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Die
Erfindung betrifft eine Messeinrichtung sowie ein Messverfahren,
jeweils zur optischen Vermessung von Messobjekten unter geeigneter
Beleuchtung.
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Zum
optischen Messen von Messobjekten sind verschiedene optische Messverfahren
bekannt, die beispielsweise der
DE 100 30 809 A1 entnommen werden können. Beispielsweise
kann eine Oberflächenkontur
mit einer Kamera erfasst werden, wenn der Abstand zwischen Objekt
und Kamera kontinu ierlich oder in Schritten verändert wird und für jeden
Abstandswert den jeweils scharfen Bildbereichen der gerade aktuelle
Abstandswert zugeordnet wird. Alternativ kann auf das Messobjekt
ein Muster projiziert werden, dessen von der Form des Messobjekts
verursachte Verzerrung dann Auskunft über die Form des Messobjekts
gibt.
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Für das erstgenannte
Verfahren muss das Messobjekt mit unstrukturiertem, z.B. diffusem
Licht beleuchtet werden. Für
das zweitgenannte Verfahren wird das Messobjekt mit strukturiertem
Licht, beispielsweise einem Linien- oder Gittermuster beleuchtet.
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Die
Beleuchtung des Messobjekts kann erhebliche Bedeutung für die Qualität der Bildaufnahme
haben. Es ist deshalb bereits darüber nachgedacht worden, Lichtquellen,
die zur Beleuchtung eines Messobjekts dienen, beweglich zu lagern,
um für jede
Messung die jeweils optimale Beleuchtungsposition einstellen zu
können.
Dies erfordert jedoch ein gewisses Geschick des Bedieners. Im schlimmsten Fall
kann eine falsch eingestellte Beleuchtung zu Fehlmessungen, mindestens
aber zu Messwertunsicherheiten, führen.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Messeinrichtung sowie
ein Messverfahren anzugeben, mit denen es möglich wird, die Messsicherheit
zu erhöhen.
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Die
erfindungsgemäße Messeinrichtung
enthält
eine Beleuchtungseinrichtung, die von einer Positioniereinrichtung
getragen ist. Eine Steuereinrichtung bewegt die Beleuchtungseinrichtung
durch entsprechende Betätigung
der Positioniereinrichtung entsprechend vorgegebener, dem Messobjekt
zugeordneter Daten. Dies bedeutet, dass die Messein richtung insbesondere
dazu verwendet werden kann, beispielsweise Werkzeuge, z.B. Fräswerkzeuge
zu vermessen, die durch einen Datensatz beschrieben werden. Der
Datensatz kann beispielsweise im CAD erstellt worden sein. Aus der
Geometrie des Messobjekts, d.h. beispielsweise des Zerspanungswerkzeugs,
können
nun die gewünschten
Beleuchtungsdaten ermittelt werden. Im bevorzugten Fall geschieht
dies automatisch durch ein Programm oder Programmteil, das oder
der die Beleuchtungsdaten aus dem CAD-Datensatz extrahieren. Alternativ
kann vorgesehen werden, dass die die Beleuchtung beschreibenden
Daten, die zu dem Messobjekt gehören,
vorab manuell erstellt werden. Außerdem ist es möglich, vorzusehen,
dass die maschinell erstellten Daten manuell verändert werden.
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Die
dem Messobjekt zugeordneten Daten zur Steuerung der Beleuchtung
bei Durchführung des
Messvorgangs können
als Datensatz in der Steuereinrichtung bereit gehalten werden. Die
Steuereinrichtung, beispielsweise ein geeigneter Computer mit üblichem
Speichermedium, wie Festplatte oder dergleichen, kann die Datensätze mehrerer
verschiedener Messobjekte, beispielsweise in einer Datenbank, auf
Abruf bereit halten. Die Datensätze
können
neben den Beleuchtungsdaten weitere Daten zur Durchführung eines
Messablaufs beinhalten. Zur Vermessung eines Messobjekts muss lediglich
aus der Datenbank der zu dem Messobjekt gehörige Datensatz aufgerufen und
aktiviert werden, um den Messablauf einschließlich der Beleuchtung des Messobjekts
zu steuern.
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Alternativ
kann der Datensatz für
ein Messobjekt auch auf einem gesonderten Datenträger, wie CD-Rom,
Diskette oder dergleichen, bereit gehalten und dem Messablauf zugrunde
gelegt werden. Sollen beispielsweise nacheinander mehrere Messobjekte ein
und desselben Typs, beispielsweise Fräser oder Bohrer ein und derselben
Bauart und Größe, vermessen
werden, ist diesen auch der gleiche Datensatz zugeordnet. Nach Aktivierung
des Datensatzes, beispielsweise durch Einlesen desselben in den
Computer oder durch Aufruf aus einem Speicher, können die betreffenden Messobjekte
nacheinander, ohne Neueinstellung der Messeinrichtung vermessen
werden.
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Der
Datensatz kann alternativ über
eine Datenfernverbindung, beispielsweise im Rahmen eines lokalen
Netzwerks oder über
das Internet bereit gestellt werden.
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Durch
die feste Zuordnung zwischen Messobjekt und Daten, die zumindest
die Beleuchtung des Messobjekts während des Messvorgangs, möglicherweise
aber auch weitere den Messablauf betreffende Daten beinhalten und
automatische Zugrundelegung dieser Daten bei einem Messvorgang,
kann die Messsicherheit erhöht
werden. Die die Beleuchtung betreffenden Daten beschreiben zumindest
die Raumrichtung, mit der die Beleuchtung in Bezug auf das Messobjekt
ausgerichtet wird. Des Weiteren können die Daten beispielsweise
auf die Lichtstärke
oder andere Eigenschaften der Beleuchtung gerichtet sein.
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Die
Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise mit dem Messkopf verbunden.
Eine Positionierung des Messkopfs hat somit immer auch eine Positionierung
der Beleuchtungseinrichtung zur Folge. Die die Beleuchtungseinrichtung
tragende Positioniereinrichtung ist vorzugsweise zwischen dem Messkopf und
der Beleuchtungseinrichtung angeordnet, so dass die Beleuchtungseinrichtung
auf das Messobjekt ausgerichtet werden kann während der Messkopf ansonsten
ruht.
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Insbesondere
zur Vermessung von Schneidwerkzeugen ist es vorteilhaft, wenn die
Beleuchtungseinrichtung zumindest zwei einander im Wesentlichen
gegenüber
liegend angeordnete Lichtaustrittsöffnungen aufweist. Damit lassen
sich unabhängig
voneinander Spanfläche
und Freifläche
eines Messobjekts beleuchten.
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Jeder
Lichtaustrittsöffnung
ist vorzugsweise zumindest eine Lichtquelle, beispielsweise eine Leuchtdiode
zugeordnet. Insbesondere kann hier eine Weißlicht-LED zur Anwendung kommen.
Die Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass
sie entlang einer Beleuchtungsachse gerichtetes Licht vorzugsweise
mit geringem Öffnungswinkel
abgibt. Die Leuchtdichte ist dabei vorzugsweise gemäß einer
Gaußschen
Verteilung festgelegt. Die Beleuchtungseinrichtung kann jedoch für jede Beleuchtungsrichtung
(Beleuchtungsachse) mehrere Leuchtdioden oder sonstige Lichtquellen
aufweisen. Damit lässt
sich eine Vergrößerung des
beleuchteten Sichtfelds erzielen.
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Die
Positioniereinrichtung gestattet eine Bewegung der Beleuchtungseinrichtung
vorzugsweise zumindest um eine Drehachse, die mit der optischen Achse
des Messkopfs übereinstimmt.
Damit kann die Beleuchtungsachse bedarfsweise immer im Wesentlichen
rechtwinklig zu einer zu vermessenden, quer im Blickfeld der Kamera
liegenden Schneidkante ausgerichtet werden.
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Die
Positioniereinrichtung weist vorzugsweise wenigstens eine Schwenkachse
auf, die quer zu der optischen Achse des Messkopfs gerichtet ist.
Dadurch kann die Beleuchtungseinrichtung bedarfsweise so geschwenkt
werden, dass möglichst
viel von dem Messobjekt reflektiertes Licht in den Messkopf fällt. Vorzugsweise
ist wenigstens eine zweite Schwenkachse zur Bewegung der Positioniereinrichtung
vorgesehen, wobei diese zweite Schwenkachse wiederum vorzugsweise
parallel zu der ersten Schwenkachse ausgerichtet ist. Damit lässt sich
die Beleuchtung noch feiner an die gegebenen, durch das Messobjekt
vorgegebenen Verhältnisse
anpassen.
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Den
Schwenkachsen wie auch der Drehachse (falls vorhanden) ist vorzugsweise
jeweils ein fernsteuerbarer Antrieb zugeordnet, der von der Steuereinrichtung
entsprechend der dem Messobjekt zugeordneten Daten gesteuert wird,
um die Beleuchtung wie gewünscht
einzurichten.
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Anstelle
der beiden quer zu der optischen Achse gerichteten Schwenkachsen
kann auch eine beispielsweise parallel zu der Drehachse gerichtete Linearachse,
verbunden mit einer dazu quer gerichteten Schwenkachse für die Beleuchtungseinrichtung vorgesehen
sein. Auch damit lässt
sich die Beleuchtungsrichtung der Beleuchtungseinrichtung jeweils so
einstellen, dass für
die durchzuführende
Messung relativ viel Licht in den Messkopf fällt.
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Die
Beleuchtungseinrichtung wird von der Positioniereinrichtung vorzugsweise
derart geführt, dass
die von der Beleuchtungseinrichtung ausgehenden und von der Oberfläche des
Messobjekts reflektierten Lichtstrahlen im Wesentlichen parallel
zu der optischen Achse des Messkopfs gerichtet sind. Dies ergibt
eine hohe Lichtausbeute. Es kann mit relativ lichtschwachen Beleuchtungseinrichtungen
gearbeitet werden.
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Als
Messverfahren wird vorzugsweise ein fokussuchendes Verfahren verwendet,
bei dem von einer Kamera lediglich solche Bereiche eines Messobjekts
scharf abgebildet und aufgenommen werden, die in einer Messebene
liegen. Die Messebene ist dabei quer zu der optischen Achse des
Objektivs des Messkopfs gerichtet. Durch Relativbewegung des Messkopfs
und des Messobjekts zueinander werden nach und nach alle Bereiche
der Oberfläche
des Messobjekts scharf abgebildet, wobei jedem scharf abgebildeten
Pixel jeweils der aktuelle Abstandswert zwischen Messebene und Objektiv
zugeordnet wird. Bei diesem Vorgang kann die Beleuchtungseinrichtung
mit Dauerlicht arbeiten. Es ist auch möglich, die Beleuchtung pulsieren
zu lassen, falls dies erforderlich ist. Dies kann Teil der zur Steuerung
der Beleuchtung dienenden Daten sein.
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Des
Weiteren wird bevorzugt, die Form des Messobjekts in einem einzigen
Messdurchlauf aufzunehmen, bei dem die Positioniereinrichtung der
Beleuchtungseinrichtung in Ruhe bleibt. Bei komplizierten Objektoberflächen kann
es auch erforderlich oder auch nur vorteilhaft sein, die Beleuchtungsrichtung für verschiedene
Teile der Messung zu ändern.
Die die Positioniereinrichtung steuernden Daten tragen dann entsprechende
Information über
eine Betätigung
der Positioniereinrichtung während
des Messablaufs. Eine solche Positionierung kann in Stufen oder
fortwährend
durchgeführt
werden. Es ist des Weiteren möglich,
einen Messdurchgang, bei dem die Objektoberfläche durch die Messebene geführt wird,
ein oder mehrmals mit unterschiedlichen Beleuchtungen zu wiederholen,
d.h. die Messung in mehreren Durchgängen durchzuführen. Die
einen solchen Messvorgang insbesondere hinsichtlich der Beleuchtung
steuernden Daten können
vorab bestimmt und als Datensatz zur Vermessung eines gegebenen
Messobjekts bereit gehalten werden.
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Die
vorliegende Erfindung gestattet es, komplizierte Werkstücke und
kritische Messvorgänge prozesssicher
und ohne besondere Kenntnis des Bedieners durchzuführen.
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Vorteilhafte
Einzelheiten von Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder
von Ansprüchen.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Messeinrichtung
in schematisierter Darstellung,
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2 den
Messkopf und einen Teil des Messobjekts in schematisierter Prinzipdarstellung,
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3 das
Messobjekt gemäß 2 und
seine Beleuchtung in schematisierter Darstellung,
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4 das
Messobjekt und die Beleuchtungsachsen seiner Beleuchtungseinrichtung
aus Sicht des Messkopfs in schematisierter Darstellung und
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5 die
Beleuchtung eines Messobjekts mit gekrümmter Oberfläche in schematisierter
Prinzipdarstellung.
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1 veranschaulicht
eine Messeinrichtung 1 bei der Vermessung eines Zerspanungswerkzeugs 2,
das hier das Messobjekt 3 bildet. Die Messeinrichtung 1 weist
einen optischen Messkopf 4 mit einem Objektiv 5 sowie
nicht weiter veranschaulichte Komponenten zur Halterung, Lagerung,
Führung
und gezielten Bewegung des Messkopfs 4 des Objektivs 5 und
des Messobjekts 3 auf. An dem Messkopf 4 ist eine
Beleuchtungseinrichtung 6 gehalten, die zur Beleuchtung
des interessierenden Bereichs des Messobjekts 3 dient.
Die Beleuchtungseinrichtung 6 ist von einer Positioniereinrichtung 7 getragen,
mit Hilfe derer sie relativ zu dem Messkopf 4 und relativ
zu dem Messobjekt 3 bewegbar ist. Dadurch lässt sich
die Richtung der Objektbeleuchtung gezielt einstellen. Zur Steuerung
der Positioniereinrichtung 7 und gegebenenfalls zur Steuerung
bzw. Auswertung der von dem Messkopf 4 gelieferten Daten
ist eine Steuereinrichtung 8, beispielsweise in Form eines
Computers 9 mit den üblichen
Komponenten und einer Eingabeeinrichtung 10 sowie einer
Wiedergabeeinrichtung 11 vorgesehen. Die Eingabeeinrichtung 10 kann
eine Tastatur und die Wiedergabeeinrichtung 11 ein Bildschirm
sein. Der Computer 9 ist vorzugsweise ein PC mit Verarbeitungseinrichtung
und Massenspeicher.
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Zu
der Beleuchtungseinrichtung 6 gehören zumindest eine, vorzugsweise
aber zwei Leuchten 12, 13, die jeweils eine Lichtaustrittsöffnung 14, 15 aufweisen.
Die Lichtaustrittsöffnungen 14, 15 sind dabei
auf den interessierenden Bereich des Messobjekts 3 im Sichtfeld
des Objektivs 5 gerichtet. Die Leuchten 12, 13 sind
beispielsweise LED-Leuchten, die jeweils eine oder gegebenenfalls
auch mehrere lichtstarke Leuchtdioden, beispielsweise Weißlicht-LEDs
oder auch farbige LEDs umfassen. Die Leuchten 12, 13 sind
einander im Wesentlichen gegenüber
liegend angeordnet, d.h. sie liegen auf zwei diametral gegenüber liegenden
Positionen in Bezug auf eine von dem Objektiv 5 festgelegte
optische Achse 16. Beide Leuchten 12, 13 senden
ihr Licht zu der optischen Achse 16 hin aus und erzeugen
jeweils einen Lichtfleck, der den bei der optischen Achse 16 gelegenen,
von dem Objektiv 5 scharf abgebildeten Bereich einer gedachten
Messebene beleuchtet. Die Leuchten 12, 13 geben
vorzugsweise jeweils ein Lichtbündel
mit geringer Öffnungsweite
und ungefähr Gaußscher Leuchtdichteverteilung
ab. Im einfachsten Fall wird dazu das von den LEDs direkt ausgesandte
Licht ohne Zuhilfenahme weiterer optischer Elemente genutzt. Bedarfsweise
können
jedoch auch Vorsatzlinsen, Spiegel oder dergleichen dazu verwendet
werden, ein nahezu paralleles Lichtbündel zur Beleuchtung des Messobjekts 3 zu
erzeugen.
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In 2 ist
die Messeinrichtung 1 gemäß 1 nochmals
schematisiert veranschaulicht. Die Positioniereinrichtung 7 ist
hier unmittelbar mit dem Objektiv 5 verbunden, wobei sie
auch abweichend davon mit einem dem Messkopf 4 zugeordneten
Träger 5a verbunden
sein kann, der seinerseits das Objektiv 5 trägt. Die
Positioniereinrichtung 7 umfasst für jede Leuchte 12, 13 jeweils
einen Arm 17, 18, der die Leuchte 12, 13 trägt. Der
Arm 17 untergliedert sich in einen oberen, mit dem Objektiv 5 verbundenen
Teil 17a und in einen unteren, mit der Leuchte 12 verbundenen
Teil 17b. Entsprechend ist der Arm 18 in die Teile 18a, 18b untergliedert.
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Der
Träger 5a ist
um die optische Achse 16 herum gezielt verdrehbar gelagert,
so dass die optische Achse 16 zugleich eine Drehachse markiert. Zum
Antrieb des Trägers 5a dient
ein nicht weiter veranschaulichter Motor, der von der Steuereinrichtung 8 gesteuert
wird und zu der Positioniereinrichtung 7 gehört. Des
Weiteren steuert ein nicht weiter veranschaulichter, vorzugsweise
elektrischer Antrieb ein Schwenken des Teils 17a um eine
Schwenkachse 19, die quer zu der optischen Achse 16 gerichtet
ist und in einem radialen Abstand zu dieser an ihr vorbeiläuft. Entsprechend
ist der Teil 18a an einer der Achse 19 gegenüber liegenden,
zu ihr vorzugsweise parallelen Schenkachse 20 gezielt verschwenkbar gelagert.
Ein entsprechender Antrieb, z.B. ein elektrischer Stellmotor, ist
wie die vorgenannten Motoren für
den Träger 5a und
den Teil 17a mit der Steuereinrichtung 8 verbunden.
Die Schwenkachsen 19, 20 bilden erste Schwenkachsen,
die in radial gleichen Abständen
zu der optischen Achse 16 angeordnet sind.
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Parallel
zu den ersten Schwenkachsen 19, 20 sind die Teile 17b, 18b um
zweite Schwenkachsen 21, 22 an den ersten Teilen 17a, 18a gelagert.
Den Schwenkachsen 21, 22 sind wiederum Stellantriebe, z.B.
elektrische Stellmotoren, zugeordnet, die von der Steuereinrichtung 8 angesteuert
werden. Die Stellantriebe der Drehachse sowie der Schwenkachsen 19 bis 22 sind
vorzugsweise positionsgeregelte oder positionsgesteuerte Antriebe,
beispielsweise Servomotorantriebe oder Schrittmotorantriebe, über die
die Steuereinrichtung 8 die jeweilige Position der Leuchte 12, 13 und
die Ausrichtung ihrer Beleuchtungsachse 23, 24 wunschgemäß einstellen
kann.
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Zur
Einstellung der Beleuchtungseinrichtung 6 dienen Daten,
die in den Computer 9 als Datensatz bereit gehalten werden.
Diese Daten sind dem Messobjekt 3 zugeordnet. Handelt es
sich um ein Einzelstück,
sind die Daten dem Messobjekt 3 individuell zugeordnet.
Ist das Messobjekt 3 ein Exemplar einer Serie baugleicher
Messobjekte sind die vorhandenen Daten dieser Serie individuell
zugeordnet. Die Daten können
Informationen über
den gewünschten
Messablauf enthalten. Jedenfalls aber enthalten sie Informationen über die
gewünschte
Einstellung der Beleuchtungseinrichtung 6 für das Messobjekt 3.
Die Daten beinhalten dabei Informationen mindestens über die
räumliche
Ausrichtung der Beleuchtungsachsen 23, 24, d.h.
die räumliche
Positionierung der Drehachse sowie der Schwenkachsen 19, 21 bzw. 20, 22.
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Die
Daten können
als Datensatz in einer Datenbank vorhanden sein, die in dem Computer 9 beispielsweise
auf dessen Festplatte vorhanden ist. Alternativ kann der entsprechende
Datensatz über
ein Datenträgermedium,
wie beispielsweise eine Diskette, eine Wechselplatte, eine CD-ROM
oder eine DVD oder andere geeignete Datenträger für den Computer 9 verfügbar gemacht
und in diesen eingegeben werden. Ergänzend oder alternativ kann
der Computer 9 über
eine Leitung 25 oder eine sonstige Datenverbindung mit
einem externen Datenspeicher oder einem Rechnernetzwerk (LAN oder
Internet) oder einer sonstiger Datenquelle verbunden sein. Er erhält dann
den zu dem Messobjekt 3 gehörigen Datensatz über die
Leitung 25. Automatisch oder über die Eingabeeinrichtung 10 kann
der entsprechende Datensatz aktiviert werden, um die Beleuchtungseinrichtung 6 vor
Durchführung
der anstehenden Messaufgabe in die vorgegebene Position zu bringen.
Diese Position ist vorzugsweise schon beim Entwurf des Messobjekts
festgelegt worden und bildet somit einen Teil eines umfassenden,
das Messobjekt 3 beschreibenden Datensatzes. Dieser Datensatz
kann z.B. bei der Erstellung eines Datenmodells des Messobjekts 3 z.B.
im Rahmen des CAD vor dessen Herstellung erstellt worden sein. Dieser
Datensatz oder zumindest Teile desselben begleiten das Messob jekt 3 dann
auf seinem Wege bei der industriellen Anwendung. Beispielsweise
gehören
zu dem Zerspanungswerkzeug 2 dann Einträge in einer Datenbank oder auf
gesondertem Datenträger
gehaltene oder über Rechnernetz
verfügbare
Datensätze,
die die Messmaschine beim Vermessen desselben oder zumindest die
Beleuchtungseinrichtung 6 steuern.
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Die
Gewinnung eines solchen Datensatzes zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung 6 kann notfalls
von Hand erfolgen. Vorzugsweise wird die Datengewinnung jedoch automatisch
z.B. während des
CAD-Entwurfs des Zerspanungswerkzeugs 2 durchgeführt. Es
ist z.B. im Vorhinein anzunehmen, dass sich die Messaufgabe „optisches
Vermessen der Umfangsschneidkanten des Zerspanungswerkzeugs 2" ergibt. Zur
Durchführung
einer solchen Messung wird das Zerspanungswerkzeug 2, wie
in 1 veranschaulicht, so in dem Sichtfeld des Objektivs 5 positioniert,
dass die optische Achse 16 ungefähr die zu vermessende Umfangsschneidkante 26 schneidet.
Dies ist in 2 veranschaulicht. An die Umfangsschneidkante 26 schließt sich
an einer Seite eine Freifläche 27 und
an der gegenüberliegenden
Seite eine Spanfläche 28 nebst
Schneidkantenfase 29 an. Diese grundsätzliche Geometrie ist schon im
CAD-Entwurf des Zerspanungswerkzeugs 2 bekannt. Die von
den Leuchten 12, 13 einnehmenden Positionen werden
nun gemäß 3 und 4 so bestimmt,
dass das Objektiv 5 von der Messobjektoberfläche 3 im
Wesentlichen mit parallel zu der optischen Achse 16 verlaufenden
Lichtstrahlen beleuchtet wird. Dies ist in 3 veranschaulicht.
In 3 ist die Messebene M in zwei voneinander verschiedenen
Positionen veranschaulicht. Die Messebene M ist diejenige Ebene,
auf der die optische Achse 16 senkrecht steht und in der
ein von dem Objektiv festgelegter Fokuspunkt F liegt. Zur Durchführung der Messung werden
das Messobjekt 3 und die Messebene M relativ zueinander
verstellt. Unabhängig
davon sind die Leuchten 12, 13 entsprechend der
Neigung der Freifläche 27 bzw.
der Spanfläche 28 oder der
Schneidkantenphase 29 ausgerichtet. Zur Bestimmung der
Position der Leuchte 12 und/oder 13 wird auf den
interessierenden Flächenbereich
jeweils das Lot L1 sowie L2 gefällt.
Unter Bedingungen, dass die von den entsprechenden Flächen (Freifläche 27, Spanfläche 28,
Schneidkantenfase 29) reflektierten Strahlen parallel zu
der optischen Achse 16 laufen und unter der Bedingung Einfallswinkel
gleich Ausfallswinkel werden somit die gewünschten Winkelpositionen für die Schwenkachse 19, 21 bzw. 20, 22 (2)
gefunden. Dabei wird, wenn die Messebene M beispielsweise über den
in 3 veranschaulichten Bereich bewegt werden soll,
der verschiedene Flächen
(Spanfläche 28,
Schneidkantenfase 29) überstreicht,
eine vermittelnde Position eingenommen, so dass bei Beleuchtung
beider Flächen
eine ausreichende Lichtmenge auf das Objektiv 5 trifft.
Ist insbesondere die Schneidkantenform von Interesse, wird die Leuchte 12 in
erster Linie und vor allem anhand der Ausrichtung der Schneidkantenfase 29 vorgenommen.
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Des
weiteren werden die Leuchten 12, 13 vorzugsweise
so eingerichtet, dass ihre Beleuchtungsachsen 23, 24,
wie 4 veranschaulicht, aus Sicht des Objektivs 5 im
Wesentlichen rechtwinklig zu der Umfangsschneidkante 26 (oder
an einer entsprechenden anderen Schneidkante) orientiert sind.
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Die
insoweit beschriebene Messeinrichtung 1 arbeitet wie folgt:
Zur
Vermessung des Zerspanungswerkzeugs 2 wird dies, wie in 1 schematisch
angedeutet, auf einer nicht weiter veranschaulichten Aufnahme platziert, so
dass seine Mittel oder Drehachse 30 quer zu der optischen
Achse 16 ausgerichtet ist. Es sollen anstelle der Umfangsschneidkante 26 Stirnschneidkanten des
Zerspanungswerkzeugs 2 vermessen werden, wird das Zerspanungswerkzeug 2 hingegen
so platziert, dass seine Mittel oder Drehachse 30 mit der
optischen Achse 16 zusammenfällt oder parallel zu dieser
orientiert ist. In jedem Fall schaut das Objektiv 5 auf
die interessierende Schneidkante etwa wie in 4 veranschaulicht.
Es erfasst dabei die gesamte Schneidkante oder einen Teil derselben.
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Zur
Einrichtung der Messeinrichtung 1 auf das Zerspanungswerkzeug 2 wird
nun an dem Computer 9 der zu dem Zerspanungswerkzeug 2 gehörige Datensatz
aufgerufen. Dieser wird beispielsweise über ein auf der Festplatte
des Computers 9 abgelegtes Datenbanksystem und dort residente
Daten erhalten. Die Daten können
auch über
eine Datenverbindung wie beispielsweise die Leitung 25 oder
einen zu dem Zerspanungswerkzeug 2 oder diesem Werkzeugtyp
gehörigen
Datenträger
geliefert werden. Dazu ist der Computer 9 mit entsprechenden
Laufwerken versehen.
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Nach
Aufruf des zu dem Zerspanungswerkzeug 2 gehörigen Datensatzes
liefert der Computer 9 entsprechende Stellbefehle an die
Positioniereinrichtung 7, die die Leuchten 12, 13 in
von dem Datensatz vorgegebene und spezifische zu dem Zerspanungswerkzeug 2 und
der jeweiligen Messaufgabe gehörige
Positionen verfährt.
Diese sind, wie in 3 und 4 angedeutet,
so ausgerichtet, dass von dem Zerspanungswerkzeug 2 reflektiertes
Licht im Wesent lichen parallel zu der optischen Achse 16 zu
dem Objektiv 5 läuft.
Zur Durchführung
des Messvorgangs wird beispielsweise ein so genanntes fokussuchendes
Verfahren angewendet. Dazu wird die Messebene M, wenn die Schneidkante 26 vermessen werden
soll, beispielsweise zunächst
in die in 3 veranschaulichte untere Position
verfahren. In dieser werden nur diejenigen Bereiche des Zerspanungswerkzeugs 2 scharf
abgebildet, die in der Messebene M liegen. Die an das Objektiv 5 angeschlossene
Kamera ordnet nun den scharf abgebildeten Pixeln die Z-Position
(d.h. Position entlang der optischen Achse 16) der Messebene
M zu. Zur Durchführung
des Messvorgangs werden nun das Objektiv 5 und/oder das
Zerspanungswerkzeug 2 in Bezug aufeinander so verstellt,
dass die Messebene M immer näher
an die Schneidkante 26 heran und über diese hinaus verstellt
wird. Dabei werden laufend Bilder aufgenommen wobei den jeweils
scharfen Pixeln die jeweils aktuelle Z-Position zugeordnet wird.
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Während des
gesamten Messvorgangs, insbesondere aber während des letzten Abschnitts
in dem es um die optische Abbildung und Vermessung der Schneidkante 26 geht,
reflektiert die Oberfläche des
Zerspanungswerkzeugs 2 das Licht der Leuchten 12, 13 im
Wesentlichen parallel zu der optischen Achse 16 zu dem
Objektiv 5.
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5 veranschaulicht
eine erweiterte Ausführungsform
zur Vermessung eines Messobjekts 3, insbesondere für den Fall,
dass diese eine stärker gekrümmte Oberfläche 31 aufweist.
Verschiedenen Positionen der Messebene M können hier unterschiedliche
Positionen der Leuchten 12, 13 zugeordnet sein,
die in 5 jeweils durch einen Buchstabenindex unterschieden
sind. Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 veranschaulicht,
dass es prinzipiell zweckmäßig sein
kann, die Beleuchtungsachsen 23, 24 während der
Durchführung
der Messung so zu verstellen, dass für jede Position der Messebene
M das reflektierte Licht jeweils im Wesentlichen parallel zu der
optischen Achse 16, d.h. in 5 vertikal
nach oben zu dem Objektiv 5 läuft.
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Eine
Messeinrichtung ist mit einer Beleuchtungseinrichtung 6 versehen,
deren wenigstens eine Leuchte 12 mittels einer Positioniereinrichtung 7 in unterschiedliche
Positionen verfahren werden kann. Die Messeinrichtung 1 weist
außerdem
eine Steuereinrichtung 8 auf, die die Positioniereinrichtung 7 ansteuert.
Daten zur Festlegung der Position der Leuchte 12 sind in
der Steuereinrichtung 8 vorhanden oder werden dieser verfügbar gemacht.
Diese Daten gehören
zu dem Messobjekt und werden vor Durchführung einer Messung aktiviert.
Damit stellt die Steuereinrichtung 8 für jedes Messobjekt 3 die
jeweils gewünschte
möglichst
optimale Beleuchtungsposition ein. Ermöglicht wird dies durch vorab
Bereitstellung von Daten, beispielsweise schon bei dem CAD-Entwurf
von Zerspanungswerkzeugen, die später das Messobjekt 3 bilden.
Hieraus werden die Daten der Messobjekte, die später zu vermessen sind, erstellt
und die Daten zur Steuerung der Messeinrichtung insbesondere zur
Einstellung der Beleuchtungseinrichtung vorbereitet. Vorzugsweise
werden diese Daten z.B. durch ein Programm automatisch generiert.