DE102011008513A1

DE102011008513A1 - Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung

Info

Publication number: DE102011008513A1
Application number: DE201110008513
Authority: DE
Inventors: Christian Pfau; Hans-Georg Weilbach
Original assignee: E Zoller GmbH and Co KG
Current assignee: E Zoller GmbH and Co KG
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2031-01-14
Also published as: DE102011008513B4

Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung zum Vermessen und/oder Einstellen eines Werkzeugs (10), mit einer ersten Werkzeugerfassungseinheit (11) zur kontaktlosen Vermessung des Werkzeugs (10), die zumindest eine Beleuchtungseinheit (12, 13) und zumindest eine Kamera (14, 15) aufweist und die dazu vorgesehen ist, das Werkzeug (10) in Bezug zu einem Bezugskoordinatensystem zu setzen, mit einer zweiten Werkzeugerfassungseinheit (16) zur kontaktlosen Vermessung des Werkzeugs (10), die zumindest einen Mikrosensor (17) aufweist, der dazu vorgesehen ist, einen lokalen Bereich des Werkzeugs (10) zu vermessen, und mit einer Recheneinheit, die dazu vorgesehen ist, mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit (11) ein auf das Bezugskoordinatensystem bezogenes Werkzeugkoordinatensystem für eine Vermessung des lokalen Bereichs des Werkzeugs (10) mittels der zweiten Werkzeugerfassungseinheit (16) zu bestimmen, vorgeschlagen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung zum Vermessen und/oder Einstellen eines Werkzeugs.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung zum Vermessen und/oder Einstellen eines Werkzeugs, mit einer ersten Werkzeugerfassungseinheit zur kontaktlosen Vermessung des Werkzeugs, die zumindest eine Beleuchtungseinheit und zumindest eine Kamera aufweist und die dazu vorgesehen ist, das Werkzeug in Bezug zu einem Bezugskoordinatensystem zu setzen, mit einer zweiten Werkzeugerfassungseinheit zur kontaktlosen Vermessung des Werkzeugs, die zumindest einen Mikrosensor aufweist, der dazu vorgesehen ist, einen lokalen Bereich des Werkzeugs zu vermessen, und mit einer Recheneinheit, die dazu vorgesehen ist, mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit ein auf das Bezugskoordinatensystem bezogenes Werkzeugkoordinatensystem für eine Vermessung des lokalen Bereichs des Werkzeugs mittels der zweiten Werkzeugerfassungseinheit zu bestimmen, vorgeschlagen.
Dadurch kann eine Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung bereitgestellt werden, die eine hoch genaue und dennoch einfache Vermessung und/oder Einstellung eines Werkzeugs ermöglicht. Unter einer „Werkzeugerfassungseinheit” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine Kontur und/oder eine Geometrie eines Werkzeugs berührungslos zu erfassen. Unter einem „Mikrosensor” soll insbesondere ein Sensor zu Erfassung der Kontur und/oder Topografie verstanden werden, der eine Auflösung aufweist, die sich wenigstens in dem lokalen Bereich von einem Auflösungsvermögen der ersten Werkzeugerfassungseinheit unterscheidet. Vorzugsweise ist der Mikrosensor als ein Topografiesensor ausgebildet, d. h. insbesondere lediglich zur Erfassung von dreidimensionalen Daten und nicht zur Erfassung von Konturdaten vorgesehen. Unter einem „Auflösungsvermögen” der ersten Bilderfassungseinheit soll dabei ein minimaler Abstand zwischen zwei Punkten verstanden werden, der mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit noch aufgelöst werden kann. Grundsätzlich kann die erste Werkzeugerfassungseinheit dabei zwei oder mehr Kameras aufweisen. Die beiden Kameras können dabei grundsätzlich ein im Wesentlichen gleiches Auflösungsvermögen aufweisen, wobei unter „im Wesentlichen gleich” verstanden werden soll, dass sich die Auflösungsvermögen der zumindest zwei Kameras wenigstens bei einer Konturerfassung maximal mit einem Faktor 1,5 unterscheiden. Insbesondere ist es aber auch denkbar, dass die zumindest zwei Kameras der ersten Werkzeugerfassungseinheit ein Auflösungsvermögen aufweisen, das um einen Faktor 5 bis 10 unterschiedlich ist. Unter einer „Werkzeugerfassungseinheit” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zur kontaktlosen Vermessung des Werkzeugs wenigstens eine Optik aufweist, die dazu vorgesehen ist, einen Bereich des Werkzeugs zu erfassen und eine Geometrie des Werkzeugs in dem erfassten Bereich zu bestimmen. Unter einem „Bezugskoordinatensystem” soll insbesondere ein durch die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung definiertes Bezugskoordinatensystem verstanden werden, d. h. ein Koordinatensystem, das einen durch die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung definierten Bezugspunkt aufweist. Unter einem „Werkzeugkoordinatensystem” soll insbesondere ein durch das Werkzeug definiertes Koordinatensystem verstanden werden, d. h. ein Koordinatensystem, das einen durch das Werkzeug definierten Bezugspunkt aufweist. Unter einer „Bestimmung des Werkzeugkoordinatensystems” soll verstanden werden, dass die Recheneinheit mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit den Bezugspunkt des Werkzeugs relativ zu dem Bezugskoordinatensystem vermisst, um weitere Messungen, die mit Bezug auf das Bezugskoordinatensystem durchgeführt werden, in das Werkzeugkoordinatensystem umrechnen zu können. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit dazu vorgesehen ist, die erste Werkzeugerfassungseinheit zur Festlegung einer Messposition für die zweite Werkzeugerfassungseinheit vorzusehen. Dadurch kann ein Messpunkt, an dem das Werkzeug mittels der zweiten Werkzeugerfassungseinheit hochauflösend topographisch vermessen werden soll, einfach festgelegt werden. Zudem kann dadurch ein Benutzer einfach die Messpositionen festlegen, wodurch die Einsteil- und/oder Messgerätevorrichtung einfach mit unterschiedlichen Werkzeugen verwendet werden kann. Unter einer „Messposition” soll dabei eine diskrete Position auf dem Werkzeug verstanden werden.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Recheneinheit dazu vorgesehen ist, die erste Werkzeugerfassungseinheit zur Definition eines Messfelds für die zweite Werkzeugerfassungseinheit vorzusehen. Dadurch kann einfach ein Bereich, in dem das Werkzeug mittels der zweiten Werkzeugerfassungseinheit hochauflösend vermessen werden soll, festgelegt werden, wodurch der Benutzer auch Bereiche, insbesondere Bereiche, die größer sind als ein Messfeld der zweiten Werkzeugerfassungseinheit, einfach für eine Vermessung vorsehen kann. Unter einem „Messfeld” soll dabei insbesondere ein durch wenigstens zwei Messpositionen definierter Bereich, beispielsweise ein Recheckbereich, der durch die zwei Messpositionen festgelegt ist, verstanden werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Einsteil- und/oder Messgerätevorrichtung eine Anzeigeeinheit, die in wenigstens einem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, eine mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit ermittelte Werkzeugdarstellung anzuzeigen, und eine Eingabeeinheit, die in wenigstens einem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, zumindest ein Eingabewerkzeug zur Festlegung einer Messposition und/oder eines Messfelds für die zweite Werkzeugerfassungseinheit anhand der Werkzeugdarstellung bereitzustellen. Dadurch kann dem Benutzer ein besonders einfaches Werkzeug zur Festlegung der Messposition und/oder des Messfelds zur Verfügung gestellt werden. Unter einer „Anzeige einer mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit ermittelten Werkzeugdarstellung” soll dabei verstanden werden, dass in wenigstens einem Betriebsmodus auf der Anzeigeeinheit ein Abbild des Werkzeugs angezeigt wird, das die Recheneinheit aus einer Aufnahme des Werkzeugs mittels der Kamera der ersten Bilderfassungseinheit bestimmt hat. Unter einer „Werkzeugdarstellung” soll dabei insbesondere eine Darstellung des Werkzeugs verstanden werden, die mittels eines von der Kamera der ersten Werkzeugerfassungseinheit aufgenommenen Bildes ermittelt und/oder berechnet wurde. Die Werkzeugdarstellung kann dabei direkt dem von der Kamera aufgenommenen Bild entsprechen. Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass als Werkzeugdarstellung ein Modell des Werkzeugs dargestellt wird, das mittels einer Kontur- und/oder Kantenerkennung aus dem von der Kamera aufgenommenen Bild bestimmt wurde. Unter „Bereitstellen eines Eingabewerkzeugs” soll insbesondere eine Anzeige eines entsprechenden Werkzeugs auf der Anzeigeeinheit verstanden werden. Vorzugsweise ist dabei das Eingabewerkzeug in Form einer Schaltfläche und/oder einer Eingabemöglichkeit ausgebildet, die von einem Benutzer zur Festlegung der Messposition und/oder des Messfelds genutzt werden kann.
Vorzugsweise ist die erste Werkzeugerfassungseinheit zumindest für eine Durchlichtbilderfassung vorgesehen. Dadurch kann das Werkzeug einfach und genau erfasst werden. Unter einer „Durchlichtbilderfassung” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Kamera ein an dem Werkzeug vorbei fallendes Licht auswertet, um eine Geometrie des Werkzeugs zu bestimmen. Mittels der Durchlichtbilderfassung kann insbesondere der Bezugspunkt für das Werkzeugkoordinatensystem einfach und präzise bestimmt werden.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die erste Werkzeugerfassungseinheit zumindest für eine Auflichtbilderfassung vorgesehen ist. Dadurch kann eine alternative oder zusätzliche vorteilhafte Erfassung des Werkzeugs realisiert werden. Unter einer „Auflichtbilderfassung” soll insbesondere verstanden werden, dass die Kamera ein von dem Werkzeug reflektiertes Bild auswertet, um die Geometrie des Werkzeugs zu erfassen. Die Auflichtbilderfassung ist dabei insbesondere für die Festlegung der wenigstens einen Messposition und/oder des wenigstens einen Messfelds vorteilhaft, da durch eine solche Ausgestaltung auf der Anzeigeeinheit ein Bild des Werkzeugs dargestellt werden kann, das für einen Benutzer einen hohen Wiedererkennungswert aufweist.
In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die zweite Werkzeugerfassungseinheit relativ zu wenigstens einem Teil der ersten Werkzeugerfassungseinheit verstellbar ist. Dadurch kann die zweite Werkzeugerfassungseinheit besonders vorteilhaft in Bezug auf das Werkzeug ausgerichtet werden, wodurch besonders genaue Messungen möglich sind, insbesondere wenn die zweite Werkzeugerfassungseinheit eine Vorzugserfassungsrichtung aufweist.
Vorteilhafterweise umfasst die Einsteil- und/oder Messgerätevorrichtung wenigstens einen Drehmechanismus, der dazu vorgesehen ist, die zweite Werkzeugerfassungseinheit relativ zumindest zu der Kamera der ersten Werkzeugerfassungseinheit zu schwenken und/oder zu drehen. Dadurch kann, insbesondere bei einer Ausgestaltung der zweiten Werkzeugerfassungseinheit mit einem Mikrosensor, der eine Vorzugserfassungsrichtung aufweist, eine besonders vorteilhafte Orientierung zur Vermessung des Werkzeugs gefunden werden.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Einsteil- und/oder Messgerätevorrichtung wenigstens zwei Drehachsen aufweist, die für eine relative Verstellung zwischen der zweiten Werkzeugerfassungseinheit und dem Werkzeug vorgesehen sind. Dadurch können die zweite Werkzeugerfassungseinheit und das Werkzeug besonders vorteilhaft zueinander ausgerichtet werden. Unter einer „Drehachse zur Verstellung der zweiten Werkzeugerfassungseinheit relativ zu dem Werkzeug” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Einsteil- und/oder Messgerätevorrichtung wenigstens zwei Drehmechanismen aufweist, die unterschiedliche Drehachsen definieren, um die das Werkzeug und die zweite Werkzeugerfassungseinheit relativ gegeneinander verstellbar sind. Vorteilhafterweise umfasst die Einsteil- und/oder Messgerätevorrichtung drei Drehmechanismen, von denen zwei zur Verstellung der Werkzeugerfassungseinheit gegenüber einem Grundkörper des Werkzeugeinstell- und/oder Messgeräts und einer zur Verstellung des Werkzeugs gegenüber dem Grundkörper des Werkzeugeinstell- und/oder Werkzeugmessgeräts vorgesehen ist. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn zumindest Teile der ersten Werkzeugserfassungseinheit und zumindest Teile der zweiten Werkzeugerfassungseinheit parallel schwenkbar sind, wodurch eine Zuordnung von Messbereichen, insbesondere in geschwenktem Zustand, wesentlich vereinfacht werden kann. Unter „parallel” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Teile der ersten Werkzeugerfassungseinheit, insbesondere eine Kamera der ersten Werkzeugerfassungseinheit, und Teile der zweiten Werkzeugerfassungseinheit, insbesondere der Mikrosensor der zweiten Werkzeugerfassungseinheit, zumindest entlang einer Drehachse gemeinsam verschwenkbar sind, d. h. bezüglich dieser Drehachse fest miteinander verbunden sind.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Einsteil- und/oder Messgerätevorrichtung zumindest zwei Linearverstellachsen aufweist, entlang denen die zweite Werkzeugerfassungseinheit verstellbar ist. Dadurch kann die zweite Werkzeugerfassungseinheit besonders vorteilhaft verfahren werden. Vorzugsweise ist die zweite Werkzeugerfassungseinheit dabei entlang drei Linearverstellachsen verstellbar. Unter „verstellbar entlang zweier Linearverstellachsen” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Einsteil- und/oder Messgerätevorrichtung wenigstens zwei Linearverstellmechanismen aufweist, die dazu vorgesehen sind, die zwei Werkzeugerfassungseinheiten entlang der wenigstens zwei Linearverstellachsen relativ zu dem Werkzeug, insbesondere relativ zu dem Grundkörper des Werkzeugeinstell- und/oder Werkzeugmessgeräts zu verstellen. Vorteilhafterweise umfasst die Einsteil- und/oder Messgerätevorrichtung drei Linearverstellmechanismen. In Verbindung mit den Drehmechanismen weist die Einsteil- und/oder Messgerätevorrichtung wenigstens fünf Freiheitsgrade, vorzugsweise sechs Freiheitsgrade, zur Vermessung des Werkzeugs auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Mikrosensor als ein Topografiesensor ausgebildet, der im Wesentlichen für eine räumliche Erfassung einer Werkzeugtopografie vorgesehen ist. Dadurch kann eine Mess- und/oder Einstellgerätevorrichtung bereitgestellt werden, die eine hohe Flexibilität in Bezug auf ein Vermessen unterschiedlichster Werkzeuge aufweist. Unter einem „Topografiesensor” soll dabei insbesondere ein Sensor verstanden werden, der dazu vorgesehen ist, eine ihm zugewandte Oberfläche des Werkzeugs zu erfassen, um einen Werkzeug-Istdatensatz zu erstellen, der die Oberfläche des Werkzeug als dreidimensionale Fläche beschreibt. Unter „im Wesentlichen” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der Topografiesensor für eine Erfassung einer ihm zugewandten Oberfläche des Werkzeugs optimiert ist. Vorzugsweise ist der Topografiesensor lediglich zur Topografieerfassung und nicht für eine direkte zweidimensionale Konturerfassung vorgesehen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die zweite Werkzeugerfassungseinheit für eine konfokale Vermessung vorgesehen ist. Dadurch kann das Werkzeug mit einer hohen Auflösung vermessen werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Vermessung möglich ist. Unter einer „konfokalen Vermessung” soll dabei ein Messprinzip verstanden werden, bei dem ein Lichtstrahl aus einer Lichtquelle auf das Werkzeug fokussiert und ein reflektierter Lichtstrahl ausgewertet wird. Dabei wird über einen Fokus, den der reflektierte Lichtstrahl aufweist, eine Geometrie des Werkzeugs bestimmt.
Besonders bevorzugt weist der Mikrosensor wenigstens eine Laserdiode auf. Dadurch kann insbesondere ein konfokales Messprinzip einfach realisiert werden. Grundsätzlich sind aber auch andere hochauflösende Messverfahren durch die Ausgestaltung des Mikrosensors mit der Laserdiode denkbar.
Zudem ist eine Ausgestaltung denkbar, in der die zweite Werkzeugerfassungseinheit für eine Streifenmustervermessung vorgesehen ist. Dadurch kann ein weiteres vorteilhaftes Messverfahren zur Vermessung des lokalen Bereichs des Werkzeugs bereitgestellt werden.
Zudem wird eine Ausgestaltung vorgeschlagen, bei der der Mikrosensor eine Kamera aufweist, die für eine hochauflösende optische Vermessung vorgesehen ist. Dadurch kann ein drittes vorteilhaftes Messverfahren bereitgestellt werden. Unter „hochauflösend” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Kamera der zweiten Werkzeugerfassungseinheit eine Auflösung aufweist, die wenigstens um einen Faktor 2, vorzugsweise um einen Faktor 5 und besonders bevorzugt um einen Faktor 10 bis 20 besser ist als eine Auflösung der Kamera der ersten Werkzeugerfassungseinheit. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst dabei die zweite Werkzeugerfassungseinheit einen Linearverstellmechanismus, der dazu vorgesehen ist, den Mikrosensor relativ zu wenigstens einem Teil der ersten Werkzeugerfassungseinheit linear zu verschieben. Dadurch kann, insbesondere bei einer Ausgestaltung des Mikrosensors mit einer Kamera, eine Werkzeugerfassungseinheit bereitgestellt werden, mittels der ein Werkzeug besonders einfach topographisch vermessen werden kann.
Vorzugsweise weist dabei die zweite Werkzeugerfassungseinheit lediglich einen Mikrosensor auf, der für ein bestimmtes Messverfahren vorgesehen ist. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die zweite Werkzeugerfassungseinheit mehrere Mikrosensoren aufweist, die jeweils für unterschiedliche Messverfahren vorgesehen sind.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, 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 eine erfindungsgemäße Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung mit einer ersten Werkzeugerfassungseinheit und einer zweiten Erfassungseinheit und
2 die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung in einem Betriebszustand, in dem die zweite Werkzeugerfassungseinheit gegenüber 1 um eine Drehachse gedreht ist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1 und 2 zeigen einen Teil eines Werkzeugeinstell- und Werkzeugmessgeräts mit einer erfindungsgemäßen Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung zum Vermessen eines Werkzeugs 10. Die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung umfasst eine Werkzeugspindel 29 mit einer Werkzeugaufnahme 30, die dazu vorgesehen ist, das Werkzeug 10 aufzunehmen. Das Werkzeug 10 ist mehrteilig ausgebildet und umfasst einen Werkzeugkörper 31 sowie ein Werkzeugfutter 32, in das der Werkzeugkörper 31 eingespannt ist.
Das in dem Ausführungsbeispiel beschriebene Werkzeug 10 ist als ein Fräswerkzeug ausbildet. Das Werkzeug 10 weist eine Werkzeugrotationsachse 33 auf, die entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Werkzeugs 10 verläuft. Das Werkzeug 10 umfasst einen Werkzeuggrundkörper und eine Schneide mit einer Mehrzahl von Schneidelementen, die an dem Werkzeuggrundkörper angeordnet sind. Der Werkzeuggrundkörper weist eine zylinderförmige Grundstruktur auf. Die Schneidelemente sind an einem Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers angeordnet.
Die Schneidelemente weisen eine Schneidrichtung auf, die in Bezug auf den Werkzeuggrundkörper in Umfangsrichtung gerichtet ist. Die Schneidelemente des Werkzeugs 10 sind in der dargestellten Ausgestaltung des Werkzeugs 10 unveränderbar. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die Schneidelemente verstellbar sind. Bei einem solchen Werkzeug 10 umfasst jedes der Schneidelemente eine Einstelleinheit, über die das entsprechende Schneidelement individuell verstellt werden kann.
Zum Drehen der Werkzeugspindel 29 umfasst die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung einen Drehmechanismus 34 mit einer Antriebseinheit. Die Antriebseinheit des Drehmechanismus 34 ist mit der Werkzeugspindel 29 gekoppelt. Mittels der Antriebseinheit sind die Werkzeugspindel 29 und die Werkzeugaufnahme 30 mit einer Drehbewegung beaufschlagbar. Eine Geschwindigkeit, die für die Werkzeugspindel 29 eingestellt ist, entspricht einer Werkzeugrotationsgeschwindigkeit. Der Drehmechanismus 34 definiert für die Werkzeugspindel 29 eine Drehachse 23, zu der die Werkzeugrotationsachse 33 in einem Zustand, in dem das Werkzeug in die Werkzeugaufnahme eingesetzt ist, koaxial verläuft. Die Antriebseinheit des Drehmechanismus 34 ist elektronisch steuerbar.
Zum Vermessen und Einstellen des Werkzeugs 10 umfasst die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung eine erste Werkzeugerfassungseinheit 11 und eine zweite Werkzeugerfassungseinheit 16. Die erste Werkzeugerfassungseinheit 11 umfasst eine Kamera 14 und eine Beleuchtungseinheit 12. Die Kamera 14 und die Beleuchtungseinheit 12 sind entlang einer optischen Achse gegenüberliegend angeordnet. Die Kamera 14 und die Beleuchtungseinheit 12 sind für eine Durchlichtbilderfassung vorgesehen, d. h., während einem Messvorgang mit der Kamera 14 ist das Werkzeug 10 in einem Bereich zwischen der Kamera 14 und der Beleuchtungseinheit 12 angeordnet. Die Kamera 14 umfasst zusätzlich eine nicht näher bezeichnete Beleuchtungseinheit für eine Auflichtbeleuchtung. Die zusätzliche Beleuchtungseinheit ist ringförmig um die Kamera 14 angeordnet. Weiter umfasst die Werkzeugerfassungseinheit 11 eine Kamera 15 und eine Beleuchtungseinheit 13, die für eine Auflichtbilderfassung vorgesehen sind. Die Kamera 15 und die Beleuchtungseinheit 13 sind entlang einer optischen Achse auf gleicher Höhe angeordnet. Während einem Messvorgang mit der Kamera 15 befinden sich die Kamera 15 und die Beleuchtungseinheit 13 auf einer gleichen Seite des Werkzeugs 10. Die Werkzeugerfassungseinheit 11 ist für eine Auflichtbilderfassung und eine Durchlichtbilderfassung vorgesehen.
Die Werkzeugerfassungseinheit 11 umfasst einen ersten Kameraträger 35 und einen zweiten Kameraträger 36. Der erste Kameraträger 35 weist zusätzliche Auflichtkomponenten auf, die für eine Auflichtbeleuchtung bei einer Vermessung des Werkzeugs mittels der Kamera 14 vorgesehen sind. Die Kamera 14 und die Beleuchtungseinheit 12 sind an dem ersten Kameraträger 35 angeordnet. Die Kamera 14 und die Beleuchtungseinheit 12 sind dabei fest mit dem ersten Kameraträger 35 verbunden. Der erste Kameraträger 35 ordnet die Kamera 14 und die Beleuchtungseinheit 12 definiert zueinander an. Die Kamera 15 und die Beleuchtungseinheit 13 sind fest mit dem zweiten Kameraträger 36 verbunden. Der zweite Kameraträger 36 ordnet die Kamera 15 und die Beleuchtungseinheit 13 definiert zueinander an. Der erste Kameraträger 35 und der zweite Kameraträger 36 sind gegeneinander verstellbar.
Zur Befestigung der Kameraträger 35, 36 umfasst die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung einen Optikturm 37 und einen Koordinatenschlitten 38. Der Koordinatenschlitten 38 ist linear verstellbar an dem Optikturm 37 angeordnet. Der erste Kameraträger 35 ist fest mit dem Koordinatenschlitten 38 verbunden. Der zweite Kameraträger 36 ist beweglich an den ersten Kameraträger 35 angebunden.
Zur linearen Verstellung der Werkzeugerfassungseinheit 11 entlang einer Linearverstellachse 28, die parallel zu der Werkzeugrotationsachse 33 verläuft, weist die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung einen Linearverstellmechanismus 39 auf. Durch den Linearverstellmechanismus 39 ist der Koordinatenschlitten 38 an dem Optikturm 37 entlang der Drehachse 23 verfahrbar. Der erste Kameraträger 35 ist bezüglich einer Linearbewegung entlang der Linearverstellachse 26 fest mit dem Koordinatenschlitten verbunden. Der Linearverstellmechanismus 39 weist eine Antriebseinheit auf, die elektronisch steuerbar ist. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass das Werkzeug entlang der Werkzeugrotationsachse 33 verfahren wird.
Zur linearen Verstellung der Werkzeugerfassungseinheit 11 entlang der Linearverstellachsen 27, 28, die senkrecht zu der Drehachse 23 verlaufen, weist die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung zwei weitere Linearverstellmechanismen 19, 20 auf. Durch die Linearverstellmechanismen 19, 20 ist der Optikturm relativ zu einem Grundkörper 18 des Werkzeugeinstell- und Werkzeugmessgeräts verschiebbar. Die Linearverstellachse 26 verläuft dabei in einer Richtung senkrecht zu der Werkzeugrotationsachse 33 und parallel zu der optischen Achse der Durchlichtbilderfassung. Die Linearverstellachse 27 verläuft in einer Richtung senkrecht zu der Werkzeugrotationsachse 33 und senkrecht zu einer optischen Achse der Durchlichtbilderfassung. Die zwei Linearverstellmechanismen 19, 20 weisen jeweils eine Antriebseinheit auf, die elektronisch steuerbar ist.
Der Koordinatenschlitten 38 ist damit entlang der drei Linearverstellachsen 26, 27, 28 linear verstellbar. Die Linearverstellachsen 26, 27, 28 definieren ein orthogonales Koordinatensystem zur Verstellung des ersten Kameraträgers 35 und des zweiten Kameraträgers 36. Damit ist die Werkzeugerfassungseinheit 16 mit den beiden Kameras 14, 15 in einem Messraum, der durch das Koordinatensystem aufgespannt wird, frei beweglich. Durch die unterschiedlichen Antriebseinheiten, die grundsätzlich auch teilweise einstückig ausgeführt sein können, sind der Koordinatenschlitten 38 und damit auch die Kameras 14, 15 entlang der drei Linearverstellachsen 26, 27, 28 elektronisch verstellbar.
Der zweite Kameraträger 36 ist gegenüber dem ersten Kameraträger 35 verschwenkbar. Zum Schwenken der optischen Achse der Kamera 15 für die Auflichtbilderfassung in Bezug auf die optische Achse der Durchlichtbilderfassung umfasst die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung einen Drehmechanismus 21. Der Drehmechanismus 21 ist wirkungsmäßig zwischen dem ersten Kameraträger 35 und dem zweiten Kameraträger 36 angeordnet. Der Drehmechanismus 21 weist eine Drehachse 24 auf, die senkrecht zu der Werkzeugrotationsachse 33 und parallel zu der optischen Achse für die Durchlichtbilderfassung orientiert ist. Der Drehmechanismus 21 weist eine Antriebseinheit auf, die elektronisch steuerbar ist.
Die zweite Werkzeugerfassungseinheit 16, die zur kontaktlosen Vermessung des Werkzeugs 10 vorgesehen ist, umfasst einen Mikrosensor 17, der dazu vorgesehen ist, einen lokalen Bereich des Werkzeugs 10 zu vermessen. Die zweite Werkzeugerfassungseinheit 16 weist ein Auflösungsvermögen auf, das zumindest bei einigen Messungen wesentlich größer ist als ein Auflösungsvermögen der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11. Zudem ist die zweite Werkzeugerfassungseinheit 16 für Messungen vorgesehen, für die die erste Werkzeugerfassungseinheit 11 ungeeignet ist, wie insbesondere eine Topografieerfassung, beispielsweise von verspiegelten Oberflächen, die mittels der Auflichtbilderfassung nur schwer erfasst werden können. Der Mikrosensor 17 ist dabei als ein Topografiesensor ausgebildet. Er ist im Wesentlichen zur Erfassung einer dreidimensionalen Topograpfie des Werkzeugs 10 vorgesehen.
Die Kameras 14, 15 der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11 weisen für eine Konturerfassung ein Auflösungsvermögen auf, das im μ-Bereich liegt. Die für die Durchlichtbilderfassung vorgesehene Kamera 14 ist dabei lediglich für eine Konturerfassung vorgesehen.
Die Kamera 15 für die Auflichtbilderfassung ist zur Konturerfassung und zur Topografieerfassung vorgesehen. Ein Auflösungsvermögen der beiden Kameras 14, 15 bei einer Konturerfassung ist um einen Faktor 4–8 unterschiedlich. Ein Auflösungsvermögen, das die Kamera 15 für die Topografieerfassung aufweist, ist geringer als das Auflösungsvermögen bei der Konturerfassung. Das Auflösungsvermögen bei einer Topografieerfassung mittels der Kamera 15 liegt im Bereich von Mikrometern. Das Auflösungsvermögen des Mikrosensors 17 der zweiten Werkzeugerfassungseinheit 16 liegt, zumindest bei einem gut vermessbaren Werkzeug, im Bereich von 1 Mikrometern oder weniger. Grundsätzlich hängt das Auflösungsvermögen des Mikrosensors von einer Ausgestaltung und einem Material des Werkzeugs 10 ab, wodurch das Auflösungsvermögen bei einigen Werkzeugen auch schlechter sein kann.
Die zweite Werkzeugerfassungseinheit 16 ist für eine konfokale Messung vorgesehen. Sie arbeitet nach dem konfokalen Prinzip. Der Mikrosensor 17 weist eine Laserdiode auf. Weiter umfasst der Mikrosensor 17 eine Optik, die dazu vorgesehen ist, einen von der Laserdiode ausgesandten Lichtstrahl auf das zu vermessende Werkzeug 10 fokussieren. Der auf das Werkzeug 10 fokussierte Lichtstrahl wird dabei von einer Oberfläche des Werkzeugs 10 reflektiert. Zur Bestimmung einer Geometrie des Werkzeugs 10 umfasst der Mikrosensor 17 weiter einen Helligkeitssensor, auf den der von der Oberfläche des Werkzeugs 10 reflektierte Lichtstrahl gelenkt wird. Der Lichtstrahl durchläuft dabei die gleiche Optik, die den Lichtstrahl auf das Werkzeug 10 fokussiert. Ein Fokus, den der reflektierte Lichtstrahl aufweist, entspricht damit einem Fokus, den der von der Laserdiode ausgesandte Lichtstrahl hat. Aus den beiden Fokussen, die der ausgesandte und der reflektierte Lichtstrahl aufweisen, bestimmt eine nicht näher dargestellte Recheneinheit dann die Geometrie des Werkzeugs 10.
Der Mikrosensor 17 weist eine optische Achse auf, die parallel zu der optischen Achse für die Auflichtbilderfassung verläuft. Die optische Achse der Kamera 15 und die optische Achse des Mikrosensors 17 verlaufen parallel. Der Mikrosensor 17 ist parallel versetzt zu der Kamera 15 angeordnet.
Der Mikrosensor 17 ist als ein Liniensensor ausgebildet. Die zweite Werkzeugerfassungseinheit 16 weist damit eine bevorzugte Messrichtung auf. Zur Erhöhung einer Messflexibilität weist die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung einen Drehmechanismus 22 auf, der dazu vorgesehen ist, die zweite Werkzeugerfassungseinheit 16 relativ zu dem zweiten Kameraträger 36 zu verdrehen. Der Drehmechanismus 22 weist eine Drehachse 25 auf, die parallel zu der optischen Achse des Mikrosensors 17 verläuft. Die zweite Werkzeugerfassungseinheit 16 ist somit um die zwei zueinander senkrecht verlaufenden Drehachsen 24, 25 verstellbar.
Die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung weist damit eine Mehrzahl von Messachsen auf, die jeweils einen Freiheitsgrad in einer Bewegung zwischen dem Werkzeug 10 und den Werkzeugerfassungseinheiten 11, 16 ermöglichen. Drei der Messachsen sind durch die Linearverstellmechanismen 39, 19, 20 realisiert. Die vierte Messachse ist durch die drehbare Werkzeugspindel 29 realisiert. Die vier Messachsen sind für beide Werkzeugerfassungseinheiten 11, 16 vorgesehen. Die fünfte Messachse ist durch den Drehmechanismus 21 zum Verschwenken des zweiten Kameraträgers 36 realisiert. Die fünfte Messachse ist lediglich für die Kamera 14 der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11 und den Mikrosensor 17 der zweiten Werkzeugerfassungseinheit 16 vorgesehen. Die sechste Messachse ist durch den Drehmechanismus 22 realisiert. Die sechste Messachse ist lediglich für die zweite Werkzeugerfassungseinheit 16 vorgesehen. Zudem kann eine siebte Messachse vorgesehen werden, die durch einen Linearverstellmechanismus realisiert ist, der dazu vorgesehen ist, den Mikrosensor 17 relativ zu der ersten Werkzeugerfassungseinheit zu verschieben.
Die beiden Kameras 14, 15 der ersten Werkzeugerfassungseinheit 16 sind definiert zueinander angeordnet. Die erste Kamera 14 weist in Bezug auf die zweite Kamera 15 einen Offset auf, der durch den ersten Kameraträger 35, den zweiten Kameraträger 36 und die Anordnung des zweiten Kameraträgers 36 an dem ersten Kameraträger 35 festgelegt ist. Der Offset, der grundsätzlich für jede Richtung des Koordinatensystems eine Komponente aufweisen kann, ist in der Recheneinheit hinterlegt. Zudem weist der Offset eine Komponente für einen Drehwinkel auf, um den der zweite Kameraträger 36 gegenüber dem ersten Kameraträger 35 verschwenkt ist. In dem Offset ist berücksichtig, dass ein Verschwenken des zweiten Kameraträgers 36 einen linearen Versatz des zweiten Kameraträgers 36 gegenüber dem ersten Kameraträger 35 bewirkt.
Die zweite Werkzeugerfassungseinheit 16 ist definiert zu der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11 ausgerichtet. Der Mikrosensor 17 weist in Bezug auf die Kamera 15 zur Auflichtbilderfassung einen Offset auf, der ebenfalls in der Recheneinheit hinterlegt ist. Die zweite Werkzeugerfassungseinheit 16 ist damit definiert zu den Kameras 14, 15 der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11 ausgerichtet. Der Offset zwischen den beiden Werkzeugerfassungseinheiten 11, 16 weist ebenfalls mehrere Komponenten auf. Der Offset umfasst drei lineare Komponenten und zumindest eine rotatorische Komponente.
Die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung weist ein Bezugskoordinatensystem auf, das als ein maschinenfestes Koordinatensystem ausgebildet ist. Die Kameras 14, 15 der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11 sind zur Vermessung des Werkzeugs 10 in dem Bezugskoordinatensystem vorgesehen. Das Bezugskoordinatensystem weist einen Bezugspunkt auf, der durch die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung definiert ist. Bei einer Vermessung des Werkzeugs 10 in dem Bezugskoordinatensystem ist das Werkzeug 10 definiert zu dem Bezugspunkt ausgerichtet. Messpunkte sind damit mit einem festen Bezug relativ zu dem Bezugspunkt des Bezugskoordinatensystems angebbar.
Die erste Werkzeugerfassungseinheit 11 ist dazu vorgesehen, das Werkzeug 10 in dem Bezugskoordinatensystem zu vermessen. Mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11 ist das Werkzeug 10 in dem Bezugskoordinantensystem ausrichtbar und kann anschließend in dem Bezugskoordinatensystem vermessen werden. Die erste Werkzeugerfassungseinheit 11 ist damit zur Definition eines Werkzeugkoordinatensystems vorgesehen. Das Werkzeugkoordinatensystem ist als ein werkzeugfestes Koordinatensystem ausgebildet. Es weist einen Bezugspunkt auf, der durch das Werkzeug 10 definiert ist. Der Bezugspunkt kann beispielsweise durch eine Spitze des Werkzeugs 10 festgelegt sein. Grundsätzlich ist jeder eindeutig identifizierbare Punkt auf dem Werkzeug 10 als Bezugpunkt für das Werkzeugkoordinatensystem denkbar.
Die Recheneinheit ist dazu vorgesehen, mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11 das Werkzeugkoordinatensystem in Bezug auf das Bezugskoordinatensystem festzulegen und anschließend das Werkzeug 10 mittels der zweiten Werkzeugerfassungseinheit 16 in dem Werkzeugkoordinatensystem zu vermessen. Die Recheneinheit ist dabei dazu vorgesehen, Messpunkte in dem lokalen Bereich, der mittels der zweiten Werkzeugerfassungseinheit 16 vermessbar ist, mit Bezug auf das Werkzeugkoordinatensystem anzugeben. Das Werkzeug 10 ist in dem lokalen Bereich somit in Bezug auf das Werkzeugkoordinatensystem vermessbar. Messergebnisse, die mittels der zweiten Werkzeugerfassungseinheit ermittelt wurden, kann die Recheneinheit in dem Werkzeugkoordinatensystem angeben.
Zur Vermessung bestimmt die Recheneinheit zunächst das Werkzeugkoordinatensystem. Dazu fährt die Recheneinheit die erste Werkzeugerfassungseinheit 11 in eine Position, in der sie das Werkzeug 10 erfassen kann. Das Werkzeug 10 wird dabei zunächst in das Bildfeld der für die Durchlichtbilderfassung vorgesehenen Kamera 14 gebracht und das Werkzeug 10 wird mit der Durchlichtbilderfassung erfasst. Dann bestimmt die Recheneinheit mittels der Durchlichtbilderfassung den Bezugspunkt des Werkzeugs 10 und legt damit das Werkzeugkoordinatensystem in Bezug auf das Bezugskoordinatensystem fest.
Grundsätzlich kann die Recheneinheit das Werkzeugkoordinatensystem auch mittels der Kamera 15 bestimmen. Dazu fährt die Recheneinheit die erste Werkzeugerfassungseinheit 11 in eine Position, in der das Werkzeug 10 in einem Bildfeld der Kamera 15 angeordnet ist. Anschließend erfasst die Recheneinheit mit der Auflichtbilderfassung das Werkzeug 10 und bestimmt dadurch die Position des Bezugspunktes für das Werkzeugkoordinatensystem relativ zu dem Bezugspunkt des Bezugskoordinatensystems.
Das Werkzeugkoordinatensystem dient zur Festlegung von Messpositionen. In einem Messablauf, der der Recheneinheit als Messprogramm zugeführt wird oder den ein Benutzer mittels einer nicht näher dargestellten Eingabeeinheit festlegt, sind die Messpositionen in Bezug auf das Werkzeugkoordinatensystem definiert. In einem ersten Schritt nutzt die Recheneinheit die erste Werkzeugerfassungseinheit 11 zur Festlegung der Messpositionen in dem Bezugskoordinatensystem, dass zur Positionierung der Werkzeugerfassungseinheiten 11,16 verwendet wird.
Die Recheneinheit kann dabei die Messpositionen, an denen das Werkzeug 10 genauer vermessen werden soll, automatisch bestimmen. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Messpositionen in dem Messprogramm, das für die automatisierte Vermessung des Werkzeugs 10 vorgesehen ist, definiert sind. Zudem ist es denkbar, dass der Benutzer anhand einer Werkzeugdarstellung, die die Recheneinheit mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11 erstellt, die Messpositionen oder Messfelder festlegt.
In einem solchen Betriebsmodus startet der Benutzer zunächst eine Vermessung oder Teilvermessung des Werkzeugs 10 mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11, wodurch die Recheneinheit mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11 die Werkzeugdarstellung des Werkzeugs 10 ermittelt. Die Recheneinheit kann dabei als Werkzeugdarstellung unterschiedliche Darstellungen des Werkzeugs 10 anzeigen, die mittels der Erfassung des Werkzeugs 10 durch die erste Werkzeugerfassungseinheit 11 gewonnen wurden. Beispielsweise kann die Recheneinheit als Werkzeugdarstellung einfach das von der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11 erfasste Bild darstellen. Es ist aber auch denkbar, dass die Recheneinheit eine Darstellung des Werkzeugs 10 anzeigt, die mittels einer Kanten- und/oder Konturextraktion aus dem von der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11 erfassten Bild erstellt wurde.
Die Werkzeugdarstellung wird dann von der Recheneinheit zur Festlegung der Messpositionen und/oder des Messfelds vorgesehen. Die Recheneinheit stellt dazu die ermittelte Werkzeugdarstellung auf einer nicht näher dargestellten Anzeigeeinheit dar und stellt dem Benutzer ein oder mehrere Eingabehilfsmittel zur Verfügung, die zur Festlegung der Messpositionen mittels der Werkzeugdarstellung vorgesehen sind.
Die Recheneinheit ist in einem bevorzugten Betriebsmodus zunächst dazu vorgesehen, die Werkzeugdarstellung mittels der Durchlichtbilderfassung zu bestimmen. Zur Bestimmung der Werkzeugdarstellung ermittelt die Recheneinheit zunächst eine Werkzeugkontur und stellt diese auf der Anzeigeeinheit dar. Das Werkzeug 10 wird zur Bestimmung der Werkzeugkontur mit einer Drehbewegung beaufschlagt. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass das Werkzeug 10 während der Bestimmung der Werkzeugkontur still steht.
Anschließend kann der Benutzer mittels von der Recheneinheit zur Verfügung gestellten Eingabehilfsmitteln eine Position festlegen, die die Recheneinheit mit der Kamera 15, die für die Auflichtbilderfassung vorgesehen ist, anfahren soll. Sobald die Recheneinheit die erste Werkzeugerfassungseinheit 11 in die Position, in der die Kamera 15 das Werkzeug 10 erfasst, verfahren hat, zeigt die Recheneinheit das von der Kamera 15 bereitgestellte Bild als eine weitere Werkzeugdarstellung auf der Anzeigeeinheit an. Der Benutzer kann nun mittels der von der Recheneinheit bereitgestellten Eingabehilfsmittel in der Werkzeugdarstellung ein Messfeld festlegen, das mittels der zweiten Werkzeugerfassungseinheit 16 vermessen werden soll.
Nachdem der Benutzer das Messfeld festgelegt hat, verfährt die Recheneinheit den Koordinatenschlitten 38 in eine Position, in der die zweite Werkzeugerfassungseinheit 16 das Werkzeug 10 in dem Bereich des Messfelds erfasst. Anschließend vermisst die Recheneinheit mit der zweiten Werkzeugerfassungseinheit 16 das Werkzeug 10 in dem von dem Benutzer festgelegten Messfeld.
Das festgelegte Messfeld definiert den lokalen Bereich des Werkzeugs 10, für dessen Vermessung der Mikrosensor 17 der zweiten Werkzeugerfassungseinheit 16 vorgesehen ist. Das Messfeld weist eine maximale Größe auf, die lediglich einen Teilbereich des Werkzeugs 10 umfasst. Die Recheneinheit ist nicht dazu vorgesehen, mittels der zweiten Werkzeugerfassungseinheit 16 die Position des Bezugspunkts des Werkzeugkoordinatensystems in dem Bezugskoordinatensystem zu bestimmen.
Die Recheneinheit ermittelt mittels der zweiten Werkzeugerfassungseinheit 16 zunächst ein Messprofil des Werkzeugs 10, dessen Messwerte auf das Bezugskoordinatensystem bezogen sind. Anschließend rechnet die Recheneinheit diese Messwerte in das Werkzeugkoordinatensystem um. Das mittels der zweiten Werkzeugerfassungseinheit 16 ermittelte Messprofil ist damit auf das Werkzeugkoordinatensystem bezogen.
Aus unterschiedlichen Messprofilen, die die Recheneinheit mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11 und der zweiten Werkzeugerfassungseinheit 16 bestimmt hat, berechnet die Recheneinheit einen Werkzeug-Istdatensatz. Der Werkzeug-Istdatensatz ist auf das Werkzeugkoordinatensystem bezogen. Der Werkzeug-Istdatensatz kann auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden. Außerdem legt die Recheneinheit den Werkzeug-Istdatensatz in einer Speichereinheit ab. Der Werkzeug-Istdatensatz steht damit bei einer Weiterverwendung des Werkzeugs, beispielsweise in einem Bearbeitungsgerät, zur Verfügung.
Die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung ist auf unterschiedliche zweite Werkzeugerfassungseinheiten anpassbar. Alternative zweite Werkzeugerfassungseinheiten sind in den Figuren nicht näher dargestellt. Die Ausgestaltung des Mikrosensors 17 für das konfokale Messverfahren ist lediglich eine von mehreren möglichen Ausgestaltungen.
In einer alternativen Ausgestaltung ist die zweite Werkzeugerfassungseinheit für eine Streifenmustervermessung vorgesehen. Die zweite Werkzeugerfassungseinheit umfasst in dieser Ausgestaltung als Mikrosensor einen Streifenprojektor und eine optische Erfassungseinheit. Die Recheneinheit ist dazu vorgesehen, anhand einer Projektion des Streifenmusters eine Geometrie von einem lokalen Bereich des Werkzeugs 10 zu bestimmen und ein Messprofil zu erstellen. Der Streifenprojektor ist dafür dazu vorgesehen, ein Streifenmuster mit parallel verlaufenden Streifen zu erzeugen. Die Projektion, die diese Streifen auf dem Werkzeug 10 hervorrufen, hängt von der Geometrie des Werkzeugs 10 ab. Aus einem Verlauf der Streifen auf einer Oberfläche des Werkzeugs 10 kann die Recheneinheit dann die Geometrie des Werkzeugs 10 in dem lokalen Bereich ermitteln und ein Messprofil erstellen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die zweite Werkzeugerfassungseinheit für eine bildverarbeitende Nahauswertung vorgesehen. In dieser Ausgestaltung umfasst die zweite Werkzeugerfassungseinheit als Mikrosensor eine hochauflösende Kamera, die dazu vorgesehen ist, einen lokalen Bereich des Werkzeugs 10 mit einer Auflösung aufzunehmen, die wenigstens um einen Faktor 2 höher ist als die Auflösung der ersten Werkzeugerfassungseinheit 11. Die Kamera einer so ausgestalteten zweiten Werkzeugerfassungseinheit weist ein Bildfeld auf, das deutlich kleiner ist als ein Bildfeld, das die Kameras 14, 15 der ersten Werkzeugerfassungseinheit 16 aufweisen. Zur Vermessung der Topografie ist die Steuer- und Regeleinheit dazu vorgesehen, das Werkzeug 10 unter unterschiedlichen Bedienungen mittels der hochauflösenden Kamera zu erfassen. Zur Vermessung des Werkzeugzeugs 10 ist die Steuer- und Regeleinheit dabei insbesondere dazu vorgesehen, das Werkzeug 10 mit der hochauflösenden Kamera in zumindest zwei unterschiedlichen Abständen zu erfassen, um das Werkzeug 10 topografisch zu vermessen.
Bei einer Ausgestaltung der Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung mit der zweiten Werkzeugerfassungseinheit als hochauflösende Kamera kann auf den Drehmechanismus 22 zur Verstellung der zweiten Werkzeugerfassungseinheit gegenüber dem zweiten Kameraträger 36 verzichtet werden. Die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung ist dabei für eine modulare Ausstattung mit den unterschiedlichen zweiten Werkzeugerfassungseinheiten vorgesehen. Die unterschiedlichen zweiten Werkzeugerfassungseinheiten weisen jeweils gleiche Befestigungseinheiten zur Befestigung an dem zweiten Kameraträger 36 auf. Damit kann die Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung einfach in Abhängigkeit von einem Kundenwunsch mit einer der zweiten Werkzeugerfassungseinheiten versehen werden. Grundsätzlich ist aber auch ein nachträglicher Austausch der zweiten Werkzeugerfassungseinheit 16 gegen eine Werkzeugerfassungseinheit mit einer anderen Ausgestaltung denkbar.
Weiter ist grundsätzlich auch eine Ausgestaltung der Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung denkbar, die zwei der zweiten Werkzeugerfassungseinheiten aufweist, beispielsweise ist dabei eine Ausgestaltung möglich, bei der die beiden zweiten Werkzeugerfassungseinheiten seitlich neben der Kamera 15 an dem zweiten Kameraträger 36 angeordnet sind. Insbesondere ist dabei eine Ausgestaltung, bei der die Kamera zwischen den beiden zweiten Werkzeugerfassungseinheiten angeordnet ist, denkbar. Grundsätzlich sind aber auch andere Ausgestaltungen denkbar.
Bezugszeichenliste

10: Werkzeug
11: Werkzeugerfassungseinheit
12: Beleuchtungseinheit
13: Beleuchtungseinheit
14: Kamera
15: Kamera
16: Werkzeugerfassungseinheit
17: Mikrosensor
18: Grundkörper
19: Linearverstellmechanismen
20: Linearverstellmechanismen
21: Drehmechanismus
22: Drehmechanismus
23: Drehachse
24: Drehachse
25: Drehachse
26: Linearverstellachse
27: Linearverstellachse
28: Linearverstellachse
29: Werkzeugspindel
30: Werkzeugaufnahme
31: Werkzeugkörper
32: Werkzeugfutter
33: Werkzeugrotationsachse
34: Drehmechanismus
35: Kameraträger
36: Kameraträger
37: Optikturm
38: Koordinatenschlitten
39: Linearverstellmechanismus

Claims

Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung zum Vermessen und/oder Einstellen eines Werkzeugs (10), mit einer ersten Werkzeugerfassungseinheit (11) zur kontaktlosen Vermessung des Werkzeugs (10), die zumindest eine Beleuchtungseinheit (12, 13) und zumindest eine Kamera (14, 15) aufweist und die dazu vorgesehen ist, das Werkzeug (10) in Bezug zu einem Bezugskoordinatensystem zu setzen, mit einer zweiten Werkzeugerfassungseinheit (16) zur kontaktlosen Vermessung des Werkzeugs (10), die zumindest einen Mikrosensor (17) aufweist, der dazu vorgesehen ist, einen lokalen Bereich des Werkzeugs (10) zu vermessen, und mit einer Recheneinheit, die dazu vorgesehen ist, mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit (11) ein auf das Bezugskoordinatensystem bezogenes Werkzeugkoordinatensystem für eine Vermessung des lokalen Bereichs des Werkzeugs (10) mittels der zweiten Werkzeugerfassungseinheit (16) zu bestimmen.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit dazu vorgesehen ist, die erste Werkzeugerfassungseinheit (11) zur Festlegung einer Messposition für die zweite Werkzeugerfassungseinheit (16) vorzusehen.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit dazu vorgesehen ist, die erste Werkzeugerfassungseinheit (11) zur Definition eines Messfelds für die zweite Werkzeugerfassungseinheit (16) vorzusehen.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit, die in wenigstens einem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, eine mittels der ersten Werkzeugerfassungseinheit (11) ermittelte Werkzeugdarstellung anzuzeigen, und eine Eingabeeinheit, die in wenigstens einem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, zumindest ein Eingabewerkzeug zur Festlegung einer Messposition und/oder eines Messfelds für die zweite Werkzeugerfassungseinheit (16) anhand der Werkzeugdarstellung bereitzustellen.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Werkzeugerfassungseinheit (11) zumindest für eine Durchlichtbilderfassung vorgesehen ist.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Werkzeugerfassungseinheit (11) zumindest für eine Auflichtbilderfassung vorgesehen ist.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Werkzeugerfassungseinheit (16) relativ zu wenigstens einem Teil der ersten Werkzeugerfassungseinheit (11) verstellbar ist.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Drehmechanismus (21, 22), der dazu vorgesehen ist, die zweite Werkzeugerfassungseinheit (16) relativ zumindest zu der Kamera (14) der ersten Werkzeugerfassungseinheit (11) zu schwenken und/oder zu drehen.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Drehachsen (23, 24, 25), die für eine relative Verstellung zwischen der zweiten Werkzeugerfassungseinheit (16) und dem Werkzeug (10) vorgesehen sind.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest zwei Linearverstellachsen (26, 27, 28), entlang denen die zweite Werkzeugerfassungseinheit (16) verstellbar ist.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrosensor (17) als ein Topografiesensor ausgebildet ist, der im Wesentlichen für eine räumliche Erfassung einer Werkzeugtopografie vorgesehen ist.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Werkzeugerfassungseinheit (16) für eine konfokale Vermessung vorgesehen ist.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Werkzeugerfassungseinheit (16) für eine Streifenmustervermessung vorgesehen ist.
Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrosensor (17) eine Kamera aufweist, die für eine hochauflösende optische Vermessung vorgesehen ist.
Verfahren zum Vermessen eines Werkzeugs (10) in einer Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung, insbesondere in einer Einstell- und/oder Messgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Beleuchtungseinheit (12, 13) und einer Kamera (14, 15) einer ersten Werkzeugerfassungseinheit (11) zur kontaktlosen Vermessung des Werkzeugs (10) ein auf ein Bezugskoordinatensystem bezogenes Werkzeugkoordinatensystem bestimmt wird, und dass in dem Werkzeugkoordinatensystem ein lokaler Bereich des Werkzeugs (10) mit einem Mikrosensor (17) einer zweiten Werkzeugerfassungseinheit (16) zur kontaktlosen Vermessung des Werkzeugs (10) vermessen wird.