DE10050795C2 - Method and device for scanning on a coordinate measuring machine - Google Patents

Method and device for scanning on a coordinate measuring machine

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DE10050795C2
DE10050795C2 DE2000150795 DE10050795A DE10050795C2 DE 10050795 C2 DE10050795 C2 DE 10050795C2 DE 2000150795 DE2000150795 DE 2000150795 DE 10050795 A DE10050795 A DE 10050795A DE 10050795 C2 DE10050795 C2 DE 10050795C2
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    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical means
    • G01B5/004Measuring arrangements characterised by the use of mechanical means for measuring coordinates of points
    • G01B5/008Measuring arrangements characterised by the use of mechanical means for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G01B5/012Contact-making feeler heads therefor

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Scannen auf einem Koordinatenmeßgerät, das ei nen messenden Tastkopf und motorische Koordinatenachsen aufweist, zur Erfassung einer unbekannten Werkstückkontur in einer vorgebbaren Scan-Ebene durch folgende automa tisch ablaufende Schritte: The invention relates to a method of scanning on a coordinate having ei NEN measuring probe head and motor co-ordinate axes, for detecting an unknown workpiece contour in a predetermined scanning plane by the following automati cally running steps of:

  • a) Führen eines am Tastkopf befindlichen auslenkbaren Tastelementes in der Scan- Ebene derart, daß das Tastelement in ständigem Kontakt mit der Werkstückkontur bleibt, durch Fahren des Tastkopfes in einer Parallelebene zur Scan-Ebene mittels einer Leitachse und einer Scan-Achse, die rechtwinklig zueinander sind und in die ser Funktion gegeneinander austauschbar sind, und a) performing a located on the probe head deflectable feeler element in the scan plane such that the sensing element remains in constant contact with the workpiece contour, by driving the probe in a plane parallel to the scanning plane by means of a master axis and a scan axis perpendicular to each other and are in the ser function are interchangeable, and
  • b) Aufnehmen von Meßwerten der unbekannten Werkstückkontur in einem Koordina tensystem des Koordingatenmeßgerätes, b) recording of measured values ​​of the unknown workpiece contour in a Coordina tensystem of Koordingatenmeßgerätes,

und eine Vorrichtung zum Scannen auf einem Koordinatenmeßgerät, das einen messenden Tastkopf aufweist, der mit motorischen Koordinatenachsen verfahrbar ist und ein auslenkbares Tast element trägt, mit and a device for scanning on a coordinate measuring instrument having a measuring probe head which is movable with the motor axes and carries a deflectable tactile element, with

  • - einer Einrichtung zum Führen des auslenkbaren Tastelements so, daß es in ständigem Kontakt mit der Werkstückkontur bleibt, durch Fahren des Tastkopfes mittels einer Leitachse und einer Scan-Achse, die rechtwinklig zueinander sind, und - a means for guiding the feeler element can be deflected so that it remains in constant contact with the workpiece contour, by driving the probe, by means of a master axis and a scan axis that are perpendicular to each other and
  • - einer Einrichtung ( 40 ) zum Aufnehmen von Meßwerten der unbekannten Werkstückkon tur in einem Koordinatensystem des Koordinatenmeßgerätes. - means (40) for receiving measured values of the unknown Werkstückkon structure in a coordinate system of the coordinate.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der DE 197 30 471 A1 bekannt, auf die weiter unten näher eingegangen wird. Such a method and such an apparatus are known from DE 197 30 471 A1, will be discussed in more detail below.

Gemäß der EP 0 569 694 B1 versteht man unter Scannen ein Verfahren, bei dem der Tast stift oder, allgemeiner, das Tastelement eines Tastkopfes im Zuge seiner Abtastbewegung in permanentem Kontakt mit einer Werkstückoberfläche bleibt. According to EP 0569694 B1 is meant by scanning a method in which the tactile pin or, more generally, the probe element of a probe head is in the course of its scanning movement in permanent contact with a workpiece surface. Solche Scan-Verfahren erlau ben es, schnell eine Vielzahl von Meßpunkten aufzunehmen, die die Form des Werkstücks beschreiben. Eger Such scanning method, it ben quickly accommodate a plurality of measurement points that describe the shape of the workpiece. Hierfür wird ein sogenannter messender Tastkopf benötigt, dh ein Tastkopf, der Meßwertgeber besitzt, die ein dem Betrag der Tastelementauslenkung in den Koordina tenrichtungen proportionales Signal abgeben. For this purpose, a so-called measuring probe head is required, ie a probe, the transmitter has that rate the amount of Tastelementauslenkung in Coordina tenrichtungen proportional signal. Scan-Verfahren unter Verwendung von mes senden Tastköpfen sind auch aus der DE 29 21 166 C2 sowie aus der oben bereits er wähnten DE 197 30 471 A1 bekannt. Scan method using mes send probes are also known from DE 29 21 166 C2 as well as the above-mentioned already he DE 197 30 471 A1. Im Unterschied dazu gibt es die Einzelpunktantastung, bei der das Tastelement von Punkt zu Punkt mit einer Werkstückoberfläche in Kontakt ge bracht und jeweils die Abweichung gegenüber einem Sollwert bestimmt wird. In contrast, there is the single-point, wherein the probe element from point to point with a workpiece surface in contact ge introduced and in each case the deviation is determined with respect to a target value.

Weiter unterscheidet man das "geregelte Scannen" und das "gesteuerte Scannen". Next we distinguish the "controlled scanning" and "controlled scanning". Gemäß der og DE 197 30 471 A1 wird bei ersterem die Auslenkung des messenden Tastkopfes in einem Regelkreis auf einen Sollwert geregelt. According to the above-mentioned DE 197 30 471 A1 is in the former controlled the deflection of the measuring probe in a regulating circuit to a desired value. Dazu wird lediglich eine Fläche vorgegeben, die die Werkstückoberfläche schneidet und in der die Kugel eines Tastelementes geführt wird. For this purpose only a predefined surface intersecting the workpiece surface and in which the ball of a scanning element is guided. Bei dem gesteuerten Scannen wird der Tastkopf entlang einer durch Solldaten vorge gebenen Bahn geführt, und es wird ständig die Abweichung zwischen Ist- und Sollkontur gemessen. In the controlled scanning of the probe is guided along a pre-set data added by railway, and it is constantly measured, the deviation between actual and desired contour. Das geregelte Scannen für unbekannte Konturen und das gesteuerte Scannen für bekannte Konturen sowie die Vor- und Nachteile dieser beiden Scan-Verfahren sind in der og DE 197 30 471 A1 erläutert. The controlled scanning for unknown contours and the controlled scanning for known outlines as well as the advantages and disadvantages of these two scanning methods are described in the aforementioned DE 197 30 471 A1. Bei diesem Stand der Technik werden die Vorteile der beiden Scan-Verfahren miteinander verbunden, indem beginnend mit dem geregelten Scan nen nach einer gewissen Zeit, wenn Solldaten extrapoliert werden können, die Abtastung mit gesteuertem Scannen fortgesetzt wird. In this prior art, the advantages of the two scan processes are connected to each other by starting with the controlled scan NEN after a certain time, when desired data can be extrapolated, the scan continues with a controlled scanning. Richtigerweise wird das geregelte Scannen zwar als universell einsetzbar, aber als langsam und schwingungsanfällig beschrieben, weil der Tast kopf und das Koordinatenmeßgerät einen geschlossenen Regelkreis bilden. Correctly, the controlled scanning is described as being universally applicable, but slow and susceptible to vibration because the pushbutton head and the coordinate form a closed loop.

Bei dem in der og DE 29 21 166 C2 beschriebenen bekannten Verfahren wird der Tastkopf eines Koordinatenmeßgerätes nach dem Antasten des Werkstückes mit konstanter Ge schwindigkeit entlang einer ersten, der sogenannten Primärkoordinate verfahren bzw. ge steuert. In the process described in the above-mentioned DE 29 21 166 C2 known method, the probe head of a coordinate after the probing of the workpiece is at a constant speed along a first Ge, process known Primärkoordinate or ge controls. Gleichzeitig wird durch ein Signal der Meßwertgeber im Tastkopf entsprechend der Tasterauslenkung in einer zur Primärachse senkrechten, zweiten Richtung auf konstante Anlage mit dem Werkstück geregelt. Simultaneously, the transmitter in the probe corresponding to the probe deflection is regulated in a direction perpendicular to the primary axis, the second direction at a constant engagement with the workpiece by a signal. Sobald die Geschwindigkeit der Nachregelbewegung größer wird als der gesteuerte Vorschub in der Primärkoordinate, werden die beiden Achsen miteinander vertauscht. Once the speed of the Nachregelbewegung becomes greater than the controlled feed in the Primärkoordinate, the two axes are interchanged. Auf diese Weise folgt der Tastkopf selbsttätig Konturen am Werk stück, die nicht vorbekannt sein müssen. In this way, the probe follows automatically piece contours at work that need not be previously known. Bei dem bekannten Verfahren wird der Taster aus einer Grundstellung ausgelenkt, und der Auslenkung entsprechende, auf die Grundstellung des Tasters bezogene proportionale elektrische Signale werden erzeugt, und es wird mit der Auslenkung des Tasters ein Regelkreis geschlossen, der eine vorgegebene Antastkraft des Tasters aufrecht erhält. In the known process the feeler is deflected from a basic position, and the displacement appropriately in relation to the basic position of the probe proportional electrical signals are generated, and it is closed, a control circuit with the deflection of the probe, which receives a predetermined contact force of the probe upright. Es hat sich als nachteilig herausgestellt, daß in der Nähe der Um schaltstelle von einer Meßkoordinatenrichtung in die andere Meßungenauigkeiten auftreten, die durch den aus der Reibung zwischen Werkstück und Taster resultierenden Schleppfehler entstehen. It has been found to be disadvantageous that the occurring in the vicinity of a switching order Meßkoordinatenrichtung in the other measurement inaccuracies arising from the resulting from the friction between the workpiece and the probe following error. Die DE 29 21 166 C2 befaßt sich deshalb damit, die bei der Profilabtastung mit den bekannten Meßmaschinen auftretenden Nachteile abzustellen und einen Umschaltvor gang von der einen Meßkoordinate in die andere ohne Stillstand der Relativbewegung zwi schen Werkstück und Tastkopf und ohne Unterbrechung der Datenermittlung zu realisieren. therefore, the DE 29 21 166 C2 relates to thereby bring the disadvantages occurring during the profile scanning with the known measuring machines and the to realize a Umschaltvor gear a measuring coordinate in the other without stopping the relative movement Zvi's work piece and probe and without interruption of the data determination. Dieses geregelte Scannen hat den in der DE 197 30 471 A1 beschriebenen Nachteil, daß es schwingungsanfällig ist, da hierbei über das gesamte Koordinatenmeßgerät ein Regelkreis geschlossen werden muß, in den aus der gescannten Kontur beliebige Frequenzen einge koppelt werden. This controlled scanning has the disadvantage described in DE 197 30 471 A1, that it is susceptible to vibration, since in this case a control loop must be closed over the entire coordinate measuring, are coupled into the desired contour from the scanned frequencies introduced. Die erreichbare Geschwindigkeit ist bei gegebener Genauigkeit daher durch die Dynamik des Gesamtsystems begrenzt. The attainable speed is therefore limited by the dynamics of the overall system at a given accuracy. Das gesteuerte Scannen ist regelungstechnisch zwar einfacher zu beherrschen und erlaubt in der Regel größere Geschwindigkeiten als das geregelte Scannen, jedoch müssen vorher die Sollkontur und die Lage des Werkstückes bekannt sein. The controlled scanning is simpler to dominate and control technology generally permits greater speeds than the controlled scanning, however, the desired contour and the position of the workpiece must first be known.

Aus der DE 195 29 547 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung von Koordinatenmeßgeräten be kannt, bei dem das gesteuerte Scannen angewandt wird. From DE 195 29 547 A1 a method for the control of coordinate BE is known, wherein the controlled scanning is applied. Zwar werden dabei auch ein Scan- Takt, eine maximale Geschwindigkeit und eine maximale Beschleunigung vorgegeben und es wird die absolute Tastelementposition im Koordinatenmeßsystem des Koordinatenmeß gerätes ermittelt und die Werkstückkontur anhand der gemessenen absoluten Tastelement position bestimmt, jedoch wird dabei von einer bekannten Werkstückkontur ausgegangen, was einen entscheidenden Unterschied zu dem eingangs genannten Verfahren darstellt und leicht ist im Vergleich zu einer unbekannten Werkstückkontur, für die kein Geschwindigkeits verlauf vorhersehbar ist. While doing a scan clock, a maximum speed and a maximum acceleration to be given and it is the absolute Tastelementposition in the coordinate measurement system of Koordinatenmeß device determined and determines the workpiece contour using the measured absolute probe element position, but it is assumed that a known workpiece contour, which represents a crucial difference to the above-mentioned process and is easily compared to an unknown workpiece contour, for running no speed is predictable.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß, ohne von einer bekannten Werkstückkontur auszugehen, eine hohe Verfahrgeschwindigkeit des Tastkopfes erreicht wird, wobei die Schwingungsanfälligkeit vermieden wird und ein Austauschen von Leit- und Scanachse ruckfrei und ohne nennens werte Geschwindigkeitseinbußen erfolgt. The object of the invention is to design a method and an apparatus of the aforementioned type so that, without going out from a known workpiece contour, a high travel speed of the probe is achieved, whereby the susceptibility to vibration is avoided and exchanging control and scanning axis smoothly and occurs without nennens loss of speed.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen 1 und 10 angegebe nen Schritte bzw. Merkmale gelöst. This object is inventively achieved by the attached give in the claims 1 and 10 nen steps or features.

Die Erfindung arbeitet nach einem Scan-Verfahren, das zwischen gesteuertem und geregel tem Scannen angesiedelt ist. The invention operates according to a scanning method which is located between controlled and REG system scanning. Denn einerseits wird mit der Auslenkung des Tastelements nicht unmittelbar ein Regelkreis geschlossen, andererseits ist auch keine Sollkontur des Werkstückes bekannt, die sich gesteuert abfahren ließe. On the one hand, with the deflection of the probe element, a control circuit not closed immediately, on the other hand, no desired contour of the workpiece is known, the exit could be controlled. Vielmehr werden - vereinfacht ge sagt - in regelmäßigen kurzen Zeitabständen aus der Tastelementposition und anderen An fangsparametern Weg-Zeit-Kurven für Leit- und Scan-Achse berechnet, nach denen der Tastkopf wie auf einer Sollkontur verfährt, bis das nächste Paar Weg-Zeit-Kurven aus verän derten Anfangsparametern vorliegt. Rather - simplified ge says - in short, regular time intervals from the Tastelementposition and more fang parameters path-time curves for control and scan axis is calculated, according to which the probe is carried out as to a desired contour, to the next pair of path-time present curves from the top-changed parameters.

Wie im Stand der Technik verfährt dabei diejenige Achse des Meßgerätes, welche bedingt durch die Werkstückkontur in der vorgegebenen Scan-Ebene den größeren Weg zurückle gen muß, die Leitachse, mit konstanter Geschwindigkeit, und die dazu vorzugsweise recht winkelige Achse, die Scan-Achse, verfährt so, daß die Auslenkung des Tastelementes mög lichst wenig von einem Vorgabewert abweicht. this procedure is as in the prior art that the axis of the measuring instrument, which requires zurückle the larger path through the workpiece contour, in the predetermined scanning plane gen the master axis must, at a constant speed, and for this purpose preferably rectangular axis, the scan axis, so that the deflection of the feeler element little aS POSSIBLE from a default value deviates procedure. Wenn sich das Verhältnis in den zurückge legten Wegen der beiden Achsen umkehrt, wird die Scan-Achse zur Leitachse und die Leit achse zur Scan-Achse gemacht, deren Funktionen also vertauscht. If the ratio in the Retired laid reverses paths of the two axes, the scan axis to the master axis and the axis Leit to scan axis made, so their functions switched.

Erfindungsgemäß wird jede Weg-Zeit-Kurve nicht unmittelbar aus der Ist-Auslenkung des Tastelementes gegenüber seiner Sollauslenkung berechnet, sondern aus der momentanen absoluten Ist-Position des Tastelementes im Koordinatensystem des Meßgerätes, die sich aus der momentanen Ist-Position des Tastkopfes und der im selben Moment vorliegenden Tastelementauslenkung zusammensetzt. According to the invention each path-time curve is calculated not directly from the actual deflection of the feeler element relative to its reference excursion, but from the current absolute actual position of the probe element in the coordinate system of the measuring instrument, which from the instantaneous actual position of the probe and in same moment this Tastelementauslenkung composed. Außerdem werden die auf der Weg-Zeit-Kurve am Ende des vorangegangenen Scan-Taktes festgestellte Position des Taktkopfes und seine zugehörige Geschwindigkeit berücksichtigt. In addition, the detected on the path-time curve at the end of the previous scan clock position of the head and its associated clock speed are taken into account. Die Einhaltung einer vorgebbaren Maximalbe schleunigung bei der Berechnung der Weg-Zeit-Kurven dämpft die Neigung zum Schwingen, und das Vertauschen von Scan-Achse und Leitachse erfolgt bei voller Verfahrgeschwindig keit. Compliance with a predetermined Maximalbe acceleration when calculating the path-time curves dampens the tendency to oscillate, and the interchanging scan axis and master axis takes place at full Verfahrgeschwindig ness. Dabei werden die zuletzt zurückgelegten Weganteile des Tastelementes im Koordina tensystem des Meßgerätes als Kriterium für die Umschaltung zwischen Scan-Achse und Leitachse herangezogen. The last distance traveled a path component of the probe element in Coordina tensystem of the measuring device are used as a criterion for switching between scan axis and master axis.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention form the subject matter of the subclaims.

Wenn in einer Ausgestaltung der Erfindung, bei der die vorgegebene Scan-Ebene nicht mit zwei der motorischen Koordinatenachsen des Meßgerätes zusammenfällt, als Leitachse und als Scan-Achse virtuelle Achsen in der Scan-Ebene eingesetzt werden, die sich durch vekto rielle Addition der Bewegungen der vorhandenen motorischen Koordinatenachsen verwirkli chen lassen, kann das erfindungsgemäße Verfahren ohne Einschränkungen angewendet werden. If in one embodiment of the invention, wherein the predetermined scanning plane does not coincide with two of the motor coordinate axes of the measuring device, are used in the scanning plane as a master axis and a scan axis virtual axes extending by Vector Design rielle summing the movements let existing motor coordinate axes verwirkli chen, the method can be used without restriction.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die motorischen Koordinatenachsen des Meßgerätes jeweils mit einem digitalen Lageregler, der in einem festgelegten Reglertakt ar beitet, positioniert werden, können die digitalen Ausgangsgrößen der Weg-Zeit- Kurvenberechnung vorteilhaft weiterverarbeitet werden. When the motor axes of the coordinate measuring device are positioned in each case with a digital position controller, the beitet in a fixed controller cycle ar in a further embodiment of the invention, the digital outputs of the path-time curve calculation can advantageously be processed further.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Dämpfung der Tastkopfbewegung, die sich aufgrund der berechneten Weg-Zeit-Kurven gegenüber der Werkstückkontur einstellt, durch das Verhältnis von Scan-Takt zu Reglertakt beeinflußt wird, läßt sich auf einfache Weise die optimale Dämpfung für das jeweilige Meßgerät einstellen. If the attenuation of the Tastkopfbewegung which is established based on the calculated distance-time curves in relation to the workpiece contour is influenced by the ratio of scan clock to controller cycle in a further embodiment of the invention, can be in a simple way, the optimum damping for the particular meter to adjust.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung jede Weg-Zeit-Kurve durch zweimalige Inte gration einer als konstant vorgegebenen Maximalbeschleunigung berechnet wird, wobei die Maximalbeschleunigung einmal ihr Vorzeichen wechselt, damit die Geschwindigkeit der Scan-Achse gerade null wird, wenn der Tastkopf die am Anfang des Scan-Taktes gemesse ne Tastelementposition erreicht, die das Ende der jeweiligen Weg-Zeit-Kurve darstellt, folgt der Tastkopf der unbekannten Werkstückkontur auf einer geglätteten Kurve, wodurch Schwingungen vermieden werden. If gration further embodiment of the invention, each path-time curve by twice Inte a is calculated as a constant predetermined maximum acceleration, the maximum acceleration once changes its sign, so that the speed of the scan axis being null when the probe that at the beginning of scan clock precisely measured ne Tastelementposition achieved, which represents the end of the respective path-time curve, the probe of the unknown workpiece contour followed by a smoothed curve, whereby vibrations are avoided.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auf jeder berechneten Weg-Zeit-Kurve der Scan-Achse in engen zeitlichen Abständen Kurvenpunkte bestimmt werden, steht die Weg- Zeit-Kurve wie eine Sollkontur in digitaler Form zur Weiterverarbeitung zur Verfügung. If determined in a further embodiment of the invention on each calculated distance-time curve of the scan axis in narrow time intervals curve points, the path-time curve as a desired contour in a digital form for further processing is available.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Kurvenpunkte als Soll-Positionen dem Lageregler der betreffenden motorischen Koordinatenachse des Meßgerätes zugeführt wer den, erfolgt insgesamt das Regeln der Position des Tastkopfes unabhängig von der mo mentanen Auslenkung des Tastelements. If supplied in a further embodiment of the invention the curve points as the target positions to the position controller of the motor coordinate axis of the measuring instrument in question who to, is carried out a total of controlling the position of the probe independent of the deflection of the probe element mo mentanen.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die engen zeitlichen Abstände der Kurven punkte so festgelegt werden, daß sie dem Reglertakt der Lageregler entsprechen, können die Kurvenpunkte ohne Interpolation direkt vom Lageregler übernommen werden. If the narrow time intervals of the curves are points so defined in a further embodiment of the invention that correspond to the clock controller, the position controller, the curve points may be without interpolation taken directly from the position controller.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung beim Vertauschen von Scan-Achse und Leit achse die aktuelle Geschwindigkeit der bisherigen Scan-Achse mit der Maximalbeschleunigung auf die Sollgeschwindigkeit der Leitachse gebracht wird, kann das Vertauschen der Achsen erfolgen, ohne eine Reduzierung der Verfahrgeschwindigkeit des Tastkopfes vor nehmen zu müssen. If axis in a further embodiment of the invention when interchanging scan axis and routing the current speed of the previous scan axis with the maximum acceleration is brought to the target speed of the control axis, the interchange of the axes can be performed without having to take a reduction in the travel speed of the probe prior to to have to.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeich nungen näher beschrieben. Embodiments of the invention will be described in the following calculations with reference to the drawing in more detail. Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Koordinatenmeßgerätes, bei dem das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung einsetzbar sind, Fig. 1 is a schematic representation of a coordinate in which the method and apparatus can be used according to the invention,

Fig. 2 und 3 Erläuterungsbilder für die Bewegung des Tastelementes eines Tastkopfes an einer Kante bzw. in einer Ecke, Fig. 2 and 3 illustrate images for the movement of the probe element of a probe head at an edge or in a corner,

Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung und Fig. 4 is a block diagram for explaining the method according to the invention, and

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der vorzugsweise angewendeten Berech nung von Weg-Zeit-Kurven. Fig. 5 is a diagram for explaining the calculation preferably applied voltage of travel-time curves.

Fig. 1 zeigt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Koordinatenmeßgerät mit einem Meßtisch 12 und einem Tastkopf 14 . Fig. 1 shows an overall designated 10 Coordinate measuring with a measuring table 12, and a probe fourteenth Ein Werkstück, dessen unbekannte Kontur erfaßt werden soll, ist in Fig. 1 nicht dargestellt. A workpiece whose contour is to be detected is unknown, not shown in FIG. 1. Die Fig. 2 und 3 zeigen zu Erläuterungszwecken jeweils ein Werk stück 16 , worauf weiter unten noch näher eingegangen wird. Figs. 2 and 3 show for illustrative purposes each a work piece 16, which will be discussed in more detail below. Der Tastkopf 14 ist in den drei Koordinatenrichtungen X, Y, Z durch eine insgesamt mit 18 bezeichnete Mechanik beweg lich. The probe 14 is Move Lich in the three coordinate directions X, Y, Z by a generally designated 18 mechanics. Die Mechanik besteht aus einer bekannten Kreuzschlittenanordnung, die in Fig. 1 hinter Faltenbalgen 20 , 21 , 22 verborgen ist. The mechanism consists of a known cross-carriage assembly, which is hidden in Fig. 1 behind bellows 20, 21, 22. Der Mechanik 18 ist ein Ständer 24 mit einem Gegen halter 26 zugeordnet. The mechanism 18 is a rack 24 associated with a counter-holder 26th Der Meßtisch 12 trägt einen Drehtisch 28 . The measuring table 12 supports a turntable 28th Zwischen einer an dem Ge genhalter drehbar gelagerten Spitze (nicht sichtbar) und einer Spitze 30 des Drehtisches 28 kann ein Werkstück aufgenommen werden. Between one of the Ge genhalter rotatably mounted tip (not visible) and a tip 30 of the turntable 28 may be included a workpiece. Das Werkstück könnte aber auch nur auf dem Drehtisch 28 befestigt werden. But the work could only be fixed on the turntable 28th Außerdem kann der Drehtisch auch dazu benutzt werden, die Bewegung des Tastkopfes in der Koordinatenrichtung X oder Y zu simulieren, so daß der Tastkopf lediglich in den Koordinatenrichtungen Z und Y bzw. X zu bewegen wäre. In addition, the rotary table can also be used to simulate the movement of the probe head in the coordinate direction X or Y, so that the probe would be to move only in the coordinate directions X or Y and Z. An dem Tastkopf 14 ist ein Tastelement 34 beweglich befestigt. At the probe 14 is a feeler element is movably mounted 34th Das Tastelement kann ein Taststift sein, der am vorderen Ende eine Tastkugel 36 trägt, wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. The sensing element may be a stylus carrying a stylus tip 36 at the front end, as shown in FIGS. 2 and 3. Der Tastkopf 14 ist ein messender Tastkopf, der über nicht gezeigte Sensoren die Auslen kung des Tastelements 34 mißt, im Gegensatz zu einem schaltenden Tastkopf, der bei Be rührung mit einem Werkstück einen Schaltvorgang auslöst, durch den beispielsweise der Tastkopf zurückgefahren wird. The probe 14 is a measuring probe head which measures the Auslen effect of the probe element 34 via not shown sensors, in contrast to a switching probe head, the stirring at Be triggers a switching operation with a workpiece, is moved back by the example of the probe. Dem Koordinatenmeßgerät 10 sind zwei symbolisch ange deutete Rechner 38 und 40 zugeordnet. The coordinate measuring instrument 10 are associated with 38 and 40 two symbolically indicated computer. Der Rechner 38 dient zur Steuerung der Mechanik 18 und des Drehtisches 28 . The computer 38 is used to control the mechanism 18 and the rotary table 28th Der Rechner 40 wird zur Dateneingabe, Meßwertermittlung und -auswertung eingesetzt. The computer 40 is used for data input, measured value determination and evaluation. Den Rechnern 38 , 40 sind eine übliche Tastatur und ein Anzeige bildschirm zugeordnet, worauf hier nicht näher eingegangen zu werden braucht. The computers 38, 40 are assigned to screen a standard keyboard and a display, needs to be followed not discussed here.

Mit dem messenden Tastkopf 14 wird auf dem Koordinatenmeßgerät 10 eine unbekannte Werkstückkontur durch Scannen in einer beliebig vorgebbaren Scan-Ebene erfaßt. With the measuring probe head 14 an unknown workpiece contour is detected by scanning in an arbitrarily predetermined scan plane on the coordinate-tenth Zu die sem Zweck wird das an dem Tastkopf befindliche auslenkbare Tastelement 34 in der Scan- Ebene durch entsprechende Steuerung der Mechanik 18 so geführt, daß das Tastelement 34 in ständigem Kontakt mit der Werkstückkontur bleibt. At the end, the sem located on the probe head deflectable feeler element 34 is guided in the scanning plane through appropriate control of the mechanism 18 so that the sensing element 34 remains in constant contact with the workpiece contour. Dazu wird der Tastkopf 14 in einer Pa rallelebene zur Scan-Ebene mittels einer Leitachse und einer Scan-Achse verfahren, die vorzugsweise rechtwinkelig zueinander sind und je nach aktuellem Verlauf der Werkstück kontur in dieser Funktion vertauschbar sind. For this purpose, the probe head 14 in a plane Pa ralle to the scanning plane by means of a master axis and a scanning-axis process, which are preferably perpendicular to each other and depending on the current course of the work piece contour are interchangeable in this function. Im folgenden ist das noch näher beschrieben. The following is described in more detail. Während des Verfahrens des Tastkopfes 14 werden Meßwerte der unbekannten Werkstück kontur aufgenommen. During the procedure, the probe 14 measured values of the unknown workpiece are recorded contour. Der Meßablauf wird hierbei durch den Rechner 38 gesteuert. The measurement procedure is here controlled by the computer 38th Die Me chanik weist nicht dargestellte Antriebe auf, die den Tastkopf 14 in den genannten Richtun gen verfahren. The mechanics Me does not have drives shown that gen move the probe 14 in the mentioned Richtun. Jeder Antriebsachse oder motorischen Koordinatenachse X, Y, Z sind Weg aufnehmer (z. B. in Form von Glasmaßstäben der Firma Heidenhain) zugeordnet, an denen die genaue Position des Tastkopfes 14 abgelesen wird. Each drive shaft or motor coordinate axis X, Y, Z are path sensor (z. B. in the form of glass scales Heidenhain) is assigned, at which the exact position of the probe 14 is read. Die Auslenkungen des Tastelements 34 gegenüber dem Tastkopf 14 sowie die an den Maßstäben erfaßten Positionen des Tast kopfes werden an den Rechner 40 zur Meßwertermittlung und -auswertung übertragen. The deflections of the probe element 34 relative to the probe 14 and the sensed positions of the scales of the scan head will be transferred to the computer 40 for measured value determination and evaluation. Der Rechner 40 ist mit dem Rechner 38 verbunden, der den Meßablauf steuert. The computer 40 is connected to the computer 38 which controls the measurement sequence.

Statt des Koordinatenmeßgerätes 10 kann auch ein Digitalisiergerät oder eine Kopiervor richtung nach dem erfindungsgemäßen Scan-Verfahren arbeiten. Instead of the coordinate 10 and a digitizer or a Kopiervor direction by the novel scan method can work.

An dem Scan-Vorgang, wie er bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung ausgeführt wird, sind minimal zwei Achsen beteiligt, die sogenannte Leitachse und die soge nannte Scan-Achse. At the scanning process, as performed in the method and the device according to the invention, two axes are involved minimal, the so-called master axis and the so-called scan-axis. Dabei kann es sich beispielsweise um die beiden motorischen Koordi natenachsen X und Y handeln. It may, for example, the two motor Koordi natenachsen X and Y act. Die Leitachse verfährt vorzugsweise mit konstanter Ge schwindigkeit. The master axis moves preferably with constant speed Ge. Das ist die Achse, welche abhängig von der Kontur den größeren Weg zu rücklegen muß. This is the axis which must be put back the larger path depending on the contour. Die Scan-Achse wird währenddessen so verfahren, daß die Tasterauslen kung in Scan-Richtung jederzeit einer gewünschten Sollauslenkung möglichst nahe kommt. The scan axis during which process so that the Tasterauslen any time comes effect in the scanning direction of a desired reference excursion as close as possible. Die Zuordnung, welche Achse Leit- und welche Scan-Achse ist, wird in jedem Scan-Takt neu bestimmt, was im folgenden noch ausführlicher beschrieben ist. The allocation of axis control and which scan axis is determined anew in each scan clock, more fully described below. Beispielsweise ist es erfor derlich, an Kanten ( Fig. 2) oder Innenecken ( Fig. 3) oder allgemein bei Richtungsänderungen (Ecken, Rundungen), die einen bestimmten Grenzwert übersteigen, zwischen Leitachse und Scan-Achse umzuschalten. For example, it is erfor sary, at edges (Fig. 2) or inner corners (Fig. 3) or general changes in direction (corners, curves) that exceed a certain limit, switching between the master axis and scan axis.

Anhand von Fig. 5 sei das erfindungsgemäße Verfahren kurz vorgestellt, welches dann an schließend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 ausführlich beschrieben wird. Referring to Fig. 5, the inventive method is briefly described, which is then described in detail to closing with reference to FIGS. 4 and 5. Beim Scannen folgt das Tastelement 34 der zu erfassenden unbekannten Werkstückkontur un mittelbar, dh der in Fig. 5 mit M bezeichneten Kurve. When scanning the probe element 34 to be detected unknown workpiece contour un ie the curve indicated in Fig. 5 with M follows indirectly. Der Tastkopf 14 folgt nicht dem ge nauen Konturverlauf M, sondern aneinander gereihten Weg-Zeit-Kurven s(t), die gemeinsam eine in Fig. 5 dargestellte Kurve S = s(t) bilden. The probe 14 does not follow the contour ge nauen M, but juxtaposed path-time curve s (t), which together form a curve shown in Fig. 5 = s S form (t). Erfindungsgemäß ergibt sich aus der Aus lenkung des Tastelements plus der Position der Scan-Achse des Tastkopfes 14 die absolute Tastelementposition in dem Koordinatensystem des Meßgerätes 10 , auf die anschließend der Tastkopf gefahren werden soll, um die Auslenkung des Tastelements 34 in einem vorbe stimmten Bereich zu halten. According to the invention results from the off deflection of the probe element plus the position of the scan axis of the probe head 14, the absolute Tastelementposition in the coordinate system of the measuring device 10 to which the probe is to be moved then to voted the deflection of the probe element 34 in a vorbe area to hold. Die Kurve M ist die unbekannte Kontur, welcher der Tastkopf 14 in möglichst engem Abstand folgen soll. The curve M is the unknown contour that the probe 14 is to follow in the narrowest possible spacing. Das Tastelement 34 folgt der Werkstückkontur und seine gemessene absolute Position entspricht somit der unbekannten Kontur. The scanning element 34 follows the workpiece contour and thus its measured absolute position corresponding to the unknown contour.

Allgemein bezeichnet in Fig. 5 "A" die Kurve für die Beschleunigung a(t), V die Kurve für die Geschwindigkeit v(t) und S die Kurve s(t) für den Weg oder die Position in Abhängigkeit von der Zeit für die motorischen Koordinatenachsen, wogegen die mit "M" bezeichnete Kurve, wie gesagt, die unbekannte Kontur wiedergibt. Generally 5 "A" is the curve indicated in Fig. The curve for the acceleration a (t), V is the curve for the speed v (t) and S s (t) for the path or the position in function of time for the motor coordinate axes, whereas the direction indicated by "M" curve, as said, represents the unknown contour. Dargestellt sind in Fig. 5 die letzten vier Scan- Takte der Bewegung einer Scan-Achse vor der Umschaltung zur Leitachse. Are shown in Fig. 5, the last four scanning cycles of the movement of a scan axis before switching to the master axis. Dabei sind die Positionen s0 bis s3 die von einem im folgenden noch näher erläuterten Scan-Algorithmus berechneten Sollwerte. The positions are s0 to s3 calculated by an even closer explained below scanning algorithm setpoints. Die Punkte auf der Kurve S = s(t) zeigen den Weg der Scan-Achse in Abhängigkeit von der Zeit t. The points on the curve S = s (t) show the path of the scan axis in function of time t. Jeder Punkt auf der Kurve S = s(t) kann als ein berechneter Sollwert für den Lageregler der Scan-Achse betrachtet werden. Each point on the curve S = s (t) can be regarded as a calculated target value for the position controller of the scan axis.

Fig. 4 zeigt den Tastkopf 14 , der mit dem Tastelement 34 die unbekannte Kontur eines Werkstückes 16 abtastet. Fig. 4 shows the probe 14 that scans with the probe element 34, the unknown contour of a work piece 16. Die Auslenkung des Tastelements wird auf oben kurz beschriebe ne Weise bestimmt und in einen als Block 42 dargestellten Scan-Algorithmus übertragen, der mit einem Taktgeber 43 einen Scan-Takt als ein sich wiederholendes Zeitintervall festlegt und zusammen mit einem Block 44 die Berechnung der Weg-Zeit-Kurven für die Leit- und die Scan-Achse vornimmt. The deflection of the feeler element is determined on briefly above-described ne manner and transferred to a shown as a block 42 scanning algorithm which defines with a clock 43 a scan clock as a repeating time interval, and together with a block 44, the calculation of the path makes time curves for the control and the scan axis. Der Scan-Algorithmus und das Programm zur Berechnung der Weg-Zeit-Kurven befinden sich in dem Steuerungsrechner 38 des Meßgerätes 10 . The scanning algorithm and the program to calculate the path-time curves are in the control computer 38 of the meter 10th Fig. 5 zeigt vier Scan-Takte oder -Intervalle t0-t1, t1-t2, t2-t3 und t3-t4. FIG. 5 shows four scanning cycles or intervals t0-t1, t1-t2, t2-t3 and t4-t3. Die Kurve S = s(t) setzt sich aus einzelnen Weg-Zeit-Kurven zusammen, die sich jeweils über einen der vorgenannten Scan-Takte oder -Intervalle erstrecken. The curve S = s (t) is composed of individual distance-time curves, which each extend over one of the aforementioned scanning cycles or intervals. Der niederfrequente Scan-Takt kann beispielsweise aus sich wiederholenden Scan- oder Zeitintervallen von jeweils 50 ms bestehen. The low-frequency scan clock may for example consist of repetitive scanning or time intervals of every 50 ms.

Aus Fig. 4 geht weiter hervor, daß für jede Antriebsachse oder motorische Koordinatenachse X, Y, Z des Meßgerätes 10 und somit für die Scan- und die Leitachse ein hochfrequent ar beitender Lageregler 46 vorgesehen ist. From Fig. 4 it appears further that a high frequency ar beitender position controller 46 is provided for each drive axis or motor coordinate axis X, Y, Z of the measurement device 10 and thus for the scanning and the master axis. Mit "hochfrequent" ist gemeint, daß dieser Regler in Zeitintervallen regelt, die wesentlich kürzer sind als der Scan-Takt und beispielsweise 1 ms betragen können. By "high-frequency" is meant that the controller regulates in time intervals which are substantially shorter than the scan clock and can be, for example, 1 ms. Für die Festlegung der Zeitintervalle, in denen der Regler regelt, dient ein Taktgeber 47 . For the determination of the time intervals in which the controller controls, is a clock 47th Die einzelnen Stützpunkte, auf die der Lageregler 46 regelt, sind auf der Kur ve S = s(t) in Fig. 5 als helle Punkte angedeutet. The individual points to which the position controller 46 controls, on the cure ve S = s (t) in Fig. 5 are indicated as light spots. Die Ist-Position des Tastkopfes 14 wird durch einen Meßwertgeber 48 erfaßt und dem Lageregler 46 sowie dem Scan-Algorithmus 42 übermittelt. The actual position of the probe 14 is detected by a transducer 48 and transmitted to the position controller 46 and the scanning algorithm 42nd Der Lageregler 46 ermittelt auf übliche Weise aus einem vorgegebenen Soll wert und dem Ist-Wert ein Stellsignal 50 , mit dem der Antrieb der betreffenden motorischen Koordinatenachse 52 angesteuert wird, um den Tastkopf 14 in die Sollposition zu bringen. The position controller 46 determines in a conventional manner from a predetermined target value and the actual value of a control signal 50 to which the drive of the motor concerned coordinate axis 52 is driven to bring the probe 14 into the desired position. Jeder motorischen Koordinatenachse 52 ist einer der Meßwertgeber 48 zugeordnet, bei de nen es sich um Glasmaßstäbe der oben genannten Art handeln kann. May, at any motor coordinate axis 52 is associated with one of the transducer 48, at de nen there are glass scales of the type mentioned above act. Mit den Meßwertge bern 48 werden die Positionen der motorischen Koordinatenachsen 52 , dh die Position des Tastkopfes 14 bestimmt. With the Meßwertge bern 48, the positions of the motor 52 coordinate axes, ie the position of the probe 14 is determined. Entsprechende Meßwertgeber 53 sind in dem Tastkopf 14 zur Er fassung der Auslenkung des Tastelements 34 vorgesehen. Corresponding transducers 53 are in the probe head 14 to the He of the deflection of the probe element 34 jack provided. Die ermittelte Tastelementaus lenkung 54 wird von dem Tastkopf 14 in den Scan-Algorithmus 42 übertragen, um sie dort mit der gemessenen Ist-Position 49 des Tastkopfes 14 zur absoluten Tastelementposition im Koordinatensystem des Meßgerätes 10 zu addieren. The Tastelementaus determined steering 54 is transmitted from the probe 14 in the scan algorithm 42 in order to add up there with the measured actual position 49 of the probe 14 to the absolute coordinate system of the measuring device in Tastelementposition 10th

Das erfindungsgemäße Scan-Verfahren wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 5 mehr ins ein zelne gehend beschrieben. The scan method of the invention will now be described with reference to Fig. 5 more into indi vidual described continuously. Bevor das auslenkbare Tastelement 34 in der Scan-Ebene so geführt wird, daß es in ständigem Kontakt mit der Werkstückkontur bleibt, wird nicht nur der Scan-Takt als ein sich wiederholendes Zeitintervall t0-t1, t1-t2, usw. für den Taktgeber 43 festgelegt, sondern es werden auch eine meßgerätbedingte Maximalbeschleunigung a max und eine meßgerätbedingte Maximalgeschwindigkeit v max für die Leitachse und die Scan- Achse bestimmt, die in den Rechner 40 eingegeben und abrufbar gespeichert werden. Before the deflectable feeler element is guided in the scan plane 34 such that it remains in constant contact with the workpiece contour, not only the scan clock as a repeating time interval t0-t1, t1-t2, and so on for the clock 43 set, but also a meßgerätbedingte maximum acceleration a max and a meßgerätbedingte maximum speed v max for the master axis and the scan axis are determined, which are input into the computer 40 and stored in retrievable fashion. Beide Maximalwerte sind in Fig. 5 eingetragen. Both maximum values are shown in Fig. 5.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Scannen, das in dem hier beschriebenen Beispiel auf dem Koordinatenmeßgerät 10 ausgeführt wird, indem das am Tastkopf 14 befindliche, aus lenkbare Tastelement 34 in der Scanebene so geführt wird, daß das Tastelement in ständi gem Kontakt mit der Werkstückkontur bleibt, und indem der Tastkopf 14 in einer Parallelebe ne zur Scan-Ebene auf oben beschriebene Weise gefahren wird und damit Meßwerte der unbekannten Werkstückkontur aufgenommen werden, beinhaltet erfindungsgemäß folgende Detailschritte: The inventive method for scanning, which is performed in the example described here on the coordinate measuring 10 by being located on the probe head 14, out of steerable probe element 34 in the scanning plane so that the sensing element remains in ständi gem contact with the workpiece contour, and is by the probe 14 in a ne Parallelebe to the scanning plane moved in the above manner, and thus measured values of the unknown workpiece contour can be recorded, according to the invention includes the following detailed steps:
Vor dem Führen des am Tastkopf 14 befindlichen Tastelements 34 in der Scan-Ebene wird einmalig vorgegeben Before the performing of the probe element 34 located on the probe 14 in the scan plane is set once

  • - ein Scan-Takt, den der Taktgeber 43 als ein sich wiederholendes Zeitintervall erzeugt, und - a scan clock, the clock generator generates the 43 as a repeating time interval, and
  • - eine meßgerätbedingte Maximalbeschleunigung a max und eine meßgerätbedingte Maxi malgeschwindigkeit v max für die Leitachse und die Scan-Achse; - a meßgerätbedingte maximum acceleration a max and a meßgerätbedingte Maxi drawing speed v max for the master axis and the scan axis; danach werden in jedem Scan-Takt folgende Schritte ausgeführt: then in each scan clock following steps:
    • 1. Messen der absoluten Tastelementposition mittels s0, s1, s2 usw. im Koordinatensystem des Meßgerätes 10 , die sich aus der jeweiligen momentanen Ist-Position 49 des Tast kopfes 14 am Anfang des Scan-Taktes und der im selben Moment vorliegenden Tast elementauslenkung 54 zusammensetzt, 1. Measure the absolute Tastelementposition by s0, s1, s2, etc. in the coordinate system of the measuring device 10, the 14 elementauslenkung from the respective instantaneous actual position 49 of the scan head at the beginning of the scan cycle and the present in the same moment composed Tast 54 .
    • 2. Berechnen einer Weg-Zeit-Kurve für die Scan-Achse, deren Verlauf eine mathemati sche Funktion von folgenden, in dem Scan-Algorithmus 42 gesammelten Parametern ist: 2. calculating a path-time curve for the scan axis, the course of which is a specific mathematical function of the following, collected in the scanning algorithm parameters 42:
      der gemessenen absoluten Tastelementposition s0, s1, s2 usw., the measured absolute Tastelementposition s0, s1, s2, etc.
      einer auf der Weg-Zeit-Kurve am Ende des vorangegangenen Scan-Taktes festgestell ten Position des Tastkopfes 14 sowie seiner zugehörigen Geschwindigkeit, one on the path-time curve at the end of the previous scan clock fixed frame th position of the probe head 14 and its associated speed,
      der vorgegebenen Maximalbeschleunigung a max sowie the predetermined maximum acceleration a max and
      der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v max , the predetermined maximum speed v max,
    • 3. Fahren des Tastkopfes 14 mittels der Leitachse mit einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die Maximalgeschwindigkeit v max , und mittels der Scan-Achse entlang der für den vorliegenden Scan-Takt mit Hilfe des Rechners 38 neu berechneten Weg-Zeit-Kurve; 3. Driving of the probe head 14 by means of the master axis at a speed which is less than the maximum speed v max, and using the scan-axis along the present for the scan clock with the aid of the computer 38 newly calculated path-time curve; und and
    • 4. Erfassen der gesuchten Werkstückkontur anhand der gemessenen absoluten Tastele mentpositionen mit Hilfe des Rechners 40 . 4. Enter the desired workpiece contour by means of the measured absolute positions Tastele ment with the aid of the computer 40th

Die praktische Realisierung des vorstehend allgemein dargestellten erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun anhand des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 4 und 5 im einzelnen beschrieben. The practical realization of the inventive method illustrated generally above, will now be described with reference to the embodiment according to FIGS. 4 and 5 in detail.

Fig. 5 zeigt am Beispiel von vier Zeitintervallen die Bewegung der Scan-Achse in Abhängig keit von der Zeit t. Fig. 5 shows the example of four time intervals, the movement of the scan axis in Depending speed of the time t. Zur einfacheren Darstellung beginnt das erste Zeitintervall t0-t1 im Zeit punkt t0 mit s = 0 und v = 0, und der Sollwert für die Tastelementauslenkung soll über den ge samten Scan-Verlauf null betragen. For ease of presentation the first time interval t0-t1 begins at time point t0 with s = 0 and v = 0, and the target value for the Tastelementauslenkung should be over the entire ge Scan History zero. Der Scan-Algorithmus 42 addiert im Zeitpunkt t0 die ge messene Tastkopfposition 49 und die gemessene Tastelementauslenkung 54 zur absoluten Tastelementposition s0, die sich auf der Kurve M befindet. The scanning algorithm 42 adds the time t0, the ge metered Tastkopfposition 49 and the measured Tastelementauslenkung 54 to the absolute Tastelementposition s0, which is located on the curve M.

Generell ist es das Ziel, den Tastkopf 14 mittels der Scan-Achse auf die gemessene abso lute Tastelementposition zu verfahren, dann würde die Tastelementauslenkung 54 auch gerade dem gewünschten Sollwert 0 entsprechen. Generally, the aim is to move the probe 14 by means of the scan-axis to the measured abso lute Tastelementposition, then the Tastelementauslenkung 54 would also correspond precisely to the desired set 0. Also ist diese gemessene absolute Tast elementposition s0 die im Zeitintervall t0-t1 anzustrebende Sollposition für den Tastkopf 14 . So these measured absolute tactile element is position s0 to be aimed at in the time interval t0-t1 set position for the scanner 14th Sie wird, vom Scan-Algorithmus 42 ermittelt und als Eingangsgröße an die Einrichtung 44 zur Berechnung von Weg-Zeit-Kurven übertragen. It is determined and the scanning algorithm 42 transmitted as input to the device 44 for the computation of travel-time curves.

Diese Einrichtung 44 berechnet für das Zeitintervall t0-t1 eine Weg-Zeit-Kurve, in diesem Beispiel durch zweimalige Integration der als konstant vorgegebenen Maximalbeschleuni gung a max . This means 44 calculates a path-time curve, in this example by double integration of a constant predetermined Maximalbeschleuni supply a maximum for the time interval t0-t1. Wie die Kurve A = f(t) in Fig. 5 zeigt, wird der Tastkopf 14 von der Scan-Achse zu nächst mit a max beschleunigt und anschließend mit a max gebremst, was bedeutet, daß die darunter dargestellte Geschwindigkeitskurve V = f(t) zunächst linear ansteigt und anschlie ßend linear abfällt und die zugehörige Weg-Zeit-Kurve S = f(t) immer S-förmig verläuft, weil der Tastkopf 14 seine Sollposition s0 möglichst schnell erreichen, aber seine Bewegung mit der Geschwindigkeit v = 0 beenden soll. As the curve A = f (t) in Fig. 5, the probe head 14 is accelerated from the scan axis to the next with A max and then braked with a maximum, which means that the velocity curve shown including V = f (t ) initially rises linearly and subsequently falls ßend linear and the associated path-time curve S = f (t) always runs S-shaped, because the probe 14 s0 its desired position reached as quickly as possible, but stop its movement at the speed v = 0 should.

Aufgrund der berechneten ersten Weg-Zeit-Kurve würde die Scan-Achse die Sollposition s0 im Zeitpunkt t11 erreichen, wie Fig. 5 jedoch zeigt, endet das aktuelle Zeitintervall t0-t1 be reits im Zeitpunkt t1. Due to the calculated first distance-time curve, the scan axis would reach the target position s0 at the time t11 as shown in FIG. 5, however, shows the current time interval t0-t1 ends be already at the time t1. In diesem Moment werden automatisch eine neue Tastkopf- Sollposition und eine neue Weg-Zeit-Kurve für das zweite Zeitintervall t1-t2 bestimmt. At this moment, a new Tastkopf- target position and a new path-time curve for the second time interval t1-t2 are automatically determined. Dazu ermittelt der Scan-Algorithmus 42 , in gleicher Weise wie zuvor, die gemessene absolute Tastelementposition s1, und die Einrichtung 44 berechnet erneut eine Weg-Zeit-Kurve durch zweimalige Integration von a max . For this purpose, determines the scanning algorithm 42, in the same manner as above, the measured absolute Tastelementposition s1, and the means 44 calculates again a path-time curve by double integration of a max. Neben a max fließt als Parameter auch diejenige momentane Position und momentane Geschwindigkeit mit ein, die die Scan-Achse auf der Kurve S bzw. V am Ende des ersten Zeitintervalls erreicht hat. In addition to a maximum and that of current position and current speed flows as a parameter with which has reached the scan axis on the curve S and V at the end of the first time interval. Dadurch schließt die zweite Weg-Zeit- Kurve im Zeitpunkt t1 tangential an die erste Weg-Zeit-Kurve an, die Bewegung der Scan- Achse ist also ruckfrei und würde im Zeitpunkt t21 in Position s1 mit der Geschwindigkeit v = 0 enden. Thereby closing the second path-time curve at the time t1 tangential to the first path-time curve, the movement of the scan axis is thus smoothly and would at the time t21 in position s1 at the speed v = end 0th

Aber auch im Zeitintervall t1-t2 erreicht die Scan-Achse die Sollposition s1 nicht, weil sich im Zeitpunkt t2 die dritte Weg-Zeit-Kurve anschließt. But in the time interval t1-t2, the scan axis does not reach the target position s1 because adjoins the third path-time curve at the time t2. Im Zeitpunkt t2 ermittelt der Scan- Algorithmus 42 wiederum die gemessene absolute Tastelementposition s2, die in diesem Zeitpunkt zufällig gleich der gemessenen Tastkopfposition 49 ist, die Tastelementauslenkung 54 ist also idealerweise 0, aber die momentane Geschwindigkeit ist ungleich 0. Deshalb wird eine Weg-Zeit-Kurve berechnet, welche durch zweimalige Integration von a max den Tastkopf 14 zunächst abbremst, um dann im Zeitpunkt t31 weich in diesen Punkt zurückzukehren. At time t2, the scan algorithm 42 in turn determines the measured absolute Tastelementposition s2, which is equal to the measured Tastkopfposition 49 at that time by chance the Tastelementauslenkung 54 is thus ideally 0, but the instantaneous speed is not equal to 0. Therefore, a path-time curve calculated that the probe 14 first decelerates by double integration of a maximum, and then soft return at the time t31 in this point.

Auch die Sollposition s2 ist im Zeitpunkt t3 nicht erreicht und nach gleichem Schema schließt sich die vierte Weg-Zeit-Kurve an, welche im Zeitpunkt t41 enden würde. The target position s2 is not reached in time t3 and the same scheme, the fourth path-time curve follows, which would end at the time t41.

Im Zeitpunkt t4 stellt der Scan-Algorithmus 42 anhand des Verhältnisses der zuletzt zurück gelegten Teilstücke von Scan- und Leitachse fest, daß diese beiden Achsen vertauscht wer den müssen. At time t4, the scanning algorithm 42 determines from the ratio of the last traversed portions of scanning and master axis, that these two axes interchanged who need to. Die bisher ausführlich beschriebene Scan-Achse wird nun zur Leitachse, was die zwei auseinanderstrebenden Äste der Weg-Zeit-Kurven in Fig. 5 deutlich zeigen. The previously described in detail scan axis now becomes the master axis, which show the two divergent branches of the travel-time curves in Fig. 5 significantly. Der untere Kurvenast zeigt den in t4 verworfenen Verlauf der vorangegangenen Weg-Zeit-Kurve, der nach oben verlaufende Kurvenast zeigt die neue Weg-Zeit-Kurve hin zu einer konstanten Geschwindigkeit für die Funktion als Leitachse, beispielsweise v max . The lower branch of the curve shows the discarded in t4 during the previous path-time curve of the upwardly extending branch of the curve, the new path-time curve, to a constant speed for the function as a master axis, for example, v max. Die bisherige Leitachse hingegen verfährt seit dem Zeitpunkt t4 bereits als Scan-Achse auf einer in Fig. 5 nicht dar gestellten Weg-Zeit-Kurve, die mit ihrer bisherigen Geschwindigkeit als Anfangsparameter berechnet wurde. The current leading axis moves from the time t4 already as a scan axis on a in Fig. 5 is not provided path-time curve was calculated with their previous speed as the initial parameters. Daraus ergibt sich, daß das Vertauschen von Leitachse und Scan-Achse ruckfrei und ohne Geschwindigkeitseinbußen erfolgt. It follows that the interchanging of the leading axis and scan axis is performed smoothly and without loss of speed.

Wie Fig. 5 weiter zeigt, folgt die Kurve S, die sich aus den einzelnen Weg-Zeit-Kurven s(t) der Scan-Achse zusammensetzt, der rauhen Werkstückkontur mit einer gewissen Dämp fung, wodurch die im Stand der Technik vorhandene Schwingungsanfälligkeit des geregelten Scannens beseitigt wird, was sich folgendermaßen erklären läßt: As shown in Fig. 5 also shows, follows the curve S, the scan axis is composed of the single distance-time curve s (t) of the rough workpiece contour evaporation with a certain Dämp, whereby the existing in the prior art vibration susceptibility of controlled scanning is eliminated, which can be explained as follows:
Die absoluten Tastelementpositionen s0, s1, s2, s3 usw. werden nur einmal pro Scan-Takt erfaßt, also z. The absolute Tastelementpositionen s0, s1, s2, s3, etc. are recorded only once per scan cycle, ie for. B. alle 50 ms. Example, every 50 ms. Hingegen werden die einzelnen Stützpunkte auf der Kurve S wesentlich häufiger bestimmt und von der Scan-Achse ausgeregelt, beispielsweise alle 1 ms. In contrast, the individual bases can be determined much more frequently on the curve S and corrected by the scan axis, for example, every 1 ms. Das heißt, der Tastkopf 14 fährt aufgrund des hochfrequenten Reglertaktes zwar nicht ab solut genau, aber immer sehr nahe entlang einer glatten, durch Integration berechneten Kur ve. That is, the probe 14 does not move due to the high frequency controller cycle Although absolute terms from exactly, but've always been very close along a smooth, calculated by integrating treatment. Deren Verlauf wird in vergleichsweise großen Zeitintervallen an die tatsächliche Werk stückkontur angepaßt, ohne dadurch Sprünge oder andere Störungen in die Kurve zu be kommen. The course of which is adjusted in relatively large intervals of time to the actual workpiece contour, without thereby cracks or other disturbances in the curve come to be. Würde man den Scan-Takt bis nahe an den Reglertakt erhöhen, wären die zum Fahren des Tastkopfes verwendeten Abschnitte der Weg-Zeit-Kurven sehr kurz, mit nur we nigen Stützpunkten belegt und würden ständig an die reale Werkstückkontur angepaßt. If you were to increase the scan clock to near the controller cycle, the sections of the path-time curves used for driving the probe would be very short, occupied by only we Nigen bases and would constantly adapted to the real workpiece contour. In diesem Fall träte keine Dämpfung ein, und das System wäre schwingungsanfällig. In this case, no loss would occur, and the system would be susceptible to vibrations. Würde man umgekehrt die Zeitintervalle des Scan-Taktes viel länger machen, ließe sich das Tast element nicht innerhalb seines Auslenkbereiches mit dem Werkstück in Kontakt halten, son dern würde abheben oder aufsetzen. If one were to make similar demands to the time intervals of the scan clock for much longer, the tactile element could not within its deflection range with the workpiece in contact maintain, son countries would stand or sit up. Dieses Beispiel zeigt, daß es zwischen den beiden Extremen einen Bereich gibt, in dem sich das Dämpfungsverhalten durch das Verhältnis von Scan-Takt zu Reglertakt beeinflussen läßt. This example shows that there is an area between the two extremes, in which the damping behavior can be influenced to controller clock by the ratio of scan clock. Dabei haben natürlich die vorgegebenen Werte für die Maximalbeschleunigung und Maximalgeschwindigkeit auch noch einen wesentlichen Einfluß. Of course, the predetermined values ​​for the maximum acceleration and maximum speed also have an important influence.

Ein weiterer Aspekt, um die Schwingungsanfälligkeit zu vermeiden, besteht darin, daß statt der relativen Auslenkung des Tastelementes 34 gegenüber dem Tastkopf 14 erfindungsgemäß die absolute Tastelementposition s0, s1, s2 usw. im Koordinatensystem des Meßgerä tes 10 für die Berechnung der Weg-Zeit-Kurven vorgesehen ist. Another aspect is to avoid the susceptibility to vibration, is that instead of the relative displacement of the probe element 34 relative to the probe head 14 s2 according to the invention the absolute Tastelementposition s0, s1, etc. in the coordinate system of the Gauge tes 10 for calculating the path-time curves is provided. Während des Regelvor gangs der Scan-Achse auf einen Stützpunkt der Kurve S kann sich nämlich die Auslenkung ändern, beispielsweise beim Überschwingen des Tastkopfes 14 , ohne daß sich das Tast element 34 gegenüber der Werkstückkontur verschiebt. During the passage of the Regelvor scan axis on a vertex of the curve S may in fact change the deflection, for example when overshoot of the probe 14 without the momentary shifts element 34 against the workpiece contour. Das heißt, die Summe aus gemes sener Tastkopfposition und gemessener Tastelementauslenkung bleibt gleich, auch wenn sich der Tastkopf 14 etwas bewegt. That is, the sum of gemes sener Tastkopfposition and measured Tastelementauslenkung remains the same, even if the probe 14 moves slightly. Da somit die momentane Auslenkung des Tastelements 34 nicht in den Regelvorgang eingeht, den der Lageregler 46 beim Fahren des Tastkopfes 14 ausführt, ist die direkte Auswirkung der Auslenkung auf die Position des Tastkopfes und damit dessen Schwingungsanfälligkeit beseitigt. Thus, since the instantaneous deflection of the probe element 34 does not enter the control process, to the position controller 46 performs while driving the probe 14, the direct effect of the deflection at the position of the probe and thus its susceptibility to vibration has been eliminated. Voraussetzung dafür ist, daß auf den im Scan-Takt berechneten Weg-Zeit-Kurven s(t) in engen zeitlichen Abständen Kurvenpunkte bestimmt werden, also in zeitlichen Abständen, die wesentlich kleiner sind als jedes Zeitin tervall des Scan-Taktes. A precondition for this that are determined on the calculated in the scan clock path-time curve s (t) in narrow time intervals curve points, that is, at intervals which are substantially smaller than any Zeitin interval of the scan clock. Diese Kurvenpunkte werden dem Lageregler 46 der betreffenden motorischen Koordinatenachse (Scan- bzw. Leitachse) des Meßgerätes 10 zugeführt. This curve points are supplied to the position controller 46, the motor coordinate axis concerned (scan or master axis) of the measuring instrument 10th Die engen zeitlichen Abstände der Kurvenpunkte werden dabei so festgelegt, daß sie dem Reg lertakt der Lageregler 46 entsprechen. The narrow time intervals of the curve points are determined such that they correspond to the Reg lertakt the position controller 46th Es wird dabei zwar stillschweigend von der Verwen dung eines taktweise arbeitenden digitalen Reglers ausgegangen, es ist jedoch ohne weite res vorstellbar, analoge Lageregler einzusetzen, die nicht taktweise arbeiten. It is then assumed that, although tacitly dung from the USAGE a cyclically operating the digital controller, but it is inconceivable without wide res to use analog position controller who do not work in cycles.

Als Leit- und Scan-Achse können zwei der drei motorischen Koordinatenachsen X, Y, Z oder die Drehachse des Drehtisches 28 (wenn eine der rechtwinkeligen Koordinatenachsen simu liert werden soll) gewählt werden. As a control and scan axis, two of the three motor coordinate axes X, Y, Z or the rotation axis of the turntable 28 (if one of the rectangular coordinate axes to be simu lines) to be selected. Wenn die Scan-Ebene nicht parallel zu einer Ebene der motorischen Koordinatenachsen XY, XZ oder YZ liegt, dann sind Scan-Achse oder Leit achse oder beide virtuell, wobei die Bewegung jeder virtuellen Achse durch vektorielle Addi tion der Bewegungen von zwei oder drei motorischen Koordinatenachsen realisiert wird. When the scan plane is not parallel to a plane of the motor coordinate axes XY, XZ, YZ, then scan axis or leader are axially or both virtual, wherein the movement of each of the virtual axis by vectorial Addi tion of the motions of two or three motor coordinate axes is realized.

Fig. 5 zeigt auch, daß die Maximalgeschwindigkeit v max nur dort erreicht wird, wo die Scan- Achse zur Leitachse wird. Fig. 5 also shows that the maximum speed v max is achieved only where the scan axis to the master axis is. Ansonsten ist die Geschwindigkeit v der Scan-Achse, die durch den Einsatz der maximalen Beschleunigung a max erreicht wird, immer kleiner als die maxi male Geschwindigkeit v max . Otherwise, the velocity v of the scan axis, which is achieved by the use of the maximum acceleration a max, always less than the maxi male velocity v max. Der weiche Übergang von der Scan-Achsenbewegung in die Leitachsenbewegung im Zeitpunkt t4 macht es möglich, daß erfindungsgemäß mit voller Scan-Geschwindigkeit das Tastelement um eine Ecke gefahren werden kann. The smooth transition from the scan axis movement in the Leitachsenbewegung at time t4 makes it possible that the present invention the sensing element can be driven around a corner at full scanning speed. Die Übergän ge zwischen den einzelnen Scan-Takten (bei t1, t2, t3, t4) von einer Weg-Zeit-Kurve auf die nächste Weg-Zeit-Kurve machen deutlich, daß es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unnötig ist, den Scan-Vorgang anzuhalten oder abzubremsen, wie es im eingangs geschil derten Stand der Technik der Fall ist. The Übergän ge between the individual scan clocks (at t1, t2, t3, t4) make use of a path-time curve to the next path-time curve clearly that it is unnecessary in the present method, the scanning process to stop or slow down, as is the case in the beginning geschil derten prior art. Es brauchen keine Solldaten extrapoliert zu werden, und es brauchen auch keine Meßdaten gefiltert zu werden, wie es die DE 197 30 471 A1 für die Phase des Übergangs von geregeltem Scannen auf gesteuertes Scannen vorschlägt (vgl. Sp. 3, Z. 9-19). It need not set data to be extrapolated and need no measurement data to be filtered, as proposed by the DE 197 30 471 A1 for the phase of transition from a controlled scanning for controlled scanning (see. Sp. 3, lines 9-19 ). Erreicht wird das erfindungsgemäß auf einfache Weise durch das Vor geben einer maximalen Beschleunigung, die so eingesetzt wird, daß sich ein weicher Verlauf für die aneinander anschließenden Weg-Zeit-Kurven s(t) des Tastkopfes 14 ergibt, wofür ein Beispiel in Fig. 5 gezeigt ist. This is achieved according to the invention in a simple manner by the pre give a maximum acceleration which is used so that a smooth path for the adjoining path-time curve s (t) of the probe head 14 results, an example in Fig. 5 is shown. Weiter wird das hier dadurch erreicht, daß die Position des Tastelements 34 nicht in einem geschlossenen Regelkreis über den Tastkopf 14 geregelt wird. Next this is achieved here, that the position of the probe element 34 is not controlled in a closed loop over the probe fourteenth Die Ist-Position des Tastelements 34 wird erfindungsgemäß einfach über den Scan- Algorithmus 42 mit berücksichtigt, neben der Ist-Position des Tastkopfes 14 , das aber nur jeweils nach einem Scan-Takt. The actual position of the probe element 34 according to the invention considered simply over the scanning algorithm 42, next to the actual position of the probe 14, but only after each scan clock. Die geglättete Kurve S = s(t), mit der somit die Tastkopfbe wegung der Tastelementbewegung folgt, macht die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den im Stand der Technik bekannten Verfahren aus und bringt die oben geschilderten Vorteile mit sich, insbesondere den Glättungseffekt, durch den die Schwingungsanfälligkeit beseitigt wird, weil der Tastkopf 14 nach der geglätteten Kurve S = s(t) verfahren wird, mit sanften Übergängen zwischen den Scan-Takten oder -Zeitintervallen, und daher ruckfrei und ohne Schwingungen. The smoothed curve S = s (t), it follows with the thus Tastkopfbe movement of Tastelementbewegung, makes the superiority of the process according to the invention over the known in the prior art process and puts the above-described advantages, in particular the smoothing effect by the the susceptibility to vibrations is eliminated, because the probe is 14 s after the smoothed curve S = (t) process, with smooth transitions between the scan clocks or -Zeitintervallen and therefore smoothly and without vibrations.

Claims (12)

1. Verfahren zum Scannen auf einem Koordinatenmeßgerät, das einen messenden Tast kopf und motorische Koordinatenachsen aufweist, zur Erfassung einer unbekannten Werkstückkontur in einer vorgebbaren Scan-Ebene durch folgende automatisch ablau fende Schritte: 1. A method for scanning for a coordinate, the head a measuring sample-and-motor having coordinate axes, for detecting an unknown workpiece contour in a predetermined scanning plane by the following automatically ablau Fende steps of:
  • a) Führen eines am Tastkopf befindlichen auslenkbaren Tastelementes in der Scan- Ebene derart, daß das Tastelement in ständigem Kontakt mit der Werkstückkontur bleibt, durch Fahren des Tastkopfes in einer Parallelebene zur Scan-Ebene mittels einer Leitachse und einer Scan-Achse, die rechtwinklig zueinander sind und in die ser Funktion gegeneinander austauschbar sind, a) performing a located on the probe head deflectable feeler element in the scan plane such that the sensing element remains in constant contact with the workpiece contour, by driving the probe in a plane parallel to the scanning plane by means of a master axis and a scan axis perpendicular to each other and are in the ser function are interchangeable,
  • b) Aufnehmen von Meßwerten der unbekannten Werkstückkontur in einem Koordina tensystem des Meßgerätes, b) recording of measured values ​​of the unknown workpiece contour in a Coordina tensystem of the measuring instrument,
und durch folgende Detailschritte: and by the following detailed steps:
Einmalige Vorgabe One-time default
  • - eines Scan-Taktes als ein sich wiederholendes Zeitintervall, - a scan clock as a repeating time interval,
  • - einer meßgerätbedingten Maximalbeschleunigung für die Leitachse und die Scan- Achse, - a meßgerätbedingten maximum acceleration for the master axis and the scan axis,
  • - einer meßgerätbedingten Maximalgeschwindigkeit für die Leitachse und die Scan- Achse, - a meßgerätbedingten maximum speed for the master axis and the scan axis,
Ausführung in jedem Scan-Takt: Execution each scan clock:
  • 1. Messen einer absoluten Tastelementposition im Koordinatensystem des Meßgerä tes, die sich aus einer momentanen Ist-Position des Tastkopfes am Anfang des Scan-Taktes und der im selben Moment vorliegenden Tastelement-Auslenkung zu sammensetzt, 1. measuring an absolute Tastelementposition in the coordinate system of the tes Gauge, to sammensetzt from a momentary actual position of the probe at the beginning of the scan cycle and the present in the same moment feeler element deflection,
  • 2. Berechnen einer Weg-Zeit-Kurve für die Scan-Achse, deren Verlauf eine mathema tische Funktion von folgenden Parametern ist: 2. calculating a path-time curve for the scan axis, the course of which is a mathematical function diagram on the following parameters:
    der gemessenen absoluten Tastelementposition, the measured absolute Tastelementposition,
    einer auf der Weg-Zeit-Kurve am Ende des vorangegangenen Scan-Taktes festge stellten Position des Tastkopfes ( 14 ) sowie seiner zugehörigen Geschwindigkeit, a Festge on the path-time curve at the end of the previous scan clock set position of the probe (14) and its associated speed,
    der vorgegebenen Maximalbeschleunigung sowie the predetermined maximum acceleration, and
    der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit, the predetermined maximum speed,
  • 3. Verfahren des Tastkopfes mittels der Leitachse in einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die Maximalgeschwindigkeit, und mittels der Scan-Achse entlang der in dem vorliegenden Scan-Takt neu berechneten Weg-Zeit-Kurve, und 3. The method of the probe by means of the master axis at a rate that is less than the maximum speed, and, by means of the scan axis along the newly calculated in the present scan clock path-time curve, and
  • 4. Erfassen der gesuchten Werkstückkontur anhand der gemessenen absoluten Tastelementpositionen. 4. Enter the desired workpiece contour using the measured absolute Tastelementpositionen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht in die Scan-Ebene fallenden Koordinatenachsen als Leitachse und als Scan-Achse virtuelle Achsen in der Scan-Ebene eingesetzt werden, die sich durch vektorielle Addition der Bewegungen der vorhandenen motorischen Koordinatenachsen des Koordinatenmeßgerätes verwirkli chen lassen. 2. The method of claim 1, characterized in that, when not covered in the scan plane coordinate axes are used in the scanning plane as a master axis and a scan axis virtual axes extending through vectorial addition of the movements of the existing motor coordinate axes of the coordinate let verwirkli chen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die motorischen Koordina tenachsen des Koordinatenmeßgerätes jeweils mit einem digitalen Lageregler, der in ei nem festgelegten Reglertakt arbeitet, positioniert werden. 3. A method according to claim 2, characterized in that the motor Coordina tenachsen of the coordinate are respectively positioned with a digital position controller, which works in egg nem set controller cycle.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfung der Bewe gung des Tastkopfes, die sich aufgrund der berechneten Weg-Zeit-Kurven gegenüber der Werkstückkontur einstellt, durch das Verhältnis von Scan-Takt zu Reglertakt beeinflußt wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that a damping of the BEWE supply of the probe which is established based on the calculated distance-time curves in relation to the workpiece contour is influenced by the ratio of scan clock to the clock controller.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Weg- Zeit-Kurve durch zweimalige Integration einer als konstant vorgegebenen Maximalbe schleunigung berechnet wird, wobei die Maximalbeschleunigung einmal ihr Vorzeichen wechselt, damit die Geschwindigkeit der Scan-Achse gerade null wird, wenn der Tast kopf die am Anfang des Scan-Taktes gemessene Tastelementposition erreicht, die das Ende der jeweiligen Weg-Zeit-Kurve darstellt. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that each path-time curve is calculated acceleration by double integration of a predetermined as constant Maximalbe, wherein the maximum acceleration once changes its sign, so that the speed of the scan axis just null , when the head reaches the Tast measured at the beginning of the scan clock Tastelementposition that represents the end of the respective path-time curve.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der berechneten Weg-Zeit-Kurve der Scan-Achse in engen zeitlichen Abständen Kurvenpunkte bestimmt werden. 6. The method of claim 1 to 5, characterized in that are determined on the calculated distance-time curve of the scan axis in narrow time intervals curve points.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenpunkte als Soll- Positionen dem Lageregler der motorischen Koordinatenachse des Koordinatenmeßge rätes zugeführt werden. 7. The method according to claim 6, characterized in that the curve points are supplied as the target positions to the position controller of the motor axis of coordinates of Koordinatenmeßge rätes.
8. Verfahren nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die engen zeitlichen Abstände der Kurvenpunkte so festgelegt werden, daß sie dem Reglertakt der Lagereg ler entsprechen. 8. The method according to claim 3 and 7, characterized in that the narrow time intervals of the curve points are determined so that they correspond to the controller clock ler of Lagereg.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Austauschen von Scan-Achse und Leitachse die aktuelle Geschwindigkeit der bisheri gen Scan-Achse mit der Maximalbeschleunigung auf die Sollgeschwindigkeit der Leit achse gebracht wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that, in the exchanging scan axis and master axis the actual speed of the gen bisheri scan axis with the maximum acceleration is brought to the target speed of the Leit axis.
10. Vorrichtung zum Scannen auf einem Koordinatenmeßgerät ( 10 ), das einen messenden Tastkopf ( 14 ) aufweist, der mit motorischen Koordinatenachsen (X, Y, Z) verfahrbar ist und ein auslenkbares Tastelement ( 34 ) trägt, mit 10. A device for scanning on a coordinate (10) having a measuring probe head (14) with motor coordinate axes (X, Y, Z) is movable and a deflectable feeler element (34) bears, with
einer Einrichtung ( 38 ) zum Führen des auslenkbaren Tastelements ( 34 ) so, daß es in ständigem Kontakt mit der Werkstückkontur bleibt, durch means (38) for guiding of the deflectable probe element (34) so that it remains in constant contact with the workpiece contour, by
Fahren des Tastkopfes ( 14 ) mittels einer Leitachse und einer Scan-Achse, die rechtwink lig zueinander sind, Driving of the probe head (14) by means of a master axis and a scan axis that are rechtwink lig each other,
einer Einrichtung ( 40 ) zum Aufnehmen von Meßwerten der unbekannten Werkstückkon tur in einem Koordinatensystem des Koordinatenmeßgerätes, means (40) for receiving measured values of the unknown Werkstückkon structure in a coordinate system of the coordinate,
einer Einrichtung ( 43 ) zum Festlegen eines Scan-Taktes als eines sich wiederholenden Zeitintervalls, means (43) for setting a scan clock as a repeating time interval,
einer Einrichtung ( 40 ) zum Vorgeben einer meßgerätbedingten Maximalbeschleunigung (a max ) und einer meßgerätbedingten Maximalgeschwindigkeit (v max ) für die Leitachse und die Scan-Achse, means (40) for setting a meßgerätbedingten maximum acceleration (a max) and a meßgerätbedingten maximum speed (v max) for the master axis and the scan axis,
einer Einrichtung ( 42 ) zum Messen einer absoluten Tastelementposition (s0, s1, s2, s3) im Koordinatensystem des Meßgerätes ( 10 ), die sich aus einer momentanen Ist-Position ( 49 ) des Tastkopfes ( 14 ) am Anfang des Scan-Taktes und der im selben Moment vorlie genden Tastelementauslenkung ( 54 ) zusammensetzt, means (42) for measuring an absolute Tastelementposition (s0, s1, s2, s3) in the coordinate system of the measuring device (10) extending from a momentary actual position (49) of the probe (14) at the beginning of the scan clock, and of the same moment vorlie constricting Tastelementauslenkung (54) composed,
einer Einrichtung ( 44 ) zum Berechnen von Weg-Zeit-Kurven (s(t)) für die Scan-Achse, deren jeweiliger Verlauf eine mathematische Funktion von folgenden, in einer vorge schalteten Einrichtung ( 42 ) gesammelten Parametern ist: means (44) for calculating a path-time curve (s (t)) for the scan axis, the respective profile is a mathematical function of the following, in an upstream device (42) collected parameters:
der gemessenen absoluten Tastelementposition (s0, s1, s2, s3), the measured absolute Tastelementposition (s0, s1, s2, s3),
einer auf der Weg-Zeit-Kurve am Ende des vorangegangenen Scan-Taktes fest gestellten Position des Tastkopfes ( 14 ) sowie seiner zugehörigen Geschwindigkeit, a position of the probe (14) established on the path-time curve at the end of the previous scan cycle and its associated speed,
der vorgegebenen Maximalbeschleunigung (a max ) sowie the predetermined maximum acceleration (a max), and
der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit (v max ), the predetermined maximum speed (v max),
einer Einrichtung ( 38 ) zum Fahren des Tastkopfes ( 14 ) mittels der Leitachse mit einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die Maximalgeschwindigkeit (v max ), und mittels der Scan-Achse entlang der für den vorliegenden Scan-Takt neu berechneten Weg-Zeit- Kurve, und means (38) for driving the probe (14) by means of the master axis at a speed which is less than the maximum speed (v max), and by means of the scan axis along the newly calculated for the present scan clock path-time curve, and
einer Einrichtung ( 40 ) zum Erfassen der gesuchten Werkstückkontur anhand der gemes senen absoluten Tastelementpositionen (s0, s1, s2, s3). means (40) for detecting the desired workpiece contour by means of the gemes Senen absolute Tastelementpositionen (s0, s1, s2, s3).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschaltete Ein richtung ( 42 ) als Eingangssignale die Tastelementauslenkung ( 54 ) und die momentane Ist-Position ( 49 ) des Tastkopfes ( 14 ) empfängt und ausgangsseitig mit der Einrichtung ( 44 ) zum Berechnen von Weg-Zeit Kurven (s(t)) für die Scan-Achse verbunden ist, wel che mit Einrichtungen versehen ist, die bewirken, daß jede Weg-Zeit-Kurve durch zwei malige Integration der als konstant vorgegebenen Maximalbeschleunigung (a max ) be rechnet wird, wobei die Maximalbeschleunigung (a max ) einmal ihr Vorzeichen wechselt, damit die Geschwindigkeit der Scan-Achse gerade null wird, wenn der Tastkopf ( 14 ) die am Anfang des Scan-Taktes gemessene absolute Tastelementposition (s0, s1, s2, s3), die das Ende der jeweiligen Weg-Zeit-Kurve darstellt, erreicht. 11. The device according to claim 10, characterized in that the upstream A direction (42) receives as inputs the Tastelementauslenkung (54) and the instantaneous actual position (49) of the probe (14) and on the output side with the means (44) for calculating of path-time curve (s (t)) is connected to the scan axis, wel surface is provided with means for causing each path-time curve by double integration of the predetermined as a constant maximum acceleration (a max) be , is credited with the maximum acceleration (a max) once changes its sign, so that the speed of the scan axis being zero when the probe (14) (measured at the beginning of the scan cycle absolute Tastelementposition s0, s1, s2, s3 ), which represents the end of the respective path-time curve is reached.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang der Einrichtung ( 44 ) zum Berechnen von Weg-Zeit-Kurven (s(t)), über den Sollpositionsvor gaben für die Leit- und die Scan-Achse abgegeben werden, mit einem Lageregler ( 46 ) jeder motorischen Koordinatenachse (X, Y, Z) verbunden ist, deren Ist-Positionen ( 49 ) mit einer Einrichtung ( 48 ) erfaßbar sind und dem Lageregler ( 46 ) und der vorgeschalte ten Einrichtung ( 42 ) übermittelbar sind. 12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized in that an output of the means (44) for calculating a path-time curve (s (t)), via the Sollpositionsvor gave for the control and the scan axis are submitted , with a position controller (46) of each motor coordinate axis (X, Y, Z) is connected, the actual positions (49) having means (48) are detectable and the position controller (46) and one of the circuit-th device (42) indirectly are.
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