DE102006024630A1

DE102006024630A1 - Höhenmeß- und Anreißgerät

Info

Publication number: DE102006024630A1
Application number: DE200610024630
Authority: DE
Inventors: Reinhard Nietz; Dirk Walgenbach; Carsten Schmitz
Original assignee: ZETT MESS TECHNIK GmbH; ZETT-MESS-TECHNIK GmbH
Current assignee: ZETT MESS TECHNIK GmbH; ZETT-MESS-TECHNIK GmbH
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-11-29

Abstract

Höhenmess- und Anreißgerät zum insbesondere dreidimensionalen Messen und/oder Anreißen von Werkstücken, bestehend aus einem Basisteil, mindestens einem beweglichen, ein Mess- oder Anreißwerkzeug tragenden und mit dem Basisteil direkt oder indirekt verbundenen Arm, wobei jeder Arm mit mindestens einem Drehgelenk versehen ist, dabei wird die Position des Mess- und/oder Anreißwerkzeuges über Messmittel des jeweiligen Drehgelenkes direkt oder indirekt an einen ein entsprechendes Rechnerprogramm aufweisenden Rechner zur Bestimmung und/oder Erfassung und/oder Speicherung der Messwerte geleitet, wobei mindestens einem der Drehgelenke ein Drehgeber zugeordnet ist, dessen Analogsignale über eine Elektronik in Digitalwerte umgewandelt werden, die anschließend direkt oder indirekt dem Rechner zugeleitet werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Höhenmess- und Anreißgerät zum insbesondere dreidimensionalen Messen und/oder Anreißen von Werkstücken, bestehend aus einem Basisteil, mindestens einem beweglichen, ein Mess- oder Anreißwerkzeug tragenden und mit dem Basisteil direkt oder indirekt verbundenen Arm, wobei jeder Arm mit mindestens einem Drehgelenk versehen ist, dabei wird die Position des Mess- und/oder Anreißwerkzeuges über Messmittel des jeweiligen Drehgelenkes direkt oder indirekt an einen Rechner mit einem entsprechenden Rechnerprogramm zur Bestimmung und/oder Erfassung und/oder Speicherung der Messwerte geleitet.
Es sind bereits Höhenmess- und Anreißgeräte bekannt (z.B. DE 44 03 901 A1 , EP 0.730.210 B1 ), bei dem das transportable Messgerät mit einem Basisteil und einer entsprechenden Anzahl von Gelenkarmen versehen ist. Die Gelenkarme sind mit dem Basisteil oder jeweils zwei Gelenkteile zueinander mit jeweils einem Drehgelenk versehen, wobei diese Drehgelenke jeweils einen Drehgeber aufweisen. Die Drehgeber erkennen die entsprechende Winkelstellung des Drehgelenkes und geben diese Daten zur Erfassung, Bestimmung oder Speicherung der Messwerte an einen Rechner weiter. Die Datenübertragung kann dabei über analoge Kabel oder ein Bus-System erfolgen. Analoge Kabelverbindungen haben den Vorteil, dass keine zusätzliche Elektronik an den Drehgebern benötigt wird. Der Nachteil liegt jedoch in der Störanfälligkeit der Leitungen, die zudem noch abgeschirmt werden müssen, wobei mit zunehmender Länge die Signale schlechter werden. Nachteilig ist des weiteren, dass für jeden Drehgeber ein Kabel benötigt wird, so dass der Platzbedarf und die Führung der Kabel durch das Messgerät schwierig sind. Als weiteren Nachteil erweisen sich die benötigten Schleifringe zur Übertragung der Daten.
Bei der Verwendung von Bus-Systemen wird zwar die Anzahl der Verbindungen reduziert, da jedoch die bisher verwendeten Busse als Punkt – zu – Punkt Verbindungen ausgeführt sind, muss der Rechner und/oder der jeweilige Mikrocontroller bei den Drehgebern die Daten einzeln abrufen, hierdurch ist eine große Datenmenge zu bewältigen, die die Wiederholbarkeit oder Echtzeitfähigkeit negativ beeinflusst. Eine Übertragung von unterschiedlichen Signalen wie z.B. dem Tastersignal als 1-0 Zustandsinformation, dem PS2-Mausschnittstelleprotokoll oder Protokollen anderer Geräte (z.B. USB-Geräte, Kameradaten, Display-Ein-/Ausgaben) ist mit den derzeitigen Bus-Systemen nur sehr schwer bzw. kaum möglich. Dies liegt zum Beispiel an der Herkunft der Bus-Systeme. Im Feldbusbereich kommuniziert ein Master mit den Clients nach einem vorgegebenen Schema über Adressen mit einem für den Anwendungsfall zugeschnittenen Protokoll. Sie benötigen eine Feldbusanschaltung mit speziellen Leitungstreibern und/oder einen Kommunikationsprozessor, die das Protokoll bearbeiten kann oder verlangen einen Busabschluss in Form von Abschlusswiderständen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Höhenmess- und Anreißgerät zu schaffen, bei dem die Drehgelenke mit Messmitteln versehen werden, welche einfach, genau und problemlos handhabbar sind, wobei jedoch die Möglichkeit bestehen soll, dass die Übertragung der Daten und Messwerte einfach und sicher erfolgen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens einem der Drehgelenke ein Drehgeber zugeordnet ist, dessen Analogsignale über eine Elektronik in Digitalwerte umgewandelt werden, die anschließend direkt oder indirekt dem Rechner zugeleitet werden.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Verwendung eines standardisierten Bus-Protokolls wie dem Ethercat über eine bekannte und einfach zu handhabende Übertragungsleitung wie dem Ethernet oder einer LVDS-Schnittstelle die Realisierung einer Übertragungsstrecke (=Kabel) für die meisten Anwendungsfälle erlaubt. Ethercat ist ein echtzeitfähiges Protokoll, das die Busteilnehmer wie in einem Ringnetz anspricht. Der Master sendet die Anforderung, das er neue Daten benötigt, an alle Teilnehmer. Das Protokoll wird dabei von Teilnehmer zu Teilnehmer weitergereicht. Sobald der erste Teilnehmer die Anforderung hat, stellt er die Antwort mit seinen Daten zusammen und gibt sie an den Master zurück. D.h. sobald der Master die Anforderung an die Teilnehmer gesendet hat, erhält er auch schon nacheinander die Antworten. Dies funktioniert so schnell, das genügend Zeit zwischen den Anforderungen des Masters bleibt, andere Übertragungen durchzuführen, z.B. die einzelnen Scanzeilen-Informationen eines Laserscanners, die Bewegungsinformationen einer Maus oder ein Tastersignal zu übertragen. Die hardwaremäßige Anbindung der Teilnehmer erfolgt über hochintegrierte, fertig programmierte Bausteine (ASICs), die es preiswert zu kaufen gibt.
Weitere Vorteile liegen in der Reduzierung der benötigten Verbindungsleitungen im Messarm. Die Kosten bei diesem System sind nicht höher als bei einer bisherigen Bus-Lösung, wenn entsprechende ASICs verwendet werden. Eine Echtzeitfähigkeit ist für die kontinuierliche Abtastung bei Verwendung eines Linien-Scanners wichtig. Bisherige Abtastungen von 5-8 Stück pro Sekunde können mit Ethercat wegen der hohen Übertragungsrate um ein Vielfaches (50 bis 500) erhöht werden. Ebenfalls von Vorteil ist die verringerte Störanfälligkeit durch bewährte PC-Technik bei Verwendung der Ethernetschnittstelle. Die hohe Übertragungsgeschwindigkeit erlaubt zudem noch die Reserven für eine wiederholende Übertragung. Bei Verwendung der zuvor genannten Bauteile lässt sich die Messmaschine leicht standardisieren, so dass dadurch eine hohe Kompatibilität erreicht werden kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass alle Drehgelenke mit Drehgebern versehen sind.
Eine einfache und kostengünstige Ausführungsform ist vorgesehen, indem die Digitalwerte über ein standardisiertes Bus-Protokoll z.B. Ethercat und einer Übertragungsleitung z.B. Ethernet dem Rechner zugeführt werden. Mit Vorteil ist hierbei möglich, dass die Übertragung der Digitalwerte zum Rechner mittels einer Übertragungsleitung oder über Funkverbindung erfolgt.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass. alle Drehgeber über jeweils einen Trigger mit einer Elektronik des Messwerkzeuges verbunden sind, um die zeitgleiche Einfrierung der Zählerdaten in den Drehgebern zu gewährleisten.
Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass zur Bedienung des Höhenmess- und Anreißgerätes eine 2-Tastenmaus und/oder ein Joystick vorgesehen ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt:
1 ein Höhenmess- und Anreißgerät in Ansicht.
2 ein Schaltschema eines Höhenmess- und Anreißgerätes.
3 ein Schaltschema mit einem USB Hub
Das in 1 dargestellte Höhenmess- und Anreißgerät ist zum dreidimensionalen Messen und/oder Anreißen von Werkstücken ausgebildet. Es besteht im we sentlichen aus dem Basisteil 6, welches ggf. noch mit einem Gerätefuß 5 versehen ist, mehreren beweglichen Armen 7, wobei einer der Arme 7 ein Messwerkzeug 8 trägt. Die Drehgelenke 1 sind mit Messmitteln versehen und geben ihre Position über eine entsprechende Verbindungsleitung 3 an einen Rechner 4 weiter. Der Rechner 4 dient zur Bestimmung und/oder der Erfassung und/oder der Speicherung der Messwerte, welche vom Messwerkzeug 8 angefahren werden.
Jedes Drehgelenk ist mit einem Drehgeber 2 versehen, der die vom jeweiligen Drehgelenk 1 momentan eingenommenen Position ermittelt und entweder an einen Mikrocontroller oder direkt an den Rechner 4 zur Auswertung weiterleitet. Die zur Übertragung der Digitalwerte notwendigen Übertragungsleitungen verlaufen innerhalb Arme 7. Für Ausführungen, bei denen die Digitalwerte über Funkverbindungen weitergeleitet werden sind die entsprechend notwendigen Elemente ebenfalls in den Armen 7 angeordnet.
Aus der 2 ist ein Schaltschema dargestellt, aus dem die elektrischen und elektronischen Bauteile und ihre Verbindungsleitungen zu entnehmen sind. Die Drehgeber der jeweiligen Achsen 1 bis n sind mittels Ethercat untereinander und mit einem Mikroprozessor bzw. einem Rechner 4 verbunden.
Ausgehend vom Messwerkzeug 8 verlaufen Triggerleitungen zu den jeweiligen Drehgelenken 1 um bei Auslösung eines Messvorganges alle Ethercat – Signale der Drehgeber einzufrieren, so dass hierdurch die Messgenauigkeit erhalten bleibt.
Eine weitere Ausführungsform gemäß 3 sieht vor, dass zur Verbindung von internen und externen Komponenten des Messarms eine USB-Leitung vorgesehen ist, die an einem USB-Hub im Messarm angeschlossen ist.
An diesem USB-Hub wird die Maus und/oder der Joystick im Handstück angeschlossen. Des weiteren ist über mindestens eine USB-Buchse die Anschlussmög lichkeit für externe Geräte vorhanden. Diese Buchse kann im Handstück angebracht sein und stellt somit die Stromversorgung und die Datenverbindung für ein externes Gerät wie einer externen Kamera, einem Prüfgerät, einer Bohr oder Fräsgerät oder ähnlichem zur Verfügung.
Vorteil dieser Lösung ist die standardisierte Verbindung zum Computer, die im Bus integrierte Stromversorgung von 5V und die hohe Geschwindigkeit von 480 Mbaud. Weiterhin ist die Plug- und Play-Fähigkeit eine wesentliche Eigenschaft, die die Bedienung und den Einsatz des Messarms wesentlich verbessert.

1: Drehgelenk
2: Drehgeber
3: Verbindungsleitung
4: Rechner
5: Gerätefuß
6: Basisteil
7: Arm
8: Messwerkzeug

Claims

Höhenmess- und Anreißgerät zum insbesondere dreidimensionalen Messen und/oder Anreißen von Werkstücken, bestehend aus einem Basisteil, mindestens einem beweglichen, ein Mess- oder Anreißwerkzeug tragenden und mit dem Basisteil direkt oder indirekt verbundenen Arm, wobei jeder Arm mit mindestens einem Drehgelenk versehen ist, dabei wird die Position des Mess- und/oder Anreißwerkzeuges über Messmittel des jeweiligen Drehgelenkes direkt oder indirekt an einen, ein entsprechendes Rechnerprogramm aufweisenden Rechner zur Bestimmung und/oder Erfassung und/oder Speicherung der Messwerte geleitet, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem der Drehgelenke (1) ein Drehgeber zugeordnet ist, dessen Analogsignale über eine Elektronik in Digitalwerte umgewandelt werden, die anschließend direkt oder indirekt dem Rechner zugeleitet werden.
Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Drehgelenke (1) mit Drehgebern versehen sind.
Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Digitalwerte über ein standardisiertes Bus-Protokoll z.B. Ethercat und einer Übertragungsleitung z.B. Ethernet dem Rechner zugeführt werden.
Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Digitalwerte zum Rechner mittels einer Übertragungsleitung oder über Funkverbindung erfolgt.
Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Drehgeber über jeweils einen Trigger mit einer Elektronik des Meßwerkzeuges verbunden sind.
Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Meß- und/Anreißwerkzeuge über USB-Verbindungen untereinander und/oder mit dem Rechner in Verbindung stehen.
Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Meßwerkzeug ein Laserscanner, eine Kamera, eine Rohrmessgabel oder ein Härteprüfgerät vorgesehen ist.
Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Höhenmeß- und Anreißgerät eine Elektronik vorgesehen ist, in der die Digitalwerte zusammengefaßt und anschließend dem Rechner zugeleitet werden.
Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bedienung des Höhenmeß- und Anreißgerätes eine 2-Tastenmaus und/oder ein Joystick vorgesehen ist.
Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Messarm ein USB-Hub integriert ist, der verschiedene interne und externe Komponenten des Messarm mit dem Rechner durch eine USB-Leitung verbindet.