DE102008021050A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Lagekorrektur - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur automatisierten Lagekorrektur von mechanisch erst- oder nachzubearbeitenden Werkstücken, insbesondere von solchen Werkstücken mit komplexen, beispielsweise gewölbten Oberflächen, welches anhand einer Korrelationsanalyse zwischen einem zuvor aufgenommenen Referenzbild und einem die aktuelle Situation widerspiegelnden Werkstückbild den Lageversatz eines eingelegten Werkstückes gegenüber der im Referenzbild gezeigten Lage berechnet, und diesen gegebenenfalls in Form einer Lagekorrektur an das Werkzeug und/oder eine Spannvorrichtung weiterleitet. Die Korrelationsanalyse besteht dabei im Wesentlichen aus folgenden Schritten: Transformation beider Bilder aus dem x-y-Raum in den Fourier-Raum; Ermitteln des Faltungsintegrals; Rücktransformation des Faltungsintegrals in den x-y-Raum; Ermitteln der x-y-Position des Maximums des Faltungsintegrals. Die x-y-Position des Maximums entspricht dann gerade dem gesuchten Lageversatz. Aufgrund der Möglichkeit der Automatisierung und des damit verbundenen Entfalls manueller Tätigkeiten wird ein deutlicher Zugewinn an Zuverlässigkeit sowie eine signifikante Zeitersparnis erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Lagekorrektur von mechanisch erst- oder nachzubearbeitenden Werkstücken, insbesondere von Werkstücken mit gewölbten Oberflächen.
  • Derartige Lagerkorrekturen sind beispielsweise dann notwendig, wenn vorgefertigte Werkstücke einer Fertigbearbeitung bedürfen, oder wenn bereits bearbeitete Werkstücke nach einem Testlauf eine Nachbearbeitung benötigen, wofür sie erneut in eine Bearbeitungsvorrichtung eingespannt werden müssen.
  • Das exakte Einspannen von Werkstücken, welche mechanisch bearbeitet werden, ist naturgemäß für ein optimales Bearbeitungsergebnis von großer Bedeutung. Ist ein zu bearbeitendes Werkstück relativ zur Bearbeitungsvorrichtung, z. B. einer CNC-Werkzeugmaschine, falsch ausgerichtet, und verfügt die Bearbeitungsvorrichtung nicht über die Möglichkeit, die tatsächliche Lage des Werkstücks, also den Lageversatz gegenüber einer Referenzlage, selbsttätig zu bestimmen, so sind Fehlbearbeitungen und Ausschuss die Folge.
  • Hinsichtlich des Erfordernisses des exakten Einspannens von Werkstücken lassen sich drei Fälle voneinander unterscheiden.
  • Bereits bei der Erst- bzw. Neuteilbearbeitung eines Werkstücks muss die Lage desselben relativ zur Bearbeitungsvorrichtung exakt bekannt sein. Dies ist insbesondere dann von größter Wichtigkeit, wenn nicht alle Konturen des Werkstücks bearbeitet werden müssen, sondern nur bestimmte, bereits vorgefertigte Außenflächen zu bearbeiten sind. Das ist beispielsweise bei der Verwendung von Gussteilen als Halbzeugen der Fall. Die Gussteile weisen im Normalfall eine Form auf, welche zwar weitgehend der Endform des Werkstücks entspricht; bestimmte Funktionsflächen, wie zum Beispiel Lauf- oder Lagerflächen, erfordern jedoch in jedem Fall eine Nachbearbeitung und häufig auch eine spezielle Oberflächenbehandlung. Um diese Flächen entsprechend exakt und präzise bearbeiten zu können, muss das Werkstück exakt in der Bearbeitungsvorrichtung ausgerichtet werden.
  • Ebenso wichtig ist eine genaue Positionierung bei einer Weiter- oder Nachbearbeitung von Werkstücken. Derartige Nachbearbeitungen können beispielsweise nach Geometriemessungen oder Testläufen notwendig sein, durch welche festgestellt wird, an welchen Stellen die Werkstücke oder aus diesen gefertigte Zusammenbauten noch nicht den endgültigen Erfordernissen entsprechen und daher nachbearbeitet werden müssen. Dies ist beispielsweise im Triebwerksbau ein Standardfall, da hier komplexe Bauteile, beispielsweise komplizierte Profilformen, Statorstufen mit über Deckbänder verbundenen Schaufeln, etc. zu bearbeiten sind. Beispielsweise müssen Turbinenschaufeln nach einer Luftdurchsatzprüfung immer dann nochmals bearbeitet werden, wenn der erzielte Luftdurchsatz zu gering war. Durch eine Falschpositionierung der nachzubearbeitenden Turbinenschaufeln in der Bearbeitungsvorrichtung würden diese durch die Nachbearbeitung praktisch unbrauchbar werden.
  • Schließlich kann sich die Notwendigkeit eines exakten Wiedereinspannens von Werkstücken auch bei der Überprüfung von Einstellmustern ergeben.
  • Eine einfache, aber zeitaufwändige Lösung für das Problem des exakten Wiedereinspannens besteht darin, dass ein Monteur die zur exakten Positionierung notwendigen Bohrungen manuell einfährt, bevor mit der Nacharbeit begonnen werden kann. Jedoch ist die Durchführbarkeit dieser Lösung unter anderem von der Möglichkeit, entsprechende Areale für diese Bohrungen vorzusehen, abhängig. Gerade bei Bauteilen hochkomplexer Geometrie kann es jedoch schwierig sein, den entsprechenden Raum bzw. die entsprechende Fläche vorzuhalten.
  • Auch bei Neuteilen kann es aufgrund von Gussschwankungen zu o. g. Problemen kommen. Hier ist beispielsweise die Nachbearbeitung von Turbinenschaufeln und hier das Aufbohren der so genannten „TipCap”-Bohrungen oder „Filmholes” für die Filmkühhlung von Turbinenschaufeln zu nennen.
  • Weiterhin sind unter anderem Vorrichtungen bekannt, die der automatischen oder zumindest halbautomatischen Lage- bzw. Lageversatzbestimmung von Werkstücken in einer Bearbeitungsvorrichtung dienen. Derartige Vorrichtungen arbeiten häufig mechanisch, beispielsweise mittels Messtastern, oder optisch, beispielsweise mittels Laserscannern.
  • Bekannt sind außerdem auch Vorrichtungen, bei denen bildgebende Verfahren zum Einsatz gelangen. Hier werden Kameras verwendet, die die Lage des Werkstückes erfassen und ggf. an eine CNC-Steuerung weitergeben, so dass entweder eine Lagekorrektur des Werkstücks oder eine Änderung des zur Nachbearbeitung vorgesehenen CNC-Bearbeitungsprogramms möglich ist. Derartige bildgebende Verfahren sind jedoch nur für einfache und exakt bestimmbare Konturen geeignet. Es werden genaue Markierungen oder scharf umrissene Konturen benötigt, an welchen sich die bildgebende Einrichtung orientieren kann.
  • Im Falle gewölbter, komplexer Oberflächen versagen die bekannten Verfahren jedoch häufig, weshalb sie heute noch nicht bei der Bearbeitung und/oder Nachbearbeitung von komplexen Werkstücken wie beispielsweise Turbinenschaufeln zum Einsatz kommen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist demnach die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur automatisierten Lagekorrektur von mechanisch erst- oder nachzubearbeitenden Werkstücken, insbesondere von solchen Werkstücken mit komplexen, beispielsweise gewölbten Oberflächen.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des in Anspruch 1 vorgeschlagenen Verfahrens und die Merkmale der in Anspruch 7 vorgeschlagenen Vorrichtung gelöst. Dementsprechend wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches anhand einer Korrelationsanalyse zwischen einem zuvor aufgenommenen Referenzbild und einem die aktuelle Situation widerspiegelnden Werkstückbild den Lageversatz eines eingelegten Werkstückes berechnet, und diesen gegebenenfalls in Form einer Lagekorrektur an das Werkzeug und/oder eine Spannvorrichtung weiterleitet.
  • Außerdem wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft durchgeführt werden kann.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren begegnet der Problematik, dass insbesondere bei einer Nachbearbeitung eines Werkstücks dieses seine ursprüngliche Bearbeitungsposition aufgrund eines erneuten Einspannens verloren hat, so dass es erneut exakt an der Werkzeugmaschine ausgerichtet werden muss.
  • Das Verfahren dient demnach zur automatisierten Lagekorrektur von mechanisch erst- oder nachzubearbeitenden Werkstücken, wie zum Beispiel Gussteilen oder Werkstücken mit komplexen Oberflächenformen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte:
    • (a) Erfassung oder Bereitstellung eines Referenzbildes (Bild 1);
    • (b) Erfassung eines den relevanten Bereich umfassenden Werkstückbildes (Bild 2);
    • (c) Durchführung einer Korrelationsanalyse zwischen Referenzbild und Werkstückbild;
    • (d) Bestimmen des Lagerversatzes;
    • (e) Durchführung einer automatischen Lagekorrektur.
  • Das in Schritt (a) genannte Referenzbild muss dementsprechend von einem gleichgeformten anderen und optimal eingespannten Werkstück oder von dem zu bearbeitenden Werkstück vor, während oder direkt nach der Erstbearbeitung desselben aufgenommen werden. Diese Aufnahme muss dementsprechend im Vorfeld der restlichen Verfahrens- und Bearbeitungsschritte erfolgen.
  • Im Schritt (b) wird ein Werkstückbild (Bild 2) aufgenommen, welches die aktuelle Lage des Werkstücks vor Beginn der Erstbearbeitung (im Falle das Vorliegens eines Referenzbildes eines anderen Werkstückes) bzw. vor dessen Weiterbearbeitung (im Falle des Vorliegens eines Referenzbildes desselben Werkstückes bei seiner Erstbearbeitung) zeigt. Es ist dabei erfindungsgemäß nicht nötig, das gesamte Werkstück aufzunehmen, sondern es kann bevorzugt ausreichend sein, einen relevanten Bereich desselben aufzunehmen. Dieser relevante Bereich kann beispielsweise durch bestimmte Formgebung, Bohrungen o. ä. eine Lagebestimmung des eingespannten Werkstückes erlauben. Durch die Reduktion der für die weitergehende Analyse notwendigen Daten kann die Analyse schneller erfolgen, da vor allem weniger Rechenoperationen durchzuführen sind, als dies bei umfangreicheren Bildern der Fall wäre.
  • Im Schritt (c) findet dann die erfindungsgemäße Korrelationsanalyse statt. In diese finden sowohl das Referenz- als auch das Werkstückbild Eingang.
  • Als Resultat der Korrelationsanalyse liegt dann die Lageverschiebung des eingespannten Werkstücks in Relation zu seiner Lage während seiner Erstbearbeitung bzw. zur Lage eines optimal eingespannten Referenzwerkstückes vor (Schritt (d)).
  • Schließlich wird der anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Lageversatz zur Durchführung einer automatischen Lagekorrektur genutzt (Schritt e)). Diese Lagekorrektur kann entweder dadurch bewerkstelligt werden, dass das Werkstück zusammen mit der Aufnahmevorrichtung in eine neue Position gebracht wird, oder dass das Werkzeug eine entsprechend angepasste Werkzeugbahn abfährt, oder dass sowohl Werkstück als auch Aufnahmevorrichtung relativ zueinander verfahren werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist hierbei durch folgende Art der Korrelationsanalyse gekennzeichnet:
    • (i) Für jedes der beiden erfindungsgemäß notwendigen Bilder (Referenzbild, Bild 1 und Werkstückbild, Bild 2) erfolgt getrennt eine Transformation desselben aus dem x-y-Raum in den Fourier-Raum (2D-FFT). Danach liegen die beiden Bilder in transformierter Form vor.
    • (ii) In einem nächsten Schritt wird das Faltungsintegral der beiden transformierten Bilder mittels einfacher Multiplikation errechnet.
    • (iii) Anschießend erfolgt eine Rücktransformation des Faltungsintegrals in den x-y-Raum.
    • (iv) In einem letzten Schritt wird die x-y-Position des Maximums des Faltungsintegrals ermittelt.
  • Die x-y-Position des Maximums entspricht gerade dem gesuchten Lageversatz.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zur Lagekorrektur des Werkstückes oder Werkzeugs notwendige CNC-Code automatisch generiert. Auf diese Weise ist eine besonders schnelle und daher effiziente Lagekorrektur möglich. Besonders bevorzugt kann hierzu eine Bildverarbeitungs- und Rechenvorrichtung verwendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Lagekorrektur von erst- oder nachzubearbeitenden Turbinenschaufeln. Da derartige Turbinenschaufeln im Normalfall als Gussteile vorliegen und bestimmte noch unbearbeitete Funktionsflächen vorweisen, ist eine exakte Positionierung schon bei der Erstbearbeitung unabdingbar. Gleichermaßen ist es notwendig, die beispielsweise nach einem Testlauf erneut einzuspannenden und zu bearbeitenden Bauteile wiederum exakt zu Bearbeitungsvorrichtung zu positionieren. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch nicht auf derartige Bauteile limitiert, sondern kann für jegliche, auch einfacher geformte Werkstücke, oder auch zur Überprüfung einer Einbaulage derselben in einen Zusammenbau benutzt werden, beispielsweise durch Vergleich der Soll- und Ist-Lage von entsprechend vorhandenen Markern oder Einstellmustern.
  • Aufgrund der Eignung speziell für komplex geformte Oberflächen kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft im MRO-Bereich (Maintenance, Repair, Overhaul; Wartung, Reparatur, Überholung) von Triebwerken und dergleichen eingesetzt werden.
  • Hierbei kann es besonders bevorzugt der automatischen Überprüfung von master airfoils dienen. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird außerdem eine erfindungsgemäße Vorrichtung bereitgestellt. Diese umfasst alle wesentlichen Komponenten, um die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung zur automatisierten Lagekorrektur von mechanisch erst- oder nachzubearbeitenden Werkstücken zunächst eine Aufnahmeeinrichtung, mit welcher ein Werkstück eingespannt werden kann. Die Vorrichtung umfasst weiter ein Werkzeug mit welchem das Werkstück bearbeitet und/oder nachgearbeitet werden kann. Damit die Aufnahmeeinrichtung dabei translatorische und/oder rotatorische Bewegungen des Werkstücks ermöglicht, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung weiter eine Verfahreinrichtung für die Aufnahmeeinrichtung; alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Verfahrvorrichtung für das Werkzeug umfassen. Schließlich ist auch eine Kombination beider Verfahreinrichtungen möglich, wobei bevorzugt jeweils unterschiedliche Freiheitsgrade abgedeckt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst außerdem eine Bildaufnahmeeinrichtung, die der Aufnahme mindestens des Werkstückbildes (Bild 2), bevorzugterweise jedoch auch des Referenzbildes (Bild 1) dient. Schließlich umfasst die Vorrichtung außerdem eine Bildverarbeitungs- und Recheneinrichtung, sowie eine oder mehrere Einrichtung(en) zur Datenübertragung, um die Rechenoperationen auszuführen und gegebenenfalls an die entsprechenden Komponenten, insbesondere an die Verfahreinrichtung(en) weiterzuleiten.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungs- und Recheneinrichtung Mittel zur Transformation eines durch die Bildaufnahmevorrichtung gelieferten Bildes in den Fourier-Raum, Mittel zur Ermittlung eines Faltungsintegrals, Mittel zur Rücktransformation desselben in den x-y-Raum und Mittel zur Ermittlung der x-y-Position des Maximums des rücktransformierten Faltungsintegrals umfasst.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist also dazu geeignet, die notwendigen Bilder aufzunehmen, zu verarbeiten, und die daraus errechnete Lagekorrektur an entsprechende Verfahrvorrichtungen weiterzuleiten. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die Lage von Werkstücken mit komplexen Oberflächen, wie beispielsweise Turbinenschaufeln, miteinander verbundenen Schaufelsegmenten, etc. vor der Erstbearbeitung und/oder der Nachbearbeitung derselben exakt zu erfassen, so dass eine nachfolgende Bearbeitung mit der notwendigen Präzision durchgeführt werden kann. Die Bestimmung des Lageversatzes und die Integration dieser Informationen in entsprechende Steueranweisungen erfolgt entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren vollautomatisch. Durch Verwendung der ebenfalls bereitgestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, den anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens errechneten Lageversatz in Form einer Lagekorrektur an die entsprechenden Komponenten, insbesondere an die Verfahreinrichtungen für die Aufnahmevorrichtung und/oder das Werkstück weiterzuleiten. Aufgrund der Möglichkeit zur Automatisierung und des damit verbundenen Entfalls manueller Tätigkeiten wird ein deutlicher Zugewinn an Zuverlässigkeit sowie eine signifikante Zeit- und Kostenersparnis erreicht.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beschreibung der beigefügten Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
  • 1 ein Flussdiagramm eines zentralen Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens (Korrelationsanalyse).
  • 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die 1 zeigt ein Flussdiagramm eines zentralen Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich der Korrelationsanalyse.
  • Zu Beginn müssen dem Verfahren zwei Bilder, hier Bild 1 und Bild 2 genannt, zur Verfügung gestellt werden. Das Bild 1 kann dabei das Referenzbild sein, das Bild 2 kann eine aktuelle Aufnahme des erst- bzw. wiedereingespannten Werkstückes sein (Werkstückbild). Beide Bilder befinden sich zunächst im x-y-Raum.
  • Anschließend erfolgt, für jedes dieser beiden Bilder getrennt, eine Transformation desselben in den Fourier-Raum (2D-FFT). Danach liegen die beiden Bilder in transformierter Form vor (Bild 1* bzw. Bild 2*).
  • In einem nächsten Schritt wird ein Faltungsintegral der beiden transformierten Bilder mittels einfacher Multiplikation errechnet (Bild 1* × Bild 2*).
  • Danach erfolgt eine Rücktransformation des Faltungsintegrals in den kartesischen, d. h. in den x-y-Raum. (2D-FFT–1).
  • Schließlich wird die x-y-Position das Maximums des rücktransformierten Faltungsintegrals ermittelt. Diese Position entspricht gerade dem gesuchten Lageversatz.
  • Die 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In einer Aufnahmevorrichtung 1 ist das zu bearbeitende Werkstück 2 eingespannt. Zur Bearbeitung des Werkstücks 2 ist ein entsprechendes Werkzeug 3 vorhanden. In der hier dargestellten Ausführungsform kann das Werkzeug 3 beispielsweise ein Fräswerkzeug sein. Die Aufnahmevorrichtung 1 kann mittels einer entsprechenden Verfahreinrichtung 4 relativ zum Werkzeug verfahren werden. Ebenso zeigt 2 eine Verfahreinrichtung 5, mit welcher das Werkzeug 3 selber verfahren werden kann. Nicht gezeigt sind möglicherweise alternativ oder zusätzlich notwendige Möglichkeiten, Aufnahmeeinrichtung 1 und/oder Werkzeug 3 in anderen Raumrichtungen zu verfahren und/oder zu rotieren.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst weiter eine Bildaufnahmeeinrichtung 6. Mit Hilfe dieser Bildaufnahmeeinrichtung 6 ist es möglich, ein Bild von einem eingelegten Referenzteil bzw. einem eingelegten erst- oder nachzubearbeitenden Werkstück bevorzugt in digitaler Form anzufertigen.
  • Schließlich umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung noch eine Bildverarbeitungs- und Recheneinrichtung 7. Diese dient insbesondere der Durchführung der im erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Rechenoperationen (Korrelationsanalyse, Anpassung der CNC-Daten), sowie bevorzugt auch einer Steuerung der Verfahreinrichtungen 4 und 5. Hierzu ist die Bildverarbeitungs- und Recheneinrichtung 7 mittels entsprechender Einrichtungen zur Datenübertragung 8 mit den jeweiligen Vorrichtungen verbunden. Diese Verbindungen werden in der 2 mittels gepunkteter Linien dargestellt.
  • Bezugszeichenliste und Abkürzungen
    • Bild 1
      erstes Bild, Referenzbild
      Bild 2
      zweites Bild, Aufnahme des erst- bzw. wiedereingespannten Werkstückes, Werkstückbild
      Bild 1*
      in den Fourier-Raum transformiertes Bild 1
      Bild 2*
      in den Fourier-Raum transformiertes Bild 1
      2D-FFT
      Fast-Fourier-Transformation (zweidimensional)
  • 1
    Aufnahmeeinrichtung
    2
    Werkstück
    3
    Werkzeug
    4
    Verfahreinrichtung für die Aufnahmeeinrichtung
    5
    Verfahreinrichtung für das Werkzeug
    6
    Bildaufnahmeeinrichtung
    7
    Bildverarbeitungs- und Recheneinrichtung
    8
    Einrichtung(en) zur Datenübertragung

Claims (7)

  1. Verfahren zur automatisierten Lagekorrektur von mechanisch erst- oder nachzubearbeitenden Werkstücken, umfassend die Schritte: (a) Bereitstellen eines Referenzbildes; (b) Erfassen eines den relevanten Bereich umfassenden Werkstückbildes; (c) Durchführen einer Korrelationsanalyse zwischen Referenzbild und Werkstückbild; (d) Bestimmen des Lagerversatzes; (e) Durchführen einer automatischen Lagekorrektur; dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelationsanalyse anhand der Schritte (i) Transformation des Referenzbildes und des Werkstückbildes aus dem x-y-Raum in den Fourier-Raum; (ii) Ermitteln des Faltungsintegrals; (iii) Rücktransformation des Faltungsintegrals in den x-y-Raum; (iv) Ermitteln der x-y-Position des Maximums des Faltungsintegrals; wobei das Maximum des Faltungsintegrals gerade dem gesuchten Lageversatz entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mit dem ermittelten Lageversatz automatisch ein CNC-Code zur Lagekorrektur des Werkstücks oder Werkzeuges generiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zu bearbeitenden Werkstücke Turbinenschaufeln, bzw. Schaufelsegmente sind.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches insbesondere der Überprüfung eines „master-airfoil” dient.
  5. Computerprogramm zur Ausführung auf einem Rechner, welches die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 4 erlaubt.
  6. Datenträger, der ein Computerprogramm gemäß Anspruch 5 umfasst.
  7. Vorrichtung zur automatisierten Lagekorrektur von mechanisch erst- oder nachzubearbeitenden Werkstücken, umfassend eine Aufnahmevorrichtung (1) für ein Werkstück (2), ein Werkzeug (3), eine Verfahrvorrichtung (4) für die Aufnahmevorrichtung (1) und/oder eine Verfahrvorrichtung (5) für das Werkzeug (3), eine Bildaufnahmevorrichtung (6), eine Bildverarbeitungs- und Recheneinrichtung (7), sowie eine oder mehrere Einrichtung(en) zur Datenübertragung (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungs- und Recheneinrichtung (7) Mittel zur Transformation eines durch die Bildaufnahmeeinrichtung (6) gelieferten Bildes in den Fourier-Raum, Mittel zur Ermittlung eines Faltungsintegrals, Mittel zur Rücktransformation desselben in den x-y-Raum und Mittel zur Ermittlung der x-y-Position des Maximums des rücktransformierten Faltungsintegrals umfasst.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013002252A1 (de) * 2013-02-08 2014-08-14 Ulrich Gärtner Bearbeitungsvorrichtung und Bearbeitungsverfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks
CN107924174A (zh) * 2015-07-23 2018-04-17 X开发有限责任公司 用于确定工具偏移的系统和方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102585059B (zh) * 2012-02-07 2014-03-19 沈阳华控科技发展有限公司 一种聚氯乙烯批量生产过程控制系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3832784A (en) * 1970-04-30 1974-09-03 Trw Inc Turbine vane prediction and classification gage and gaging method
US7135123B1 (en) * 2004-01-14 2006-11-14 Credence Systems Corporation Method and system for integrated circuit backside navigation
US20070076983A1 (en) * 2005-06-13 2007-04-05 Tripath Imaging, Inc. System and Method for Re-locating an Object in a Sample on a Slide with a Microscope Imaging Device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4223483C2 (de) * 1992-07-14 1997-12-11 Thyssen Industrie Verfahren zur Bestimmung der Form- und Lageabweichungen von Fertigungsteilen
US6611731B2 (en) * 1999-12-13 2003-08-26 M J Technologies Limited Micromachining aerofoil components
US6483076B1 (en) * 2000-05-02 2002-11-19 Lsp Technologies, Inc Method of positioning a workpiece for optimal processing
US6912446B2 (en) * 2002-10-23 2005-06-28 General Electric Company Systems and methods for automated sensing and machining for repairing airfoils of blades
GB0419381D0 (en) * 2004-09-01 2004-10-06 Renishaw Plc Machine tool method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3832784A (en) * 1970-04-30 1974-09-03 Trw Inc Turbine vane prediction and classification gage and gaging method
US7135123B1 (en) * 2004-01-14 2006-11-14 Credence Systems Corporation Method and system for integrated circuit backside navigation
US20070076983A1 (en) * 2005-06-13 2007-04-05 Tripath Imaging, Inc. System and Method for Re-locating an Object in a Sample on a Slide with a Microscope Imaging Device

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FALKOWSKI,J.,et.al.: Vision sensing for arc welding robots - a new approach. In: J.Phys.E.Sci.Instrum.,Vol.16,1983,Great Britain,S.1081-1085 $vgl.insbes.d. Abstract,Fig.1,Kap.5.2. Cross correlation and matched filtering aus S.1083- S.1084$ *
RIHA,L.,et.al.: New interpolation methods for image-based sub-pixel displacement measurement based on correlation.Instrumentation and Measurement Technology Conference- IMTC 2007,'Warschau,Polen,1.-3.Mai 2007,S.1-5 *
RIHA,L.,et.al.: New interpolation methods for image-based sub-pixel displacement measurement based on correlation.Instrumentation and Measurement Technology Conference- IMTC 2007,'Warschau,Polen,1.-3.Mai 2007,S.1-5 FALKOWSKI,J.,et.al.: Vision sensing for arc welding robots - a new approach. In: J.Phys.E.Sci.Instrum.,Vol.16,1983,Great Britain,S.1081-1085 vgl.insbes.d. Abstract,Fig.1,Kap.5.2. Cross correlation and matched filtering aus S.1083- S.1084

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013002252A1 (de) * 2013-02-08 2014-08-14 Ulrich Gärtner Bearbeitungsvorrichtung und Bearbeitungsverfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks
CN107924174A (zh) * 2015-07-23 2018-04-17 X开发有限责任公司 用于确定工具偏移的系统和方法
CN107924174B (zh) * 2015-07-23 2020-11-10 X开发有限责任公司 用于确定工具偏移的系统和方法

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