DE102005014947A1 - Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät mit einer Bilderfassungseinheit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einem Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät mit einer Bilderfassungseinheit (12) zum Erfassen wenigstens eines auf einer Bilddarstellungseinheit (14) darstellbaren Ausschnittbilds (16) eines Werkzeugs (18), mit einer Recheneinheit (10) und mit einem Orientierungsmittel (20) zum Kennzeichnen einer relativen Lage des Ausschnittbilds (16). DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit (10) zum Generieren des Orientierungsmittels (20) auf einer vom Werkzeug (18) getrennten Darstellungseinheit (14) vorgesehen ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät mit einer Bilderfassungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Es ist ein Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät mit einer Bilderfassungseinheit zum Erfassen eines auf einer Bilddarstellungseinheit darstellbaren Ausschnittbilds aus einem Gesamtbild eines Werkzeugs bekannt. Das Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät umfasst neben einer Recheneinheit zum Steuern der Bilddarstellungseinheit und zum Auswerten der Messergebnisse ein Orientierungsmittel zum Kennzeichnen einer Lage des Ausschnittbilds innerhalb eines Gesamtbilds bzw. eines Verfahrbereichs des Werkzeugmessgeräts. Das Orientierungsmittel ist als Laserpointer ausgebildet, der in einem betreffenden Bereich des zu vermessenden Werkzeugs auf der Werkzeugoberfläche einen Lichtfleck erzeugt, so dass ein Anwender anhand des Lichtflecks erkennen kann, auf welchen Bereich des Werkzeugs die Bilderfassungseinheit fokussiert ist. Gleiches ist bekannt von Durchlichtprojektoren, deren Lichtquelle eben falls die aktuell erfasste Schneide beleuchtet und dadurch zur Orientierung kennzeichnet.
- Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein flexibles Navigations- und Orientierungsmittel für ein Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät zu entwickeln, das insbesondere auch dann dem Anwender die Bedienung erleichtern kann, wenn das Werkzeug weit außerhalb eines Bildbereichs der Bilderfassungseinheit angeordnet ist oder sich mehrere Messstellen gleichzeitig an ein und demselben Werkzeug befinden. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Vorteile der Erfindung
- Die Erfindung geht insbesondere aus von einem Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät mit einer Bilderfassungseinheit zum Erfassen wenigstens eines auf einer Bilddarstellungseinheit darstellbaren Ausschnittbilds eines Werkzeugs, mit einer Recheneinheit und mit einem Orientierungsmittel zum Kennzeichnen einer relativen Lage des Ausschnittbilds.
- Es wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit zum Generieren des Orientierungsmittels auf einer vom Werkzeug getrennten Darstellungseinheit vorgesehen ist. Dadurch kann das Orientierungsmittel für einen Anwender in jeder Einstellung der Bilderfassungseinheit unabhängig von einer Position und/oder Oberflächenbeschaffenheit des Werkzeugs nutzbar sein. Durch die Recheneinheit kann das Orientierungsmittel flexibel an einen Anwendungsfall angepasst sein und einfach aktiviert und deaktiviert werden.
- Als Bilddarstellungseinheit und/oder Darstellungseinheit kommt ein Monitor in Betracht, der Teil des Werkzeugmessgeräts sein kann oder getrennt vom eigentlichen Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät von der Recheneinheit ansteuerbar sein kann. Prinzipiell sind jedoch auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen die Bilddarstellungseinheit als Projektionsschirm ausgebildet ist. Eine verbesserte Orientierung des Anwenders kann insbesondere beim Vermessen von mehrschneidigen Werkzeugen, beispielsweise bei Stufenwerkzeugen, und/oder bei Werkzeugen mit Schneidkanten von im Verhältnis zu dem Ausschnittbild großen Längen zu einer Beschleunigung eines Messvorgangs führen. Das Orientierungsmittel kann prinzipiell auch maschinenlesbar sein.
- Das Orientierungsmittel kann prinzipiell akustisch oder taktil wirken. Besonders einprägsam sind jedoch Ausgestaltungen der Erfindung, in denen das Orientierungsmittel optisch wirkt.
- In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Orientierungsmittel auf der Bilddarstellungseinheit eine Richtung darstellt, die zu einem Zielpunkt weist. Ein Messvorgang kann dadurch beschleunigt und eine Orientierung des Anwenders im Verfahrbereich des Werkzeugmessgeräts kann erleichtert werden. Prinzipiell könnte ein Orientierungsmittel zur Darstellung einer Richtung auch an einem Stellmittel zum Verstellen der Bilderfassungseinheit dargestellt werden.
- Hat das Orientierungsmittel zur Darstellung der Richtung die Form eines Richtungspfeils, kann eine besonders intuitive Richtungsdarstellung erreicht werden. Prinzipiell sind jedoch auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen das Orientierungsmittel durch eine Markierung an einem Bildrand oder an einem Kreis gebildet ist.
- Entspricht der Zielpunkt einem gespeicherten Sollwert eines Punkts einer Werkzeugkontur des Werkzeugs, kann der Anwender besonders schnell eine Einstellung der Bilderfassungseinheit finden, in der die Werkzeugkontur klar erkennbar ist.
- Eine separate Darstellungseinheit kann vorteilhaft entfallen, wenn die Darstellungseinheit in die Bilddarstellungseinheit integriert ist bzw. wenn die Darstellungseinheit einstückig mit der Bilddarstellungseinheit ausgeführt ist.
- Ein besonders präzises Bestimmen der Lage des Bildausschnitts kann durch eine Sensoreinheit zum Erfassen einer Iststellung der Bilderfassungseinheit ermöglicht werden. Prinzipiell kann die Iststellung jedoch auch aus einer Folge von Steuersignalen an einen Aktuator abgeleitet werden.
- Umfasst das Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät ein Stellmittel zum zumindest teilweise manuellen Einstellen der Bilderfassungseinheit, kommen die Vorteile einer Anwenderführung hinsichtlich einer Beschleunigung des Messvorgangs besonders zum Tragen. Prinzipiell kann eine Orientierungshilfe in der Form eines Orientierungsmittels aber auch in vollautomatisch verstellbaren Werkzeugmessgeräten einen Bedienungskomfort erhöhen. Als „teilweise manuell" soll ein Einstellverfahren be zeichnet werden, das entweder motorisch unterstützt oder in Teilschritten manuell ist. Als „teilweise manuell" soll beispielsweise eine Steuerung über einen Joystick und ein Verfahren bezeichnet werden, in dem ein Verschieben der Bilderfassungseinheit über einen Einhandbedienknopf erfolgt, ein Fokussieren der Bilderfassungseinheit aber automatisch.
- Ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, einen Abstand zwischen einer Iststellung der Bilderfassungseinheit und einer Sollstellung der Bilderfassungseinheit zu bestimmen, kann eine Betätigung des Werkzeugmessgeräts vorteilhaft abhängig von diesem Abstand ausgestaltet werden. Beispielsweise kann eine Empfindlichkeit eines Steuermittels zum manuellen Steuern der Bilderfassungseinheit abhängig von dem Abstand ausgestaltet werden.
- Eine vorteilhaft intuitive Visualisierung der Annäherung an die Sollstellung kann erreicht werden, wenn die Recheneinheit dazu vorgesehen ist, das Orientierungsmittel abhängig von dem Abstand zwischen der Iststellung und der Sollstellung zu bestimmen. Dabei kann das Orientierungsmittel auch vollständig verschwinden oder sich verändern, wenn ein der Sollstellung zugeordneter Zielpunkt im Ausschnittbild erscheint.
- Ein Vermessen einer Werkzeugkante des Werkzeugs, die sich in einem Gesamtbild größer darstellt als das Ausschnittbild, kann sicher, fehlerfrei und insbesondere lückenlos erfolgen, wenn in der Sollstellung ein von der Bilderfassungseinheit erfasstes Ausschnittbild ein in einer Speichereinheit gespeichertes Ausschnittbild in wenigstens einer Richtung kontinuierlich fortsetzt. Dadurch kann ein aus mehreren Ausschnitt bildern zusammengesetztes Bild der Werkzeugkante lückenlos erfasst werden.
- Eine flexible Anpassbarkeit an einen Werkzeugtyp des Werkzeugs kann erreicht werden, wenn das Werkzeugmessgerät eine Speichereinheit zum Speichern einer von einer Kenngröße des Werkzeugs abhängigen Sollstellung der Bilderfassungseinheit umfasst. Die Kenngröße kann von dem Werkzeugmessgerät selbsttätig, beispielweise aus einem Datenchip oder Strichcode, ermittelt werden oder ein vom Anwender eingegebener Parameter, beispielsweise eine Typnummer, sein.
- Ist die Speichereinheit zum Speichern einer Folge von Sollstellungen zum Bestimmen eines Strukturmerkmals der Werkzeugkontur vorgesehen, können auch komplexere Strukturen der Werkzeugkontur sicher erfasst werden. Als Strukturmerkmale sollen in diesem Zusammenhang Merkmale bezeichnet werden, zu deren Vermessung mehr als nur ein Messpunkt notwendig ist, beispielsweise Krümmungsradien, Längen und Winkel.
- Zeichnung
- Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
- Es zeigen:
-
1 ein Werkzeugmessgerät mit einer Bilderfassungseinheit, einer Bilddarstellungseinheit und einer Recheneinheit, -
2 ein Gesamtbild eines über ein Werkzeugfutter in eine Spindel des Werkzeugmessgeräts eingespannten Werkzeugs, -
3 eine von der Recheneinheit auf der Bilddarstellungseinheit generierte Bildschirmanzeige in einem ersten Betriebsprogramm und -
4 eine von der Recheneinheit auf der Bilddarstellungseinheit generierte Bildschirmanzeige in einem alternativen Betriebsprogramm. - Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
1 zeigt ein Werkzeugmessgerät mit einer als universell programmierbarer Mikrocomputer ausgebildeten Recheneinheit10 , die über eine Graphikkarte zum Generieren von Bildschirmanzeigen auf zwei verschiedenen, als Flachbildschirme ausgebildeten Bilddarstellungseinheiten14 ausgestattet ist. Das Werkzeugmessgerät umfasst zudem eine als CCD-Kamera ausgebildete Bilderfassungseinheit12 , die durch eine Optik zum Erfassen von Ausschnittbildern16 eines über ein Werkzeugfutter38 in eine Spindel40 des Werkzeugmessgeräts eingespannten Werkzeugs18 vorgesehen ist. Die erfassten Ausschnittbilder16 werden an die Recheneinheit10 übertragen und auf der Bilddarstellungseinheit14 dargestellt. - Über als Einhandbedienknöpfe ausgebildete Stellmittel
22 ,24 kann ein Anwender einen in mehrere Richtungen verstellbaren Schlitten54 in eine gewünschte Position bringen, in der ein zu vermessender Teil einer Werkzeugkontur des Werkzeugs18 im Ausschnittbild16 auf der Bilddarstellungseinheit14 dargestellt wird (3 ). - Neben dem Ausschnittbild
16 stellt die Recheneinheit10 eine Vielzahl von weiteren Anwenderinformationen auf der Bilddarstellungseinheit14 dar. In einem ersten Feld42 wird eine Istposition eines Fadenkreuzes44 numerisch durch Koordinaten dargestellt, in einem weiteren Feld46 stellt die Recheneinheit10 eine Kenngröße für einen Adapter zum Einspannen des Werkzeugfutters38 in der Spindel40 dar, und in einem weiteren Feld48 stellt die Recheneinheit10 erfasste Istmaße und Sollmaße des Werkzeugs18 dar. In weiteren Feldern werden weitere Anwenderinformationen und Kenngrößen dargestellt. - Zu Beginn eines Messvorgangs erfasst die Recheneinheit
10 über eine hier nicht explizit dargestellte Leseeinheit einen Code des zu vermessenden Werkzeugs18 und des Werkzeugfutters38 . In anderen Ausgestaltungen der Erfindung kann der Code auch manuell eingegeben werden. Aus einer Speichereinheit36 liest die Recheneinheit10 anschließend eine Folge von Zielpunkten30 ,30' ,30'' aus, deren Position zum Bestimmen einer Wirkkontur bzw. Werkzeugkontur32 des Werkzeugs18 vermessen werden soll und deren Sollwerte bzw. Sollkoordinaten in der Speichereinheit36 abgelegt sind (2 ). Die Folge von Zielpunkten30 ,30' ,30'' bzw. deren Koordinaten könnte prinzipiell auch manuell über eine Tastatur eingegeben werden. Die erfassten Istwerte der Koordinaten der Zielpunkte30 ,30' ,30'' werden mit gespeicherten Sollwerten der Koordinaten der Zielpunkte30 ,30' ,30'' verglichen. Die Werkzeugkontur32 ist in axialer Richtung stufenförmig, da das Werkzeug18 als Stufenwerkzeug mit verschiedenen Bereichen verschiedener Wirkdurchmesser ausgebildet ist. Aus den drei Zielpunkten30 ,30' ,30'' bestimmt die Recheneinheit10 ein Strukturmerkmal α der Werkzeugkontur – im vorliegenden Fall ein Winkel. Die Bestimmung des Strukturmerkmals α ist optional und abhängig von einem dem Werkzeugtyp zugeordneten Messprogramm. - In einem Feld
50 , in dem die Recheneinheit10 das Ausschnittbild16 darstellt, stellt die Recheneinheit10 auch das als Richtungspfeil in der Art einer Kompassnadel ausgebildete Orientierungsmittel20 dar. Die Bilddarstellungseinheit14 bildet daher eine Darstellungseinheit für das Orientierungsmittel20 . In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung könnte die Bilddarstellungseinheit14 getrennt von einer Darstellungseinheit zum Darstellen des Orientierungsmittels20 ausgebildet sein. - Das Orientierungsmittel
20 weist stets in eine Richtung des in der Messfolge als nächstes folgenden Zielpunkts30 –30'' und kennzeichnet daher eine Lage des Ausschnittbilds16 innerhalb eines in den Zielpunkten30 –30'' kodifizierten Gesamtbilds des Werkzeugs18 bzw. innerhalb eines Verfahrbereichs28 des Werkzeugmessgeräts, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Größe von 400 mm × 320 mm hat (2 ). - Das Werkzeugmessgerät umfasst eine hier nur schematisch dargestellte Sensoreinheit
26 , die eine Iststellung der Bilderfassungseinheit12 erfasst und für die Recheneinheit10 ver fügbar macht. Aus einem Differenzvektor zwischen der Iststellung und der durch den als nächstes im Messablauf folgenden Zielpunkt30 –30'' gegebenen Sollstellung bestimmt die Recheneinheit10 die Richtung des Orientierungsmittels20 und einen Abstand34 zwischen der Iststellung und der Sollstellung. Fällt der Abstand34 unter einen in der Speichereinheit36 gespeicherten Wert, so blendet die Recheneinheit10 das pfeilförmige Orientierungsmittel20 aus und ersetzt es durch ein kreuzförmiges Orientierungsmittel am Ort der Sollstellung im Ausschnittbild16 . Der gespeicherte Wert des Abstands34 ist gleich einem Radius eines Innenkreises des Felds50 . -
4 zeigt eine von der Recheneinheit10 generierte Bildschirmanzeige in einem alternativen Betriebsprogramm. Analoge Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der Beschreibung wird im Wesentlichen auf Unterschiede zu dem ersten Betriebsprogramm eingegangen, während im Hinblick auf gleich bleibende Merkmale auf die obige Beschreibung zu dem ersten Betriebsprogramm verwiesen wird. - In dem alternativen Betriebsprogramm ist das Orientierungsmittel
20 als schematisierte Miniaturdarstellung des Werkzeugs18 ausgebildet. Ein Bereich52 , der dem in einem Ausschnittbild16 dargestellten Bereich des Werkzeugs18 entspricht, ist farbig hervorgehoben und in4 schraffiert dargestellt. - Ein Bereich
52' , der einer Stellung des Schlittens54 zugeordnet ist, in dem die Optik der Bilderfassungseinheit12 nicht auf das Werkzeug18 fokussiert ist, ist in4 gestrichelt dargestellt. Eine Orientierung innerhalb des Ver fahrbereichs28 wird dadurch auch dann erleichtert, wenn kein Ausschnitt des Werkzeugs18 auf dem Ausschnittbild16 zu sehen ist. Ferner sind innerhalb des Kennzeichnungsmittels20 die Größe des Verfahrbereichs28 und seine Längenausdehnungen X, Y, angedeutet. -
- 10
- Recheneinheit
- 12
- Bilderfassungseinheit
- 14
- Bilddarstellungseinheit
- 16
- Ausschnittbild
- 18
- Werkzeug
- 20
- Orientierungsmittel
- 22
- Stellmittel
- 24
- Stellmittel
- 26
- Sensoreinheit
- 28
- Verfahrbereich
- 30
- Zielpunkt
- 32
- Werkzeugkontur
- 34
- Abstand
- 36
- Speichereinheit
- 38
- Werkzeugfutter
- 40
- Spindel
- 42
- Feld
- 44
- Fadenkreuz
- 46
- Feld
- 48
- Feld
- 50
- Feld
- 52
- Bereich
- 54
- Schlitten
- α
- Strukturmerkmal
- X
- Längenausdehnung
- Y
- Längenausdehnung
Claims (11)
- Werkzeugmessgerät mit einer Bilderfassungseinheit (
12 ) zum Erfassen wenigstens eines auf einer Bilddarstellungseinheit (14 ) darstellbaren Ausschnittbilds (16 ) eines Werkzeugs (18 ), mit einer Recheneinheit (10 ) und mit einem Orientierungsmittel (20 ) zum Kennzeichnen einer relativen Lage des Ausschnittbilds (16 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (10 ) zum Generieren des Orientierungsmittels (20 ) auf einer vom Werkzeug (18 ) getrennten Darstellungseinheit (14 ) vorgesehen ist. - Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Orientierungsmittel (
20 ) eine Richtung darstellt, die zu einem Zielpunkt (30 ) weist. - Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Orientierungsmittel (
20 ) zur Darstellung der Richtung die Form eines Richtungspfeils hat. - Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielpunkt (
30 ) einem gespeicherten Sollwert eines Punkts einer Werkzeugkontur (32 ) des Werkzeugs (18 ) entspricht. - Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Darstellungseinheit in die Bilddarstellungseinheit (
14 ) integriert ist. - Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sensoreinheit (
26 ) zum Erfassen einer Iststellung der Bilderfassungseinheit (12 ). - Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Stellmittel (
22 ,24 ) zum zumindest teilweise manuellen Einstellen der Bilderfassungseinheit (12 ). - Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (
10 ) dazu vorgesehen ist, einen Abstand (34 ) zwischen einer Iststellung der Bilderfassungseinheit (12 ) und einer Sollstellung der Bilderfassungseinheit (12 ) zu bestimmen. - Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (
10 ) dazu vorgesehen ist, das Orientierungsmittel (20 ) abhängig von dem Abstand (34 ) zwischen der Iststellung und der Sollstellung zu bestimmen. - Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sollstellung ein von der Bilderfassungseinheit (
12 ) erfasstes Ausschnittbild (16 ) ein in einer Speichereinheit (36 ) gespeichertes Ausschnittbild in wenigstens einer Richtung kontinuierlich fortsetzt. - Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Speichereinheit (
36 ) zum Speichern einer von einer Kenngröße des Werkzeugs (18 ) abhängigen Sollstellung der Bilderfassungseinheit (12 ).
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
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DE202005015494U DE202005015494U1 (de) | 2005-04-01 | 2005-10-01 | Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät mit einer Bilderfassungseinheit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=37067710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200510014947 Withdrawn DE102005014947A1 (de) | 2005-04-01 | 2005-04-01 | Werkzeugmess- und/oder Einstellgerät mit einer Bilderfassungseinheit |
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---|---|
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- 2005-04-01 DE DE200510014947 patent/DE102005014947A1/de not_active Withdrawn
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