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Die Erfindung betrifft eine Tasteinheit für eine Messvorrichtung. Die Tasteinheit kann einen Tastarm oder einen Tastkopf aufweisen oder einen solchen bilden. Die Tasteinheit weist ein Gehäuse mit einer Lagereinrichtung auf, an der ein Tastelement verschiebbar und/oder schwenkbar gelagert ist. Das Tastelement dient zum berührungslosen oder taktilen Bestimmen einer Position oder eines Messwertes eines zu messenden Objekts. Dazu wird das Tastelement und insbesondere dessen Antastteil (z. B. Tastkugel oder lastspitze) in Bezug zu einer Oberfläche eines zu messenden Objekts gebracht und bei taktil arbeitenden Tastelementen an die Oberfläche angedrückt. Eine Erfassungseinrichtung erfasst die Position und/oder Bewegung des Tastelements beziehungsweise des Antastteils. Ein die Position und/oder Bewegung des Tastelements angebender Messwert der Erfassungseinrichtung dient zur Messung einer dimensionellen Größe des Objekts. Mit Hilfe einer solchen Tasteinheit können Formen, Konturen, die Rauheit einer Oberfläche oder ähnliche Messgrößen erfasst werden. Als Messvorrichtung dient beispielsweise ein Verzahnungsmessgerät, eine Wellenmessmaschine, ein Zylinderkoordinatenmessgerät, ein kartesisches 3D-Koordinatenmessgerät, ein Formmessgerät oder ein Tastschnittgerät.
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Tasteinheiten sind bekannt. Das Tastelement ist üblicherweise in einem oder mehreren Freiheitsgraden bewegbar, beispielsweise in wenigstens einem Freiheitsgrad schwenkbar und in wenigstens einem Freiheitsgrad linear verschiebbar.
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Die Erfassungseinrichtung muss in der Lage sein, die Bewegung des Tastelements genau zu erfassen und ein entsprechendes Messwertsignal zu erzeugen. Bei den heute üblichen Tasteinheiten wird hierfür ein erheblicher konstruktiver Aufwand betrieben, um die erforderte Genauigkeit in mehreren Freiheitsgraden gleichzeitig zu erhalten.
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Eine aus
DE 19 501 178 C2 bekannte Tasteinheit weist ein Tastelement auf, das über ein Parallelogrammsystem mit vier Blattfedergelenken in einem Gehäuse gelagert ist. Die Blattfedergelenke müssen quasi reibungsfrei sein. Durch das Parallelogrammsystem ist eine Verschiebung des Tastelements in zwei Raumrichtungen möglich. Die Erfassungseinrichtung der Tasteinheit arbeitet berührungslos. Auf einem mit dem Tastelement verbundenen Linearschlitten sind zwei eindimensionale Maßstäbe angeordnet, über die eine Verschiebung des Schlittens in jeweils eine Richtung inkremental abgetastet werden kann. Jeder Maßstab ist durch in Abtastrichtung nebeneinander angeordnete Striche gebildet. Über beide Maßstäbe gemeinsam kann somit eine zweidimensionale Messung der Bewegung des Tastelements in der Parallelogrammebene erfolgen.
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Aus dem Artikel
„Nanometric Resolution Absolute Position Encoders", P. Masa, E. Franzi, C. Urban, 13th European Space Mechanisms and Tribology Symposium, 23. bis 25. September 2009 ist ein zweidimensionales Messprinzip bekannt, bei dem ein zweidimensionales flächiges Muster zur Positionserfassung bzw. Bewegungserfassung verwendet wird. Zweidimensionale Sensoren sind beispielsweise auch aus
US 6 765 195 B1 ,
EP 1 099 936 A1 oder
WO 2006/067481 A1 bekannt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik kann es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine im Aufbau einfache Tasteinheit zu schaffen, dies sich kostengünstig herstellen lässt und gleichzeitig eine hohe Messgenauigkeit gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch eine Tasteeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die Tasteinheit hat eine Halterung oder Aufnahme, um ein Tastelement insbesondere auswechselbar an der Tasteinheit zu halten. Das Tastelement hat, vorzugsweise an seinem freien Ende, ein Antastteil, z. B. bei taktil messenden Tasteinheiten eine Kugel oder eine Tastspitze. Das Antastteil kann bei berührungslos arbeitenden Tasteinheiten auch zum berührungslosen Antasten der Oberfläche eines zu messenden Objekts eingerichtet sein und zum Beispiel eine Abstrahlöffnung für Licht am Antastteil aufweisen.
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Die Tasteinheit weist eine Lagereinrichtung auf, über die das Tastelement bzw. die zum Halten des Tastelements dienende Halterung linear verschiebbar und/oder schwenkbar an einem Gehäuse gelagert ist. Das Antastteil kann über die Lagereinrichtung vorzugsweise in Bezug auf einen, zwei oder drei Freiheitsgrad bewegbar sein.
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Über eine Krafterzeugungseinrichtung kann das Tastelement mit einer Kraft beaufschlagt werden. Diese Krafterzeugungseinrichtung dient dazu, bei einer taktil messenden Tasteinheit eine Messkraft zwischen dem Antastteil des Tastelements und der Oberfläche des zu messenden Objekts zu erzeugen. Mittels der Krafterzeugungseinrichtung kann das Tastelement auch in einer definierten Ruhelage gehalten werden. Die Krafterzeugungseinrichtung kann auch dazu dienen, die Position oder die Ausrichtung des Tastelements zu verändern.
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Mit Hilfe einer Erfassungseinrichtung der Tasteinheit wird die Position und/oder Bewegung des Antastteils des Tastelements erfasst bzw. ermittelt. Die Erfassungseinrichtung erfasst zumindest zwei oder drei Freiheitsgrade mit einem einzigen Erfassungsvorgang sozusagen gleichzeitig. Die Erfassungseinrichtung arbeitet mit optischen Erfassungsmitteln. Vorzugsweise wird mit Hilfe einer einzigen Kamera oder eines vergleichbaren Detektors die Bewegung bzw. die Position des Antastteils bezüglich mehrerer Freiheitsgrade und insbesondere bezüglich sechs Freiheitsgrade gleichzeitig erfasst. Es genügt somit ein einziger Erfassungsvorgang um die Position bzw. Bewegung des Antastteils im Raum zu ermitteln. Insbesondere ist es dabei möglich, wenigstens einen Zusatzfreiheitsgrad zu erfassen. Der Zusatzfreiheitsgrad ist eine Messung der Position und/oder Bewegung des Antastteils in einem Freiheitsgrad, für den die Lagereinrichtung zur Lagerung des Tastelements keine Bewegung zulässt. Über diesen Zusatzfreiheitsgrad können somit Lagerfehler erkannt und berücksichtigt werden. Es ist dabei möglich, eine Fehlerkorrektur in der Erfassungseinrichtung und/oder in einer mit der Erfassungseinrichtung in Kommunikationsverbindung stehenden Auswerteeinheit durchzuführen. Auf diese Weise lassen sich besonders exakte Messwerte für das zu messende Objekt erhalten.
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Wenn beispielsweise die Lagereinrichtung zwei Schwenklager und ein translatorisches Lager aufweist, so dass das Antastteil relativ zu zwei Schwenkachsen geschwenkt und in eine Raumrichtung translatorisch bewegt werden kann, können insbesondere die durch die Erfassungseinrichtung in demselben Erfassungsvorgang bereitgestellten Messwerte in die beiden anderen Raumrichtungen zur Fehlerkorrektur verwendet werden. Die Lagerungseinrichtung dürfte diese Bewegungen nicht zulassen. Unabhängig von der Qualität der verwendeten Lager in der Lagereinrichtung kann somit eine sehr präzise Bestimmung der Position bzw. der Bewegung des Antastteils erreicht werden.
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Insbesondere wird die Position und/oder die Bewegung des Antastteils ummittelbar relativ zu einem Gehäuse der Tasteinheit ermittelt. Separate Einzelmessungen unterschiedlicher Freiheitsgrade und deren Verknüpfung miteinander können daher entfallen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist die optische Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet, die Position und/oder die Bewegung des Antastteils durch ein Bildverarbeitungsverfahren und/oder ein Mustererkennungsverfahren zu bestimmen. Beispielsweise können sich verändernde Lichtmuster von einer Kamera der Erfassungseinrichtung erfasst und in der Erfassungseinrichtung ausgewertet werden. Vorzugsweise werden aus der Veränderung des insbesondere zweidimensionalen Lichtmusters alle sechs möglichen Freiheitsgrade einer Bewegung ermittelt. Somit kann in kurzer Rechenzeit eine Fehlererkennung erfolgen und gegebenenfalls eine Fehlerkorrekturrechnung durchgeführt werden.
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Die Erfassungseinrichtung kann auch interferometrische Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder Bewegung des Antastteils verwenden.
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Die Tasteinheit kann bei einer Ausführungsform einen schwenkbar gelagerten Tastarm aufweisen, beispielsweise wenn die Tasteinheit durch ein Tastschnittgerät gebildet ist. Der Tastarm ist um eine Schwenkachse eines Schwenklagers der Lagereinrichtung schwenkbar gelagert. Dabei erfasst die Erfassungsrichtung nicht nur den Freiheitsgrad der Bewegung des Tastarms um die Schwenkachse des Schwenklagers, sondern wenigstens einen Zusatzfreiheitsgrad, so dass ein Lagerfehler im Schwenklager erkannt und insbesondere auch eine Fehlerkorrekturrechnung bei der Bestimmung der Position und/oder der Bewegung des Antastteils erfolgen kann.
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Die Erfassungseinrichtung kann bei einem Ausführungsbeispiel eine Lichtquelle, einen von der Lichtquelle angestrahlten mehrzeiligen Fotoempfänger sowie eine zweidimensionale Kodierplatte aufweisen. Die Kodierplatte ist dabei im Lichtweg zwischen der Lichtquelle und dem Fotoempfänger angeordnet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lichtquelle und der Fotoempfänger unbeweglich am Gehäuse der Tasteinheit angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Kodierplatte unbeweglich am Gehäuse der Tasteinheit angeordnet sein.
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Die Erfassungseinrichtung kann dabei außerdem ein Mittel zur Veränderung des durch die Kodierplatte am Fotoempfänger erzeugten Lichtmusters aufweisen. Dieses Mittel arbeitet mit dem Tastelement zusammen und ist insbesondere mechanisch mit dem Tastelement verbunden. Bei der Bewegung des Tastelements verändert das Mittel das vom Fotoempfänger detektierte Lichtmuster. Dieses Lichtmuster wird durch das von der Kodierplatte ausgehende und auf den Fotoempfänger auftreffende Licht hervorgerufen. Die Erfassung der Position und/oder Bewegung des Antastteils des Tastelements erfolgt dabei berührungslos durch ein optisches Erfassungsverfahren. Aufgrund der zweidimensionalen Kodierplatte kann gleichzeitig eine Bewegung des Tastelements in bis zu sechs Freiheitsgraden erfasst werden. Das Mittel zur Änderung des Lichtmusters verändert bei einer Bewegung des Antastteils die Stelle und/oder den Eintrittswinkel der auf die Kodierplatte auftreffenden Lichtstrahlen. Dies bewirkt eine Veränderung des Lichtmusters am Fotoempfänger hinsichtlich der Größe und/oder der Form und/oder der Kantenverläufe zwischen hellen und dunklen Bereichen und/oder der Position des Lichtmusters auf der Empfängerfläche des Fotoempfängers. Dadurch lassen sich nicht nur lineare Verschiebungen in eine Raumrichtung, sondern zusätzlich auch Dreh- bzw. Schwenkbewegungen erfassen. Für die Erfassung der Position und/oder Bewegung des Antastteils des Tastelements wird bei diesem Ausführungsbeispiel nur wenig Raum benötigt. Getrennte Maßstäbe oder Skalen zur Messung jedes Freiheitsgrads in der Bewegung des Antastteils sind nicht notwendig.
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Es ist außerdem möglich, die Lichtquelle, den Fotoempfänger und auch die Kodierplatte ortsfest am Gehäuse anzuordnen und ein einfache Mittel zur Veränderung des Lichtmusters, beispielsweise einen Spiegel, in den Lichtweg einzubringen, der bei der Bewegung des Antastteilsein verändertes Lichtmuster am Fotoempfänger bewirkt.
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Als Lichtquelle kann beispielsweise ein Halbleiter-Leuchtmittel dienen, wie etwa ein Lumineszenzdiode, eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode. Auch andere Leuchtmittel sind einsetzbar. An die abgestrahlte Lichtwellenlänge werden keine besonderen Anforderungen gestellt. Es kann monokromatisches und/oder weißes Licht verwendet werden. Das abgestrahlte Licht kann einen divergenten Lichtkegel erzeugen. Während einer Messung bleibt die Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle aber unverändert, Die Intensität des abgestrahlten Lichts sowie die geometrischen Eigenschaften des Lichtabstrahlbereichs sind somit während der Messung unverändert. Vorzugsweise sind keine das Licht im Lichtweg zwischen der Lichtquelle und dem Fotoempfänger fokussierenden optischen Bauelemente, insbesondere Linsen oder dergleichen vorhanden. Auch die Lichtquelle selbst benötigt derartige fokussierende optische Bauelemente nicht. Dies reduziert den Aufwand und die Kosten.
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Der Fotoempfänger weist bei einer Ausführungsform mehrere in Zeilen und Spalten angeordnete Fotodetektoren auf.
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Insbesondere handelt es sich bei dem Fotoempfänger um einen Kamerachip, vorzugsweise einen CCD-Kamerachip. Auch am Fotoempfänger sind vorzugsweise keine optischen Bauelemente zur Fokussierung, insbesondere keine Linsen vorgesehen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist die mit Licht von der Lichtquelle beleuchtete Fläche auf der Kodierplatte und/oder dem mehrzeiligen Fotoempfänger in beide Dimensionen der Fläche stets kleiner als die Fläche des Fotoempfängers bzw. die Fläche der Kodierplatte. Eine vollständige Beleuchtung der Kodierplatte und/oder des Fotoempfängers ist vermieden. Dadurch ist sichergestellt, dass in jeder Situation eine Änderung des Lichtmusters hervorgerufen werden kann, um Positionsänderungen des Antastteils erfassen zu l
können. Der Lichtfleck kann dabei nicht nur seine Position, sondern auch seine Kontur und/oder seine Größe ändern, was ebenfalls zu einer Veränderung des Lichtmusters führt, beispielsweise wenn der Winkel, in dem die Lichtstrahlen auf die Kodierplatte auftreffen verändert wird oder wenn die Länge des Lichtwegs verändert wird.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Kodierplatte in einer Ebene angeordnet, die parallel zu einer oder mehreren Schwenkachsen der Lagereinrichtung orientiert ist. Bei einer Schwenkbewegung des Tastelements um eine solche Schwenkachse kann der durch das Licht auf der Kodierplatte beleuchtete Bereich, also der Lichtfleck, in der Ebene der Kodierplatte verschoben werden. Eine solche Verschiebung lässt sich besonders genau detektieren, was zu einer hohen Messgenauigkeit führt.
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Sowohl die Kodierplatte, als auch der Fotoempfänger können unbeweglich am bzw. im Gehäuse angeordnet sein. Vorzugsweise erstreckt sich die Kodierplatte in einer Ebene, die parallel zur Ebene des mehrzeiligen Fotoempfängers ausgerichtet ist. Es ist alternativ hierzu auch möglich, dass die Kodierplatte mit dem Tastelement verbunden ist und als Mittel zur Veränderungen des Lichtmusters dient. Bei anderen alternativen Ausführungsformen könnte auch die Lichtquelle oder der Fotoempfänger mit dem Tastelemente bewegungsgekoppelt sein und als Mittel zur Veränderung des Lichtmusters dienen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Lichtweg zwischen der Lichtquelle und dem Fotoempfänger ein Spiegel eingebracht, der als Mittel zur Veränderung des Lichtmusters dient. Der Spiegel reflektiert das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht zur Kodierplatte bzw. zum Fotoempfänger hin. Der Spiegel ist bewegungsgekoppelt mit dem Tastelement. Beispielsweise kann eine Schwenkbewegung des Tastelements zur Neigung bzw. Neigungsänderung des Spiegels führen und damit das am Fotoempfänger empfangene Lichtmuster verändern. Der Spiegel ist vorzugsweise als Planspiegel ausgeführt und kann parallel oder in eine oder zwei Raumrichtungen geneigt gegenüber der Ebene der Kodierplatte und/oder der Ebene des Fotoempfängers ausgerichtet sei. Es ist auch möglich, einen gewölbten Spiegel zu verwenden, insbesondere einen konkav gewölbten Spiegel. Durch einen geneigten oder gewölbten Spiegel können sehr einfach lineare Bewegungen des Tastelements parallel zur Ebene des Fotoempfängers bzw. der Kodierplatte durch die dadurch bewirkte Veränderung des Lichtmusters erfasst werden.
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Bevorzugt ist der Spiegel fest und gegenüber dem Tastelement unbeweglich mit diesem verbunden. Das Tastelement und der Spiegel bewegen sich dabei gemeinsam relativ zum Gehäuse, wenn das Tastelement durch Antasten des Objekts aus seiner Ruhelage ausgelenkt wird. Dies verursacht einen sehr einfachen Aufbau der Tasteinheit und insbesondere der Erfassungseinrichtung.
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Bei einer Ausführungsform können der Spiegel und die Kodierplatte eine gemeinsame Baueinheit bilden und mit dem Tastelement bewegungsgekoppelt sein. Die Spiegelfläche kann dabei unmittelbar auf die Kodierplatte aufgebracht sein und dort das auftreffende Licht reflektierende Zonen bilden. Zur Erzeugung des Lichtmusters können ferner das auftreffende Licht absorbierende Zonen auf der Kodierplatte vorhanden sein. Die Anzahl der Bauteile kann auf diese Weise weiter reduziert werden.
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Die Kodierplatte kann auch für das Licht der Lichtquelle transparente Zonen und nicht-transparente Zonen aufweisen, um das Lichtmuster am Fotoempfänger zu erzeugen. Bei dieser Ausführung wird die Kodierplatte nicht zur Umlenkung des Lichts verändert, sondern teilweise durchstrahlt.
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Um eine hohe Genauigkeit der Bewegungen des Tastelements zu erfassen, ist der erste Abschnitt des Lichtwegs von der Lichtquelle bis zur Kodierplatte vorzugsweise deutlich größer als der zweite Abschnitt des Lichtwegs von der Kodierplatte bis zum Fotoempfänger. Insbesondere beträgt die Länge des zweiten Abschnitts vorzugsweise maximal zwei Zentimeter und ist insbesondere kleiner als 1 Zentimeter.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. In der Beschreibung werden wesentliche Merkmale der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:
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1 bis 4 jeweils ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Tasteinheit,
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5 eine stark schematisierte Darstellung einer Lichtquelle und eines mehrzeiligen Fotoempfängers der Tasteinheit in Draufsicht auf die Empfängerseite des Fotoempfängers,
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6 eine stark schematisierte Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kodierplatte und
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7 bis 10 jeweils ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Tasteinheit.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Tasteinheit 10 stark schematisiert als Blockschaltbild veranschaulicht. Die Tasteinheit 10 weist ein Gehäuse 12 auf, an dem eine Lagereinrichtung 16 angeordnet ist. Über die Lagereinrichtung 16 ist ein Tastelement 14 bewegbar am Gehäuse 12 gelagert. Die Lagereinrichtung 16 weist eine Halterung 20 auf, mittels der das Tastelement 14 auswechselbar an der Tasteinheit 10 bzw. dem Gehäuse 12 gelagert ist. Die Lagereinrichtung 16 kann eine oder mehrere Schwenklager und/oder ein oder mehrere translastorische Lager aufweisen. Somit kann das Tastelement 14 bzw. ein vorzugsweise am freien Ende des Tastelements 14 vorhandenes Antastteil 15 in wenigstens eine Raumrichtung X, Y, Z linear bewegbar und/oder um wenigstens eine Schwenkachse drehbar bzw. schwenkbar gelagert sein. Die Schwenkachsen können, müssen aber nicht parallel zu einer der Raumrichtungen X, Y, Z orientiert sein.
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Zur Erfassung der Bewegung und/oder der Position des Antastteils 15 ist eine Erfassungseinrichtung 25 vorhanden. Die Erfassungseinrichtung 25 erzeugt ein Messsignal M. Die Erfassungseinrichtung 25 ist als optische Erfassungseinrichtung 25 ausgeführt und erfasst die Position und/oder die Bewegung des Tastelements 14 bzw. des Antastteils 15 bzw. eines damit unbeweglich verbundenen Bestandteils der Lagereinrichtung 16, beispielsweise der Halterung 20 unmittelbar berührungslos. Die Erfassung der Position und/oder der Bewegung erfolgt in einem Messvorgang in wenigstens zwei Freiheitsgraden gleichzeitig. Das Messsignal M wird an eine Auswerteeinheit 26 übermittelt. Die Auswerteeinheit 26 ermittelt aus dem Messsignal M ein Positionssignal P, das die Position und/oder Bewegung des Antastteils 15 beschreibt. Die Auswerteeinheit 26 kann als separate Recheneinheit ausgeführt oder in die Erfassungseinrichtung 25 integriert sein.
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Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sei lediglich beispielhaft angenommen, dass die Lagereinrichtung 16 nur eine translatorische Bewegung des Tastelements 14 bzw. des Antastteils 15 in Z-Richtung zulässt. Es würde daher genügen, wenn durch die Erfassungseinrichtung 25 die translatorische Bewegung in Z-Richtung erfasst wird.
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Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Position und/oder Bewegung des Antastteils 15 zumindest in einem Freiheitsgrad erfasst bzw. bestimmt, in dessen Richtung (translatorisch oder rotatorisch) die Lagereinrichtung 16 keine Bewegung zulässt. Dieser Freiheitsgrad kann als Zusatzfreiheitsgrad F bezeichnet werden. Die Messung beziehungsweise Bestimmung der Position und/oder Bewegung in dem wenigstens einen Zusatzfreiheitsgrad F kann dazu verwendet werden, Lagerfehler in der Lagereinrichtung 16 zu erkennen und beispielsweise eine Fehlerkorrektur durchzuführen. Die Messung beziehungsweise Bestimmung der Position und/oder Bewegung in dem wenigstens einen Zusatzfreiheitsgrad F erfolgt in einem Erfassungsvorgang gemeinsam mit der Messung beziehungsweise Bestimmung der Position und/oder Bewegung des Antastteils 15 in den von der Lagereinrichtung 16 ermöglichten Freiheitsgraden.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird neben dem translatorischen Freiheitsgrad TZ in Z-Richtung beispielsweise zumindest einer der folgenden Zusatzfreiheitsgrade F erfasst:
- – der translatorische Freiheitsgrad IV in Y-Richtung,
- – der translatorische Freiheitsgrad IX in X-Richtung,
- – der rotatorische Freiheitsgrad DZ einer Drehbewegung um die Z-Achse,
- – der rotatorische Freiheitsgrad DY einer Drehbewegung um die Y-Achse,
- – der rotatorische Freiheitsgrad DY einer Drehbewegung um die X-Achse.
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Einer oder mehrere dieser Zusatzfreiheitsgrade F können bei diesem Ausführungsbeispiel zur Erkennung eines Lagerfehlers der Lagereinrichtung 16 verwendet werden. Dadurch sind sehr exakte Positionsbestimmungen und/oder Bewegungsbestimmungen für das Antastteil 15 möglich, unabhängig davon, wie groß die Genauigkeit der Lagereinrichtung 16 ist.
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Vorzugsweise ist die Erfassungseinrichtung 25 dazu eingerichtet, alle sechs Freiheitsgrade gleichzeitig zu erfassen und als Messsignal M an die Auswerteeinheit 26 zu übermitteln. Dort kann das Positionssignal P in allen sechs Freiheitsgraden angegeben bzw. die betreffenden Zusatzfreiheitsgrade F dazu verwendet werden, Fehler bei der Bestimmung der Position und/oder der Bewegung des Antastteils 15 zu erkennen und/oder durch eine Fehlerkorrekturrechnung zu eliminieren bzw. zumindest zu reduzieren.
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Die Tasteinheit 10 kann Bestandteil einer nicht näher dargestellten Messvorrichtung sein, beispielsweise zur Messung eines Konturverlaufs, einer Form in mehreren Dimensionen, der Rauheit einer Oberfläche oder ähnlichem. Bei der Messvorrichtung handelt es sich beispielsweise um ein Formmessgerät, ein Verzahnungsmessgerät, eine Wellenmessmaschine, ein Tastschnittgerät, ein Zylinderkoordinatenmessgerät oder ein kartesisches 3D-Koordinatenmessgerät.
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Die Messungen können diskret an mehreren Stellen der Oberfläche des zu messenden Objekts oder linienhaft kontinuierlich durchgeführt werden. Zur Aufnahme eines Messwertes kann das Tastelement 14 mit seinem Antastteil 15 in Kontakt mit dem zu messenden Objekt gebracht werden. Dabei wird das Antastteil 15 des Tastelements 14 bewegt, was von der Erfassungseinrichtung 25 erfasst wird. Es ist alternativ zu den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen auch möglich, dass das Tastelement 14 berührungslos misst und dazu in der Nähe der Objektoberfläche positioniert wird, wobei die Position und/oder Bewegung des Tastelements 14 beziehungsweise dessen Antastteils 15 durch die Erfassungseinrichtung 25 erfasst wird.
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Das Blockschaltbild nach 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Tasteinheit 10 in Form eines Tastschnittgeräts 10a. Das Tastschnittgerät 10a weist einen Tastarm auf, der über ein Schwenklager 16a der Lagereinrichtung 16 relativ zu einem nicht dargestellten Gehäuse 12 schwenkbar gelagert ist. An einem Ende des Tastarms 21 ist das Tastelement 14 gehalten. Das entgegengesetzte Ende des Tastarms 21 bildet einen Fortsatz 19, der der Erfassungseinrichtung 25 zugeordnet ist. Die Erfassungseinrichtung 25 erfasst die Schwenkposition bzw. die Schwenkbewegung des Tastarms 21 um die Schwenkachse des Schwenklagers 16a. Die Schwenkachse des Schwenklagers 16a verläuft beispielsgemäß in Y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene. Die zu ermittelnde Schwenkposition P entspricht daher dem rotatorischen Freiheitsgrad DY um die Y-Achse. Wenn zusätzlich hierzu wenigstens ein weiterer Zusatzfreiheitsgrad F, beispielsweise der translatorische Freiheitsgrad TX entlang der X-Achse und/oder der translatorische Freiheitsgrad TZ entlang der Z-Achse erfasst wird, kann der Lagerfehler des Schwenklagers 16a ermittelt und vorzugsweise bei der Bestimmung der Position oder der Bewegung des Antastteils 15 berücksichtigt werden.
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In den 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Tasteinheit 10 stark schematisiert in Form eines Blockschaltbilds veranschaulicht. Zu der Tasteinheit 10 gehört ein Tastkopf 11 mit dem Gehäuse 12. Am Gehäuse 12 ist beispielsgemäß eine mechanische und/oder elektrische Schnittstelle 13 vorhanden, mittels der der Tastkopf 11 lösbar in einer nicht dargestellten Messvorrichtung angebracht werden kann. Auf diese Weise können mit der Messvorrichtung verschiedene Tastköpfe 11 abhängig von der Messaufgabe verbunden werden. In einen Tastkopf 11 können erforderlichenfalls über die Halterung 20 auch unterschiedliche Tastelemente 14 eingesetzt werden. Es ist allerdings auch möglich, dass die Tastelemente 14 nur gemeinsam mit dem Tastkopf austauschbar sind.
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Die Bewegung des Tastelementes 14 relativ zum Gehäuse 12 wird wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen durch die Lagereinrichtung 16 ermöglicht. Das Antastteil 15 befindet sich außerhalb des Gehäuses 12 mit Abstand zur Lagereinrichtung 16. Die Lagereinrichtung 16 kann Bewegungen des Tastelements 14 in einem und vorzugsweise in mehreren Freiheitsgraden ermöglichen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 und 4 der Tasteinheit 10 ist das Tastelement 14 durch die Lagereinrichtung 16 um eine erste Schwenkachse S1, um eine rechtwinklig hierzu verlaufende zweite Schwenkachse S2 sowie in Z-Richtung linear verschiebbar. Die zweite Schwenkachse S2 verläuft in den 1 und 2 rechtwinklig zur Zeichenebene in Y-Richtung. Die Anzahl der Freiheitsgrade, in denen das Tastelement 14 bewegbar ist, hängt von der durchzuführenden Messaufgabe und der Ausführung der Messvorrichtung ab und kann entsprechend gewählt werden.
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Die Tasteinheit 10 kann bei allen Ausführungsbeispielen eine Krafterzeugungseinrichtung 17 aufweisen, die eine Kraft auf das Tastelement 14 ausüben kann, insbesondere. Die Krafterzeugungseinrichtung 17 kann beispielsweise mechanisch, elektrisch oder elektromagnetisch arbeiten. Als Krafterzeugungseinrichtung 17 dient beim Ausführungsbeispiel gemäß der 3 und 4 ein Vorspannmittel 17a auf, um das Tastelement 14 in eine Ausgangslage vorzuspannen. In dieser Ausgangslage erstreckt sich das vorzugsweise stabförmige Tastelement 14 in Z-Richtung. Die Längsachse des Tastkopfes 11 verläuft somit in Z-Richtung. Das Vorspannmittel 17a ist im Gehäuse 12 angeordnet und kann beispielsweise mehrere Federelemente 18 oder andere krafterzeugende Mittel aufweisen, wie z. B. einen Elektromagneten. Das Vorspannmittel 17a beaufschlagt beispielsgemäß einen Fortsatz 19, der mit dem Tastelements 14 mechanisch unbeweglich verbunden ist und der auf der dem Antastteil 15 entgegengesetzten Seite relativ zur Lagereinrichtung 16 im Gehäuse 12 angeordnet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 kann als Fortsatz 19 das dem Tastelement 14 entgegengesetzte Ende des Tastarms 21 dienen.
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Wie erläutert dient die Erfassungseinrichtung 25 dazu, die Position und/oder Bewegung des Tastelements 14 bzw. des Antastteils 15 zu erfassen und ein der Bewegung entsprechendes Messsignal M zu erzeugen. Dieses Messsignal M wird der Auswerteeinheit 26 übermittelt, die zur Tasteinheit 10 oder zur Messvorrichtung gehören kann. Die Auswerteeinheit 26 kann auch Bestandteil des Tastkopfes 11 sein.
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Die Erfassungseinrichtung 25 arbeitet optisch. Sie kann zur Erfassung der Position und/oder Bewegung des Antastteils 15 Bildverarbeitungsverfahren und/oder Mustererkennungsverfahren ausführen. Es ist auch möglich, dass die Erfassungseinrichtung 25 interferometrische Verfahren verwendet.
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Nachfolgend wird eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform einer optischen Erfassungseinrichtung 25 anhand der in den 3, 4 und 7 bis 10 dargestellten Ausführungsformen der Tasteinheit 10 erläutert.
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Die Erfassungseinrichtung 25 weist beispielsgemäß eine Lichtquelle 27 auf, die beispielsweise durch eine Lumineszenzdiode und vorzugsweise durch eine Leuchtdiode gebildet sein kann. Die Lichtquelle 27 strahlt divergierendes Licht ab. Das von der Lichtquelle 27 abgestrahlte Licht wird von einem mehrzeiligen Fotoempfänger 28 erfasst. Der Fotoempfänger 28 kann beispielweise durch einen CCD-Kamerachip gebildet sein. Der mehrzeilige Fotoempfänger weist eine Vielzahl von Pixeln oder Fotodetektoren 29 auf, die in Zeilen und Spalten matrixförmig angeordnet sind und eine Empfangsfläche 30 des Fotoempfängers 28 bilden. In 5 sind der Fotoempfänger 28 und die Lichtquelle 27 stark schematisiert mit Blickrichtung auf die Empfangsfläche 30 veranschaulicht.
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Im Lichtweg L zwischen der Lichtquelle 27 und dem Fotoempfänger 28 ist eine Kodierplatte 31 vorhanden, die zur Erfassungseinrichtung 25 gehört. Der Lichtweg L unterteilt sich in einem ersten Abschnitt L1 von der Lichtquelle 27 bis zur Kodierplatte 21 und in einem zweiten Abschnitt L2 von der Kodierplatte 31 zum Fotoempfänger 28. Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 und 2 ist der zweite Abschnitt L2 des Lichtwegs L zumindest um den Faktor 5 bis 10 kleiner als der erste Abschnitt L1 des Lichtwegs L. Vorzugsweise ist die Länge des zweiten Abschnitts L2 kleiner als 1 cm.
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Die Kodierplatte 31 ist in 4 stark schematisiert veranschaulicht. Sie weist beim ersten Ausführungsbeispiel in Reihen und Spalten regelmäßig angeordnete transparente Zonen bzw. transparente Elemente 32 auf. Zwischen diesen transparenten Elementen 32 ist die Kodierplatte 31 für das von der Lichtquelle 27 abgestrahlte Licht nicht-transparent. Ein über das Licht der Lichtquelle 27 beleuchteter Bereich 33 der Kodierplatte 31 lässt lediglich dort Licht zum Fotoempfänger 28 durchscheinen, an denen sich innerhalb des beleuchteten Bereichs 33 transparente Elemente 32 befinden. Der beleuchtete Bereich 33 kann auch als Lichtfleck 34 bezeichnet werden. Abhängig von der Art der Lichtquelle und der Richtung des einfallenden Lichts kann der Lichtfleck 34 rund, elliptisch oder auch eine andere Kontur aufweisen. Die Fläche des Lichtflecks 34 ist vorzugsweise zusammenhängend. Die Größe der Fläche des beleuchteten Bereichs 33 bzw. des Lichtflecks 34 kann beim Betrieb der Tasteinheit 10 variieren. Die Fläche des Lichtflecks 34 ist kleiner als die Fläche der Kodierplatte 31, so dass Veränderungen in der Form und/oder der Größe und/oder der Position des Lichtflecks 34 auf der Kodierplatte 31 zu einem verändernden Lichtmuster 35 auf der im Lichtweg L hinter der Kodierplatte 31 angeordneten Empfängerfläche 30 des Fotoempfängers 28 führt.
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Die Veränderung des Lichtmusters 35 wird ausgewertet und zur Bestimmung der Position des Tastelements 14 verwendet. Hierfür dient die Auswerteeinheit 26. Diese Auswerteeinheit 26 kann auch Bestandteil des Fotoempfängers 28 sein. Ein stark schematisiertes beispielhaftes Lichtmuster 35, das durch einen in 4 schematisch veranschaulichten Lichtfleck 34 gebildet wird, ist in 3 dargestellt. Die Pixel 29 mit punktiert dargestellter Fläche sind diejenigen Pixel 29, die das durch die Kodierplatte 31 hindurch tretende Licht erfassen, während die übrigen Pixel 29 kein bzw. deutlich weniger Licht empfangen.
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Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Tasteinheit 10 bzw. des Tastkopfes 11 sind der Fotoempfänger 28 und die Lichtquelle 27 in Z-Richtung betrachtet nebeneinander mit Abstand zur Lagereinrichtung 16 angeordnet. Durch diese Anordnung kann verhindert werden, das Licht von der Lichtquelle 27 direkt auf die Empfängerfläche 30 des Fotoempfängers 28 auftrifft. Beispielsgemäß wird das Licht von der Lichtquelle 27 zu einem im Lichtweg L und beim ersten Ausführungsbeispiel im ersten Abschnitt L1 des Lichtweges L angeordneten Spiegel 40 abgestrahlt. Der Spiegel 40 ist mit dem Tastelement 14 bewegungsgekoppelt im Gehäuse 12 angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel ist der Spiegel 40 über den Fortsatz 19 relativ zum Tastelement 14 unbeweglich angeordnet.
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Bei einer Schwenkbewegung oder linearen Verschiebung des Tastelements 14 bzw. des Antastteils 15 bewegt sich der Spiegel 40 entsprechend. Beispielsweise wird der Spiegel 40 bei einer Schwenkbewegung um eine Schwenkachse 51, S2 aus seiner Ausgangslage heraus verschwenkt und dabei geneigt, wie dies gestrichelt in 3 veranschaulicht ist. 3 zeigt beispielhaft eine Schwenkbewegung um die zweite Schwenkachse S2 des Tastelements 14 und entsprechend des Spiegels 40. Dadurch verändert sich sowohl die Position, als auch der Eintrittswinkel des Lichts im beleuchteten Bereich 33 auf der Kodierplatte 31 und mithin das vom Fotoempfänger 28 empfangene Lichtmuster 35. Der Fotoempfänger 28 ist nicht nur in der Lage die Position der beleuchteten Pixel 29 auszuwerten, sondern erkennt auch Kantenverläufe der transparenten Elemente 32 der Kodierplatte 31. Dadurch ist es auch möglich, Veränderungen im Eintrittwinkel des Lichts auf die Kodierplatte 31 festzustellen.
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Der Spiegel 40 dient beim ersten Ausführungsbeispiel der Tasteinheit 10 somit als Mittel zur Veränderung des Lichtmusters 35. Dies geschieht durch Änderung des Lichtwegs L. Auch eine Verschiebung des Tastelements 14 in Höhenrichtung Z (2) verändert das Lichtmuster 35 und kann mithin detektiert werden.
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Die Auswerteeinheit 26 bewertet das sich ändernde Lichtmuster 35 und berechnet daraus ein der Position bzw. der Bewegung des Tastelements 14 entsprechendes Positionssignal P.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Tasteinheit 10 gemäß der 1 und 2 ist die Spiegelfläche 42 des Spiegels 40 als Planfläche ausgeführt. In der Ausgangslage des Tastelements 14 ist die Spiegelfläche 42 beispielsgemäß rechtwinklig Z-Richtung orientiert. Die Spiegelfläche 42 ist bei diesem ersten Ausführungsbeispiel parallel zur Kodierplatte 31 und zur Ebene der Empfängerfläche 30 ausgerichtet, wenn sich das Tastelement 14 in der Ausgangslage befindet.
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Über das sich ändernde Lichtmuster kann somit gleichzeitig die Position und/oder Bewegung des Tastelements 14 beziehungsweise des Antastteils 15 in allen Freiheitsgraden TX, TY, TZ, DX, DY, DZ ermittelt werden. Ein Teil dieser Messwerte in den Zusatzfreiheitsgraden F, in denen eine Bewegung des Tastelements 14 durch die Lagereinrichtung 16 verhindert werden soll, kann zur Erkennung und/oder Korrektur von Lagerfehlern verwendet werden.
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In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Tasteinheit 10 dargestellt. Der einzige Unterschied gegenüber der Tasteinheit 10 gemäß der 3 und 4 besteht darin, dass zum Tastkopf 11 nur das Mittel 41 zur Veränderung des Lichtmusters 35 – beispielsgemäß der Spiegel 40 – der Erfassungseinrichtung 25 gehört. Die Lichtquelle 27, der Fotoempfänger 28 und die zweidimensionale Kodierplatte 31 der Erfassungseinrichtung 25 werden beim Austausch des Tastkopfes 11 nicht gewechselt, sondern sind vorzugsweise nicht auswechselbarer Bestandteil der übrigen Messvorrichtung. Die Schnittstelle 13 zum Anbringen des Tastkopfes 11 befindet sich daher sozusagen zwischen dem Spiegel 40 und der Lichtquelle 27 bzw. des Fotoempfängers 28. Die unterschiedlichen Positionen der Schnittstelle 13 der Tasteinrichtung 10 können bei allen beschriebenen Ausführungsformen der Tasteinheit 10 unabhängig von den übrigen Merkmalen realisiert werden.
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Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel der Tasteinheit 10 ist die Kodierplatte 31 bewegungsgekoppelt mit dem Tastelement 14 und stellt das Mittel 41 zur Veränderung des Lichtmusters 35 dar. Die Kodierplatte 31 weist anstelle der transparenten Elemente 32 reflektierende Elemente 32' auf, die in Form und Anordnung den transparenten Elementen 32 bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 3 bis 5 entsprechen können. Das von der Lichtquelle 27 auf die Kodierplatte 31 auftreffende Licht wird daher nur durch die reflektierenden Elemente 32' zum Fotoempfänger 28 reflektiert, während der übrige Bereich der Kodierplatte 31 das von der Lichtquelle 27 einfallende Licht absorbiert. Hierfür können die reflektierende Elemente 32' entweder auf der der Lichtquelle 27 zugewandten oder der der Lichtquelle 27 abgewandten Seite mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sein. Es ist beispielsweise auch möglich, die aus den beiden ersten Ausführungsbeispielen bekannte Kodierplatte 31 auf ihrer der Lichtquelle 27 und dem Fotoempfänger 28 abgewandten Rückseite zu verspiegeln oder auf den Spiegel 40 aufzubringen. Das Licht wird dann nur im Bereich der transparenten Elemente 32 bis zur Spiegelfläche 42 oder der reflektierenden Beschichtung der Kodierplatte 31 durchgelassen und dort zum Fotoempfänger 28 hin reflektiert. Im übrigen Bereich wird das Licht von der nicht-transparenten Zone der Kodierplatte absorbiert. Somit können die Kodierplatte 31 und der Spiegel 40 eine Baueinheit bilden und sozusagen gemeinsam das Mittel 42 zur Veränderung des Lichtmusters 35 bilden.
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Abgesehen von den beschriebenen Unterschiedenen entsprechen das Ausführungsbeispiel gemäß 7 und das dritte Ausführungsbeispiel gemäß 8 dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 bis 6, so dass auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen wird.
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Bei den beiden in den 9 und 10 dargestellten Ausführungsformen ist beispielhaft eine abgewandelte Lagereinrichtung 16 veranschaulicht. Die Lagereinrichtung 16 dient zur linear verschiebbaren Lagerung des Tastelements 14 in alle drei Raumrichtungen X, Y, Z, was schematisch durch die Doppelpfeile veranschaulicht ist. Wenn als Mittel 41 zur Veränderung des Lichtmusters 35 ein Spiegel 40 mit planer Spiegelfläche 42 verwendet wird, kann eine Verschiebung des Spiegels 40 parallel zu der Erstreckungsebene der Spiegelfläche 42 nicht erkannt werden. Eine solche Verschiebung führt nicht zu einer Veränderung des Lichtmusters. Um eine solche Verschiebung erkennen zu können, kann beispielsweise – wie beim Ausführungsbeispiel nach 7 – die Kodierplatte 31 mit dem Tastelement 14 bewegungsgekoppelt sein. Durch den dadurch vergrößerten zweiten Abschnitt L2 des Lichtweges L kann allerdings die Genauigkeit der Erfassung beeinträchtigt werden. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 9 und 10 sind deswegen andere Spiegelformen bzw. Spiegelanordnungen vorgeschlagen. Abgesehen von der Lagereinrichtung 16 und der Ausführung des Spiegels 40 entsprechen die beiden Ausführungsbeispiele gemäß der 9 und 10 den Ausführungsbeispielen gemäß der 3 bis 7.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 9 wird wie bei den beiden Ausführungsbeispielen nach 3 und 4 ein Spiegel 40 mit planer Spiegelfläche 42 als Mittel 41 zur Veränderung des Lichtmusters 35 verwendet. Allerdings besteht der Unterschied zu den anderen beiden Ausführungsbeispielen darin, dass die Spiegelfläche 42 in X-Richtung und/oder in Y-Richtung geneigt verläuft. Durch die Neigung der Spiegelfläche 42 kann auch eine Bewegung des Tastelements 14 in der durch die X-Richtung und die Y-Richtung aufgespannten Ebene erkannt werden, da sich der beleuchtete Bereich 33 auf der Kodierplatte 31 aufgrund der geneigten Spiegelfläche 42 verändert.
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Anstelle einer geneigten planen Spiegelfläche 42 (9) kann auch eine gewölbte Spiegelfläche 42 verwendet werden, wie dies in 10 veranschaulicht ist. Insbesondere ist die Spiegelfläche 42 konkav gewölbt. Durch diese Wölbung lässt sich gleichzeitig eine zu große Aufweitung des beleuchteten Bereichs 33 bzw. des Lichtflecks 34 auf der Kodierplatte 31 vermeiden.
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Die verschiedenen Ausführungsbeispiele können auch miteinander kombiniert werden. Zum Beispiel kann auch bei den Ausführungsformen der 9 und 10 die Kodierplatte 31 und der Spiegel 40 gemeinsam das Mittel 41 zur Veränderung des Lichtmusters 35 bilden. Die Ausführung der Lagereinheit 16 kann bei allen Ausführungsbeispielen variiert werden.
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Bei allen Ausführungsbeispielen weist die Erfassungseinrichtung 25 keine Fokussieroptik, insbesondere keine Linsen auf. Dies reduziert die Kosten und vereinfacht den Aufbau. Die Größe und Form des Lichtflecks 34 ist für die Funktion der Erfassungseinrichtung 25 nicht entscheidend. Die Positionsbestimmung des Tastelements 14 bzw. des Antastteils 15 erfolgt dadurch, dass Veränderungen des durch den beleuchteten Bereich 33 auf der Kodierplatte 31 erzeugten Lichtmusters 35 am Fotoempfänger 28 erfasst und ausgewertet werden. Diese Veränderungen können durch die Größe und/oder die Kontur bzw. die Form und/oder die Position des Lichtmusters 35 bewirkt werden.
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Die Erfindung betrifft eine Tasteinheit 10 mit einem taktil oder berührungslos arbeitenden Tastelement 14 zum Antasten eines zu messenden Objekts. Das Tastelement 14 ist über eine Lagereinrichtung 16 an einem Gehäuse 12 gelagert. Im Gehäuse 12 ist eine insbesondere optische Erfassungseinrichtung 25 vorgesehen. Die Erfassungseinrichtung erfasst in einem einzigen Erfassungsvorgang zumindest zwei und vorzugsweise alle sechs Freiheitsgrade der Position und/oder der Bewegung des Tastelements 14 beziehungsweise des Antastteils 15 des Tastelements 14.
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Die Erfassungseinrichtung 25 kann beispielsweise eine Lichtquelle, ein mehrzeiliger Fotoempfänger 28 und eine im Lichtweg L zwischen der Lichtquelle 27 und dem Fotoempfänger 28 vorhandene zweidimensionale Kodierplatte 31 aufweisen. Das auf einen beleuchteten Bereich 33 der Kodierplatte 31 auftreffende Licht erzeugt am Fotoempfänger 28 ein zweidimensionales Lichtmuster 35. Veränderungen im Lichtmuster 35 können erfasst und ausgewertet werden. Bewegungsgekoppelt mit dem Tastelement 14 ist ein Mittel 41 zur Veränderung des Lichtmusters, beispielsweise ein Spiegel 40. Der Spiegel 40 befindet sich im Lichtweg L und reflektiert das Licht von der Lichtquelle 27 auf die Kodierplatte 31 und kann dadurch den beleuchteten Bereich 33 verändern.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Tasteinheit
- 10a
- Tastschnittgerät
- 11
- Tastkopf
- 12
- Gehäuse
- 13
- Schnittstelle
- 14
- Tastelement
- 15
- Antastteil
- 16
- Lagereinrichtung
- 16a
- Schwenklager
- 17
- Krafterzeugungseinrichtung
- 17a
- Vorspannmittel
- 18
- Federelement
- 19
- Fortsatz
- 20
- Halterung
- 21
- Tastarm
- 25
- Erfassungseinrichtung
- 26
- Auswerteeinheit
- 27
- Lichtquelle
- 28
- Fotoempfänger
- 29
- Pixel
- 30
- Empfangsfläche
- 31
- Kodierplatte
- 32
- transparentes Element
- 32'
- reflektierendes Element
- 33
- beleuchteter Bereich
- 34
- Lichtfleck
- 35
- Lichtmuster
- 40
- Spiegel
- 41
- Mittel zur Veränderung des Lichtmusters
- 42
- Spiegelfläche
- DX
- rotatorischer Freiheitsgrad um die X-Richtung
- DY
- rotatorischer Freiheitsgrad um die Y-Richtung
- DZ
- rotatorischer Freiheitsgrad um die Z-Richtung
- F
- Zusatzfreiheitsgrad
- M
- Mustersignal
- L
- Lichtweg
- L1
- erster Abschnitt des Lichtwegs
- L2
- zweiter Abschnitt des Lichtwegs
- P
- Positionssignal
- S1
- erste Schwenkachse
- S2
- zweite Schwenkachse
- TX
- translatorischer Freiheitsgrad in X-Richtung
- TY
- translatorischer Freiheitsgrad in Y-Richtung
- TZ
- translatorischer Freiheitsgrad in Z-Richtung
- X
- Raumrichtung
- Y
- Raumrichtung
- Z
- Raumrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19501178 C2 [0004]
- US 6765195 B1 [0005]
- EP 1099936 A1 [0005]
- WO 2006/067481 A1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Nanometric Resolution Absolute Position Encoders”, P. Masa, E. Franzi, C. Urban, 13th European Space Mechanisms and Tribology Symposium, 23. bis 25. September 2009 [0005]
