DD264503A1 - Verfahren und anordnung zur optoelektronischen messung von zwischen spitzen aufgenommenen messobjekten - Google Patents

Abstract

Das Verfahren zur optoelektronischen Messung von zwischen Spitzen aufgenommener Messobjekte dient insbesondere zur Messung rotationssymmetrischer und zylindrischer Teile, es ist darueber hinaus auch zur Messung weiterer grosser Klassen von Teilen, insbesondere der Feinmechanik, geeignet. Erfindungsgemaess erfolgt die Kalibrierung der Messeinrichtung mit Messnormalen, die eine unterschiedliche Geometrie aufweisen. Durch die Bewegung des unbekannten Messobjektes, insbesondere durch Translation und Rotation wird die geometrische Struktur unter Auswertung der Daten des optoelektronischen Messsystems analysiert und klassifiziert. Zur hochgenauen Kalibrierung kann ein in Form und Groesse korrespondierendes Normal herangezogen werden. Dabei koennen die Aufnahmeteile selbst als Messnormal ausgebildet sein. Beim Einsatz eines zweidimensionalen optoelektronischen Messsystems ist zur Analyse des Messobjektes eine Drehung um 360 ausreichend. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiete der Erfindung

Die Erfindung ist besonders zur Messung rotationssymmetrischer und zylindrischer Teile geeignet.

Darüber hinaus ist sie allgemein zur Dimensionsmessung großer Klassen von Teilen, insbesondere der Feinmechanik, geeignet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß zur Messung kleiner mechanischer Teile antastende mechanische Meßmaschinen mit inkrementalen Wegaufnehmern eingesetzt werden. Diese haben den Nachteil des hohen Zeitaufwandes zur Messung eines Prüflings und der erforderlichen mechanischen Antastung der Meßpunkte. Weiterhin ist bekannt, optoelektronische Meßsysteme zur direkten Dimensionsmessung, wie Durchmesser oder Länge einzusetzen. Derartige Verfahren werden z. B. in den Patentschriften OS 3305129 bzw. OS 2926168 beschrieben.

Eine Kalibrierung erfolgt dabei durch bekannte Musterstücke des zu messenden Teils. Von Nachteil ist hier, daß nur solche Teile gemessen werden können, für die ein entsprechendes Musterstück zur Kalibrierung vorhanden ist. Teile unbekannter Geometrie lassen sich nicht immer mit der erforderlichen Genauigkeit bestimmen.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, di, im Stand der Technik genannten Mängel zu beseitigen.

Insbesondere sollen kleine mechanische Teile unbekannter Geometrie optoelektronisch gemessen werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das ohne Verwendung von Musterstücken die optoelektronische Messung mechanischer Teile ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Meßspitzen zur Auf nähme des Prüflings als Meßnormale gestaltet werden. Dabei sind zur Erreichung einer hohen Meßgenauigkeit verschiedene geometrische Formen wie zylindrisches Normal oder prismatisches Normal, abgestuft in Größenklassen, von Vorteil. Die optoelektronische Messung wird mit der mechanischen

Bewegung derart gekoppelt, daß in einem ersten Schritt die Geometrie und die Größenklasse des Prüflings analysiert werden. In einem zweiten Schritt werden die korrespondierenden Meßnormale angetastet und abschließend wird der Prüfling bezogen auf die ausgewählten Normale gemessen

Das optoelektronische Meßsystem zur direkten Messung kann dabei in einer oder in zwei Dimensionen wirksam sein.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an nachstehendem Beispiel näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigt Figur 1 den prinzipiellen Aufbau einer Meßmaschine zur direkten optoelektronischen Messung. Figur 2 zeigt geeignete geometrische Formen der Aufnahmeeinrichtung und Figur 3 typische Meßwerte bei Drehung des Meßobjektes.

Die prinzipielle Anordnung in Figur 1 besteht aus den Aufnahmespitzen 1 und 2, dem Prüfling 3 und der eindimensionalen Meßeinrichtung 4, vorzugsweise bestehend aus einer CCD-Zeilenkamera mit gegenüberliegender CCD-Zeilenleuchte oder einer CCD-Zeile mit gegenüberliegendem Laserlichtband. Eine weitere Koordinate wird durch einen eindimensionalen Tisch 5 mit inkrementaler Positionsmeßeinrichtung 6 realisiert. Außerdem ist eine Rotation des Prüflings mit Hilfe drehbar gelagerter Aufnahmespitzen und eines rotatorischen Antriebs 7 möglich.

Der Drehwinkel wird mit einem inkrementalen rotatorischen Geber ebenfalls meßtechnisch erfaßt.

Ein Rechner steuert den Meßablauf und wertet die von allen drei Meßsystemen eingehenden Positionsdaten aus. Auf einem Bildschirm wird die Geometrie des Meßobjektes wiedergegeben. Die Ermittlung der Geometrie geschieht durch schrittweise Bewegung des Meßobjektes in Richtung des eindimensionalen Tisches und durch vollständige Drehung (360°) in jeder Position.

Das Meßobjekt wird durch das optoelektronische Meßsystem berührungslos angetastet. Dabei ergeben sich charakteristische Signalverläufe. Figur 3 zeigt typische Meßkurven für zylindrische und prismatische Meßobjekte. Anschließend wird das dem jeweiligen Signalverlauf entsprechende Normal angetastet und die Meßeinrichtung damit kalibriert.

Die Ausbildung der Prüfspitzen ab Meßnormale ermöglicht einen effektiven Meßablauf, da für die Antastung des Prüflings und der Meßnormale die gleichen mechanischen Bewegungs- und Meßsysteme benutzt werden können.

Claims (3)

1. Verfahren гиг optoelektronischen Messung von zwischen Spitzen aufgenommenen Meßobjekten, bei dem die Messung mindestens einer Koordinate auf optoelektronischem Wege erfolgt, und bei dem weitere Koordinaten durch definierte mechanische Bewegungen des Meßobjektes, gekoppelt mit Meßsystemen, bestimmt werden, gekennzeichnet dadurch,

• daß durch eine translatorische Bewegung orthogonal zum optoelektronischem Meßsystem und eine rotatorische Bewegung um eine zum optoelektronischem Meßsystem orthogonale Achse und durch Auswertung der Daten des optoelektronischen Meßsystems die geometrische Struktur der Meßobjekte analysiert und klassifiziert wird und

• daß eine Kalibrierung mit Hilfe von Meßnormalen unterschiedlicher Geometrie und Größe erfolgt und

• daß durch Klassifikation der Meßobjekte bezüglich Geometrie und Größe ein der ermittelten Klasse entsprechend korrespondierendes Meßnormal für eine Unterschiedsmessung benutzt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Koordinaten auf optoelektronischem Wege vermessen werden und zur Analyse der Geometrie und zur Messung der Meßobjekte nur eine rotatorische Bewegung um eine zur Ebene zwischen den zwei optoelektronisch gemessenen Koordinaten parallelen Achse erfolgt.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch,

• daß die Aufnahmeteile als Meßnormale ausgebildet werden

• insbesondere eine Seite als zylindrisches abgestuftes Normal, das mehrere Nennmaße beinhaltet und

• die andere Seite als prismatisches abgestuftes Normal, das mehrere Nennmaße beinhaltet und

• die für unterschiedliche Meßbereiche austauschbar gestaltet sind.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen