DE102004007968A1 - Verfahren zum Antasten eines Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät - Google Patents

Verfahren zum Antasten eines Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät Download PDF

Info

Publication number
DE102004007968A1
DE102004007968A1 DE102004007968A DE102004007968A DE102004007968A1 DE 102004007968 A1 DE102004007968 A1 DE 102004007968A1 DE 102004007968 A DE102004007968 A DE 102004007968A DE 102004007968 A DE102004007968 A DE 102004007968A DE 102004007968 A1 DE102004007968 A1 DE 102004007968A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coordinate
probe
workpiece
contact
contact force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102004007968A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102004007968B4 (de
Inventor
Günter Dipl.-Ing. Grupp
Otto Dipl.-Ing. Ruck (FH)
Karl Dipl.-Ing. Schepperle (Fh)
Eugen Dipl.-Ing. Aubele (FH)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH filed Critical Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority to DE102004007968A priority Critical patent/DE102004007968B4/de
Publication of DE102004007968A1 publication Critical patent/DE102004007968A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102004007968B4 publication Critical patent/DE102004007968B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G01B5/008Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/045Correction of measurements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G01B5/008Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G01B5/012Contact-making feeler heads therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zum Abtasten einer Werkstückoberfläche werden nacheinander verschiedene Kontaktkräfte F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7 zwischen einer Tastspitze eines Koordinatenmeßgeräts und der Werkstückoberfläche eingestellt. Hierbei wird die Kontaktkraft zunächst erhöht und dann wieder verringert oder zunächst verringert und dann wieder erhöht. Aus jeweils gemessenen Koordinatenwerten x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7 wird ein Koordinatenwert x0 der Oberfläche des Werkstücks errechnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antasten eines Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Antasten einer Oberfläche eines Werkstücks mit dem Koordinatenmessgerät, wobei das Werkstück einem Druck, den eine Tastspitze des Koordinatenmessgeräts auf die Oberfläche des Werkstücks ausübt, nachgibt.
  • Ein herkömmliches Koordinatenmessgerät umfasst eine Werkstückhalterung zur Aufnahme eines anzutastenden Werkstücks und einen relativ zu den Werkstückhalterung räumlich verlagerbaren Tastkopf. Eine Position des Tastkopfes relativ zu der Werkstückhalterung kann in einem Koordinatensystem des Koordinatenmessgeräts gemessen bzw. bestimmt werden. Der Tastkopf trägt einen Taststift, mit dessen Tastspitze ein Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks durch Verlagern des Tastkopfes relativ zu der Werkstückhalterung hergestellt wird. Wird der Kontakt zwischen der Tastspitze und der Oberfläche des Werkstücks registriert, kann aus der Position des Tastkopfes relativ zu der Werkstückhalterung eine Koordinate der Oberfläche des Werkstücks an der Position, wo die Tastspitze mit dem Werkstück in Kontakt steht, in dem Koordinatensystem des Koordinatenmessgeräts bestimmt werden. Durch weiteres Verlagern des Tastkopfes relativ zu der Werkstückhalterung ist es möglich, Koordinaten einer Vielzahl von Oberflächenpositionen des Werkstücks zu bestimmen.
  • Hierzu ist es notwendig, den Kontakt zwischen der Oberfläche des Werkstücks und der Tastspitze präzise nachzuweisen. Dies kann herkömmlicherweise dadurch geschehen, dass die Tastspitze an dem Tastkopf in einer Ruhelage gehaltert ist, und eine Auslenkung aus dieser Ruhelage als ein In-Kontakt-Treten mit der Werkstückoberfläche registriert wird. Insbesondere kann hierbei die Tastspitze gegen eine Kraft aus der Ruhelage auslenkbar sein, so dass ein Zusammenhang zwischen einer gemessenen Auslenkung aus der Ruhelage und einer Kontaktkraft zwischen Tastspitze und Werkstück besteht. So ist es beispielsweise möglich, den Tastkopf relativ zu der Werkstückhalterung so zu verlagern, dass die Tastspitze entlang einer vorbestimmten Kurvenbahn über die Werkstückoberfläche geführt wird, wobei diese kontinuierlich mit einer im Wesentlichen konstanten vorbestimmten Kontaktkraft gegen die Werkstückoberfläche gedrückt wird.
  • Es hat sich gezeigt, dass dieses Verfahren in der Praxis gelegentlich nicht eine gewünschte Genauigkeit bei der Bestimmung von Oberflächenkoordinaten erreicht.
  • Dem gemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Antasten einer Oberfläche eines Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät bereitzustellen, welches eine erhöhte Genauigkeit bei der Vermessung von Werkstückoberflächen ermöglicht.
  • Die Erfindung schlägt hierzu ein Verfahren zum Antasten einer Oberfläche eines Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät vor, wobei eine an einem Tastkopf des Koordinatenmessgeräts gehalterte Tastspitze mit einer Oberfläche des Werkstücks an einer Kontaktposition in Kontakt gebracht wird und wobei unter Beibehaltung des Kontakts zwischen Tastspitze und Werkstückoberfläche an der Kontaktposition zeitlich nacheinander wenigstens drei Kontaktkräfte von der Kontaktspitze auf die Werkstückoberfläche ausgeübt werden.
  • So werden beispielsweise nacheinander eine erste, eine zweite und eine dritte Kontaktkraft ausgeübt, wobei die zweite Kontaktkraft entweder größer oder kleiner ist als jeweils die erste und die dritte Kontaktkraft. So kann die zweite Kontaktkraft größer als die erste Kontaktkraft und die dritte Kontaktkraft kleiner als die zweite Kontaktkraft sein, oder es kann die zweite Kontaktkraft kleiner als die erste Kontaktkraft und die dritte Kontaktkraft größer als die zweite Kontaktkraft sein.
  • Wenigstens in der Situation, in der die Tastspitze mit der ersten Kontaktkraft gegen die Werkstückoberfläche drückt, und in der Situation, in der die Tastspitze mit der dritten Kontaktkraft gegen die Werkstückoberfläche drückt, wird jeweils eine Position des Tastkopfes relativ zu der Werkstückoberfläche bestimmt, indem beispielsweise die Koordinate des Tastkopfes in einem ersten Koordinatensystem des Koordinatenmessgeräts bestimmt wird. In Abhängigkeit von den Positionen des Tastkopfes bei Ausübung der ersten und der dritten Kontaktkraft auf die Werkstückoberfläche wird dann eine Koordinate der Werkstückoberfläche in einem geeigneten Koordinatensystem des Koordinatenmessgeräts bestimmt.
  • Der Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, dass eine gewünschte Kontaktkraft, die die Tastspitze auf das Werkstück ausüben soll, in manchen Messsituationen nicht beliebig genau reproduzierbar eingestellt werden kann. Als Grund hierfür ist bei einem Tastkopf, dessen Tastspitze aus einer Ruhelage heraus auslenkbar ist, eine Reibungskraft denkbar, welche einer Änderung der Auslenkung entgegenwirkt. Ferner ist es bei einem Werkstück, dessen Oberfläche nicht hart sondern vielmehr nachgiebig ist, denkbar, dass durch Ausüben der Kontaktkraft sich eine Form des Werkstücks in einem Bereich um die Kontaktposition ändert und eine solche Änderung verschiedene Charakteristiken aufweist, je nachdem ob die Kontaktkraft erhöht oder erniedrigt wird.
  • Durch die oben beschriebenen Wahl der wenigstens drei aufeinander folgenden eingestellten Kontaktkräfte wird die Kontaktkraft zwischen aufeinanderfolgenden Einstellungen entweder zuerst erhöht und dann erniedrigt oder zuerst erniedrigt und dann erhöht. Aus den derart gewonnenen Messungen ist es dann möglich, die Koordinate der Werkstückoberfläche an der Kontaktposition mit einer erhöhten Genauigkeit zu bestimmen.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Bestimmen der Koordinate der Werkstückoberfläche die Bildung eines Mittelwerts. Insbesondere kann der Mittelwert aus der Koordinate des Tastkopfes bei Ausübung der ersten Kontaktkraft und der Koordinate des Tastkopfes bei Ausübung der zweiten Kontaktkraft bestimmt werden. Allerdings kann der Mittelwert auch aus Werten bestimmt werden, welche von den jeweiligen Koordinaten des Tastkopfes abgeleitet werden, beispielsweise indem diese einer geeigneten Transformation unterworfen werden.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass nicht nur bei der Ausübung der ersten und der dritten Kontaktkraft die Koordinaten des Tastkopfes bestimmt werden, sondern dass auch bei Ausübung der zweiten Kontaktkraft oder noch weiteren anderen Kontaktkräften Koordinaten des Tastkopfes in dem Koordinatensystem des Koordinatenmessgerätes bestimmt werden.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist es dann möglich, bei der Bestimmung der Koordinate der Werkstückoberfläche eine Extrapolationsfunktion in Abhängigkeit von den eingestellten Kontaktkräften zu Grunde zu legen und eine Koordinate des Tastkopfes durch Extrapolation der ge messenen Koordinaten auf eine vorbestimmte Kontaktkraft zu errechnen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die vorbestimmte Kontaktkraft, auf welche extrapoliert wird, eine Kontaktkraft von Null. Durch diese Extrapolation ist es insbesondere möglich, Oberflächen weicher Werkstücke mit hoher Präzision zu vermessen, welche bereits durch so geringe Kontaktkräfte deformiert werden, welche notwendig sind, um einen Kontakt zwischen Tastspitze und dem Werkstück überhaupt reproduzierbar zu registrieren.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das Bestimmen der Koordinate der Werkstückoberfläche eine Mittelung zwischen verschiedenen Extrapolationen der gemessenen Koordinaten. So können beispielsweise zwei Extrapolationen auf eine Kontaktkraft von Null gemittelt werden, wobei eine erste Extrapolation aus Messungen ermittelt wird, bei denen die Kontaktkraft nacheinander erhöht wurde, und wobei eine zweite Extrapolation aus Messungen ermittelt wird bei, denen die Kontaktkraft nacheinander erniedrigt wurde.
  • Die vorangehend erläutere Ermittlung von Mittelwerten kann jegliche Art von Mittelung umfassen. Beispiele hierfür sind ein arithmetisches Mittel, ein geometrisches Mittel und ein harmonisches Mittel.
  • Die vorangehend erläutere Extrapolationsfunktion kann eine beliebige Extrapolationsfunktion, wie etwa eine lineare Extrapolationsfunktion, sein, welche an die gemessenen Koordinaten des Tastkopfes oder davon abgeleitete Werte auf geeignete Weise angepasst wird. Als geeignete Anpassung kann beispielsweise die Methode der kleinsten Quadrate oder eine andere Methode gewählt werden.
  • Das Koordinatensystem, in dem die Oberfläche des Werkstücks bestimmt wird, kann das gleiche Koordinatensystem sein, in dem die Koordinaten des Tastkopfes bestimmt werden, wenn die Tastspitze mit den jeweiligen Kontaktkräften an der Werkstückoberfläche anliegt. Diese Koordinaten können allerdings auch verschieden sein. So ist es beispielsweise möglich, dass die Koordinaten des Tastkopfes jeweils in einem unkorrigiertem Koordinatensystem des Koordinatenmessgerätes bestimmt werden, bei welchem die Koordinatenwerte im wesentlichen unkorrigierten Skalenablesungen von relativ zu einander verlagerbaren Komponenten des Koordinatenmessgeräts entsprechen. Das Koordinatensystem, in welchem die Koordinate der Werkstückoberfläche bestimmt wird, kann dann insbesondere ein korrigiertes Koordinatensystem sein, welches hinsichtlich Geometriefehlern und Deformationen von Komponenten des Koordinatensystem rechnerisch korrigiert ist.
  • Die Erfindung umfasst ferner ein Koordinatenmessgerät, mit welchem das vorangehend erläuterte Verfahren zum Antasten der Werkstückoberfläche ausführbar ist, und die Erfindung umfasst auch ein computerlesbares Medium, welches ein Programm speichert, welches eine Steuerung eines Koordinatenmessgeräts ausführen kann, um das vorangehend erläuterte Verfahren zum Antasten der Werkstückoberfläche mit diesem Koordinatenmessgerät auszuführen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
  • 1 eine perspektivische Darstellung eines Koordinatenmessgeräts zur Ausführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2 eine schematische Darstellung zur Funktion des mit dem Koordinatenmessgerät gemäß 1 ausführbaren Verfahrens und
  • 3 eine schematische Darstellung von Messwerten, welche bei der Ausführung des mit dem Koordinatenmessgerät gemäß 1 ausgeführten Verfahren gemessen werden.
  • Ein Koordinatenmessgerät 1 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Antasten eines Werkstücks ist in 1 schematisch in perspektivische Darstellung gezeigt. Das Koordinatenmessgerät 1 umfasst einen Sockel 3 mit Standfüßen 5 und einer Werkstückhalterung 7, auf der ein zu vermessendes Werkstück 9 angebracht ist. Beidseits der Werkstückhalterung 7 erstrecken sich an dem Sockel 3 Streben 11, 12 nach oben, welche zwei beidseits der Werkstückhalterung 7 angeordnete und in einer horizontalen y-Richtung eines Koordinatensystem 10 des Koordinatenmessgeräts 1 sich erstreckende Längsführungen 13, 14 tragen. In einer x-Richtung eines Koordinatensystems 10 und senkrecht zu den Längsführungen 13, 14 erstreckt sich eine Querführung 15, welche an den Längsführungen 13, 14 in y-Richtung verschiebbar gelagert ist. Hierzu ist an einem Ende der Querführung 15 ein Führungsprofil 17 vorgesehen, welches die Längsführung 14 von oben U-förmig umgreift und an welchen mehrere Luftkissen 19 vorgesehen sind, mit denen die Querführung 15 an der Längsführung 14 abgestützt ist. Mit ihrem anderen Ende ist di Querführung 15 mit einem weiteren Luftkissen 20 auf der Oberseite der Längsführung 13 abgestützt. Durch einen in 1 nicht gezeigten motorischen Antrieb kann die Querführung 15 in y-Richtung verschoben werden, wobei eine entsprechende Verschiebestellung über einen an dem Sockel 3 festgelegten Maßstab 23 und einen zugehörigen an dem Führungsprofil 17 festgelegten Sensor 21 abgelesen wird.
  • An der Querführung 15 ist über ein Führungsprofil 25 eine Vertikalführung 30 in x-Richtung verschiebbar gelagert, wo bei eine Verschiebestellung wiederum über einen an der Querführung 15 angebrachten Maßstab 29 und einen an dem Führungsprofil 25 festgemachten Sensor 31 abgelesen wird. An der Vertikalführung 30 ist eine in eine z-Richtung des Koordinatensystems 10 sich erstreckende Stange 32 in z-Richtung verlagerbar gehaltert. Ein Motor 33 ist vorgesehen, um die Position der Stange 33 in z-Richtung zu ändern, und ein Sensor 34 erfasst die Position der Stange 32 in z-Richtung relativ zu einem Maßstab 35.
  • An einem unteren Ende der Stange 32 ist ein Tastkopf 36 fest angebracht, welcher einen Taststift 37 mit einer Tastspitze 39 trägt. Der Taststift 37 ist hierbei an dem Tastkopf in einer Ruhelage gehaltert und aus dieser gegen eine Kraft auslenkbar. Eine Auslenkung des Taststifts 37 aus dessen Ruhelage wird durch in dem Tastkopf 36 enthaltene Sensoren erfasst. Der Tastkopf 36 kann hierzu einen herkömmlichen Aufbau haben, wie er beispielsweise in GB 1 429 973 oder WO 02/090877 A2 beschrieben ist.
  • Das Koordinatenmessgerät 1 umfasst ferner einen Steuercomputer 41 zur Ansteuerung der Motoren zur Verlagerung der Querführung 15 in y-Richtung, des Führungsprofils 25 in x-Richtung und der Stange 32 in z-Richtung, zum Auslesen der Sensoren 21, 31 und 34 und zum Auslesen der die Auslenkung des Taststifts 37 aus seiner Ruhelage erfassenden Sensoren. Somit kann die Steuerung 41 den Tastkopf 36 derart verlagern, dass die Tastspitze 39 mit einer Oberfläche des zu vermessenden Werkstücks 9 in Kontakt kommt. Der Kontakt zwischen der Tastspitze 39 und der Werkstückoberfläche kann hierbei dadurch erfasst werden, dass die Auslenkung des Taststifts 37 aus seiner Ruhelage einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Eine Koordinate eines Punktes bzw. einer Position der Werkstückoberfläche, an der die Tastspitze 39 mit dieser in Kontakt steht, kann dann aus den von dem Steuercomputer 41 erfassten Sensorsignalen in dem Koordinatensystem 10 errechnet werden.
  • Das durch den Steuercomputer 41 ausgeführte Verfahren zum Antasten des Werkstücks 9 wird nachfolgend anhand der 2 beispielhaft näher erläutert. Das Werkstück 9 besteht aus einem Sockel 43, welcher eine flexible Kunststoffplatte 45 haltert, die sich in einer yz-Ebene des Koordinatensystems 10 erstreckt. Die Platte 45 weist eine Dicke d auf, und eine in 2 rechte Oberfläche 44 derselben ist an einer Koordinate x0 des Koordinatensystems 10 angeordnet. Eine Messaufgabe soll nun darin bestehen, festzustellen, ob sämtliche Orte auf dieser Oberfläche der Platte 45 an der Koordinate x0 angeordnet sind. Hierzu wird die Tastspitze 39 zunächst an einer Kontaktposition 47 mit der Oberfläche 44 in Kontakt gebracht, wobei eine von Null verschiedene Kontaktkraft durch die Tastspitze 39 auf die Platte 45 ausgeübt wird. Diese Kontaktkraft führt dazu, dass die Platte 45 verbogen wird, wie dies in 2 mit durchgezogener Linie dargestellt ist. Hierbei ist ein Ausmaß der Durchbiegung in 2 zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Allerdings führt auch eine geringe Durchbiegung der Platte 45 dazu, dass aus einer Bestimmung der Position der Tastspitze 39 in dem Koordinatensystem 10 die Oberflächenkoordinate x0 der Oberfläche 44 an der Kontaktposition 47 nicht unmittelbar bestimmt werden kann.
  • Mit gestrichelten Linien ist in 2 eine Situation dargestellt, in der die Tastspitze 39 mit der Oberfläche 44 gerade in Kontakt steht, hierbei allerdings auf diese keine Kontaktkraft ausübt. In dieser Situation erstreckt sich der Taststift 37 entlang der z-Achse des Koordinatensystems 10 und befindet sich damit in seiner Ruhelage. In 2 ist die Funktion des Tastkopfes 36 schematisch dargestellt, indem der Taststift 37 an dem Tastkopf 36 über ein Gelenk 51 schwenkbar gehaltert und durch Federn 49 in seiner Ruhelage gehalten ist. Eine Auslenkung des Taststifts 37 aus der Ruhelage wird über einen von dem Steuercomputer 41 ausgelesenen Sensor 53 erfasst. In 2 ist die Auslenkung der Tastspitze 39 in x-Richtung aus der Ruhelage um δx schematisch dargestellt. Allerdings ist in der Realität auch eine Auslenkung in die y- und z-Richtung möglich und über entsprechende Sensoren erfassbar.
  • Aufgrund der Wirkung der Federn 49 führt die Auslenkung δx der Tastspitze 39 aus der Ruhelage dazu, dass die Tastspitze 39 mit der der Auslenkung δx entsprechenden Kontaktkraft gegen die Oberfläche 44 drückt. Sofern der Zusammenhang zwischen Ausdehnung δx und erzeugter Kontaktkraft in etwa bekannt ist, kann der Steuercomputer 41 den Tastkopf 36 relativ zu der Werkstückhalterung 7 derart verlagern, dass die Tastspitze 39 an der Kontaktposition 47 mit einer gewünschten Kontaktkraft gegen die Fläche 44 der Platte 45 drückt, wie dies in 2 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist. In dieser Situation können die Koordinate x des Tastkopfes 36 in dem Koordinatensystem 10 und die Auslenkung δx der Tastspitze 39 durch Auslesen der entsprechenden Sensoren des Koordinatenmessgerätes 1 gemessen werden. Es ist allerdings nicht möglich, daraus unmittelbar die Koordinate x0 der Oberfläche 44 mit hoher Genauigkeit zu errechnen.
  • Deshalb werden nacheinander verschiedene Werte der Kontaktkraft eingestellt, indem der Messkopf 36 in x-Richtung verlagert wird, so dass sich die in 2 gezeigte Größe Δx ändert. Bei einer jeden eingestellten Kontaktkraft wird die Position des Messkopfes 36 in dem Koordinatensystem 10 erfasst. Diese Abfolge ist in 3 schematisch dargestellt.
  • Es werden nacheinander 7 Positionen des Messkopfes 36 in x-Richtung angefahren: sobald ein Kontakt zwischen der Tast spitze 39 und der Fläche 44 erfasst wird, wird die Strecke Δx erhöht, bis eine Kontaktkraft F1 erreicht ist. In dieser Position I werden die Koordinate des Messkopfes 36 und die Auslenkung δx der Tastspitze 39 in dem Koordinatensystem 10 gemessen und daraus die Koordinate x1 der Tastspitze 39 errechnet. Danach wird die Kontaktkraft auf einen Wert F2 erhöht, in dieser Position II werden die Koordinate des Tastkopfes und die Auslenkung δx der Tastspitze 39 gemessen und daraus die Koordinate x2 der Tastspitze 39 errechnet. Daraufhin wird die Kraft nacheinander auf die Werte F3 und F4 erhöht, und jeweils die Koordinate des Tastkopfes 36 und die Auslenkung δx der Tastspitze 39 gemessen. Daraus werden Koordinaten x3 bzw. x4 der Tastspitze errechnet. Daraufhin wird die Kraft nacheinander durch Verringern des Wertes Δx auf die Werte F3, F2 und schließlich F1 verringert, und in entsprechenden Positionen V, VI, bzw. VII werden jeweils Koordinaten des Tastkopfes 36 und Auslenkungen δx der Tastspitze gemessen. Hieraus werden Koordinaten x5, x6 bzw. x7 der Tastspitze bei den Kräften F3, F2 und F1 errechnet.
  • Aus 3 ist ersichtlich, dass die Koordinaten x1 und x7 voneinander verschieden sind, obwohl diese bei der gleichen Kontaktkraft F1 gemessen wurden. Ebenso sind die Koordinaten x2 und x6 und die Koordinaten x3 und x5 voneinander verschieden, obwohl sie bei den gleichen Kontaktkräften F2 bzw. F3 gemessen wurden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Platte 45 nicht perfekt elastisch ist und damit deren Auslenkung einer gewissen Hysterese unterliegt, und darauf dass die Änderung der Auslenkung des Taststifts 37 aus seiner Ruhlage einer gewissen Reibung unterworfen ist, so dass die Einstellung einer gewünschten Kontaktkraft ebenfalls einer gewissen Hysterese unterworfen ist.
  • Um nun die gesuchte Koordinate x0 der Oberfläche 44 der Platte 45 zu errechnen, wird zunächst eine Gerade 57 derart errechnet, dass die Summe der Quadrate der Abstände der Punkte I, II und III von dieser Geraden minimal ist. Sodann wird eine Gerade 59 derart errechnet, dass eine Summe der Quadrate der Abstände der Punkte V, VI, VII von dieser Geraden minimal ist. Die Gerade 57 wird extrapoliert zu dem Wert der Kontaktkraft F = 0. Dort ergibt sich für die Koordinate des Messkopfes 36 ein Wert x'. Die Gerade 59 wird ebenfalls extrapoliert zu F = 0. Dort ergibt sich die Koordinate x'' des Messkopfes 36. Die Koordinatenwerte x' und x'' werden arithmetisch gemittelt, und das Ergebnis der Mittelung wird als Wert x0 für die gemessene Koordinate x0 der Oberfläche 44 der Platte 45 an der Kontaktposition 47 verwendet und von dem Steuercomputer 41 ausgegeben.
  • In dem vorangehend erläuterten Beispiel wurde an die Punkte I, II und III bzw. V, VI, VII jeweils eine Gerade angepasst. Es ist auch möglich, an die Messpunkte andere Funktionen anzupassen, wie beispielsweise eine Parabel oder andere Polynome. Ferner wurden in dem vorangehend erläuterten Beispiel sieben verschiedene Kontaktkräfte eingestellt, wobei Paare von Kontaktkräften auf einem Hinweg und einem Rückweg gleich waren. Es ist jedoch auch möglich, eine andere Anzahl von Kontaktkräften anzufahren, wobei diese auf dem Hin- und Rückweg nicht gleich sein müssen. Das Einstellen der Kontaktkraft kann hierbei gezielt erfolgen, indem der Messkopf so lange in eine Richtung bewegt wird, bis eine gewünschte Kraft erreicht ist. Es ist jedoch auch möglich, den Messkopf schrittweise oder kontinuierlich in eine Richtung zu bewegen, ohne hierbei die Bewegung von einer gemessenen Kontaktkraft abhängig zu machen. Eine zusätzliche Verlagerung des Messkopfs in die Richtung führt dann automatisch, je nach Orientierung der angetasteten Oberfläche, zu einer Erhöhung bzw. Erniedrigung der Kontaktkraft. Die Bewegung kann dabei auch kontinuierlich erfolgen, und die Erfassung der Koordinate des Tastkopfes und/oder der Auslenkung der Tastspitze erfolgt während der fortschreitenden Bewegung an Positionen der Verlagerung, welche vorbestimmt sein können oder sich aufgrund anderer Parameter, wie etwa einer limitierten Ausleserate der Sensoren, ergeben.
  • In dem vorangehend erläuterten Beispiel wurde an Punkte des Hinwegs eine Funktion angepasst und an Punkte des Rückwegs eine zweite Funktion angepasst, und die Extrapolationen der Funktionen wurden gemittelt. Es ist jedoch auch möglich, zuerst eine Mittelung und dann eine Extrapolation durchzuführen, in dem beispielsweise die Punkte I und VII gemittelt werden, die Punkte II und VI gemittelt werden und die Punkte III und V gemittelt werden und durch dieses gemittelten Punkte eine Funktion, wie beispielsweise eine Gerade gelegt wird, welche dann zur Kraft F = 0 extrapoliert wird, um den Wert x0 zu erhalten.
  • In dem vorangehend erläuterten Beispiel ist das Werkstück ein weiches Werkstück, welches beim Antasten mit einer Kontaktkraft nachgibt. Es ist jedoch auch möglich, harte Werkstücke mit dem angegebenen Verfahren anzutasten, da es das Verfahren erlaubt, bei einer verbleibenden Hysterese des Tastkopfes die Genauigkeit zu erhöhen.
  • In dem vorangehend erläuterten Verfahren wird die Kontaktkraft zunächst erhöht und dann wieder verringert. Es ist jedoch auch möglich, ausgehend von einer bereits eingestellten großen Kontaktkraft diese zu verringern und nachfolgend wieder zu erhöhen und auf die jeweils gewonnenen Messwerte die Prinzipien der Erfindung anzuwenden.
  • Zusammenfassend werden bei einem Verfahren zum Antasten einer Werkstückoberfläche nacheinander verschiedene Kontaktkräfte zwischen einer Tastspitze eines Koordinatenmeßgeräts und der Werkstückoberfläche eingestellt. Hierbei wird die Kontaktkraft zunächst erhöht und dann wieder verringert oder zunächst verringert und dann wieder erhöht.
  • Aus jeweils gemessenen Koordinatenwerten wird ein Koordinatenwert der Oberfläche des Werkstücks errechnet.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Antasten einer Oberfläche (44) eines Werkstücks (9) mit einem Koordinatenmessgerät (1), welches eine Werkstückhalterung (7) zur Aufnahme des anzutastenden Werkstücks (9), einen relativ zu der Werkstückhalterung räumlich verlagerbaren Tastkopf (36), und eine an dem Tastkopf getragene Tastspitze (39) umfaßt, wobei das Verfahren umfaßt – Verlagern des Tastkopfes relativ zu der Werkstückhalterung derart, daß die Tastspitze mit der Oberfläche des Werkstücks an einer Kontaktposition (47) in Kontakt tritt und an dieser mit einer ersten Kontaktkraft (F1) anliegt, und Bestimmen einer ersten Koordinate (x1) des Tastkopfes in einem ersten Koordinatensystem (10) des Koordinatenmeßgeräts; – Verlagern des Tastkopfes relativ zu der Werkstückhalterung unter Beibehalten des Kontakts der Tastspitze mit der Oberfläche an der Kontaktposition derart, daß die Tastspitze an der Oberfläche mit einer zweiten Kontaktkraft (F4) anliegt; und – Verlagern des Tastkopfes relativ zu der Werkstückhalterung unter Beibehalten des Kontakts der Tastspitze mit der Oberfläche an der Kontaktposition derart, daß die Tastspitze an der Oberfläche mit einer dritten Kontaktkraft (F1) anliegt, und Bestimmen einer zweiten Koordinate (x7) des Tastkopfes in dem ersten Koordinatensystem des Koordinatenmeßgeräts; wobei die zweite Kontaktkraft (F4) größer ist oder kleiner ist als die erste Kontaktkraft (F1) und die dritte Kontaktkraft (F7), und wobei das Verfahren ferner umfaßt: – Bestimmen einer Koordinate (x0) der Oberfläche des Werkstücks an der Kontaktposition in einem zweiten Koordinatensystem des Koordinatenmeßgeräts in Abhängigkeit von wenigstens der ersten Koordinate (x1) und der zweiten Koordinate (x7) des Tastkopfes.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Koordinate (x0) der Oberfläche des Werkstücks ferner in Abhängigkeit von Auslenkungen (δx) der Tastspitze relativ zu dem Tastkopf bei der Bestimmung wenigstens einer Koordinate (x1, x2) des Tastkopfs bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen der Koordinate (x0) der Oberfläche des Werkstücks eine Bildung eines Mittelwertes aus wenigstens einem in Abhängigkeit von der ersten Koordinate (x1) des Tastkopfes bestimmten Wertes (x') und einem in Abhängigkeit von der zweiten Koordinate (x7) des Tastkopfes bestimmten Wertes (x'') umfaßt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend Bestimmen einer dritten Koordinate (x4) des Tastkopfes in dem ersten Koordinatensystem, wenn die Tastspitze an der Oberfläche mit der zweiten Kontaktkraft (F4) anliegt, und wobei das Bestimmen der Koordinate der Oberfläche des Werkstücks ferner in Abhängigkeit von der zweiten Koordinate des Tastkopfes erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Bestimmen der Koordinate der Oberfläche des Werkstücks ferner ein Bestimmen einer Extrapolationsfunktion (57, 59) in Abhängigkeit von der Kontaktkraft (F) umfaßt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen der Koordinate der Oberfläche des Werkstücks ein Bestimmen der Koordinate der Oberfläche des Werkstücks in Abhängigkeit von einer Auswertung der Extrapolationsfunktion für einen Wert der Kontaktkraft von Null umfaßt.
  7. Koordinatenmeßgerät umfassend: eine Werkstückhalterung zur Aufnahme eines anzutastenden Werkstücks, einen relativ zu der Werkstückhalterung räumlich verlagerbaren Tastkopf, eine an dem Tastkopf getragene Tastspitze, und eine Steuerung, welche dazu ausgebildet ist, mit dem Koordinatenmeßgerät das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
  8. Computerlesbares Medium, welches Programmdaten speichert, durch welche eine Steuerung eines Koordinatenmeßgeräts kontrollierbar wird, um mit dem Koordinatenmeßgerät das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
DE102004007968A 2004-02-18 2004-02-18 Verfahren zum Antasten eines Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät Expired - Fee Related DE102004007968B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004007968A DE102004007968B4 (de) 2004-02-18 2004-02-18 Verfahren zum Antasten eines Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004007968A DE102004007968B4 (de) 2004-02-18 2004-02-18 Verfahren zum Antasten eines Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102004007968A1 true DE102004007968A1 (de) 2005-09-15
DE102004007968B4 DE102004007968B4 (de) 2006-02-09

Family

ID=34853512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004007968A Expired - Fee Related DE102004007968B4 (de) 2004-02-18 2004-02-18 Verfahren zum Antasten eines Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004007968B4 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007128444A1 (de) * 2006-05-10 2007-11-15 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und vorrichtung zum antasten eines oberflächenpunktes an einem werkstück
JP2008509386A (ja) * 2004-08-06 2008-03-27 レニショウ パブリック リミテッド カンパニー 表面測定用プローブの使用法
EP1801537A3 (de) * 2005-12-22 2009-01-14 Hexagon Metrology AB Hystereseausgleich in einer Koordinatenmessmaschine
WO2009052901A1 (de) * 2007-10-19 2009-04-30 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zum korrigieren der messwerte eines koordinatenmessgeräts und koordinatenmessgerät
US7752003B2 (en) 2008-06-27 2010-07-06 Hexagon Metrology, Inc. Hysteresis compensation in a coordinate measurement machine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19807892A1 (de) * 1998-02-25 1999-08-26 Kronseder Vorrichtung zum Füllen eines Gefäßes mit Flüssigkeit

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2242355C2 (de) * 1972-08-29 1974-10-17 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Elektronischer Mehrkoordinatentaster
DE19805892A1 (de) * 1997-06-12 1998-12-24 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren und Anordnung zur Messung von Strukturen eines Objekts
DE10122200A1 (de) * 2001-05-08 2002-11-14 Zeiss Carl Tastkopf für ein Koordinatenmeßgerät. Koordinatenmeßgerät, Kalibrierkörper für ein Koordinatenmeßgerät und Verfahren zum Kalibrieren eines Koordinatenmeßgerätes

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19807892A1 (de) * 1998-02-25 1999-08-26 Kronseder Vorrichtung zum Füllen eines Gefäßes mit Flüssigkeit

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Annals of the CIRP, Vol. 53/2/2004, S. 6-8 *
TR Technische Rundschau, Heft 20, 1992, S. 20-25 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008509386A (ja) * 2004-08-06 2008-03-27 レニショウ パブリック リミテッド カンパニー 表面測定用プローブの使用法
US7526873B2 (en) 2004-08-06 2009-05-05 Renishaw Plc Use of surface measurement probes
EP1792139B2 (de) 2004-08-06 2014-02-19 Renishaw plc Verwendung von oberflächenmesssonden
EP1801537A3 (de) * 2005-12-22 2009-01-14 Hexagon Metrology AB Hystereseausgleich in einer Koordinatenmessmaschine
US7669344B2 (en) 2005-12-22 2010-03-02 Hexagon Metrology Ab Hysteresis compensation in a coordinate measurement machine
WO2007128444A1 (de) * 2006-05-10 2007-11-15 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und vorrichtung zum antasten eines oberflächenpunktes an einem werkstück
JP2009536325A (ja) * 2006-05-10 2009-10-08 カール ツァイス インドゥストリーレ メステクニーク ゲーエムベーハー 加工品の表面点に接触するための方法および装置
US7788820B2 (en) 2006-05-10 2010-09-07 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Method and device for contacting a surface point on a workpiece
WO2009052901A1 (de) * 2007-10-19 2009-04-30 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zum korrigieren der messwerte eines koordinatenmessgeräts und koordinatenmessgerät
US7918033B2 (en) 2007-10-19 2011-04-05 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Method for correcting the measured values of a coordinate measuring machine, and coordinate measuring machine
US7752003B2 (en) 2008-06-27 2010-07-06 Hexagon Metrology, Inc. Hysteresis compensation in a coordinate measurement machine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004007968B4 (de) 2006-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2016368B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum antasten eines oberflächenpunktes an einem werkstück
DE602005005839T3 (de) Verwendung von oberflächenmesssonden
DE10313038B4 (de) Vorrichtung zur Erfassung der Lage eines Tastelements in einem Mehrkoordinatenmessgerät
DE102011080242B4 (de) Industrielle Maschine
EP1839010B1 (de) Verfahren zum bestimmen einer raumkoordinate eines messpunktes an einem messobjekt sowie entsprechendes koordinatenmessgerät
EP3240994B1 (de) Erfassung von geometrischen abweichungen einer bewegungsführung bei einem koordinatenmessgerät oder einer werkzeugmaschine
EP2212647B1 (de) Verfahren zum kalibrieren eines koordinatenmessgerätes
EP1891399B1 (de) Verfahren zum bestimmen von korrekturwerten zum korrigieren von positionsmessfehlern bei einer maschine mit zumindest einer translatorischen bewegungsachse
DE112006001423B4 (de) Koordinatenmessgerät sowie Verfahren zum Messen eines Objektes mit einem Koordinatenmessgerät
EP1910779B1 (de) Verfahren zum korrigieren von interpolationsfehlern einer maschine, insbesondere eines koordinatenmessgerätes
DE19905514A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen von Werkstücken unter Verwendung einer Koordinatenpositionierungsmaschine
DE102020213847A1 (de) Korrekturwertmessverfahren und Korrekturwertmesssystem eines Positionsmesssensors in einer Werkzeugmaschine
DE60029288T2 (de) Biegevorrichtung und deren Betriebsverfahren
EP1839011B1 (de) Verfahren zum bestimmen einer raumkoordinate eines messpunktes an einem messobjekt sowie entsprechendes koordinatenmessgerät
DE60128574T2 (de) Verfahren zur Kalibrierung eines Messgerätes
DE102004007968B4 (de) Verfahren zum Antasten eines Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät
DE102019104891B3 (de) Verfahren zum Kalibrieren eines Messtasters in einer Verzahnmaschine
AT508857A1 (de) Verfahren zur bestimmung der dicke eines werkstückes mit einer biegemaschine
DE19809589B4 (de) Verfahren zur Kalibrierung eines Tasters eines Koordinatenmeßgerätes
DE102010056039B4 (de) Koordinatenmessgerät und Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts
DE102008063236B4 (de) Verfahren zum Kalibrieren einer Messkraft an einem Koordinatenmessgerät
EP3901574B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von messpunkten einer angepassten messbahn zur vermessung eines messobjekts durch eine koordinatenmesseinrichtung sowie programm
DE102020108407B4 (de) Kalibriernormal zur Geometrieeinmessung eines taktil oder/und optisch arbeitenden Messsystems, Verfahren zur Kalibrierung sowie Koordinatenmessgerät
WO2004099803A1 (de) Platinentestvorrichtung mit schrägstehend angetriebenen kontaktiernadeln
WO2011110568A1 (de) Verfahren zur validierung eines messergebnisses eines koordinatenmessgeräts

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee