikrorechnersystem 5 weitergegeben werden können.

Es besteht auch die Möglichkeit, die zueinander fest positionierten Bestimmungsmittelkomponenten, nämlich die CCD-• Zeilenkamera 1, den eiektro-mechanischen Taster 2 und den opto-elektronischen Bestandteil des digitalen Werkzeugmikroskopes 3 in der Höhe verstellbar zu gestalten, um solche Teile 4 zu untersuchen, die in ihrem Höhenmaß erheblich voneinander abweichen.

Das Mikrorechnersystem 5 weist an den Eingängen der Verbindungen 6,7 und 8 einen Digital-Analog-Umsetzer auf, um die speziell vom eiektro-mechanischen Taster 2 gelieferten Meßsignale rechnergerecht aufzubereiten. Die Erfindung funktioniert wie folgt:

Das auf dem Objekttisch 3 a befestigte Teil 4 wird zur Untersuchung seiner Topographie unter die Bestimmungsmittelkomponenten 1,2 und 3 gebracht. Nun können alle erforderlichen Positionsangaben von Punkten der Oberseite des Teiles 4 bestimmt werden, wobei es unerheblich ist, daß die drei Bestimmungsmittelkomponenten 1,2 und 3 parallel zueinander, also nicht in einer Flucht, auf die Oberfläche des Teiles 4 gerichtet sind. Da ihre Abstände zueinander genau definiert sind, ist die rechentechnische Zuordnung der Koordinaten für die Meßpunkte aus drei Bestimmungsmittelkomponenten 1, 2 und 3 kein Problem. In der Regel erfolgt eine flächenmäßige Untersuchung des Teiles 4, also ein zeilenweises Abtasten der Oberfläche. Von der CCD-Zeilenkamera 1 werden die Helligkeitsinformationen der Zeilenpunkte entsprechend ihrer Koordinatenlage in der Ebene des Objekttisches 3a dem Mikrorechnersystem 5 über die Verbindung 6 zugeführt. Aus diesen Helligkeitsinformationen ist die Struktur und Lage aller Oberflächenerscheinungen in der Abtastebene punktuell entnehmbar. Die noch fehlende genaue Höhenangabe dazu wird vom eiektro-mechanischen Taster 2 geliefert, wobei die aus der Lage des Tastarmes resultierende Feinzeigerstellung über die Verbindung 7 zum Mirkorechnersystem 5 übertragen und dortzurdigitalen Steuerinformation umgewandelt wird. Damit liegen alle Informationen vor, die für eine genaue Schneidteiltopographiebestimmung erforderlich sind.

Darüber hinaus ist es mit Hilfe des digitalen Werkzeugmikroskopes 3 möglich, durch manuelle Bedienung jeden beliebigen Punkt auf der Oberfläche des Teiles 4 anzusteuern, wodurch eine unmittelbare Einflußnahme des Nutzers auf den Meßvorgang gewährleistet werden kann. Dadurch ist eine Vorrichtung zum komplexen Erfassen der Schneidteiltopographie in x-, y-, z-Koordinaten entstanden, die eine ständige Rückkopplung^zum Bedienenden sichert und damit den Charakter eines pseudodialogfähigen Koppelsystems aufweist.

Durch die Verbindung mit dem Mikrorechnersystem 5 ist nicht nur eine komplette Erfassung und Speicherung der gesamten Schneidteiltopographie möglich, sondern es bestehen auch die Voraussetzungen für eine unmittelbare Weiterverwertung dieser Ergebnisse. So ist es bei Vorhandensein entsprechender Steuerprogramme möglich, aus diesen topographischen Daten sofort die Fertigungsanweisungen für neue Schneidteile zu erhalten, die beispielsweise als Steuerlochstreifen für eine entsprechende NC-Werkzeugmaschine ausgegeben werden können.

Claims

-1- £D£ 9U/

Patentansprüche: .

1. Vorrichtung zur Identifikation der Topographie doppelt gekrümmter Flächen, insbesondere entsprechender Spannfiächen an Zerspanungswerkzeugen, mit der Informationen zur Lage von allen beliebigen Oberflächenpunkten ermittelt und datenmäßig erfaßt werden können, gekennzeichnet dadurch, daß die Kopplung einer CCD-Zeilenkamera (1), eines elektromechanischen Tasters (2) und eines digitalen Werkzeugmikroskopes (3), die als Bestimmungsmittelkomponenten auf das zu untersuchende Teil (4) gerichtet und insgesamt allen Relativbewegungen zwischen ihnen und dem Teil (4) in einer Ebene aussetzbar sind, mit einem Mikrorechnersystem (5).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu untersuchende Teil (4) zum Abgriff verschiedener Oberflächenpunkte in einer Ebene bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Ebene der Bewegung des Teiles (4) vom Objekttisch (3a) des Werkzeugmikroskopes (3) vorgegeben ist, der kreuzschlittenartig nach einer zweidimensionaien Koordinatenanzeige verschiebbar und auf dem das Teil (4) aufspännbar ist..
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Bestimmungsmittelkomponenten (1, 2, 3) senkrecht zum Objekttisch (3a) auf diesen gerichtet sind.