DE10139945A1

DE10139945A1 - Method and device for determining an object point on an object

Info

Publication number: DE10139945A1
Application number: DE10139945A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bus
Original assignee: Werth Messtechnik GmbH
Current assignee: Werth Messtechnik GmbH
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-01-09

Abstract

The invention relates to a method and a device for detecting an object point (12) on an object (14) such as a work piece or a tool, by means of a sensor (16). In order to obtain an extremely precise measurement at a high measuring speed, a first detection of the object point (12) is carried out by displacing the sensor (16) in the direction of the object (14) at a first speed V1 and a second detection of the object point (12) is carried out by moving the sensor (16) away from the object (14) at a second speed V2, the actual measured value being determined by the second object point detection.

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. The invention relates to a method and an apparatus for determining a Object point on an object such as workpiece or tool by means of a sensor.

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. Methods and devices are known from the prior art, the sensor being a switching and measuring button is formed. The essence of the known method consists in the fact that the mechanical button moves an object point like Workpiece surface is touched and the first time you touch the button with the Path measuring systems assigned to the object point can be read out. The coordinates of the sensor at Probing is taken from the position measuring system and used for further processing Provided.

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. The disadvantage of the methods mentioned is that the sensor when probing is very sensitive to interference. Vibrations and the like can Cause false triggers. WO 88/01726 suggests the suggestion of a button during a fast positioning movement insensitive and shortly before touching the To set a slow movement with higher sensitivity.

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. However, this creates the disadvantage that on the one hand the actual probing process with very must be carried out at low speed, which leads to loss of time. To the Others are still susceptible to faults during the actual probing process. On Safe measurement, especially under harsh environmental conditions, is therefore not possible.

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. Based on this, the present invention is based on the problem of a method and to further develop a device of the aforementioned type such that at high Measurement speed an extremely precise measurement can take place.

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. The problem is solved by a method, inter alia, that a first determination of the object point is carried out by moving the sensor in the direction of the object at a first speed V ₁ and that a second determination of the object by moving the sensor away from the object at a second speed V ₂ takes place, the actual measurement value determination being carried out during the second determination of the object.

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. A preferred procedure is characterized in that the first determination of the object point is carried out as a rough object point determination at a high speed V ₁ and that the second determination of the object point is carried out as an accurate object point determination at a low speed V ₂ . The disadvantages of the prior art are avoided by the method according to the invention in that the object is scanned relatively imprecisely with the first high probing speed V ₁ and a high measuring speed is thereby achieved. The measured value determined in this way is only used to register the approximate object point. The actual measured value is adopted when moving the sensor away from the object, ie when the sensor is moved out of the object. In order to ensure a precise measurement, a speed V ₂ which is low for the probing accuracy requirements is selected when moving out. However, this only has to be set for a short traverse around the actual object point. Overall, the advantage lies in a high measuring speed with a higher achievable accuracy, in particular the probing errors known from the prior art being avoided.

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. The first, high speed V ₁ is preferably in the range of 5 mm / s V V ₁ 10 10 m / s, preferably V ₁ = 1 m / s, and the second, low speed V _{2 is} in the range of 0.1 mm / s s ≤ V ₂ ≤ 200 mm / s, preferably V ₂ = 0.5 mm / s. It is provided that the second speed V _{2 is set} to a constant value in the second object point determination. After the detection of the object point during the movement in the direction of the object, the sensor is stopped after a time T ₁ in the range from 0.1 ms T T ₁ 1 1 s, preferably 10 ms.

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. In order to avoid the problem of false probing in sensitive sensors as a result of vibrations and bouncing behavior, the sensor is moved away from the object at a low speed V ₂ after a bouncing process has subsided and a trigger signal is set when the sensor is moved out, with which a filter for filtering the measurement signal is switched off, the position of the object point being stored, the trigger signal being reset and the filter being switched on again when the measurement signal falls below a predetermined value.

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. In other words, the actual measurement value determination takes place from the second object point determination at a speed V ₂ directed away from the object. For certain sensors such as autofocus sensors, the final measured value can also be determined by mathematically linking the measured values of both object point determination processes.

Um eine digitale Messwertverarbeitung zu realisieren, wird ein in analoger Form vorliegendes Messsignal digitalisiert und anschließend digital weiterverarbeitet. In order to implement digital measured value processing, an existing one in analog form The measurement signal is digitized and then digitally processed.

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. In a preferred embodiment, mechanically switching and / or measuring probe used. To bounce the measurement signal when touching the To avoid object point, the sensor is damped with mechanical aids, the Damping is disabled in the second object point determination.

Neben mechanisch schaltenden und/oder messenden Tastern sind des Weiteren auch optische und/oder optoelektronische Sensoren vorgesehen. In addition to mechanically switching and / or measuring buttons, there are also optical buttons and / or optoelectronic sensors are provided.

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. Furthermore, the invention relates to a device for determining a Object point on an object, such as a workpiece or tool, comprising at least one movable sensor connected to an evaluation unit.

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. In terms of the device, the invention is distinguished, inter alia, by the fact that the sensor for the first determination of the object point can be moved in the direction of the object at a first speed V ₁ and that the sensor for the second determination of the object point can be moved in the direction away from the object, the evaluation unit Has means for evaluating a measurement signal applied to the sensor during the second determination of the object point.

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. The device avoids the problem of incorrect probing in the case of sensitive buttons / sensors as a result of vibrations and bouncing behavior by the second determination of the object point when moving out of the object. A preferred embodiment is characterized in that the speed of the sensor is adjustable, preferably controllable, the sensor being movable at a high speed V ₁ in the direction of the object when the object point is first determined and at a low speed when the object point is being determined second Speed V _{2 can be moved} in the direction away from the object.

In bevorzugter Ausführungsform weist die Auswerteeinheit eine Verstärkereinheit, zumindest eine Filtereinheit, zumindest eine Wandlereinheit sowie eine Rechnereinheit auf. In a preferred embodiment, the evaluation unit has an amplifier unit, at least a filter unit, at least one converter unit and a computer unit.

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. In order to be able to adapt the measurement signal supplied by the sensor, the amplifier unit connected to the output of the sensor as programmable Amplifier trained. It is further provided that an output of the amplifier unit with a Input of the filter unit is connected. The filter unit preferably consists of two programmable filters, such as a low pass filter and / or a Bandpass filter. The programmable filters can optionally be switched on and off.

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. Furthermore, it is provided that an output of the filter unit with a converter unit preferably a programmable precision AD converter is connected, the Output is connected to the computing unit like a microcomputer. Furthermore, the Output of the filter unit connected to the input of a rectifier unit, the Output connected to an input of a preferably programmable comparator is whose output is connected to the input of the computing unit.

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. The programmable filter unit has the advantage that the low-pass filter can be optionally switched on and off, the low-pass filter only for a general one Positioning process and the first object point determination is switched on. In In a preferred embodiment it is provided that the switchable low-pass filter as a software Component is formed. Alternatively, the switchable low-pass filter can also be used as a hardware Be formed component.

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. According to a particularly preferred embodiment it is provided that the Evaluation unit has a sensor detector, with the possibility that the evaluation unit automatically detects the type of sensor connected. In particular, both measuring as well as switching sensors can be coupled.

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. As a particular advantage of the device, it should be noted that different sensors can be used. So there is a possibility that the sensor as mechanical switching or measuring button is formed. The sensor can also be used as a laser distance sensor be trained. Alternatively, there is the possibility that the sensor is an auto focus sensor. Furthermore, optical and optoelectronic sensors can also be used.

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. As a further advantage it should be mentioned that the device for receiving several sensors suitable is. The device itself can be used as a coordinate measuring machine or as Machine tool can be formed. To further improve the probing behavior, that the sensor is designed as a one-stage or multi-stage touch probe system.

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. Further details, advantages and features of the invention result not only from the Claims, the features to be extracted from these - individually and / or in combination -, but also from the following description of the drawings preferred embodiments.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1a eine schematische Darstellung des Sensors beim Verfahren des Sensors in Richtung des Objektes, FIG. 1a is a schematic representation of the sensor in the method of the sensor in the direction of the object,

Fig. 1b eine schematische Darstellung des Sensors beim Verfahren des Sensors in Richtung von dem Objekt weg, FIG. 1b is a schematic representation of the sensor in the method of the sensor in the direction away from the object,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Auswerteeinheit, Fig. 2 is a block diagram of an evaluation unit,

Fig. 3a)-h) Stellungen des Sensors relativ zu dem Objekt in verschiedenen Verfahrenssituationen und Fig. 3a) -h) positions of the sensor relative to the object in different process situations and

Fig. 4a)-d) verschiedene Mess- und Steuersignale. Fig. 4a) -d) various measurement and control signals.

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. Figs. 1 and 2 show, purely schematically, an apparatus 10 for determining a Objektpuntkes 12 on an object 14, such as a workpiece or a tool. The device 10 comprises at least one sensor 16 , which can be moved via a positioning system in the X, Y and Z directions of a Cartesian coordinate system 18 .

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. 1a) shows the sensor 16 in its starting position, ie in the direction of the object 14, in particular in the direction of a defined Antastzielpunktes 22 at a speed V = V is movable from which the sensor in the direction of arrow 20. ₁ As soon as the sensor 16 'has detected the object point during a first determination of the object point, the positioning system stops at a stop point 24 which lies on a line between the object point 12 and the probing target point 22 . In the first determination of the object point, the object point 12 is roughly determined.

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. 1b) shows a process step, in which the sensor 16 is moved 'at a low speed V ₂ in the direction of the arrow 26 away from the object. A second precise determination of the object point takes place, from which the actual measured value is determined.

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. Fig. 2 shows a sensor 16 connected to the evaluation unit 28th An output 30 of the sensor is connected to an input 32 of an amplifier unit 34 , which in the exemplary embodiment is designed as a programmable amplifier unit. For programming, the amplifier 34 is connected via a connection 36 to an output 38 of a computing unit 40 such as a microcomputer.

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. An output 42 of the amplifier 34 is connected to the input 44 of a filter unit 46 , which in the exemplary embodiment shown has a programmable, in particular switchable, low-pass filter 48 and preferably a programmable band-pass filter 50 , each of which has connections 52 , 54 to outputs 56 , 58 of the microcomputer 40 are connected. At least one of the filter units 48 , 50 is preferably designed to be switchable.

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. An output 60 of the filter unit 46 is connected to an input 62 of a precision AD converter 64 , the output 66 of which is connected to an input 68 of the microcomputer 40 . The AD converter 64 is also programmable and is connected to an output 72 of the microcomputer 40 via a connection 70 . Furthermore, the output 60 of the filter unit 46 is connected to the input 74 of a rectifier 76 , the output 78 of which is connected to an input 80 of a programmable comparator 82 . An output 84 of the comparator is connected to an input 86 of the microcomputer 40 . To program the comparator, it is connected via a connection 88 to an output 90 of the microcomputer 40 .

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. The filter unit 46 and the AD converter 64 can optionally be designed as software components or as hardware components. Furthermore, software filters 92 , logic modules 94 as well as memory modules 96 and timers 98 are provided in the microcomputer 40 .

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. In order to detect various sensors 16 , a sensor detector 100 is provided, the input 102 of which is connected to the output 30 of the sensor and the output 104 of which is connected to an input 106 of the microcomputer 40 .

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. For the voltage supply, the evaluation unit 28 contains a programmable power supply 108 , which is connected via a connection 110 to an output 112 of the microcomputer 40 and whose output 114 provides a voltage supply for the sensor 16 , the sensor detector 110 and the signal processing.

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. The sensor 16 can be designed as a mechanically switching and / or measuring button. Optical or optoelectronic sensors can also be used, for example in the form of a laser distance sensor or an auto focus sensor. There is also the possibility that a single or multi-stage switching touch probe can be used as a sensor.

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. The method according to the invention eliminates the problem of false probing sensitive sensors due to vibrations and bouncing by determining the object point Avoid driving out of the object.

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. The method will now be explained with reference to Fig. 3a) -h) as well as Fig. 4a) -d) in detail. The Fig. 3 a) -h) show the sensor 16 in different positions relative to the object 14. FIG. 4a shows an analog measuring signal of sensor 16 and 116 Fig. 4b) showing a digitized measurement signal 118 which was derived from the analog measurement signal 116 by digitization. FIG. 4c) shows a signal 120 for controlling the positioning system 18 and in FIG. 4d) shows a trigger signal 122 for controlling the measured value recording when the sensor 16 is moved out.

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. At time t ₁ , sensor 16 according to FIG. 3a) is in a starting position and, starting from this, is moved at first speed V = V ₁ in the direction of arrow 20 with an acceleration a> 0. During the acceleration process, vibrations of the sensor 16 can occur, which are visible in the measurement signals 28 , 30 according to FIGS . 3a) and 3b).

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. At a time t ₂ , the sensor 16 reaches the object 14 and detects the object point 12 or an object edge. The first object point determination takes place at a relatively high speed V ₁ , ie with a low accuracy. The associated rough measurement value of the first object determination can be saved for further preparation.

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. After the sensor 16 has detected the object point 12 , the positioning system 18 is moved further at an essentially constant speed V = V ₁ in the direction of the arrow 20 towards the stop point 24 and - as shown in FIG. 3c) - after a time T. ₁ stopped at time t ₃ . For this purpose, the stop signal 32 shown in FIG. 4c) is set from the LOW state to the HIGH state.

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. Due to the contact of the sensor 16 with the object point 12 , a bouncing process can occur, which is shown as a high-frequency oscillation in the measurement signal curves 28 , 30 at the time t ₄ . At this time, the positioning system has the speed V = 0 and the acceleration A = 0.

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. After the bouncing process is completed, the stop signal 32 shown in FIG. 4c) is reset, so that the sensor 16 for the second object point determination is moved away from the object 14 at a lower speed V = V ₂ in the direction of the arrow 26 , that is to say it is moved out.

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. According to the invention, when the sensor 16 moves out, the second object point is determined at the lower speed V ₂ and thus with a correspondingly higher accuracy. At a time t ₆ , the trigger signal 34 is set, ie switched from a LOW level to a HIGH level, and the filter 48 , 50 is switched off simultaneously or essentially simultaneously. The speed V ₂ in the second object point determination is calculated in such a way that the positioning system 18 is moved at a constant speed in the range of the expected measurement uncertainty of the first object point determination.

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. At time t ₇ (shown in FIG. 3 g)) the sensor 16 detaches from the object point 12 , which is represented by a drop in the measurement signal 28 or the digitized measurement signal 30 . Due to the drop in the measurement signal 28 , 30 , the trigger signal 34 is reset at the time t ₇ , so that the actual measurement value can be determined with high accuracy.

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. At time t ₇ , filter 28 is activated again. The sensor 16 can oscillate after it has left the object point 12 , but this has no influence on the measurement result. The vibration is shown in the measurement signals in Fig. 4a) -b). At time t ₈ , ie after the vibration has subsided, the measurement is ended.

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. In summary, the disadvantages of the prior art are avoided by the method according to the invention, in that the object 12 is scanned relatively imprecisely at a high speed V ₁ , the measured value determined in this way only being used to approximately register the object point. The actual measured value is taken over when the sensor 16 is moved out of the object 14 , because a speed V ₂ which is low for the speed requirement is selected when the sensor is moved out. However, this only has to be set for the short traversing distance traveled between times t ₅ to t ₇ around the actual object point. In particular, the method works both for sensors 16 with switching clock systems (trigger probe) and for sensors 16 with measuring clock systems (scanning probe). In particular, the method achieves a higher measuring speed with higher achievable accuracy by avoiding probing errors.

Claims

1. A method for determining an object point ( 12 ) on an object ( 14 ) such as a workpiece or tool by means of a sensor ( 16 ), characterized in that a first determination of the object point ( 12 ) by moving the sensor ( 16 ) in the direction of the object ( 14 ) at a first speed V ₁ and that a second determination of the object point ( 12 ) is carried out by moving the sensor ( 16 ) away from the object ( 14 ) at a second speed V ₂ , the actual measurement value being determined during the second object point determination is carried out.

2. The method according to claim 1, characterized in that the first determination of the object point ( 12 ) as a rough object point determination with a high speed V ₁ and that the second determination of the object point ( 12 ) as an accurate object point determination with a low speed V _{2 is} carried out.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a measured value determined during the first determination of the object point ( 12 ) is used to roughly determine the object point ( 12 ).

4. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the actual measured value when the sensor ( 16 ) is moved away from the object ( 14 ), ie when the sensor ( 16 ) is moved out of the object.

5. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second, low speed V _{2 is set} only in the narrower area of the object point.

6. The method according to at least one of the preceding claims, characterized, that the first, high speed V₁ in the range of 5 mm / s ≤ V₁≤ 10 m / s, preferably V₁=1 m / s, and the second, low speed V₂ In the range of 0.1 mm / s ≤ V₂ ≤ 200 mm / s, preferably V₂ = 0.5 mm / s.

7. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second speed V _{2 is set} to a constant value during the second determination of the object point ( 12 ).

8. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 16 ) after detection of the object point ( 12 ) during the movement in the direction of the object ( 14 ) after a period T ₁ in the range of 0.1 ms ≤ T ₁ ≤ 1 s, preferably 10 ms, is stopped.

9. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 16 ) after decay of a bounce is moved in the direction away from the object ( 14 ) at the speed V ₂ and that when the sensor ( 16 ) moves out a trigger signal is set, with which a filter ( 46 ) for filtering the measurement signal ( 116 , 118 ) is switched off, the trigger signal ( 122 ) being reset when the measurement signal ( 116 , 118 ) falls below a predetermined value, the position of the object point ( 12 ) saved and the filter ( 46 ) is switched on again.

10. The method according to at least one of the preceding claims, characterized, that the final reading for certain sensors by mathematical Link is determined from the measured values of the two object point determination processes.

11. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a measurement signal ( 116 ) present in analog form is digitized and then digitally processed.

12. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that mechanically switching and / or measuring buttons are used as sensors ( 16 ).

13. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 16 ) is damped with mechanical aids, the damping being deactivated during the second object point determination.

14. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that optical and / or optoelectronic sensors are used as sensors ( 16 ).

15. Device ( 10 ) for determining an object point ( 12 ) on an object ( 14 ) such as a workpiece or tool, comprising at least one movable sensor ( 16 ) connected to an evaluation unit ( 28 ), characterized in that the sensor ( 16 ) for the first determination of the object point ( 12 ) in the direction of the object point ( 12 ) can be moved at a first speed V ₁ and that the sensor ( 16 ) for the second determination of the object point ( 12 ) can be moved in the direction away from the object, the evaluation unit ( 28 ) has means ( 34 , 46 , 64 , 76 , 82 , 40 ) for evaluating a measurement signal ( 116 ) present at the sensor ( 16 ) during the second determination of the object point ( 12 ).

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the speeds V ₁ and V _{2 of} the sensor are adjustable, preferably adjustable, the sensor ( 16 ) in the first determination of the object point ( 12 ) at a high speed V ₁ in the direction of Object ( 12 ) is movable and in the second determination of the object point ( 12 ) at a low speed V ₂ in the direction away from the object ( 12 ).

17. The apparatus of claim 15 and 16, characterized in that the evaluation unit ( 28 ) has an amplifier unit ( 34 ), at least one filter unit ( 46 ), at least one converter unit ( 64 , 76 , 82 ) and a computer unit ( 40 ) such as microcomputers ,

18. Device according to claims 15 to 17, characterized in that an output ( 30 ) of the sensor ( 16 ) is connected to an input ( 32 ) which is designed as a programmable amplifier unit ( 34 ) that an output ( 42 ) of the Amplifier unit ( 34 ) is connected to an input ( 44 ) of the filter unit ( 46 ) and that an output ( 60 ) of the filter unit ( 46 ) is connected on the one hand to an input ( 62 ) of an AD converter ( 64 ), the output ( 66 ) is connected to an input ( 68 ) of the computer unit ( 40 ) and on the other hand to an input ( 74 ) of a rectifier ( 76 ), the output ( 78 ) of which is connected to an input ( 80 ) of a comparator ( 82 ) which is connected to its Output ( 84 ) is connected to an input ( 86 ) of the computer unit ( 40 ).

19. The device according to claims 15 to 18, characterized in that the amplifier unit ( 34 ) via a connection ( 36 ) is connected to the computer unit and is programmable.

20. Device according to claims 15 to 19, characterized in that the filter unit ( 46 ) has a programmable low-pass filter ( 48 ) and / or a programmable band-pass filter ( 50 ), the filters each having a connection ( 52 , 54 ) to one Output ( 56 , 58 ) of the computer unit ( 40 ) connected and thus can be switched on and off as required.

21. Device according to claims 15 to 20, characterized in that the A / D converter ( 64 ) is connected via a connection ( 70 ) to an output ( 72 ) of the computer unit ( 40 ) and is designed to be programmable.

22. The device according to claims 15 to 21, characterized in that the comparator ( 82 ) is connected via a connection ( 88 ) to an output ( 90 ) of the computer unit ( 40 ) and is designed to be programmable.

23. Device according to claims 15 to 22, characterized in that the evaluation unit ( 28 ) has a sensor detector ( 100 ) with the possibility that the evaluation unit ( 28 ) automatically recognizes the type of the connected sensor.

24. Device according to claims 15 to 23, characterized in that the sensor ( 16 ) is designed as a measuring and / or as a switching button.

25. The device according to claims 15 to 24, characterized in that the sensor ( 16 ) is designed as a mechanically switching and / or measuring button.

26. Device according to claims 15 to 25, characterized in that the sensor ( 16 ) is designed as a laser distance sensor.

27. The device according to claims 15 to 26, characterized in that the sensor ( 16 ) is designed as an auto focus sensor.

28. Device according to claims 15 to 27, characterized in that the sensor ( 16 ) is designed as an optical or optoelectronic sensor.

29. The device according to claims 15 to 28, characterized in that the device ( 10 ) is designed to accommodate a plurality of sensors ( 16 ).

30. Device according to claims 15 to 29, characterized in that the device ( 10 ) is a coordinate measuring machine.

31. The device according to claims 15 to 30, characterized in that the device ( 10 ) is a machine tool.

32. Device according to claims 15 to 31, characterized in that the sensor ( 16 ) is a one- or multi-stage switching touch probe.