DE10139945A1 - Vefahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Objektpunktes an einem Objekt - Google Patents
Vefahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Objektpunktes an einem ObjektInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Objektpunktes (12) an einem Objekt (14) wie Werkstück oder Werkzeug mittels eines Sensors (16). Um bei hoher Messgeschwindigkeit eine überaus präzise Messung zu erzielen, ist vorgesehen, dass eine erste Bestimmung des Objektpunktes (12) durch Verfahren des Sensors (16) in Richtung des Objektes (14) mit einer ersten Geschwindigkeit V¶1¶ erfolgt und dass eine zweite Bestimmung des Objektpunktes (12) durch Verfahren des Sensors (16) von dem Objekt (14) weg mit einer zweiten Geschwindigkeit V¶2¶ erfolgt, wobei die eigentliche Messwertbestimmung bei der zweiten Objektpunktbestimmung durchgeführt wird.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Objektpunktes an einem Objekt wie Werkstück oder Werkzeug mittels eines Sensors.
- Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, wobei der Sensor als schaltender und messender Taster ausgebildet ist. Das Wesen des bekannten Verfahrens besteht darin, dass mit dem mechanischen Taster durch Bewegung ein Objektpunkt wie Werkstückoberfläche angetastet wird und beim ersten Berühren des Tasters mit dem Objektpunkt zugeordnete Wegmesssysteme ausgelesen werden. Die Koordinaten des Sensors beim Antasten werden aus dem Wegmesssystem entnommen und für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung gestellt.
- Der Nachteil der genannten Verfahren besteht darin, dass der Sensor beim Antasten gegenüber Störungen sehr empfindlich ist. Schwingungen und Ähnliches können zu Fehlauslösungen führen. Der WO 88/01726 ist der Vorschlag zu entnehmen, einen Taster während einer schnellen Positionierbewegung unempfindlich zu stellen und kurz vor Antastung des Zielpunktes eine langsame Bewegung mit höherer Empfindlichkeit einzustellen.
- Dadurch entsteht jedoch der Nachteil, dass zum Einen der eigentliche Antastvorgang mit sehr geringer Geschwindigkeit durchgeführt werden muss, was zu Zeitverlusten führt. Zum Anderen ist das System während des eigentlichen Antastvorgangs weiterhin störanfällig. Ein sicheres Messen, insbesondere unter rauhen Umgebungsbedingungen, ist somit nicht möglich.
- Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der zuvor genannten Art derart weiterzubilden, dass bei hoher Messgeschwindigkeit eine überaus präzise Messung erfolgen kann.
- Das Problem wird durch ein Verfahren u. a. dadurch gelöst, dass eine erste Bestimmung des Objektpunktes durch Verfahren des Sensors in Richtung des Objektes mit einer ersten Geschwindigkeit V1 erfolgt und dass eine zweite Bestimmung des Objektes durch Verfahren des Sensors vom Objekt weg mit einer zweiten Geschwindigkeit V2 erfolgt, wobei die eigentliche Messwertbestimmung bei der zweiten Bestimmung des Objektes durchgeführt wird.
- Eine bevorzugte Verfahrensweise zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Bestimmung des Objektpunktes als grobe Objektpunktbestimmung mit einer hohen Geschwindigkeit V1 und dass die zweite Bestimmung des Objektpunktes als genaue Objektpunktbestimmung mit einer geringen Geschwindigkeit V2 durchgeführt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Nachteile des Standes der Technik vermieden, indem das Objekt mit der ersten hohen Antastgeschwindigkeit V1 relativ ungenau angetastet und dadurch eine hohe Messgeschwindigkeit erreicht wird. Der dabei ermittelte Messwert wird lediglich dazu herangezogen, um den ungefähren Objektpunkt zu registrieren. Der eigentliche Messwert wird beim Verfahren des Sensors von dem Objekt weg, d. h. beim Herausfahren des Sensors aus dem Objekt übernommen. Um eine präzise Messung zu gewährleisten, wird beim Herausfahren eine den Antastgenauigkeitserfordernissen geringe Geschwindigkeit V2 gewählt. Diese muss jedoch nur für ein kurzes Verfahrstück um den eigentlichen Objektpunkt herum eingestellt werden. Insgesamt liegt der Vorteil in einer hohen Messgeschwindigkeit bei gleichzeitig höherer erreichbarer Genauigkeit, wobei insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Antastfehler vermieden werden.
- Vorzugsweise liegt die erste, hohe Geschwindigkeit V1 im Bereich von 5 mm/s ≤ V1 ≤ 10 m/s, vorzugsweise V1 = 1 m/s, und die zweite, geringe Geschwindigkeit V2 im Bereich von 0,1 mm/s ≤ V2 ≤ 200 mm/s, vorzugsweise V2 = 0,5 mm/s. Dabei ist vorgesehen, dass die zweite Geschwindigkeit V2 bei der zweiten Objektpunktbestimmung auf einen konstanten Wert eingestellt wird. Nach der Detektierung des Objektpunktes beim Verfahren in Richtung des Objekts wird der Sensor nach einer Zeit T1 im Bereich von 0,1 ms ≤ T1 ≤ 1 s, vorzugsweise 10 ms, gestoppt.
- Um das Problem der Fehlantastung bei empfindlichen Sensoren in Folge von Schwingungen und Prellverhalten zu vermeiden, wird der Sensor nach Abklingen eines Prellvorgangs in Richtung von dem Objekt weg mit der geringen Geschwindigkeit V2 bewegt und beim Herausfahren des Sensors ein Triggersignal gesetzt, mit dem ein Filter zur Filterung des Messsignals ausgeschaltet wird, wobei beim Unterschreiten des Messsignals unter einen vorgegebenen Wert die Position des Objektpunktes gespeichert, das Triggersignal zurückgesetzt und das Filter wieder eingeschaltet wird.
- Mit anderen Worten erfolgt die eigentliche Messwertbestimmung aus der zweiten Objektpunktbestimmung mit vom Objekt weggerichteter Geschwindigkeit V2. Für bestimmte Sensoren wie Autofocus-Sensoren kann der letzendliche Messwert auch durch mathematische Verknüpfung aus den Messwerten beider Objektpunktbestimmungsgänge ermittelt werden.
- Um eine digitale Messwertverarbeitung zu realisieren, wird ein in analoger Form vorliegendes Messsignal digitalisiert und anschließend digital weiterverarbeitet.
- In bevorzugter Ausführungsform werden als Sensoren mechanisch schaltende und/oder messende Taster verwendet. Um ein Prellen des Messsignals beim Antasten des Objektpunktes zu vermeiden, wird der Sensor mit mechanischen Hilfsmitteln gedämpft, wobei die Dämpfung bei der zweiten Objektpunktbestimmung außer Funktion gebracht wird.
- Neben mechanisch schaltenden und/oder messenden Tastern sind des Weiteren auch optische und/oder optoelektronische Sensoren vorgesehen.
- Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Objektpunktes an einem Objekt, wie Werkstück oder Werkzeug, umfassend zumindest einen verfahrbaren und mit einer Auswerteeinheit verbundenen Sensor.
- Vorrichtungsmäßig zeichnet sich die Erfindung u. a. dadurch aus, dass der Sensor zur ersten Bestimmung des Objektpunktes in Richtung des Objektes mit einer ersten Geschwindkeit V1 verfahrbar ist und dass der Sensor zur zweiten Bestimmung des Objektpunktes in Richtung von dem Objekt weg verfahrbar ist, wobei die Auswerteeinheit Mittel zur Auswertung eines bei der zweiten Bestimmung des Objektpunktes am Sensor anliegenden Messsignals aufweist.
- Durch die Vorrichtung wird das Problem der Fehlantastung bei empfindlichen Tastern/Sensoren in Folge von Schwingungen und Prellverhalten durch die zweite Bestimmung des Objektpunktes beim Herausfahren aus dem Objekt vermieden. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Geschwindigkeit des Sensors einstellbar, vorzugsweise regelbar ist, wobei der Sensor bei der ersten Bestimmung des Objektpunktes mit einer hohen Geschwindigkeit V1 in Richtung des Objektes verfahrbar ist und bei der zweiten Bestimmung des Objektpunktes mit einer geringen Geschwindigkeit V2 in Richtung von dem Objekt weg verfahrbar ist.
- In bevorzugter Ausführungsform weist die Auswerteeinheit eine Verstärkereinheit, zumindest eine Filtereinheit, zumindest eine Wandlereinheit sowie eine Rechnereinheit auf.
- Um eine Anpassung des von dem Sensor gelieferten Messsignals vornehmen zu können, ist die mit dem Ausgang des Sensors verbundene Verstärkereinheit als programmierbarer Verstärker ausgebildet. Ferner ist vorgesehen, dass ein Ausgang der Verstärkereinheit mit einem Eingang der Filtereinheit verbunden ist. Vorzugsweise besteht die Filtereinheit aus zwei programmierbaren Filtern, wie beispielsweise einem Tiefpassfilter und/oder einem Bandpassfilter. Die programmierbaren Filter können wahlweise ein- und ausgeschaltet werden.
- Des Weiteren ist vorgesehen, dass ein Ausgang der Filtereinheit mit einer Wandlereinheit vorzugsweise einem programmierbaren Präzisions-AD-Wandler verbunden ist, dessen Ausgang mit der Rechnereinheit wie Mikrocomputer verbunden ist. Des Weiteren ist der Ausgang der Filtereinheit mit dem Eingang einer Gleichrichtereinheit verbunden, deren Ausgang mit einem Eingang eines vorzugsweise programmierbaren Komparators verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Eingang der Rechnereinheit verbunden ist.
- Durch die programmierbare Filtereinheit wird der Vorteil erreicht, dass der Tiefpassfilter wahlweise ein- und ausschaltbar ist, wobei der Tiefpassfilter lediglich bei einem allgemeinen Positioniervorgang und der jeweils ersten Objektpunktbestimmung eingeschaltet wird. In bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass der schaltbare Tiefpassfilter als Software- Komponente ausgebildet ist. Alternativ kann der schaltbare Tiefpassfilter auch als Hardware- Komponente ausgebildet sein.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit einen Sensordetektor aufweist, mit der Möglichkeit, dass die Auswerteeinheit selbständig die Art des angeschlossenen Sensors erkennt. Insbesondere können sowohl messende als auch schaltende Sensoren angekoppelt werden.
- Als besonderer Vorteil der Vorrichtung ist anzumerken, dass verschiedene Sensoren verwendet werden können. So besteht die Möglichkeit, dass der Sensor als mechanisch schaltender oder messender Taster ausgebildet ist. Auch kann der Sensor als Laserabstandssensor ausgebildet sein. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der Sensor ein Autofokussensor ist. Ferner können auch optische und optoelektronische Sensoren eingesetzt werden.
- Als weiterer Vorteil ist zu erwähnen, dass die Vorrichtung zur Aufnahme mehrerer Sensoren geeignet ist. Die Vorrichtung selbst kann als Koordinatenmessgerät oder als Werkzeugmaschine ausgebildet sein. Zur weiteren Verbesserung des Antastverhaltens ist vorgesehen, dass der Sensor als ein- oder mehrstufig schaltendes Tastsystem ausgebildet ist.
- Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von den Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
- Es zeigen:
- Fig. 1a eine schematische Darstellung des Sensors beim Verfahren des Sensors in Richtung des Objektes,
- Fig. 1b eine schematische Darstellung des Sensors beim Verfahren des Sensors in Richtung von dem Objekt weg,
- Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Auswerteeinheit,
- Fig. 3a)-h) Stellungen des Sensors relativ zu dem Objekt in verschiedenen Verfahrenssituationen und
- Fig. 4a)-d) verschiedene Mess- und Steuersignale.
- Die Fig. 1 und 2 zeigen rein schematisch eine Vorrichtung 10 zum Ermitteln eines Objektpuntkes 12 an einem Objekt 14, wie beispielsweise einem Werkstück oder einem Werkzeug. Die Vorrichtung 10 umfasst zumindest einen Sensor 16, der über ein Positioniersystem in X-, Y-, und Z-Richtung eines karthesischen Koordinatensystems 18 verfahrbar ist.
- Fig. 1a) zeigt den Sensor 16 in seiner Startposition, von der aus der Sensor in Richtung des Pfeils 20, d. h. in Richtung des Objektes 14, insbesondere in Richtung eines definierten Antastzielpunktes 22 mit einer Geschwindigkeit V = V1 verfahrbar ist. Sobald der Sensor 16' den Objektpunkt bei einer ersten Bestimmung des Objektpunktes detektiert hat, stoppt das Positioniersystem in einem Stopppunkt 24, der auf einer Linie zwischen dem Objektpunkt 12 und dem Antastzielpunkt 22 liegt. Bei der ersten Objektpunktbestimmung wird der Objektpunkt 12 grob bestimmt.
- Fig. 1b) zeigt einen Verfahrensschritt, in dem der Sensor 16' mit einer geringen Geschwindigkeit V2 in Richtung des Pfeils 26 vom Objekt weg verfahren. Dabei erfolgt eine zweite genaue Bestimmung des Objektpunktes, aus der der eigentliche Messwert bestimmt wird.
- Fig. 2 zeigt eine mit dem Sensor 16 verbundene Auswerteeinheit 28. Ein Ausgang 30 des Sensors ist mit einem Eingang 32 einer Verstärkereinheit 34 verbunden, die im Ausführungsbeispiel als programmierbare Verstärkereinheit ausgebildet ist. Zur Programmierung ist der Verstärker 34 über eine Verbindung 36 mit einem Ausgang 38 einer Rechnereinheit 40 wie Mikrocomputer verbunden.
- Ein Ausgang 42 des Verstärkers 34 ist mit dem Eingang 44 einer Filtereinheit 46 verbunden, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einen programmierbaren, insbesondere schaltbaren Tiefpassfilter 48 sowie vorzugsweise einen programmierbaren Bandpassfilter 50 aufweist, die jeweils über Verbindungen 52, 54 mit Ausgängen 56, 58 des Mikrocomputers 40 verbunden sind. Vorzugsweise ist zumindest einer der Filtereinheiten 48, 50 schaltbar ausgebildet.
- Ein Ausgang 60 der Filtereinheit 46 ist mit einem Eingang 62 eines Präzisions-AD-Wandlers 64 verbunden, dessen Ausgang 66 mit einem Eingang 68 des Mikrocomputers 40 verbunden ist. Auch der AD-Wandler 64 ist programmierbar ausgebildet und über eine Verbindung 70 mit einem Ausgang 72 des Mikrocomputers 40 verbunden. Des Weiteren ist der Ausgang 60 der Filtereinheit 46 mit dem Eingang 74 eines Gleichrichters 76 verbunden, dessen Ausgang 78 mit einem Eingang 80 eines programmierbaren Komparators 82 verbunden ist. Ein Ausgang 84 des Komparators ist mit einem Eingang 86 des Mikrocomputers 40 verbunden. Zur Programmierung des Komparators ist dieser über eine Verbindung 88 mit einem Ausgang 90 des Mikrocomputers 40 verbunden.
- Die Filtereinheit 46 sowie der AD-Wandler 64 können wahlweise als Software-Komponenten oder als Hardware-Komponenten ausgebildet sein. Ferner sind in dem Mikrocomputer 40 Software-Filter 92, Logikbausteine 94 sowie Speicherbausteine 96 und Timer 98 vorgesehen.
- Um verschiedene Sensoren 16 zu detektieren, ist ein Sensordetektor 100 vorgesehen, dessen Eingang 102 mit dem Ausgang 30 des Sensors verbunden ist und dessen Ausgang 104 mit einem Eingang 106 des Mikrocomputers 40 verbunden ist.
- Zur Spannungsversorgung enthält die Auswerteeinheit 28 eine programmierbare Stromversorgung 108, die über eine Verbindung 110 mit einem Ausgang 112 des Mikrocomputers 40 verbunden ist und deren Ausgang 114 eine Spannungsversorgung für den Sensor 16, den Sensordetektor 110 sowie die Signalaufbereitung zur Verfügung stellt.
- Der Sensor 16 kann als mechanisch schaltender und/oder messender Taster ausgebildet sein. Auch können optische bzw. optoelektronische Sensoren zum Einsatz kommen, beispielsweise in Form eines Laserabstandssensors oder eines Autofokussensors. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass ein ein- oder mehrstufig schaltendes Tastsystem als Sensor zum Einsatz kommt.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das Problem der Fehlantastung bei empfindlichen Sensoren aufgrund von Schwingungen und Prellen durch Objektpunktbestimmung beim Herausfahren aus dem Objekt vermieden.
- Das Verfahren wird nun anhand der Fig. 3a)-h) sowie der Fig. 4a)-d) detailliert erläutert. Die Fig. 3a)-h) zeigen den Sensor 16 in verschiedenen Positionen relativ zu dem Objekt 14. Fig. 4a zeigt ein analoges Messsignal 116 des Sensors 16 und Fig. 4b) zeigt ein digitalisiertes Messsignal 118, das aus dem analogen Messsignal 116 durch Digitalisierung abgeleitet wurde. Der Fig. 4c) ist ein Signal 120 zur Ansteuerung des Positioniersystems 18 zu entnehmen und in Fig. 4d) ist ein Triggersignal 122 zur Steuerung der Messwertaufnahme beim Herausfahren des Sensors 16 dargestellt.
- Zum Zeitpunkt t1 befindet sich der Sensor 16 gemäß Fig. 3a) in einer Startposition und wird ausgehend von dieser mit der ersten Geschwindigkeit V = V1 in Richtung des Pfeils 20 mit einer Beschleunigung a > 0 verfahren. Während des Beschleunigungsvorgangs kann es zu Schwingungen des Sensors 16 kommen, die in den Messsignalen 28, 30 gemäß Fig. 3a) und 3b) sichtbar sind.
- Zu einem Zeitpunkt t2 erreicht der Sensor 16 das Objekt 14 und detektiert den Objektpunkt 12 bzw. eine Objektkante. Die erste Objektpunktbestimmung erfolgt bei einer relativ hohen Geschwindigkeit V1, d. h. mit einer geringen Genauigkeit. Der zugehörige grobe Messwert der ersten Objektbestimmung kann zur weiteren Vorbereitung abgespeichert werden.
- Nachdem der Sensor 16 den Objektpunkt 12 detektiert hat, wird das Positioniersystem 18 weiter mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit V = V1 in Richtung des Pfeils 20 auf den Stopppunkt 24 zu bewegt und - wie in Fig. 3c) dargestellt - nach einer Zeit T1 zum Zeitpunkt t3 gestoppt. Hierzu wird das in Fig. 4c) dargestellte Stoppsignal 32 von dem Zustand LOW in den Zustand HIGH gesetzt.
- Aufgrund des Antastens des Sensors 16 an den Objektpunkt 12 kann es zu einem Prellvorgang kommen, der zum Zeitpunkt t4 in den Messsignalverläufen 28, 30 als Hochfrequenzschwingung dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt weist das Positioniersystem die Geschwindigkeit V = 0 und die Beschleunigung A = 0 auf.
- Nachdem der Prellvorgang abgeschlossen ist, wird das in Fig. 4c) dargestellt Stoppsignal 32 zurückgesetzt, so dass der Sensor 16 zu der zweiten Objektpunktbestimmung mit einer geringeren Geschwindigkeit V = V2 in Richtung des Pfeils 26 von dem Objekt 14 weg, d. h. herausgefahren wird.
- Erfindungsgemäß erfolgt beim Herausfahren des Sensors 16 die zweite Objektpunktbestimmung mit der geringeren Geschwindigkeit V2 und somit einer entsprechend höheren Genauigkeit. Zu einem Zeitpunkt t6 wird das Triggersignal 34 gesetzt, d. h. von einem Pegel LOW auf einen Pegel HIGH geschaltet und gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig wird der Filter 48, 50 ausgeschaltet. Die Geschwindigkeit V2 bei der zweiten Objektpunktbestimmung wird so berechnet, dass das Positioniersystem 18 im Bereich der zu erwartenden Messunsicherheit der ersten Objektpunktbestimmung mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird.
- Zum Zeitpuntk t7 (dargestellt in Fig. 3g)) löst sich der Sensor 16 von dem Objektpunkt 12, was durch einen Abfall des Messignals 28 bzw. des digitalisierten Messignals 30 dargestellt ist. Durch den Abfall des Messsignals 28, 30 wird das Triggersignal 34 zum Zeitpunkt t7 zurückgesetzt, so dass die Bestimmung des eigentlichen Messwertes mit hoher Genauigkeit erfolgen kann.
- Zum Zeitpunkt t7 wird der Filter 28 wieder aktiviert. Der Sensor 16 kann schwingen, nachdem dieser den Objektpunkt 12 verlassen hat, was jedoch keinen Einfluss auf das Messergebnis hat. Die Schwingung ist in den Messsignalen in Fig. 4a)-b) dargestellt. Zum Zeitpunkt t8, d. h. nachdem die Schwingung abgeklungen ist, ist die Messung beendet.
- Zusammenfassend werden durch das erfindungsgemäße Verfahren die Nachteile des Standes der Technik vermieden, indem das Objekt 12 mit einer hohen Geschwindigkeit V1 relativ ungenau angetastet wird, wobei der dabei ermittelte Messwert lediglich dazu herangezogen wird, den Objektpunkt ungefähr zu registrieren. Der eigentliche Messwert wird beim Herausfahren des Sensors 16 aus dem Objekt 14 übernommen, denn beim Herausfahren wird eine dem Geschwindigkeitserfordernis geringe Geschwindigkeit V2 gewählt. Diese muss jedoch nur für das zwischen den Zeitpunkten t5 bis t7 zurückgelegte kurze Verfahrstück um den eigentlichen Objektpunkt herum eingestellt werden. Insbesondere funktioniert das Verfahren sowohl für Sensoren 16 mit schaltenden Taktsystemen (trigger probe) als auch für Sensoren 16 mit messenden Taktsystemen (scanning probe). Insbesondere wird durch das Verfahren eine höhere Messgeschwindigkeit bei gleichzeitig höherer erreichbarer Genauigkeit durch Vermeidung von Antastfehlern erreicht.
Claims (32)
1. Verfahren zum Ermitteln eines Objektpunktes (12) an einem Objekt (14) wie
Werkstück oder Werkzeug mittels eines Sensors (16),
dadurch gekennzeichnet,
dass eine erste Bestimmung des Objektpunktes (12) durch Verfahren des Sensors (16)
in Richtung des Objektes (14) mit einer ersten Geschwindigkeit V1 erfolgt und dass
eine zweite Bestimmung des Objektpunktes (12) durch Verfahren des Sensors (16)
von dem Objekt (14) weg mit einer zweiten Geschwindigkeit V2 erfolgt, wobei die
eigentliche Messwertbestimmung bei der zweiten Objektpunktbestimmung
durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Bestimmung des Objektpunktes (12) als grobe Objektpunktbestimmung
mit einer hohen Geschwindigkeit V1 und dass die zweite Bestimmung des
Objektpunktes (12) als genaue Objektpunktbestimmung mit einer geringen Geschwindigkeit V2
durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein bei der ersten Bestimmung des Objektpunktes (12) ermittelter Messwert
verwendet wird, um den Objektpunkt (12) grob zu bestimmen.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der eigentliche Messwert beim Verfahren des Sensors (16) vom Objekt (14) weg,
d. h. beim Herausfahren des Sensors (16) aus dem Objekt übernommen wird.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite, geringe Geschwindigkeit V2 lediglich im engeren Bereich des
Objektpunktes eingestellt wird.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste, hohe Geschwindigkeit V1 im Bereich von 5 mm/s ≤ V1 ≤ 10 m/s,
vorzugsweise V1 = 1 m/s, und die zweite, geringe Geschwindigkeit V2 im Bereich von
0,1 mm/s ≤ V2 ≤ 200 mm/s, vorzugsweise V2 = 0,5 mm/s, liegt.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Geschwindigkeit V2 während der zweiten Bestimmung des
Objektpunktes (12) auf einen konstanten Wert eingestellt wird.
8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (16) nach der Detektierung des Objektpunktes (12) beim Verfahren
in Richtung des Objektes (14) nach einer Zeitspanne T1 im Bereich von 0,1 ms ≤ T1
≤ 1 s, vorzugsweise 10 ms, gestoppt wird.
9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (16) nach Abklingen eines Prellvorgangs in Richtung von dem Objekt
(14) weg mit der Geschwindigkeit V2 bewegt wird und dass beim Herausfahren des
Sensors (16) ein Triggersignal gesetzt wird, mit dem ein Filter (46) zur Filterung des
Messsignals (116, 118) ausgeschaltet wird, wobei beim Unterschreiten des
Messsignals (116, 118) unter einen vorgegebenen Wert das Triggersignal (122)
zurückgesetzt, die Position des Objektpunktes (12) gespeichert und der Filter (46) wieder
eingeschaltet wird.
10. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der endgültige Messwert für bestimmte Sensoren durch mathematische
Verknüpfung aus den Messwerten der beiden Objektpunktbestimmungsgänge ermittelt wird.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein in analoger Form vorliegendes Messsignal (116) digitalisiert und
anschließend digital weiterverarbeitet wird.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Sensoren (16) mechanisch schaltende und/oder messende Taster verwendet
werden.
13. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (16) mit mechanischen Hilfsmitteln gedämpft wird, wobei die
Dämpfung bei der zweiten Objektpunktbestimmung außer Funktion gesetzt wird.
14. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Sensoren (16) optische und/oder optoelektronische Sensoren eingesetzt
werden.
15. Vorrichtung (10) zum Ermitteln eines Objektpunktes (12) an einem Objekt (14) wie
Werkstück oder Werkzeug, umfassend zumindest einen verfahrbaren und mit einer
Auswerteeinheit (28) verbundenen Sensor (16),
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (16) zur ersten Bestimmung des Objektpunktes (12) in Richtung des
Objektpunktes (12) mit einer ersten Geschwindigkeit V1 verfahrbar ist und dass der
Sensor (16) zur zweiten Bestimmung des Objektpunktes (12) in Richtung von dem
Objekt weg verfahrbar ist, wobei die Auswerteeinheit (28) Mittel (34, 46, 64, 76, 82,
40) zur Auswertung eines bei der zweiten Bestimmung des Objektpunktes (12) am
Sensor (16) anliegenden Messsignals (116) aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Geschwindigkeiten V1 und V2 des Sensors einstellbar, vorzugsweise regelbar
sind, wobei der Sensor (16) bei der ersten Bestimmung des Objektpunktes (12) mit
einer hohen Geschwindigkeit V1 in Richtung des Objektes (12) verfahrbar ist und bei
der zweiten Bestimmung des Objektpunktes (12) bei einer geringen Geschwindigkeit
V2 in Richtung von dem Objekt (12) weg verfahrbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswerteeinheit (28) eine Verstärkereinheit (34), zumindest eine Filtereinheit
(46), zumindest eine Wandlereinheit (64, 76, 82) sowie eine Rechnereinheit (40) wie
Mikrocomputer aufweist.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Ausgang (30) des Sensor (16) mit einem Eingang (32), der als
programmierbarer Verstärker ausgebildeten Verstärkereinheit (34) verbunden ist, dass ein Ausgang
(42) der Verstärkereinheit (34) mit einem Eingang (44) der Filtereinheit (46)
verbunden ist und dass ein Ausgang (60) der Filtereinheit (46) einerseits mit einem
Eingang (62) eines AD-Wandlers (64) verbunden ist, dessen Ausgang (66) mit einem
Eingang (68) der Rechnereinheit (40) verbunden ist und andererseits mit einem
Eingang (74) eines Gleichrichters (76), dessen Ausgang (78) mit einem Eingang (80)
eines Komparators (82) verbunden ist, der mit seinem Ausgang (84) mit einem
Eingang (86) der Rechnereinheit (40) verbunden ist.
19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstärkereinheit (34) über eine Verbindung (36) mit der Rechnereinheit
verbunden und programmierbar ist.
20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Filtereinheit (46) ein programmierbares Tiefpassfilter (48) und/oder ein
programmierbares Bandpassfilter (50) aufweist, wobei die Filter jeweils über eine
Verbindung (52, 54) mit einem Ausgang (56, 58) der Rechnereinheit (40) verbunden
und somit wahlweise zu- und abschaltbar sind.
21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass der A/D-Wandler (64) über eine Verbindung (70) mit einem Ausgang (72) der
Rechnereinheit (40) verbunden und programmierbar ausgebildet ist.
22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Komparator (82) über eine Verbindung (88) mit einem Ausgang (90) der
Rechnereinheit (40) verbunden und programmierbar ausgebildet ist.
23. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswerteeinheit (28) einen Sensordetektor (100) aufweist mit der
Möglichkeit, dass die Auswerteeinheit (28) selbständig die Art des angeschlossenen Sensors
erkennt.
24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (16) als messender und/oder als schaltender Taster ausgebildet ist.
25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (16) als mechanisch schaltender und/oder messender Taster
ausgebildet ist.
26. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (16) als Laserabstandssensor ausgebildet ist.
27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 26,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (16) als Autofokussensor ausgebildet ist.
28. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 27,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (16) als optischer oder optoelektronischer Sensor ausgebildet ist.
29. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 28,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (10) zur Aufnahme mehrerer Sensoren (16) ausgebildet ist.
30. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 29,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (10) ein Koordinatenmessgerät ist.
31. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 30,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (10) eine Werkzeugmaschine ist.
32. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 31,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (16) ein ein- oder mehrstufig schaltendes Tastsystem ist.
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-
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Cited By (2)
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DE102011116734A1 (de) * | 2011-10-19 | 2013-04-25 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Verfahren zum Ermitteln eines fokussierten Bildabstands eines optischen Sensors eines Koordinatenmessgeräts |
DE102011116734B4 (de) * | 2011-10-19 | 2013-06-06 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Verfahren zum Ermitteln eines fokussierten Bildabstands eines optischen Sensors eines Koordinatenmessgeräts |
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