DE10056434A1 - Messtastereinrichtung - Google Patents

Messtastereinrichtung

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DE10056434A1 DE2000156434 DE10056434A DE10056434A1 DE 10056434 A1 DE10056434 A1 DE 10056434A1 DE 2000156434 DE2000156434 DE 2000156434 DE 10056434 A DE10056434 A DE 10056434A DE 10056434 A1 DE10056434 A1 DE 10056434A1
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Walter Pristavnik
Thilo Regitz
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Robert Bosch GmbH
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    • G02OPTICS
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    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Messtastereinrichtung (1) mit einem in einer Axialführung (1.1) gelagerten und in x-Richtung unter Messung des Weges vor und zurück verfahrbaren Tasterarm (1.4) und einem an dessen freiem Endbereich angebrachten Tasterkopf (1.2), der während einer Messung mit einer Bauteiloberfläche in Berührung gebracht ist und während des Verfahrens in x-Richtung durch die Oberflächenkonturen in einer zur x-Richtung senkrechten z-Richtung ausgelenkt wird, und mit einer Auswerteeinrichtung, mit der die Auslenkungen in z-Richtung in Abhängigkeit von dem Weg in x-Richtung erfassbar und auswertbar sind. Die Messungen werden dadurch erleichtert, dass dem Tasterkopf (1.2) ein Endoskop (3.2) mit einem zumindest im Bereich einer Abtaststelle wirksamen Sichtfeld (3.3) und einer Beobachtungsvorrichtung (3, 4) für einen Abtastbereich beigeordnet ist (Fig. 1).

Description

Messtastereinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Messtastereinrichtung mit einem in einer Axialführung gelagerten und in x-Richtung unter Messung des Weges vor und zurück verfahrbaren Tasterarm und einem an dessen freiem Endbereich ange­ brachten Tasterkopf, der während einer Messung mit einer Bauteiloberfläche in Berührung gebracht ist und während des Verfahrens in x-Richtung durch die Oberflächenkonturen in einer zur x-Richtung senkrechten z-Richtung ausgelenkt wird, und mit einer Auswerteeinrichtung, mit der die Auslenkungen in z-Richtung in Abhängigkeit von dem Weg in x-Richtung erfassbar und auswertbar sind.
Eine Messtastereinrichtung dieser Art, wie sie beispielsweise in dem DE-Katalog Taylor Hobson, 7197, Seiten 2, 3 angegeben ist, dient zum Messen von Ober­ flächenstrukturen, wie z. B. kleiner Radien oder Rauhigkeit von Metallwerkstoffen in der Größenordnung einiger Mikrometer. Ein die Oberfläche taktil abtastender und dabei in z-Richtung entsprechend der Oberflächenstruktur ausgelenkter Ta­ sterkopf mit einer geeigneten (z. B. spitzen oder gerundeten) Tastspitze ist an ei­ nem in axialer Richtung (x-Richtung) vor und zurück bewegbaren, starren Tasterarm angebracht, der geräteseitig im Bereich der Axialführung um eine Achse schwenkbar gelagert ist. Die Schwenkbewegungen werden zum Auswerten der abgetasteten Oberflächenkontur in Abhängigkeit von dem Weg in x-Richtung in elektrische Signale umgewandelt und elektronisch ausgewertet. Schwierigkeiten können sich bei einer derartigen Abtastmessung z. B. dann ergeben, wenn die abzutastende Oberfläche schlecht einsehbar ist, wie dies z. B. in einem ge­ schlossenen Kanal der Fall ist. Aus diesem Grunde werden derartige Messtast­ ereinrichtungen für die Messung an offenen sichtbaren Oberflächen eingesetzt; zum Freilegen einer inneren Oberfläche wird das Bauteil zerschnitten und damit zerstört.
Für ein zerstörungsfreies Messen von inneren Oberflächenstrukturen, etwa Ra­ dien an zwei quer zueinander verlaufenden Bohrungen, wird z. B. ein elastomeres Abdruckverfahren angewendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messtastereinrichtung der ein­ gangs genannten Art bereitzustellen, mit der insbesondere auch an schlecht oder gar nicht einsehbaren Stellen Oberflächenstrukturen mit weniger Aufwand abge­ tastet werden können.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass dem Tasterkopf ein Endoskop mit einem zumindest im Bereich einer Abtaststelle wirksamen Sichtfeld und einer Beobachtungsvorrichtung für einen Abtastbereich beigeordnet ist. Mittels des dem Tasterkopf beigeordneten Endoskops ist für eine Bedienperson von außen der Bereich um den Tasterkopf beim Anfahren der Abtaststelle und Abtasten einsehbar und der Tasterkopf schnell und einfach an der gewünschten Stelle positionierbar, ohne dass die Ge­ fahr einer Beschädigung des Tasterkopfes besteht. Das Bauteil kann auf ein­ fache Weise vermessen werden, ohne es zu zerstören. Diese Vorteile kommen vor allem auch bei einseitigem Zugang von Kanälen und kleinen Zugangs­ bohrungen zum Tragen. Bei einfacher schneller Handhabung ist die Messung von inneren Geometrien bei bekannten Vorteilen des taktilen Messens möglich.
Eine vorteilhafte Ausbildung zur Ausrichtung des Sichtfeldes des Endoskops auf einen Abtastbereich besteht darin, dass das Endoskop zur synchronen Bewe­ gung mit dem Tasterarm mit diesem oder dessen Antriebseinrichtung gekoppelt oder zumindest teilweise selbst als Tasterarm ausgebildet ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung, bei der über das Endoskop gleichzeitig auch eine einfache, genaue Auswertung unterstützt wird, besteht darin, dass das En­ doskop mit der Beobachtungsvorrichtung außer zum Befeuchten und zur visu­ ellen Kontrolle des Abtastbereichs auch zur automatischen Auswertung der Abtastung ausgebildet ist. Die automatische Auswertung kann dabei beispiels­ weise mit Methoden der Bildverarbeitung vorgenommen werden. Die visuelle Kontrolle kann am Bildschirm erfolgen. Eine günstige Ausbildung besteht dabei darin, dass die Beobachtungsvorrichtung einen Erfassungsteil mit einer Abbil­ dungsoptik und einem diesem nachgeschalteten Bildaufnehmer zur Erzeugung elektronisch auswertbarer Signale aufweist, und weiterhin darin, dass der Bild­ aufnehmer eine CCD-Anordnung aufweist.
Zu einem einfachen Aufbau und einer einfachen Handhabung trägt weiterhin bei, dass die Beleuchtung der Abtaststelle durch einen in dem Endoskop integrierten Lichtleiter erfolgt.
ist vorgesehen, dass der Tasterarm an sich starr ausgebildet und nur in x-Rich­ tung verschieblich und/oder um seine Längsachse drehbar ist und in seinem vor­ deren Abschnitt einen Tasterschenkel trägt, der eine gelenkige Anbindung des Tasterkopfes an den Tasterarm bildet, so wird eine Messung in engen Bohrungen weiter begünstigt. Die Empfindlichkeit der Abtastbewegung wird durch das dabei vorzugsweise am Tasterarm angebrachte oder in diesem integrierte En­ doskop nicht beeinträchtigt. Zwei verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten be­ stehen dabei darin, dass der Tasterarm an sich starr ausgebildet und nur in x- Richtung verschieblich und/oder um seine Längsachse drehbar ist und in seinem vorderen Abschnitt einen Tasterschenkel trägt, der eine gelenkige Anbindung des Tasterkopfes an den Tasterarm bildet.
Eine Messwerterfassung kann dabei in einfacher Weise dadurch vorgenommen werden, dass an dem Tasterschenkel ein die Auslenkung in z-Richtung auf­ nehmendes Messelement angeordnet ist, wobei die Maßnahmen günstig sind, dass das Messelement eine Dehnmesstreifeneinheit mit zwei gepaarten Dehn­ messstreifen, ein optisches Ablenkelement oder ein piezoelektrischer, induktiver oder kapazitiver Geber ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug­ nahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Messtastereinrichtung mit einem Endoskop im Längsschnitt und
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messtastereinrichtung mit einem gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel anders ausge­ bildeten Endoskop im Längsschnitt.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist eine Messtastereinrichtung 1 mit einem Tasterarm 1.4, an dessen vorderem Ende ein Tasterschenkel 1.3 mit einem spit­ zen oder alternativ auch gerundeten oder anders geformten Tastkopf 1.2 an­ gebracht ist, zusammen mit einer an dem Tasterarm 1.4 angebrachten (Fig. 1) oder in diesem integrierten (Fig. 2) Endoskop-Lichtführung 3.2 in eine enge Boh­ rung eines metallischen Bauteils, beispielsweise eines Verteilerrohres, bis in die Nähe einer in den Hohlraum 2.2 des engen Kanals mündenden Querbohrung 2.1 eingeführt, um dort mittels des Tasterkopfes 1.2 einen Übergangsradius abzu­ tasten. Dazu wird der Tasterarm 1.4, der vorliegend an sich starr ist, aber auch, wie an sich bekannt, gelenkig gelagert sein kann, in axialer Richtung des Hohl­ raumes 2.2 mittels einer Axialführung 1.1 bewegt, wobei der Tasterkopf 1.2 in z-Richtung entsprechend dem Verlauf des Übergangsradius ausgelenkt wird. Die Verschiebung des Tasterarmes 1.4 und damit auch des Tasterkopfes 1.2 in axi­ aler Richtung, d. h. in x-Richtung, wird z. B. mittels eines in der Axialführung 1.1 vorgesehenen (nicht gezeigten) Wegaufnehmers und/oder mit dem Endoskop 3 erfasst und der Auslenkung des Tasterkopfes 1.2 in z-Richtung mittels einer Auswerteeinrichtung zugeordnet. Die Auslenkung in z-Richtung beträgt z. B. einige 10 oder 100 µm. Es können aber auch Oberflächenrauhigkeiten in der Größenordnung unter 10 µm oder sogar unter einem µm erfasst werden, wenn der Tasterkopf 1.2 biegeelastisch mit einem Festgelenk an dem z. B. starr aus­ gebildeten Tasterarm 1.4 angebracht ist.
Eine Abtastbewegung des Tasterarms 1.4 mit dem Tasterkopf 1.2 kann mittels veschiedener Messaufnehmer erfasst werden, beispielsweise einer Dehnmess­ streifeneinheit mit zwei gepaarten Dehnmessstreifen, einer optischen Ablenkein­ heit oder einem piezoelektrischen, induktiven oder kapazitiven Geber, wie in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 100 21 788 in Verbindung mit verschiedenen Anbindungsmöglichkeiten des Tasterarms 1.4 näher ausge­ führt. Vorliegend kann die Erfassung der Abtastbewegung des Tasterkopfes 1.2 aber auch allein oder zusätzlich mittels des Endoskops 3 automatisch erfolgen, wobei gemäß Fig. 2 ein Sichtfeld 3.3 im Bereich des Tasterkopfs 1.2 zusammen mit dem Abtastbereich in einem außerhalb des Hohlraums 2.2 angeordneten Erfassungsteil 4 über eine Abbildungsoptik 4.2 auf einen Bildaufnehmer 4.3, z. B. in Form eines CCD (ladungsträgergekoppelte Vorrichtung)-Element 4.3 pro­ jiziert und elektronisch ausgewertet wird. Der Erfassungsteil 4 ist dabei mit ei­ nem geeigneten Übergangsstück 4.1 an die Lichtführung 3.2 angekoppelt.
Mit dem Endoskop 3 kann vorzugsweise aber auch der Abtastbereich zusammen mit dem Tasterkopf 1.2 visuell oder automatisch kontrolliert werden, um die ge­ wünschte Abtaststelle anzufahren. Für die Beobachtung genügt dabei bereits ein Beobachtungsteil 3,1 mit geeigneter Optik. Eine automatische Kontrolle kann ebenso wie eine automatische Auswertung mittels des Endoskops mit Hilfe an sich bekannter Methoden der Bildauswertung erfolgen. Das Endoskop 3 umfasst vorzugsweise auch einen Beleuchtungsteil z. B. mit einer Lichtleitfaser, die in der Lichtführung 3.2 vorgesehen ist.
Wie die Fig. 1 und 2 weiterhin zeigen, kann die Lichtführung 3.2 alternativ an den Tasterarm 1.4 angebracht oder selbst als Tasterarm 1.4 ausgebildet sein. Die Lichtführung 3.2 wird mittels der Axialführung 1.1 und damit synchron zu dem Tasterkopf 1.2 in x-Richtung und/oder um die Längsachse des Tasterarms 1.4 rotierend bewegt, so dass das Sichtfeld 3.3 immer zur Beobachtung des Ab­ tastbereichs eingestellt ist. Zur Ausbildung des Sichtfelds. 3.3 kann der der Ab­ taststelle zugekehrte Endbereich der Lichtführung je nach Anwendungsfall ge­ eigent ausgebildet sein, um z. B. unterschiedlich große Sichtfelder oder unter­ schiedliche Blickwinkel zu verwirklichen.
Die beschriebenen Maßnahmen in Verbindung mit dem Endoskop 3 ergeben Vorteile beim Aufsetzen des Tastkopfes 1, 2 an der zu messenden Abtaststelle im Innern des Bauteils 2 auch bei einseitigem Zugang und kleinen Zugangs­ bohrungen, wobei eine einfache und schnelle Handhabung gewährleistet wird. Zudem kann das Endoskop 3 zur Auswertung der Messergebnisse vorteilhaft ge­ nutzt werden.

Claims (10)

1. Messtastereinrichtung (1) mit einem in einer Axialführung (1.1) gelagerten und in x-Richtung unter Messung des Weges vor und zurück verfahrbaren Tasterarm (1.4) und einem an dessen freiem Endbereich an­ gebrachten Tasterkopf (1.2), der während einer Messung mit einer Bau­ teiloberfläche in Berühunng gebracht ist und während des Verfahrens in x-Richtung durch die Oberflächenkonturen in einer zur x-Richtung senk­ rechten z-Richtung ausgelenkt wird, und mit einer Auswerteeinrichtung, mit der die Auslenkungen in z-Richtung in Abhängigkeit von dem Weg in x-Richtung erfassbar und auswertbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Tasterkopf (1.2) ein Endoskop (3.2) mit einem zumindest im Bereich einer Abtaststelle wirksamen Sichtfeld (3.3) und einer Beobach­ tungsvorrichtung (3, 4) für einen Abtastbereich beigeordnet ist.
2. Messtastereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Endoskop (3.2) zur synchronen Bewegung mit dem Tasterarm (1.4) mit diesem oder dessen Antriebseinrichtung gekoppelt oder zumin­ dest teilweise selbst als Tasterarm (1.4) ausgebildet ist.
3. Messtastereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Endoskop (3.2) mit der Beobachtungsvorrichtung (4) außer zum Beleuchten und zur visuellen Kontrolle des Abtastbereichs auch zur auto­ matischen Auswertung der Abtastung ausgebildet ist.
4. Messtastereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beobachtungsvorrichtung einen Erfassungsteil (4) mit einer Abbil­ dungsoptik (4.2) und einem diesem nachgeschalteten Bildaufnehmer (4.3) zur Erzeugung elektronisch auswertbarer Signale aufweist.
5. Messtastereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildaufnehmer eine CCD-Anordnung (4.3) aufweist.
6. Messtastereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtung der Abtaststelle durch einen in dem Endoskop (3) integrierten Lichtleiter erfolgt.
7. Messtastereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tasterarm (1.4) an sich starr ausgebildet und nur in x-Richtung verschieblich und/oder um seine Längsachse drehbar ist und in seinem vorderen Abschnitt einen Tasterschenkel (1.3) trägt, der eine gelenkige Anbindung des Tasterkopfes (1.2) an den Tasterarm (1.4) bildet.
8. Messtastereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Tasterschenkel (11.3) biegeelastisch als Tastgelenk oder als Wip­ pe über eine Gelenkachse mit dem Tasterarm verbunden ist.
9. Messtastereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Tasterschenkel (1.3) ein die Auslenkung in z-Richtung auf­ nehmendes Messelement angeordnet ist.
10. Messtasteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement eine Dehnmesstreifeneinheit mit zwei gepaarten Dehnmessstreifen, ein optisches Ablenkelement oder ein piezoelektri­ scher, induktiver oder kapazitiver Geber ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012107536A1 (de) 2012-08-16 2014-02-20 Patrick Mall Varistor, Verfahren zu dessen Herstellung und Verfahren zur Regenerierung
DE102016111162A1 (de) * 2016-06-17 2017-12-21 Dürr Ecoclean GmbH Gratprüfungsvorrichtung und Verfahren zum Überprüfen eines Werkstückgrats

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DE102012107536A1 (de) 2012-08-16 2014-02-20 Patrick Mall Varistor, Verfahren zu dessen Herstellung und Verfahren zur Regenerierung
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