DE102004050257A1

DE102004050257A1 - Coordinate measuring and object scanning system uses X-ray source and X-ray sensors for primary scan and tactile and/or optical secondary mechanism movable in X, Y and Z directions for secondary scan

Info

Publication number: DE102004050257A1
Application number: DE200410050257
Authority: DE
Original assignee: Werth Messtechnik GmbH
Current assignee: Werth Messtechnik GmbH
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-04-27

Abstract

The object (3) is placed on a turntable (2), which may be rotated and moved up and down in the X-direction. The turntable may be placed between an X-ray source (10) and an X-ray receiver (7), which forms the primary measuring system. The secondary measuring system may be a tactile and/or an optical sensory mechanism (8,9,11). The X-ray source may be moved horizontally in the Y-direction and the sensors may be moved at right-angles to it in the Z-direction.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Messen von Strukturen und/oder Geometrien eines Objekts wie Werkstücks mittels eines Koordinatenmessgerätes unter Verwendung einer Röntgensensorik wie Computer-Tomographen umfassend eine Röntgenstrahlenquelle, zumindest einen Röntgenstrahlen erfassenden Sensor sowie eine Abschirmung gegenüber Röntgenstrahlung. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Messen von Strukturen und/oder Geometrien eines Objektes wie Werkstücks mittels eines Koordinatenmessgerätes unter Verwendung einer Röntgensensorik wie Computer-Tomographen umfassend eine Röntgenstrahlquelle, zumindest einen Röntgenstrahlung erfassenden Sensor sowie eine Abschirmung gegenüber Röntgenstrahlung, wobei während des Messens die Röntgensensorik relativ zu dem Objekt, insbesondere das Objekt zu der Röntgensensorik gedreht wird.The The invention relates to an arrangement for measuring structures and / or geometries of an object such as workpiece by means of a coordinate measuring machine below Use of an X-ray sensor such as computer tomographs comprising an X-ray source, at least an x-ray detecting sensor and a shield against X-radiation. Further, refers The invention relates to a method for measuring structures and / or Geometries of an object such as workpiece by means of a coordinate measuring machine under Use of an X-ray sensor like computer tomographs comprising an X-ray source, at least one X-ray detecting sensor and a shield against X-radiation, wherein during the Measuring the X-ray sensor relative to the object, in particular the object to the X-ray sensor is turned.

Aus der DE-A-100 44 169 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Dicke von Werkstücken bekannt. Dabei trifft die ein zu messendes Bauteil durchsetzende Röntgenstrahlung auf einen Detektor. Das Bauteil kann mittels eines Manipulators gedreht sowie angehoben und abgesenkt werden. Nach vollständiger Durchleuchtung des Bauteils liefert ein Rechner eines Computer-Tomographen einen Stapel von Grauwertschnittbildern, die zusammenge fügt werden, um einen dreidimensionalen Voxel-Datensatz zu erhalten. Aus diesem wird sodann die Wandstärke des Bauteils berechnet.Out DE-A-100 44 169 is a method for determining the thickness of workpieces known. In this case, the component to be measured passes through X-rays on a detector. The component can by means of a manipulator rotated as well as raised and lowered. After complete fluoroscopy of the component, a computer tomograph computer provides one Pile of grayscale images being stitched together to get a three-dimensional voxel dataset. For this then becomes the wall thickness of the component.

Aus der DE-C-38 06 686 ist ein Koordinatenmessgerät mit einem Multisensortastsystem bekannt, das einen taktil arbeitenden Sensor, einen Lasersensor und einen Videosensor umfasst, wobei entsprechend den Messaufgaben ein Einsatz einer der Sensoren erfolgt. Einen dieser Sensoren durch einen Computer-Tomographen zu ersetzen, sieht die EP-A-1 389 263 vor.Out DE-C-38 06 686 is a coordinate measuring machine with a multi-sensor system known that a tactile-working sensor, a laser sensor and a video sensor, according to the measurement tasks a use of one of the sensors takes place. One of these sensors through a To replace computer tomographs, EP-A-1 389 263 provides.

Bei der Verwendung einer Röntgensensorik sind umfangreiche Schutzmaßnahmen zur Abschirmung der Röntgenstrahlen erforderlich, um Strahlenschutzvorschriften zu genügen. Dabei muss sichergestellt sein, dass die Strahlenbelastung außerhalb der Messanordnung vorgegebene Grenzwerte nicht überschreitet. Um diesen Anforderungen zu genügen, ist es bekannt, dass um die Messanordnung, also unabhängig von dieser ein Strahlenschutzgehäuse angeordnet wird, das z. B. aus Blei oder Bleischichten aufweisendem Verbundmaterial besteht. Das Strahlenschutzgehäuse hat dabei die ausschließliche Aufgabe, die im Computer-Tomographen entstehende Röntgenstrahlung zu absorbieren. Durch das zusätzliche Gehäuse wird die Gesamtmessanordnung voluminös. Eine unerwünschte Gewichtserhöhung sowie hohe Kosten sind weitere Folgen.at the use of an X-ray sensor are extensive protective measures to shield the X-rays necessary to comply with radiation protection regulations. there It must be ensured that the radiation exposure outside the Measuring arrangement does not exceed predetermined limits. To meet these requirements to suffice, it is known that around the measuring arrangement, that is independent of this one radiation protection housing is arranged, the z. B. from lead or lead layers exhibiting Composite material exists. The radiation protection housing has the exclusive task to absorb the X-rays produced in the computer tomograph. By the extra casing the overall measuring arrangement becomes bulky. An unwanted weight increase as well high costs are further consequences.

Nachteil bekannter Computer-Tomographen ist es des Weiteren, dass die Messgeschwindigkeit hinter der zurückbleibt, die in der Koordinatenmesstechnik mit optischen Sensoren erzielbar ist. Nachteilig es auch, dass der Computer-Tomograph fest am Grundaufbau des Koordinatenmessgerätes befestigt sind, so dass die Mess-Einsatzmöglichkeit eingeschränkt ist.disadvantage known computer tomographs, it is further that the measuring speed behind which lags behind which can be achieved in coordinate metrology with optical sensors is. It is also disadvantageous that the computer tomograph is firmly attached to the basic structure of the coordinate measuring machine are attached, so that the measuring application is limited.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Anordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei kompaktem Aufbau eine hinreichende Abschirmung gegen Röntgenstrahlen sichergestellt ist. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass eine hohe Messdichte durch einfache Maßnahmen erzielbar ist bzw. hohe Messgeschwindigkeiten erreichbar sind. Ferner soll eine Verbesserung der Auflösung sowie eine Reduzierung des Signal/Rauschverhältnisses ermög licht werden. Auch sollen Objekte, die in Bezug auf Röntgenstrahlen nur einen geringen Kontrast erzeugen, mit hinreichender Genauigkeit messbar sein.Of the The present invention is based on the problem of an arrangement and to develop a method of the type mentioned at the outset, that with a compact construction, a sufficient shielding against X-rays is ensured. According to another aspect of the invention provided that a high measurement density through simple measures is achievable or high measuring speeds can be achieved. Further should improve the resolution and a reduction in the signal-to-noise ratio. Also, objects that are low in X-rays Create contrast, be measurable with sufficient accuracy.

Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung u. a. vor, dass die Abschirmung oder zumindest ein Bereich dieser als Funktionsbauteil für den erforderlichen messtechnischen Aufbau des Koordinatenmessgerätes ausgebildet ist. Mit anderen Worten wird die für den Strahlenschutz benötigte Abschirmung ganz oder teilweise von Funktionsbauteilen des messtechnischen Aufbaus des Koordinatenmessgeräts übernommen. Dabei besteht die Möglichkeit, dass Grundplatte und zumindest Rückwand des Gehäuses des Koordinatenmessgerätes derart dimensioniert bzw. aus einem Material hergestellt sind, dass gleichzeitig die erforderliche Abschirmung erzielt ist. Auch kann Grundplatte oder eine Seitenwandung entsprechend ausgebildet sein. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass die für die Abschirmung relevanten Bauteile aus Hartgestein wie Granit bestehen. Aber auch andere Materialien, insbesondere Kunststeine, die ggf. mit einem entsprechenden strahlenabsorbierenden Material versetzt sind, können zum Einsatz gelangen.to solution the problem sees the invention u. a. before that the shielding or at least a portion of this as a functional component for the required metrological structure of the coordinate measuring machine is formed. With others Words will be for needed the radiation protection Shielding in whole or in part of functional components of metrological Structure of the coordinate measuring machine adopted. There is the possibility that base plate and at least the back wall of the housing of the coordinate measuring machine are dimensioned or made of a material such that at the same time the required shielding is achieved. Also can Base plate or a side wall to be designed accordingly. For this purpose, it is provided in particular that the relevant for the shielding Components made of hard rock such as granite exist. But also other materials, in particular artificial stones, possibly with a corresponding radiation-absorbing Material are offset, can to be used.

In hervorzuhebender Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abschirmung bzw. diese bildende Bauteile des Koordinatenmessgerätes wie Wandung Montageort für Funktionskomponenten des Koordinatenmessgerätes sind. Folglich sind die abschirmenden Bauteile gleichzeitig zur Montage von Funktionskomponenten des Koordinatenmessgerätes, insbesondere des zum Einsatz gelangenden Computer-Tomographen verwendbar, wobei die Funktionskomponenten Verfahrachsen und/oder Sensoren und/oder Strahlen- bzw. Lichtquellen sein können.In hervorzuhebender development of the invention, it is provided that the shield or these forming components of the coordinate measuring machine as wall installation site for functional components of the coordinate measuring machine. Consequently, the shielding components are at the same time for the assembly of functional components of the coordinate measuring machine, in particular ge used long computer tomograph usable, wherein the functional components can be track axes and / or sensors and / or radiation or light sources.

Um eine hinreichende Abschirmung sicherzustellen, können die für die Abschirmung verwendeten Bauelemente stärker dimensioniert sein als dies aus messtechnischer oder statischer Sicht notwendig ist.Around To ensure adequate shielding can be used for the shield Components stronger be dimensioned as this from metrological or static View is necessary.

Nach einem eigenerfinderischen Vorschlag ist vorgesehen, dass der Röntgenstrahlenquelle mehrere Sensoren zugeordnet sind, deren das Objekt durchsetzende Bestrahlungswinkel voneinander abweichen, wobei insbesondere zum Messen des Objekts gleichzeitig mit Röntgenstrahlen beaufschlagte n-Sensoren der Röntgenstrahlenquelle zugeordnet sind, die Röntgenstrahlenquelle zwischen aufeinander folgenden Messungen relativ zum Objekt um einen Basiswinkel α verstellbar ist und aufeinander folgende Sensoren jeweils um einen Winkel α/n zum benachbarten Sensor verdreht angeordnet sind.To According to a suggestion of its own, it is provided that the x-ray source has several Sensors are assigned, whose the object passing through the irradiation angle differ, in particular for measuring the object simultaneously with X-rays acted n-sensors of the X-ray source are assigned, the X-ray source between successive measurements relative to the object by one Base angle α adjustable is and consecutive sensors each by an angle α / n to the adjacent Sensor are arranged twisted.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst n Detektoren für die Röntgenstrahlung, die so angeordnet sind, dass mit jedem Detektor bzw. Sensor jeweils ein Durchstrahlungsbild mit einem unterschiedlichen Durchstrahlungswinkel aufgenommen wird, wodurch eine Verringerung der benötigten Winkelstellung zur Erzeugung eines Tomogramms notwendig ist.The inventive arrangement includes n detectors for the X-rays, which are arranged so that with each detector or sensor respectively a transmission image with a different transmission angle is absorbed, thereby reducing the required angular position to generate a tomogram is necessary.

Erfindungsgemäß werden die Röntgensensoren um eine Winkeldifferenz zueinander justiert, die sich wie folgt ergibt. Es wird ein Basiswinkel verwendet, der sich als ganzteiliges Vielfaches des verwendeten Winkelschritts zwischen Strahlungsquelle und Sensor einerseits und zu messendem Objekt andererseits ergibt, wobei insbesondere das Objekt sich auf einem Drehtisch befindet, der zu der Röntgenstrahlensensorik drehbar ist. Der Winkel des zweiten Sensors wird um einen Wert 1/(Anzahl der Sensoren) erhöht, der Winkel des dritten Sensors wird um einen Wert 2/(Anzahl der Sensoren) erhöht. Folglich wird der n-te Sensor um (n-1)/(Anzahl der Sensoren) erhöht. Somit ist die Möglichkeit gegeben, bei einmaliger Umdrehung die u-fache Anzahl von Winkelstellungen auszuwerten, wobei u = das Produkt aus n = Anzahl der Sensoren und m = Anzahl der Positionierungen des Objekts zu der Röntgensensorik ist.According to the invention the x-ray sensors adjusted by an angular difference, which is as follows results. It uses a base angle that turns out to be a one-piece Multiple of the used angle step between radiation source and Sensor on the one hand and the object to be measured on the other hand results, wherein in particular, the object is located on a turntable to the X-ray sensor is rotatable. The angle of the second sensor is increased by a value 1 / (number the sensors), the angle of the third sensor is increased by a value 2 / (number of Sensors) increased. consequently the nth sensor is increased by (n-1) / (number of sensors). Consequently is the possibility given, with a single revolution, the u-fold number of angular positions to evaluate, where u = the product of n = number of sensors and m = number of positions of the object to the X-ray sensor is.

Erfindungsgemäß werden die Röntgensensoren um ganzzahlige Vielfache des Winkelschritts des Drehtischs zueinander justiert, wobei die Durchstrahlungszeit in der jeweiligen Winkelposition verkürzt werden kann. Ungeachtet dessen wird die mehrfache Menge von Röntgenstrahlen durch die mehrfache Anzahl von Sensoren aufgenommen, wodurch das Signal-Rauschverhältnis reduziert wird.According to the invention the x-ray sensors by integer multiples of the angular step of the turntable to each other adjusted, with the transmission time in the respective angular position shortened can be. Regardless, the multiple amount of X-rays becomes taken by the multiple number of sensors, causing the Signal-to-noise ratio is reduced.

In Weiterbildung ist vorgesehen, dass bei der Bildaufnahme bzw. Bildübertragung oder Bildauswertung jeweils mehrere Pixelelemente des Sensors zu einem Pixel zusammengefasst werden und die ursprüngliche Auflösung in dem Volumenbild, das aus den Bildern mit derart reduzierter Pixelzahl berechnet wurde, durch rechnerische Interpolation erreicht bzw. übertroffen wird.In Further development is provided that in the image recording or image transmission or image evaluation in each case a plurality of pixel elements of the sensor to a Pixels are merged and the original resolution in the volume image that comes from the images with such a reduced number of pixels calculated or exceeded by computational interpolation becomes.

Eigenerfinderisch ist auch der Gedanke, dass das Objekt während der Messung kontinuierlich gedreht wird, wobei die Röntgenstrahlenquelle mit Hilfe z. B. eines mechanischen oder elektronischen Verschlusses oder gleichwirkenden Maßnahmen wie hochfrequente Modellierung nur mehrfach kurzzeitig geöffnet wird, um eine Bewegungsunschärfe zu vermeiden. Ungeachtet dessen wird auf diese Weise eine Messzeitverkürzung erzielt.Find own Risch is also the idea that the object is continuously rotated during the measurement is, with the X-ray source with the help of z. B. a mechanical or electronic closure or equivalent measures how high-frequency modeling is only opened several times for a short time, around a motion blur to avoid. Regardless of this, a measurement time reduction is achieved in this way.

In Weiterbildung ist auch vorgesehen, dass von dem Objekt mehrere Tomogramme unter Ausnutzung verschiedener Spektralbereiche der Röntgenstrahlung erzeugt werden können.In Further training is also provided that of the object several tomograms taking advantage of different spectral ranges of X-radiation can be generated.

Es können auch mehrere Tomogramme vom Objekt aufgenommen werden, wobei der Winkel zwischen Drehachse des das Objekt aufnehmenden Drehtisches und Röntgenstrahlenquelle und zugeordneten Sensoren mit Hilfe mechanischer Dreh-Schwenkachsen oder durch den Einsatz mehrerer Detektoren unter verschiedenen Winkeln variiert werden kann, wobei sich die Sensoren insbesondere entlang einer Geraden erstrecken, die parallel zur Drehachse des Drehtisches verläuft.It can Several tomograms are recorded by the object, the Angle between the axis of rotation of the turntable receiving the object and X-ray source and associated sensors using mechanical rotary swivel axes or by using multiple detectors at different angles can be varied, with the sensors in particular along a straight line extending parallel to the axis of rotation of the turntable runs.

Zur Erhöhung der Auflösung im Tomogramm können mehrere Aufnahmen aufgenommen werden, zwischen denen der Sensor bzw. das Objekt um einen Abstand verschoben wird, der kleiner als Kantenlänge eines empfindlichen Elements des Sensors ist.to increase the resolution in the tomogram can several shots are taken, between which the sensor or the object is moved by a distance smaller than edge length a sensitive element of the sensor.

Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass das Objekt von parallel zueinander verlaufenden Röntgenstrahlen durchsetzt wird. Hierzu wird die Röntgenstrahlung mit Hilfe geeigneter Einrichtungen parallelisiert.Of Furthermore, the invention provides that the object is parallel to one another extending X-rays is enforced. For this purpose, the X-ray radiation using appropriate Facilities parallelized.

Ferner bzw. alternativ besteht die Möglichkeit, dass mit Hilfe translatorischer Relativbewegungen zwischen dem zu messenden Objekt und Röntgenstrahlenquelle/Sensor ein Bereich aufgenommen wird, der größer als Fläche des Sensors ist.Further or alternatively there is the possibility that by means of translational relative movements between the measuring object and X-ray source / sensor an area is taken which is larger than the area of the sensor.

Um auch Werkstücke aufzunehmen, die in Bezug auf Röntgenstrahlung nur einen geringen Kontrast zeigen, sieht die Erfindung vor, dass das Objekt von einem Material umgeben ist, das eine höhere Absorption als das Objekt selbst aufweist.In order to accommodate workpieces that show only a low contrast with respect to X-ray radiation, the invention provides that the object is surrounded by a material that has a hö here absorption as the object itself.

Um eine Messoptimierung zu erreichen, kann mit verschiedenen Sensoren gemessen werden. Hierzu ist vorgesehen, dass neben der Röntgenstrahlenquelle und den diesen zugeordneten Sensoren weitere Sensoren für die messtechnische Erfassung des Objekts wie z. B. mechanische Taster, Lasertaster, Bildverarbeitungssensoren in der Anordnung vorgesehen sind, die gegebenenfalls auf separaten Verfahrachsen angeordnet sind.Around Achieving a measurement optimization can be done with different sensors be measured. For this purpose, it is provided that in addition to the X-ray source and the sensors associated therewith further sensors for metrological Detection of the object such. Mechanical buttons, laser buttons, Image processing sensors are provided in the arrangement, the optionally arranged on separate axes.

Auch kann die zur Aufnahme eines Tomogramms benötigte Drehachse für die Drehung des Objekts auf einer Verfahrachse angeordnet sein, wodurch Messbereich in Richtung der Drehachse vergrößert wird.Also may be the rotation axis required to take a tomogram of the object can be arranged on a travel axis, thereby measuring range is increased in the direction of the axis of rotation.

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 der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.Further Details, advantages and features of the invention do not arise only from the claims, the features to be taken from them, - alone and / or in combination - but also to be taken from the following description of the drawing preferred embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Koordinatenmessgeräts, 1 a schematic diagram of an inventively designed coordinate measuring machine,

2 eine Prinzipdarstellung einer ersten Anordnung von Röntgenstrahlenquelle und zugeordneten Sensoren und 2 a schematic diagram of a first arrangement of X-ray source and associated sensors and

3 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Anordnung einer Röntgenstrahlenquelle und zugeordnete Sensoren. 3 a schematic diagram of a second arrangement of an X-ray source and associated sensors.

In 1 ist rein prinzipiell ein Koordinatenmessgerät 10 mit einem Gehäuse 12 dargestellt, das eine Grundplatte 14, Rückwandung 16, Seitenwandungen 18, 20 sowie eine Kopfwandung 22 umfasst, die auch als Deckplatte zu bezeichnen ist.In 1 is basically a coordinate measuring machine 10 with a housing 12 represented, which is a base plate 14 , Back wall 16 , Side walls 18 . 20 as well as a head wall 22 includes, which is also referred to as cover plate.

Die x-Achse, y-Achse und z-Achse des Koordinatenmessgerätes sind in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 24, 26 und 28 gekennzeichnet. An der Innenseite 30 der Rückwandung 16 des Gehäuses 12 verläuft in x-Richtung einer Führung, entlang der, also in x-Richtung 24, eine Halterung 32 für einen Drehtisch 34 verstellbar ist, auf dem ein zu messendes Objekt 36 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist auf der x-Achse 24 der Drehtisch 34 angeordnet.The x-axis, y-axis and z-axis of the coordinate measuring machine are in the drawing by the reference numeral 24 . 26 and 28 characterized. On the inside 30 the back wall 16 of the housing 12 runs in the x-direction of a guide, along the, ie in the x-direction 24 , a holder 32 for a turntable 34 is adjustable, on which an object to be measured 36 is arranged. In other words, on the x-axis 24 the turntable 34 arranged.

Entlang der y-Achse 26 verlaufen Führungen, entlang der eine Aufnahme 38 verschiebbar ist. Von der Aufnahme 38 geht entlang der z-Achse 28 verschiebbar eine Halterung 40 aus.Along the y-axis 26 run guides along the one shot 38 is displaceable. From the recording 38 goes along the z-axis 28 slidable a bracket 40 out.

Von der Grundplatte 14 geht des Weiteren eine Röntgenquelle 42 aus, deren Röntgenstrahlung das auf dem Drehtisch 34 angeordnete Objekt 36 durchsetzen. Die Röntgenstrahlung wird ihrerseits von entsprechend geeigneten Sensoren wie CCD-Sensoren erfasst, die für Röntgenstrahlung empfindlich sind.From the base plate 14 furthermore goes an x-ray source 42 from whose X-rays that on the turntable 34 arranged object 36 push through. The X-radiation is itself detected by suitable sensors such as CCD sensors, which are sensitive to X-radiation.

Des Weiteren können von der z-Achse 28, d. h. im Ausführungsbeispiel von der Halterung 40 Sensoren 44 ausgehen. Hierbei kann es sich um Sensoren handeln, die für Koordinatenmessgeräte üblich sind, also z. B. taktile oder optische Sensoren. Somit kann sowohl tomographiert werden als auch taktil oder optisch wie mit Bildverarbeitungssensoren, Laserabstandssensoren etc. gemessen werden.Furthermore, from the z-axis 28 , ie in the embodiment of the holder 40 sensors 44 out. These may be sensors that are common for coordinate measuring machines, ie z. B. tactile or optical sensors. Thus, both can be tomographed and measured tactilely or optically as with image processing sensors, laser distance sensors, etc.

Durch den Einsatz von Röntgenstrahlen ist es erforderlich, dass das Koordinatenmessgerät 10 im hinreichenden Umfang nach außen hin abgeschirmt ist. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest einige der tragenden Bauelemente Abschirmfunktion ausüben. So kann z. B. die Grundplatte 14 und/oder die Rückwand 16 derart dimensioniert bzw. ausgebildet sein, dass die erforderliche Abschirmfunktion sichergestellt ist.Through the use of X-rays, it is necessary that the coordinate measuring machine 10 is shielded to the extent sufficient to the outside. For this purpose, the invention provides that at least some of the supporting components exert shielding function. So z. B. the base plate 14 and / or the back wall 16 be dimensioned or designed such that the required shielding function is ensured.

Die entsprechenden Wandungen 14, 16 üben dabei gleichzeitig die Funktion aus, die für den messtechnischen Aufbau erforderlich ist, nämlich im Ausführungsbeispiel Führung für die x- und y-Achse.The corresponding walls 14 . 16 at the same time exercise the function that is required for the metrological structure, namely in the exemplary embodiment guide for the x and y axis.

Zusätzlich besteht die Möglichkeit, Wandungen, die nicht die hinreichende Abschirmwirkung aufweisen, mit strahlungsdämmenden Schichten 46 innen- und/oder außenflächenseitig zu versehen. Hierbei handelt es sich insbesondere um Bleiblech.In addition, it is possible, walls that do not have the sufficient shielding effect, with radiation-insulating layers 46 to be provided on the inside and / or outside surface side. This is in particular lead sheet.

Bezüglich der tragenden Wandungen, insbesondere derjenigen, die Abschirmfunktion ausüben, sollten bevorzugterweise Hartgestein wie Granit oder entsprechende Materialien zum Einsatz gelangen. Auch ist ein künstliches Hartgestein wie Polymerbeton denkbar, das im erforderlichen Umfang mit Röntgenstrahlen absorbierendem Material wie Magneteisenstein oder ähnliches versetzt sein kann.Regarding the supporting walls, in particular those, the shielding function should exercise preferably hard rock such as granite or corresponding materials to be used. Also, an artificial hard rock like polymer concrete conceivable, to the extent necessary with X-ray absorbing Material such as magnetic iron or the like may be offset.

Erfindungsgemäß übt das Gehäuse 12 des Koordinatenmessgerätes 10 bzw. Teile dieses eine Doppelfunktion aus, nämlich die der erforderlichen Abschirmung sowie die von Funktionsbauteilen des messtechnischen Aufbaus. Somit ergibt sich eine kompakte Konstruktion.According to the invention exercises the housing 12 of the coordinate measuring machine 10 or parts of this a double function, namely the required shielding and functional components of the metrological structure. This results in a compact design.

Um eine hohe Messdichte zu erreichen bzw. in jeweiliger Messposition nur geringe Bestrahlungszeiten in Kauf nehmen zu müssen, ohne dass Einbußen hinsichtlich der Messgenauigkeit erfolgen, ist entsprechend der Darstellung der 2 vorgesehen, dass gleichzeitig – also in jeder Messposition des Objekts 36 – mehrere Tomogramme unter unterschiedlichen Durchstrahlungswinkeln aufgenommen wird. So geht in 2 entsprechend den Ausführungen gemäß 1 von der Grundplatte 14 der Drehtisch 34 aus, auf dem ein nicht dargestelltes zu messendes Objekt angeordnet ist, das von von einem Röntgenstrahler 48 stammender Röntgenstrahlung 50 durchstrahlt wird. Die Strahlung wird im Ausführungsbeispiel von insgesamt drei Röntgensensoren 52, 54, 56 erfasst, so dass sich drei Tomogramme für unterschiedliche Durchstrahlungsrichtungen in einer Messposition des Objektes ergeben. In jeder Messposition, also jeder Winkelstellung des Drehtisches 34 werden die Sensoren 52, 54, 56 ausgelesen und Projektionsbilder für das Tomogramm gewonnen. Dabei ist die Winkelstellung der Sensoren 52, 54, 56 derart ausgelegt, dass sich die Winkel zwischen den Sensoren 52, 54, 56 jeweils um ganzzahlige Vielfache des beim Betreiben des Computer-Tomographen verwendeten Winkelschritts des Drehtisches 36 unterscheiden, wobei der zweite und der dritte Sensor 54, 56 zum vorausgehenden ersten Sensor 52 bzw. zweiten Sensor 54 um ein Drittel des Winkelschritts verdreht angeordnet sind.In order to achieve a high measurement density or to have to accept in each measurement position only low irradiation times, without Einbu As regards the accuracy of measurement, as shown in FIG 2 provided that at the same time - ie in every measuring position of the object 36 - Several tomograms is recorded under different transmission angles. So goes in 2 according to the statements according to 1 from the base plate 14 the turntable 34 on which an unillustrated object to be measured is arranged, that of an X-ray source 48 originating X-radiation 50 is irradiated. The radiation is in the embodiment of a total of three x-ray sensors 52 . 54 . 56 recorded, so that three tomograms result for different radiographic directions in a measuring position of the object. In every measuring position, ie every angular position of the turntable 34 become the sensors 52 . 54 . 56 read out and obtained projection images for the tomogram. Here is the angular position of the sensors 52 . 54 . 56 designed so that the angles between the sensors 52 . 54 . 56 each by integer multiples of the angular step of the turntable used in operating the computer tomograph 36 distinguish, wherein the second and the third sensor 54 . 56 to the previous first sensor 52 or second sensor 54 are arranged twisted by one-third of the angular step.

Um mehrere Tomogramme des zu messenden Objekts 36 aufzunehmen, wobei der Winkel zwischen Drehachse 58 des Drehtisches 54 und Röntgenstrahlung 50 scheinbar verändert wird, sind im Ausführungsbeispiel der 3 beispielhaft drei Sensoren 60, 62, 64 in unterschiedlichen Winkeln zu der Hauptstrahlungsrichtung der Röntgenstrahlungsquelle 48 angeordnet, wodurch das scheinbare Verschwenken der Röntgenstrahlungsquelle zur Drehachse 58 simuliert wird.To several tomograms of the object to be measured 36 absorb, with the angle between the axis of rotation 58 of the turntable 54 and X-rays 50 is apparently changed, are in the embodiment of 3 exemplary three sensors 60 . 62 . 64 at different angles to the main radiation direction of the X-ray source 48 arranged, whereby the apparent pivoting of the X-ray source to the axis of rotation 58 is simulated.

Claims

Arrangement and method for measuring structures of objects

Arrangement for measuring structures and / or geometries of an object such as a workpiece by means of a coordinate measuring machine ( 10 ) using an X-ray sensor system ( 42 . 48 . 50 . 52 . 54 . 56 . 60 . 62 . 64 ) comprising an X-ray source ( 42 ), at least one X-ray ( 50 ) detecting sensor ( 52 . 54 . 56 . 60 . 62 . 64 ) and a shield against X-radiation, characterized in that the shield or at least a portion thereof as a functional component for the required metrological structure of the coordinate measuring machine ( 10 ) is trained.

Arrangement according to claim 1, characterized in that base plate ( 14 ) and / or at least one side or back wall ( 16 . 18 ) of the coordinate measuring machine ( 10 ) is formed as a shield.

Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that components required for the shielding ( 14 . 16 ) are made of stone such as granite.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the shield or these forming components such as base plate ( 14 ) or back or side wall ( 16 . 18 ) Mounting location for one or more functional components of the coordinate measuring machine ( 10 ).

Arrangement according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the shield mounting location or area for at least a driving axle and / or attachment and / or guide for an element as a sensor and / or attachment or management of a radiation or Light source as the functional element.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the X-ray source ( 42 . 48 ) several sensors ( 52 . 54 . 56 ), wherein the object passing through the transmission angle of the sensors differ from each other.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that for the measurement of the object n-sensors acted upon simultaneously by x-radiation ( 52 . 54 . 56 ) of the X-ray source ( 48 ) that the X-ray source is adjustable between successive measurements relative to the object by a base angle α and that successive sensors are each rotated by an angle α / n to each other or tilted.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the arrangement comprises a plurality of the X-radiation ( 50 ) detecting sensors ( 52 . 54 . 56 . 60 . 62 . 64 ), which are arranged in such a way that with each sensor in each case one transmission image of the object ( 36 ) is receivable under a different irradiation angle.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that tomograms of the object ( 36 ) using different spectral ranges of X-radiation ( 50 ) can be determined.

Arrangement according to preferably at least one of the preceding claims, characterized ge indicates that in image acquisition or image transfer and image evaluation in each case a plurality of pixel elements of the sensor can be combined into one pixel and the original resolution in the volume image, which was calculated from the images with such a reduced number of pixels, is achieved or exceeded by computational interpolation.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the object ( 36 ) is continuously rotatable during the measurement and can be applied discontinuously by the X-rays.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the outlet opening of the X-ray source ( 48 ) is associated with a mechanical and / or electronic closure.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the X-radiation ( 50 ) is high frequency modelable.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that a plurality of sensors ( 60 . 62 . 64 ) along a plane parallel to the axis of rotation ( 58 ) of the object ( 36 ) extending straight lines, which at different angles to the exit axis of the X-ray source ( 48 ) are arranged.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that an X-radiation ( 50 ) is surrounded by a low-contrast object of a material whose X-ray absorption is greater than that of the object.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the arrangement next to the or the X-ray radiation ( 50 ) detecting sensors ( 52 . 54 . 56 . 60 . 62 . 64 ) further sensors for metrological detection of the object ( 36 ) such as mechanical probe, laser probe, image processing sensor are arranged.

Arrangement according to at least one of the preceding Claims, characterized in that some of the sensors are on separate tracks are arranged.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the axis of rotation ( 58 ) of the object ( 36 ) is arranged on a travel axis for enlarging the measuring range in the direction of the axis of rotation.

Method for measuring structures and / or geometries an object like workpiece by means of a coordinate measuring machine using an X-ray sensor such as a computer tomograph comprising an X-ray source, at least one the x-ray radiation detecting sensor and shielding against X-radiation, wherein during the Measuring the X-ray sensor relative to the object, in particular the object to the X-ray sensor is rotated, characterized in that functional component of the coordinate measuring machine as the shield is formed.

Method according to claim 19, characterized that the shield as a mounting location for functional components such as Trajectory and / or sensor and / or radiation or light source formed becomes.

Method according to claim 19 or 20, characterized that as a shield base plate of the coordinate measuring machine and / or Sidewall and / or back wall is trained.

Method according to at least one of claims 19 to 21, characterized in that used for shielding components stronger dimensioned as from a metrological or static point of view required.

Method according to one of claims 19 to 22, characterized in that the X-ray source several Sensors are assigned such that each sensor with each a radiographic image at a different radiographic angle is recorded.

Method according to one of claims 19 to 23, characterized in that tomograms of the object under Utilization of different spectral ranges of the X-ray radiation was recorded become.

Method according to one of claims 19 to 24, characterized in that in the image recording or image transmission or image evaluation in each case to a plurality of pixel elements of the converter each one pixel and the original one resolution in the volume image resulting from the images with such reduced number of pixels was achieved or exceeded by computational interpolation becomes.

Method according to one of claims 19 to 25, characterized in that the object during the data acquisition continuously is rotated, wherein the X-ray source with Help a mechanical or electrical shutter only for a short time open becomes.

Method according to one of claims 19 to 26, characterized that object during the measurement is continuously rotated and discontinuous from X-rays is charged.

Method according to one of claims 19 to 27, characterized in that a plurality of tomograms of the object be recorded simultaneously, with angles between the axis of rotation of the object and X-ray radiation using mechanical rotary swivel axes or using multiple Detectors at different angles is varied.

Method according to one of claims 19 to 28, characterized in that to increase the resolution in Tomogram several shots are taken, between which the Sensor or the object is moved by a distance, the smaller as edge length a sensitive element of the sensor.

Method according to one of claims 19 to 29, characterized in that the x-ray radiation is parallelized becomes.

Method according to one of claims 19 to 30, characterized in that by means of translational relative movement between object and X-ray source or sensor is a range is recorded, which is larger than the sensor surface.

Method according to one of claims 19 to 31, characterized in that the object of materials low Contrasts over X-rays is measured by the fact that the object surrounded by a material becomes, whose X-ray absorption greater than that is the object.

Method according to at least one of claims 19 to 32, characterized in that in addition to the or the sensors for Detecting the X-ray radiation additional sensors for metrological detection of the object such. B. mechanical button, load button, Image processing sensor can be used.

Method according to at least one of claims 19 to 33, characterized in that at least some of the sensors separate track axes are arranged.

Method according to at least one of claims 19 to 34, characterized in that for receiving a tomogram required rotation axis for Rotate the object on a track to magnify the Measuring range is arranged in the direction of the axis of rotation.