DE10144203A1 - FKM-Lehre - Google Patents

Description

1. Bezeichnung:
• Verfahren zur Korrektur der Abweichungskomponenten, mit der ZOLLER FKM-Lehre der linearen Verschiebeachsen bei Einstell- und Messgeräten mit Bildverarbeitung. Die FKM- Lehre besteht aus Faserkeramik mit einem Ausdehnungskoeffizient von α = -1 × 10^-6 1/K.
2. Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Normal zur automatischen Korrektur von Positionsabweichungen, translatorischen Abweichungen, rotatorischen Abweichungen und Rechtwinkligkeitsabweichungen von Einstell- und Messgeräten mit Bildverarbeitung.
• 3. Stand der Technik und Würdigung
• Bis dato sind Einstell- und Messgeräte mit den unterschiedlichsten Lehren und Hilfsmitteln korrigiert worden. Die Ablaufgeradheit der linearen Achsen wurden mittels eines Kontrolldorns und einer Lehre vorgenommen. Hierbei wurde das Einstell- und Messgerät über mechanische Hilfsmittel entsprechend den Vorgaben des Herstellers ausgerichtet. Der Kontrolldorn wurde z. B. auf eine Gesamtlänge von 500 mm abgefahren und hierbei mit einem Feinzeiger/Messuhr ca. 10 Messpunkte aufgenommen. Mittels Ausricht- und Abdrückschrauben wurde die lineare Achse angepasst, so dass alle Messwerte innerhalb der vom Hersteller vorgegebenen Toleranz liegen. Diese Art der Ausrichtung erfolgt in allen linearen Achsen. Die Korrektur der Längenmessabweichung/Absolutmaßkorrektur erfolgte einerseits über eine manuelle Korrektur und anderseits über einen Laserinterferometer. In Verbindung mit der manuellen Korrektur wurden über Paralellendmaße oder eine Prüflehre mit den unterschiedlichsten Durchmessern, die Werte korrigiert und bei Bedarf angepasst. Das bedeutet z. B. gemessen wird der Durchmesser der Lehre mit der Bildverarbeitung von 100,013 mm und der tatsächliche Absolutwert der Lehre hat 100,000 mm. Nun muss eine manuelle Korrektur von 0,013 mm in die Elektronik eingegeben werden, so dass bei einer anschließenden Kontrollmessung die Lehre mit 100,000 gemessen wird. Eine weitere Möglichkeit der Korrektur der Längenmaßabweichung bzw. des Absolutmaßes kann über einen Laserinterferometer durchgeführt werden. Hierbei findet ein Abgleich bzw. eine Korrektur der beiden unterschiedlichen Maßverkörperungen statt. Der Glasmaßstab wird verglichen mit der durch den Laserinterferometer gefahrenen Strecke. Das bedeutet, eine gefahrene bzw. bewegte Wegstrecke von 100,000 mm, angezeigt an der Elektronik des Laserinterferometers entspricht einem Glasmaßstab angezeigt an der Messelektronik von 100,012 mm. Hierbei muss an dieser Position ein Korrekturwert in die Elektronik von 0,012 mm eingetragen werden. Dies muss so lange wiederholt werden, bis der gesamte Glasmaßstab abgefahren, kontrolliert und korrigiert wurde. Zur Korrektur anderer linearer Achsen muss der Laserinterferometer jeweils neu ausgerichtet und justiert werden.
4. Ziel der Erfindung:
• Aus den o. g. Vorgehensweisen bzw. Ausricht- und Korrekturmethoden wurde vom Erfinder eine neue Korrekturmöglichkeit angestrebt. Diese Erfindung wurde dem Anspruch an höchste Genauigkeit zugrunde gelegt, wobei gleichzeitig ein Optimum an Bedienkomfort und Zeitersparnis erzielt werden soll.
5. Darstellung der Erfindung:
• Bei der Erfindung handelt es sich um eine grundlegende Änderung des Korrekturverfahrens bei Einstell- und Messgeräten mit Bildverarbeitung, welches die Genauigkeitsanforderung, den Bedienkomfort sowie den zeitlichen Ablauf erheblich verbessern.
• 6. Vorteilhafte Wirkung:
• Mit dieser Erfindung können die Abweichungskomponenten der linearen Achsen durch den Bediener einfach, schnell und bedienerunabhängig ermittelt werden. Durch die Kompaktheit des Systems kann die Durchführung weltweit problemlos und ohne größeres Gepäck (Laserinterferometer und mehrere Prüflehren) durchgeführt werden. Der Ablauf sowie die Korrektur kann in Minuten erfolgen und somit stündlich, abhängig von der Temperaturänderung, erfolgen. Dies ist mit dem seitherigen Stand der Technik nicht möglich. Alle Korrekturdaten werden in der zum Einstell- und Messgerät gehörenden PC-Elektronik abgespeichert und ermöglicht somit jeder Zeit eine Aussage über die Messunsicherheit und die Messgerätefähigkeit. Das neue Verfahren erlaubt eine Korrektur über den gesamten Messbereich, wobei die Abhängigkeiten der Achsen zueinander berücksichtigt werden, d. h. z. B. einen Korrekturwert für die X-Achse in Abhängigkeit der Z-Achse. Dies ist mit den seitherigen Methoden z. B. Laserinterferometer nicht gegeben. Hier wird bei einer Abweichung in der X-Achse ermittelt und korrigiert und dies bei festem Z-Wert und somit keine Abhängigkeit geschaffen.
6. Beschreibung der Erfindung:
• Im folgenden soll die Ausführung bzw. der Ablauf anhand der beigefügten Skizzen näher erläutert werden.
Skizze 1 Seite 1
• Stellt die ZOLLER FKM-Lehre dar. Der Ausdehnungskoeffizient dieser Faserkeramikplatte ist α = -1 × 10^-6 1/K. Diese ZOLLER FKM-Lehre ist in verschiedenen Größen und Formen verfügbar.
Skizze 2 Seite 2
• Die Bedienoberfläche an der ZOLLER Software saturn zur Korrektur bzw. dem Start des Korrekturablaufs und zur Kontrolle.
Skizze 3 Seite 2
• Leitbild der Kamera beim Messen der einzelnen Messpunkte mit Bildverarbeitung. Die Anzahl der Messpunkte ist abhängig von der Größe der ZOLLER FKM-Lehre.
Skizze 4 Seite 3
• Graphische Darstellung der Korrekturen für die linearen Achsen.
Prinzip und Ablauf der Korrektur
• Zu den unkorrigierten Koordinaten eines aktuellen Messpunktes werden Korrekturwerte addiert. Zur Berechnung dieser Korrekturwerte werden für jeden Messpunkt auf der ZOLLER FKM-Lehre die positionsabhängigen Abweichungskomponenten der linearen Achsen entsprechend der Kinematik starrer Körper abgelegt. Für die positionsabhängige Abweichungskomponente sind Korrekturdaten als Kennfelder gespeichert. Sie wurden zuvor mit Hilfe der kalibrierten ZOLLER FKM-Lehre ermittelt. Der Stützstellenabstand ist gleich dem Lochabstand der verwendeten ZOLLER FKM-Lehre. Die ZOLLER FKM-Lehre (Skizze 1 Seite 1) ist rechteckig und hat konisch, scharfkantige Bohrungen, die gleichabständig in einer parallel zu den Rändern umlaufenden Reihe angeordnet sind. Durch die Ausführung der ZOLLER FKM-Lehre (Bohrungen, Fadenkreuze usw.) können Kennfelder für die Korrektur bestimmt werden. Die Koordinaten der Bohrungsmittelpunkte sind kalibriert. Die Kalibrierung erfolgt durch Vergleich mit Normale bzw. mit Normalmesseinrichtung. Diese Normale und Normalmesseinrichtungen sind rückführbar auf nationale Normale der physikalisch technischen Bundesanstalt (PTB). Die Aufnahme der ZOLLER FKM-Lehre erfolgt in einem speziell entwickelten Haltesystem und die Spannung bzw. Werkzeugaufnahme mittels einer Schwalbenschwanzführung. Über die Bedienoberfläche (Skizze 2 Seite 2) wird mit der Funktionstaste F3 (Playback) der erste Messpunkt als Startpunkt übernommen.
• Anschließend wird über die Funktionstaste F5 der Korrekturablauf gestartet. Die einzelnen Bohrungskoordinaten werden im Werkstückkoordinatensystem (Skizze 3 Seite 2) gemessen. Das Ergebnis ist die komplette Vermessung der ZOLLER FKM-Lehre und Ermittlung der Korrekturwerte. Über die Funktionstaste F6 (Skizze 2 Seite 2) können einzelne Bohrungskoordinaten z. B. bei Schmutz- oder Staubpartikeln nachgemessen und korrigiert werden. Mit der Funktionstaste F8 (Skizze 2 Seite 2) werden die ermittelten Korrekturwerte auf dem Datenträger gespeichert. Mit der Funktionstaste F9 und F11 können sowohl alle wie auch einzelne Bohrungskoordinaten überprüft werden, wobei hier bereits für die aktuellen Messpunkte die Korrekturwerte addiert sind.

Claims (5)

1. Verfahren zur automatischen Korrektur von Abweichungskomponenten der linearen Verschiebeachsen bei Einstell- und Messgeräten mit Bildverarbeitung.

2. Automatische sowie manuelle Positionierung der Messobjekte.

3. Erzeugen eines Korrekturfeldes in beliebigem Messbereich des Einstell- und Messgerätes.

4. Korrektur der translatorischen, rotatorischen und Rechtwinkligkeitsabweichungen in einem Korrekturablauf mit Bildverarbeitung.

5. Erzeugen von Korrekturfeldern mittels der ZOLLER FKM-Lehre bezogen auf Bohrungen Schnittpunkte, max. Werten oder Fadenkreuzen.