DE102013105623A1

DE102013105623A1 - Method for determining geometric features

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Publication number: DE102013105623A1
Application number: DE201310105623
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Werth Messtechnik GmbH
Current assignee: Werth Messtechnik GmbH
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-12-04

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung von Geometriemerkmalen an einem Messobjekt, wie Werkstück, durch Messung von Dimensionen mittels eines Messgerätes, wobei die Messergebnisse abhängig von zumindest einer vorliegenden Temperatur korrigiert werden. Zur Korrektur wird ein effektiver Temperaturausdehnungskoeffizient verwendet, der das Temperaturverhalten des Werkstücks berücksichtig, wobei der effektive Temperaturausdehnungskoeffizient mittels des Messgerätes bestimmt wird.The invention relates to a method for determining geometric features on a measurement object, such as a workpiece, by measuring dimensions by means of a measuring device, the measurement results being corrected as a function of at least one existing temperature. For the correction, an effective temperature expansion coefficient is used, which takes into account the temperature behavior of the workpiece, the effective temperature expansion coefficient being determined by means of the measuring device.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung von Geometriemerkmalen an einem Messobjekt, wie Werkstück, durch Messung von Dimensionen, wie Abständen, Winkeln, Durchmessern oder ähnlichem, mittels eines Messgerätes, vorzugsweise eines Koordinatenmessgerätes, wobei die Messergebnisse abhängig von zumindest einer vorliegenden Temperatur korrigiert werden.The invention relates to a method for determining geometric features on a measurement object, such as a workpiece, by measuring dimensions, such as distances, angles, diameters or the like, by means of a measuring device, preferably a coordinate measuring machine, the measurement results being corrected as a function of at least one present temperature become.

Aufgrund von temperaturbedingten Längenausdehnungen spielt die vorliegende Temperatur des Prüflings, wie Messobjekts bzw. Werkstücks, aber auch die Temperatur des verwendeten Messgerätes eine wichtige Rolle. Um diesen Einfluss der Temperatur zu kompensieren, wird zumeist die Temperatur des Prüflings gemessen und die entsprechend gemessene Länge hiermit korrigiert. Der Temperatureinfluss des Messgerätes wird zumeist mittels einer speziellen zusätzlichen Temperaturkompensation korrigiert.Due to temperature-related length expansions, the present temperature of the test object, such as the object to be measured or workpiece, but also the temperature of the measuring device used play an important role. In order to compensate for this influence of the temperature, the temperature of the test object is usually measured and the corresponding measured length is hereby corrected. The temperature influence of the measuring instrument is usually corrected by means of a special additional temperature compensation.

In der Koordinatenmesstechnik basiert die Temperaturkompensation des Messgerätes zumeist auf der Bestimmung der Temperatur der relevanten Bauteile im Messkreis. Dies sind vor allem die Maßstäbe für die Bestimmung der Relativpositionen zwischen Messobjekt und eingesetztem Sensor. Werden mehrere Sensoren für solch eine Messung eingesetzt, müssen auch die Temperaturen der diese Sensoren verbindenden Komponenten bestimmt werden, wie dies in der DE 102004 061151.3 beispielhaft beschrieben wird.In coordinate measuring technology, the temperature compensation of the measuring device is usually based on the determination of the temperature of the relevant components in the measuring circuit. These are above all the standards for determining the relative positions between the object to be measured and the sensor used. If several sensors are used for such a measurement, the temperatures of the components connecting these sensors must also be determined, as described in US Pat DE 102004 061151.3 is described by way of example.

Die im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Temperaturkompensation setzen jedoch voraus, dass der Temperaturausdehnungskoeffizient der im Messkreis vorhandenen Materialien, also der Komponenten des Messgerätes wie Koordinatenmessgerätes, aber auch des Werkstücks, genau bekannt sind. Temperaturausdehnungskoeffizienten (hier zur Vereinfachung als Synonym für den thermischen Längenausdehnungskoeffizienten verwendet) können beispielsweise Tabellenbüchern entnommen werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass das genaue Material eines Bauteils, insbesondere wenn es sich um eine Baugruppe aus mehreren verschiedenen Einzelteilen, die auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen können, zumeist nicht bekannt ist. Zudem besteht bei einigen Materialien eine Richtungsabhängigkeit des Temperaturausdehnungskoeffizienten, wie beispielsweise bei Kunststoffbauteilen. Auch sind die in den entsprechenden Tabellenbüchern angegebenen Temperaturausdehnungskoeffizienten zumeist recht unsicher, also ungenau. Dies führt zu großen Messunsicherheiten bei der Anwendung dieser Temperaturkoeffizienten für eine Temperaturkompensation. Alternativ kann der Temperaturausdehnungskoeffizient am realen Werkstück bestimmt werden. Dieses Verfahren ist jedoch recht teuer und zeitaufwändig und bedingt gesonderte hochgenaue Messtechnik.However, the methods of temperature compensation known in the prior art require that the temperature expansion coefficient of the materials present in the measuring circuit, that is to say the components of the measuring device such as the coordinate measuring machine, but also of the workpiece, be known exactly. Temperature expansion coefficients (used here for simplicity as a synonym for the coefficient of thermal expansion coefficient) can be found, for example, in the table books. It should be noted, however, that the exact material of a component, especially if it is an assembly of several different items, which may also consist of different materials, is usually not known. In addition, in some materials, a directional dependence of the coefficient of thermal expansion, such as in plastic components. In addition, the coefficients of thermal expansion indicated in the corresponding table books are usually quite uncertain, that is to say inaccurate. This leads to large measurement uncertainties in the application of these temperature coefficients for temperature compensation. Alternatively, the thermal expansion coefficient can be determined on the real workpiece. However, this method is quite expensive and time-consuming and requires separate high-precision measurement technology.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, insbesondere eine Korrektur der jeweils vorliegenden Temperatur bei der Messung von Geometriemerkmalen eines Messobjektes zu ermöglichen, bei der geringe Messunsicherheiten erreicht werden und auf eine aufwändige Kalibrierung des Temperaturausdehnungskoeffizienten, insbesondere des Messobjektes, verzichtet werden kann.Object of the present invention is to avoid these disadvantages of the prior art, in particular to allow a correction of the respective present temperature in the measurement of geometric features of a measurement object, are achieved in the low uncertainties and an expensive calibration of the temperature expansion coefficient, in particular of the measurement object , can be dispensed with.

Die Aufgabe löst die vorliegende Erfindung im Wesentlichen dadurch, dass zur Korrektur ein effektiver Temperaturausdehnungskoeffizient verwendet wird, der das Temperaturverhalten des Werkstücks, und vorzugsweise des Messgerätes, berücksichtig, wobei der effektive Temperaturausdehnungskoeffizient mittels des Messgerätes oder eines ähnlichen Messgerätes bestimmt wird.The object is achieved by the present invention essentially in that an effective coefficient of thermal expansion is used for the correction, taking into account the temperature behavior of the workpiece, and preferably of the measuring device, the effective thermal expansion coefficient being determined by means of the measuring device or a similar measuring device.

Wird dabei das gleiche Messgerät verwendet, das auch später zur Messung eingesetzt wird, können die Einflüsse dieses Messgerätes mit korrigiert werden. Alternativ kann jedoch auch ein ähnliches Messgerät zur Messung der Dimensionen der Geometriemerkmale für die späteren Messungen eingesetzt werden, vorzugsweise ein weiteres Koordinatenmessgerät. Dies setzt jedoch voraus, dass bei der Ermittlung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten und bei der späteren Messung die Einflüsse des Messgerätes jeweils separat korrigiert, kompensiert oder vermieden werden, da der effektive Ausdehnungskoeffizient dann nur die Einflüsse des Messobjektes berücksichtigen kann.If the same measuring device is used, which is also used later for the measurement, the influences of this measuring device can also be corrected. Alternatively, however, it is also possible to use a similar measuring device for measuring the dimensions of the geometry features for the later measurements, preferably a further coordinate measuring machine. However, this presupposes that when determining the effective coefficient of thermal expansion and during the subsequent measurement, the influences of the measuring device are each separately corrected, compensated or avoided, since the effective expansion coefficient can then take into account only the influences of the measurement object.

Die Bestimmung eines effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten in dem jeweils zur Messung verwendeten Messgerät oder einem ähnlichen Messgerätes zur Messung von Dimensionen hat den großen Vorteil, dass die Eigenschaften der real vorliegenden Materialien des Werkstücks und gegebenenfalls auch des Messgeräts Berücksichtigung finden, also sogar unbekannt sein können, und nicht theoretische Werte aus Tabellenbüchern oder einer aufwändigen Kalibrierung für die entsprechend einzeln vorliegenden Materialien verwendet werden müssen. Die Bestimmung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten im dann auch zur Messung verwendeten Messgerät oder einem ähnlichen Messgerät hat außerdem den Vorteil, dass keine weitere spezialisierte Messtechnik eingesetzt werden muss, insbesondere Rüstzeiten entfallen.The determination of an effective coefficient of thermal expansion in the measuring device used in each case or a similar measuring device for measuring dimensions has the great advantage that the properties of the materials actually present of the workpiece and possibly also of the measuring device are taken into account, and thus may even be unknown, and not theoretical values from table books or a complex calibration for the corresponding individually present materials must be used. The determination of the effective coefficient of thermal expansion in the measuring device then used for the measurement or a similar measuring device also has the advantage that no further specialized measuring technology has to be used, in particular set-up times are eliminated.

Mit der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine Richtungsabhängigkeit des Temperaturausdehnungskoeffizienten des Materials des Werkstücks berücksichtigt werden, wie dies bei Kunststoffbauteilen beispielsweise vorliegt.With the present invention, in particular a directional dependence of the thermal expansion coefficient of the material of Workpiece are taken into account, as is the case for example with plastic components.

Der effektive Temperaturausdehnungskoeffizient wird experimentell ermittelt, indem Dimension bzw. Merkmale mit dem Messgerät bei verschiedenen vorliegenden Temperaturen ermittelt werden und parallel die Temperatur aufgezeichnet wird.The effective coefficient of thermal expansion is determined experimentally by determining dimension or characteristics with the measuring instrument at various temperatures present and recording the temperature in parallel.

Aus dem Zusammenhang der bestimmten Dimensionen wie Längen und jeweils aufgezeichneter Temperatur wird der Zusammenhang (Kennlinie) zwischen Länge und Temperatur bestimmt, also ein Ausdehnungskoeffizient, der hier als effektiver Temperaturausdehnungskoeffizient bezeichnet wird. Die Messung erfolgt vorzugsweise an einem Meisterteil, besonders bevorzugt an einem kalibrierten Meisterteil. Die Verwendung eines kalibrierten Meisterteils hat zudem den Vorteil, dass systematische Abweichungen bei der Längenmessung und/oder der Temperaturmessung in der Korrektur mit berücksichtigt werden können. Hierzu wird die jeweils gemessene Länge mit der kalibrierten Länge verglichen und die Differenz fließt in die Korrekturkennlinie mit ein.The relationship between the length and the temperature, ie an expansion coefficient, which is referred to here as the effective coefficient of thermal expansion, is determined from the relationship between the specific dimensions such as lengths and respectively recorded temperature. The measurement is preferably carried out on a master part, particularly preferably on a calibrated master part. The use of a calibrated master part also has the advantage that systematic deviations in the length measurement and / or the temperature measurement in the correction can be taken into account. For this purpose, the respectively measured length is compared with the calibrated length and the difference flows into the correction characteristic.

Die in die Kennlinie eingehende Temperatur kann an einer einzelnen Stelle gemessen werden, alternativ ist aber auch die Temperaturmessung an mehreren Stellen möglich. Die entsprechend ermittelte Kennlinie berücksichtigt dann die mehreren gemessenen Temperaturen.The incoming temperature in the characteristic curve can be measured at a single point, but alternatively, the temperature measurement in several places is possible. The correspondingly determined characteristic then takes into account the several measured temperatures.

Bei der späteren Messung am realen Werkstück werden die jeweils gemessenen Längen unter Verwendung des experimentell ermittelten Temperaturausdehnungskoeffizienten und der vorliegenden Temperatur korrigiert. Hierzu wird bzw. werden jeweils wieder die eine oder mehreren vorliegenden Temperaturen bestimmt und in die ermittelte Kennlinie eingesetzt.In the later measurement on the real workpiece, the lengths measured in each case are corrected using the experimentally determined temperature expansion coefficient and the present temperature. For this purpose, the one or more present temperatures are respectively determined and used again in the determined characteristic curve.

Zur Bestimmung der vorliegenden Temperatur werden eine oder mehrere Temperatursensoren eingesetzt. Diese werden z. B. an einer Stelle im Messgerät direkt mit mechanischen Baugruppen verbunden oder direkt am Werkstück oder in der Umgebung von Messgerät oder Werkstück, beispielsweise in der Umgebungsluft, angeordnet. Vorzugsweise werden zur experimentellen Bestimmungen des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten und bei der späteren Messung die gleichen Temperaturmessstellen verwendet.To determine the present temperature, one or more temperature sensors are used. These are z. B. connected at one point in the meter directly to mechanical assemblies or directly on the workpiece or in the environment of the meter or workpiece, for example in the ambient air, arranged. Preferably, the same temperature measuring points are used for experimental determinations of the effective coefficient of thermal expansion and in the subsequent measurement.

Um insbesondere Richtungsabhängigkeiten innerhalb des Materials oder unterschiedliche Materialien innerhalb der Messung unterschiedlicher Geometrien am Werkstück zu berücksichtigen, erfolgt die Ermittlung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten vorzugsweise für unterschiedliche Geometriemerkmale getrennt. Für die Korrektur des entsprechenden Geometriemerkmals bei der Messung des realen Bauteils wird dann der entsprechende effektive Temperaturausdehnungskoeffizient eingesetzt.In order to take into account in particular directional dependencies within the material or different materials within the measurement of different geometries on the workpiece, the determination of the effective temperature expansion coefficient is preferably carried out separately for different geometry features. For the correction of the corresponding geometry feature in the measurement of the real component then the corresponding effective coefficient of thermal expansion is used.

Erfindungsgemäß ist es möglich, auch Werkstücke die aus mehreren Teilen bestehen, z. B. montierte Baugruppen, oder Werkstücke in einer Halterung, wie z. B. einer Aufnahmevorrichtung eingespannt, zu messen. Hierzu wird die entsprechende Baugruppe bzw. die entsprechende Halterung bei der Bestimmung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten entsprechend eingesetzt und deren Einfluss mit erfasst.According to the invention, it is also possible to workpieces which consist of several parts, for. B. mounted assemblies, or workpieces in a holder, such. B. a recording device clamped to measure. For this purpose, the corresponding assembly or the corresponding holder is used in accordance with the determination of the effective thermal expansion coefficient and their influence recorded.

Grundlegend ist zwischen zwei Betriebsarten des eingesetzten Messgerätes, insbesondere eines Koordinatenmessgerätes zu unterscheiden, nämlich dem Betrieb mit und dem Betrieb ohne eingeschaltete Temperaturkompensation für das Messgerät. Ist die Temperaturkompensation des Messgerätes ausgeschaltet, erfasst der effektive Temperaturausdehnungskoeffizient den gesamten Messkreis, bestehend aus Messgerät, ggf. Luft und Messobjekt. Wird das Messgerät bei der Bestimmung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten im Modus ohne Temperaturkompensation eingesetzt, so muss dieser Modus auch bei der späteren Messung realer Bauteile verwendet werden. Ist jedoch die Temperaturkompensation des Messgerätes eingeschaltet, berücksichtigt der effektive Temperaturausdehnungskoeffizient lediglich das Temperaturverhalten des Werkstücks und ggf. nicht korrigierte Einflüsse des Messgerätes. Die Temperaturkompensation des Messgerätes muss dann bei der Bestimmung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten und auch bei der Messung des realen Werkstücks eingeschaltet sein. Es ist dann erwähntermaßen auch möglich, ein anderes ähnliches Messgerät, wie Koordinatenmessgerät, bei der späteren Messung zu verwenden.It is fundamentally to distinguish between two operating modes of the measuring device used, in particular a coordinate measuring machine, namely the operation with and the operation without activated temperature compensation for the measuring device. If the temperature compensation of the measuring device is switched off, the effective temperature expansion coefficient covers the entire measuring circuit, consisting of measuring device, if necessary air and measuring object. If the meter is used in the determination of the effective coefficient of thermal expansion in the mode without temperature compensation, this mode must also be used in the later measurement of real components. However, if the temperature compensation of the measuring device is switched on, the effective temperature expansion coefficient takes into account only the temperature behavior of the workpiece and possibly uncorrected influences of the measuring device. The temperature compensation of the measuring device must then be switched on in the determination of the effective thermal expansion coefficient and also in the measurement of the real workpiece. It is then also possible, as mentioned, to use another similar measuring device, such as a coordinate measuring machine, in the later measurement.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem Koordinatenmessgerät eingesetzt, können in diesem vorzugsweise mehrere Sensoren, vorzugsweise auch unterschiedliche Sensoren wie taktile, optische oder taktil-optische Sensoren, eingesetzt werden. Das möglicherweise unterschiedliche Temperaturverhalten der entsprechenden Sensoren ist erfindungsgemäß in der Korrektur unter Verwendung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten berücksichtigt.If the method according to the invention is used in a coordinate measuring machine, preferably a plurality of sensors, preferably also different sensors such as tactile, optical or tactile-optical sensors, can be used in the latter. The possibly different temperature behavior of the corresponding sensors is considered according to the invention in the correction using the effective temperature expansion coefficient.

Es kann also erfindungsgemäß auch ein Geometriemerkmal unter Nutzung mehrerer Sensoren gemessen werden. Beispielsweise kann der Abstand zwischen zwei Punkten durch Bestimmung des ersten Punktes mit einem ersten Sensor und durch Bestimmung der Position des zweiten Punktes mit einem zweiten Sensor erfolgen.It can thus be measured according to the invention, a geometry feature using multiple sensors. For example, the distance between two points can be determined by determining the first point with a first sensor and by determining the position of the second point with a second sensor.

Um den Zusammenhang zwischen gemessenen Dimensionen und der Temperatur in Form einer Kennlinie zur Bestimmung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten zu realisieren, müssen bei der experimentellen Bestimmung des effektiven Temperaturkoeffizienten verschiedene Temperaturen im Messgerät bzw. für das Messobjekt vorliegen. Dies wird erfindungsgemäß entweder durch aktives Heizen bzw. Kühlen des Messgerätes oder dessen Umgebung, beispielsweise durch entsprechende Wärmetauscher, erreicht, oder aber es werden natürliche Temperaturschwankungen beispielsweise während eines Tag/Nacht-Zyklus ausgenutzt. In order to realize the relationship between measured dimensions and the temperature in the form of a characteristic curve for determining the effective coefficient of thermal expansion, different temperatures must be present in the measuring device or for the test object during the experimental determination of the effective temperature coefficient. This is achieved according to the invention either by actively heating or cooling the measuring device or its surroundings, for example by means of corresponding heat exchangers, or else natural temperature fluctuations, for example during a day / night cycle, are utilized.

Da entsprechende Temperaturveränderungen eher langsam ablaufen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, ein automatisiertes Messprogramm einzusetzen, das also unabhängig von einem Benutzereinfluss ist.Since corresponding temperature changes are rather slow, it is inventively provided to use an automated measurement program, which is thus independent of user influence.

Die Erfindung zeichnet sich also aus durch ein Verfahren zur Bestimmung von Geometriemerkmalen an einem Messobjekt, wie Werkstück, durch Messung von Dimensionen wie Abständen, Winkeln, Durchmessern oder ähnlichem, mittels eines Messgerätes, vorzugsweise eines Koordinatenmessgerätes, wobei die Messergebnisse abhängig von zumindest einer vorliegenden Temperatur korrigiert werden, wobei zur Korrektur ein effektiver Temperaturausdehnungskoeffizient verwendet wird, der das Temperaturverhalten des Werkstücks, und vorzugsweise des Messgerätes, berücksichtig, wobei der effektive Temperaturausdehnungskoeffizient mittels des Messgerätes oder eines ähnlichen Messgerätes bestimmt wird.The invention is thus characterized by a method for determining geometric features on a measurement object, such as workpiece, by measuring dimensions such as distances, angles, diameters or the like, by means of a measuring device, preferably a coordinate measuring machine, the measurement results depending on at least one present temperature corrected, using an effective coefficient of thermal expansion, which takes into account the temperature behavior of the workpiece, and preferably of the measuring device, for correction, the effective thermal expansion coefficient being determined by means of the measuring device or a similar measuring device.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Bestimmung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten experimentell durch die Messung von Dimensionen mit dem Messgerät oder einem ähnlichen Messgerät bei verschiedenen vorliegenden Temperaturen, und jeweils gleichzeitiger oder nahezu gleichzeitiger Messung der vorliegenden Temperatur erfolgt, wobei die Messung der Dimensionen wie beispielsweise Längen vorzugsweise an einem Meisterteil, besonders bevorzugt an einem kalibrierten Meisterteil, erfolgt.Preferably, it is provided that the determination of the effective coefficient of thermal expansion is carried out experimentally by the measurement of dimensions with the measuring device or a similar measuring device at different present temperatures, and each simultaneous or almost simultaneous measurement of the present temperature, the measurement of the dimensions such as lengths preferably on a master part, particularly preferably on a calibrated master part, takes place.

Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Korrektur der gemessenen Dimensionen des Messobjekts wie des Werkstücks unter Verwendung des experimentell ermittelten effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten unter Berücksichtigung der jeweils vorliegenden Temperatur erfolgt.In particular, the invention is characterized in that the correction of the measured dimensions of the measurement object as the workpiece using the experimentally determined effective thermal expansion coefficient takes into account taking into account the particular temperature present.

Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass die Bestimmung der zumindest einen vorliegenden Temperatur an zumindest einer Stelle im Messgerät und/oder zumindest einer Stelle am Werkstück und/oder zumindest einer Stelle in der Umgebung des Messgerätes oder Werkstückes, wie beispielsweise Luft, mittels zumindest eines Temperatursensors oder ähnlichem erfolgt.Preferably, the invention provides that the determination of the at least one present temperature at at least one point in the measuring device and / or at least one point on the workpiece and / or at least one point in the environment of the measuring device or workpiece, such as air, by means of at least one temperature sensor or the like.

Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Bestimmung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten für verschiedene Geometriemerkmale des Werkstücks getrennt erfolgt und der jeweils bestimmte effektive Temperaturausdehnungskoeffizient für die Korrektur der entsprechenden späteren Messung des Geometriemerkmals am Werkstück verwendet wird.It should also be emphasized that the determination of the effective coefficient of thermal expansion for different geometry features of the workpiece is carried out separately and the respective specific effective temperature expansion coefficient is used for the correction of the corresponding later measurement of the geometry feature on the workpiece.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass das Werkstück aus mehreren zu einer Baugruppe montierten Einzelteilen, vorzugsweise Einzelteilen unterschiedlichen Materials, besteht und/oder sich das Werkstück in einer Halterung, wie Aufnahme, befindet.Preferably, it is provided that the workpiece consists of several assembled to a module items, preferably individual parts of different material, and / or the workpiece is in a holder, such as recording.

Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass bei der Bestimmung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten und bei der Bestimmung von Geometriemerkmalen am Werkstück jeweils eine Temperaturkompensation des Messgerätes und gegebenenfalls ähnlichen Messgerätes eingeschaltet oder jeweils ausgeschaltet ist.The invention is also distinguished by the fact that in each case a temperature compensation of the measuring device and possibly similar measuring device is switched on or in each case switched off in the determination of the effective temperature expansion coefficient and in the determination of geometric features on the workpiece.

Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass mehrere in einem Koordinatenmessgerät integrierte Sensoren zur Messung eines oder mehrerer Geometriemerkmale eingesetzt werden.In particular, the invention is characterized in that a plurality of sensors integrated in a coordinate measuring machine are used to measure one or more geometry features.

Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass für die Realisierung der verschiedenen Temperaturen bei der experimentellen Bestimmung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten ein aktives Heizen und/oder Kühlen des Messgerätes und/oder der Umgebung des Messgerätes erfolgt und/oder natürlich auftretende Temperaturschwankungen, beispielsweise eines Tag-Nacht-Zykluses, ausgenutzt werden.According to a particularly noteworthy proposal, it is provided that, for the realization of the various temperatures during the experimental determination of the effective coefficient of thermal expansion, an active heating and / or cooling of the measuring device and / or the environment of the measuring device takes place and / or naturally occurring temperature fluctuations, for example a daytime temperature change. Night cycle, be exploited.

Besonders hervorzuheben ist, dass die Bestimmung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten mittels eines automatischen Messprogramms erfolgt.It should be particularly emphasized that the determination of the effective coefficient of thermal expansion takes place by means of an automatic measuring program.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmale – für sich und/oder in Kombination – sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung der Figur.Further details, advantages and features of the invention will become apparent not only from the claims, the features to be taken from them - alone and / or in combination - but also from the following description of the figure.

Die einzige Figur zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Schritt 1a zeigt die beispielhafte Messung eines Geometriemerkmals, angedeutet durch die Antastung der linken und rechten Seite eines Bauteils mit einem Tastsystem wie mechanischem Taster eines Koordinatenmessgeräts, wobei eine Länge L mehrfach (angedeutet durch den Index i) gemessen wird. Hierbei wird gleichzeitig, durch Schritt 1b verdeutlicht, eine Änderung der Temperatur delta_T des Messgerätes und Messobjektes erzeugt bzw. ausgenutzt, und verdeutlicht durch den Schritt 1c, die jeweils vorliegenden Temperaturen T_i zyklisch gleichzeitig zur Längenmessung L_i ermittelt.The single FIGURE shows a flowchart of the method according to the invention. The step 1a shows the exemplary measurement of a geometry feature, indicated by the probing of the left and right side of a component with a Probe system such as mechanical probe of a coordinate measuring machine, wherein a length L is measured several times (indicated by the index i). This is done simultaneously, by step 1b illustrates, a change in the temperature delta_T of the measuring device and the measured object generated or utilized, and illustrated by the step 1c , which determines the respective present temperatures T_i cyclically simultaneously with the length measurement L_i.

Im Schritt 2 wird nach jeder Messung jeweils geprüft, ob ein vorher definierter, ausreichend großer Temperaturbereich überstrichen wurde, damit eine gültige Kennlinie für gängig auftretende Temperaturbereiche, abhängig von den bei der späteren Messung zu erwartenden Temperaturschwankungen, beispielsweise im Bereich von +/–5 Kelvin oder +/–1 Kelvin oder +/–0,1 Kelvin um die Normaltemperatur von 20°C, ermittelt werden kann. Sollte dies nicht der Fall sein, werden die Schritte 1a, 1b und 1c wiederholt.In step 2 After each measurement, it is checked whether a previously defined, sufficiently large temperature range has been overscaled, so that a valid characteristic for commonly occurring temperature ranges, depending on the temperature fluctuations to be expected in the later measurement, for example in the range of +/- 5 Kelvin or + / -1 Kelvin or +/- 0.1 Kelvin around the normal temperature of 20 ° C, can be determined. If this is not the case, the steps will be 1a . 1b and 1c repeated.

Wurde ein ausreichend großer Temperaturbereich überstrichen, wird die Kennlinie L_i = f (T_i, alpha, ..) im Schritt 3 bestimmt. Aus dieser wird dann der effektive Temperaturausdehnungskoeffizient ermittelt.If a sufficiently large temperature range has been covered, the characteristic L_i = f (T_i, alpha, ..) in step 3 certainly. From this then the effective temperature expansion coefficient is determined.

Im Schritt 4 erfolgt die spätere Messung des Geometriemerkmals des Messobjekts oder eines anderen Messobjekts bzw. eines anderen Geometriemerkmals mit dem gleichen Messgerät oder einem anderen Messgerät bei den jeweils aktuellen Umgebungsbedingungen, also auch vorliegenden Temperaturen T, und die Messung der vorliegenden Temperaturen T. Bei der späteren Messung ein anderes ähnliches Messgerät einzusetzen, wie bereits zuvor erläutert, bedingt die Kompensation der Einflüsse des Messgerätes. Unter Umständen wird eine Kompensation aber auch dadurch erreicht, dass sich die beiden Geräte, eingesetzt bei der Ermittlung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten und bei der späteren Messung, hinreichend gleich bezüglich der thermisch bedingten Ausdehnung verhalten. Ebenso ist es vorgesehen, den an einem ersten Geometriemerkmal ermittelten Temperaturausdehnungskoeffizient für die Korrektur der späteren Messung anderer Geometriemerkmale anzuwenden. Dies ist dann sinnvoll, wenn das Material bzw. der Ausdehnungskoeffizient des bei der Messung des Geometriemerkmals im Messkreis vorhandenen Teils des Messobjektes nahezu gleich ist. Dies ist bei homogenen Messobjekten oft der Fall.In step 4 the subsequent measurement of the geometry feature of the measurement object or of another measurement object or another geometry feature with the same measuring device or another measuring device at the current environmental conditions, including present temperatures T, and the measurement of the existing temperatures T. in the subsequent measurement to use other similar measuring device, as already explained above, causes the compensation of the influences of the meter. Under certain circumstances, a compensation but also achieved by the fact that the two devices, used in the determination of the effective thermal expansion coefficient and in the subsequent measurement, behave sufficiently the same with respect to the thermally induced expansion. Likewise, it is provided to apply the temperature expansion coefficient determined at a first geometric feature for the correction of the later measurement of other geometric features. This makes sense if the material or the expansion coefficient of the part of the measurement object present in the measurement circuit during the measurement of the geometry feature is almost the same. This is often the case with homogeneous DUTs.

Im Schritt 5 wird unter Anwendung des effektiven Temperaturausdehnungskoeffizienten alpha und der vorliegenden Temperaturen T aus der gemessenen Länge L die korrigierte Länge L_Korr bestimmt und im Schritt 6 als Messergebnis für die zu bestimmende Dimension des Messobjektes bzw. eines Geometriemerkmals des Messobjektes ausgegeben.In step 5 is determined using the effective thermal expansion coefficient alpha and the present temperature T from the measured length L, the corrected length L_Korr and in step 6 output as a measurement result for the dimension to be determined of the measurement object or a geometry feature of the measurement object.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004061151 [0003]

Claims

Method for determining geometric features on a measurement object, such as a workpiece, by measuring dimensions, such as distances, angles, diameters or the like, by means of a measuring device, preferably a coordinate measuring machine, wherein the measurement results are corrected as a function of at least one present temperature, characterized in that for correcting an effective coefficient of thermal expansion is used, which takes into account the temperature behavior of the workpiece, and preferably of the measuring device, wherein the effective coefficient of thermal expansion is determined by means of the measuring device or a similar measuring device.

A method according to claim 1, characterized in that the determination of the effective coefficient of thermal expansion is carried out experimentally by the measurement of dimensions with the measuring device or a similar measuring device at different present temperatures and each simultaneous or almost simultaneous measurement of the present temperature, wherein the measurement of the dimensions such For example, lengths, at a predetermined part, preferably on a master part, more preferably on a calibrated master part takes place.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the correction of the measured dimensions of the measurement object as the workpiece using the experimentally determined effective thermal expansion coefficient takes into account taking into account the respective present temperature.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the determination of the at least one present temperature at at least one point in the measuring device and / or at least one point on the workpiece and / or at least one point in the environment of the measuring device or workpiece, such as air , By means of at least one temperature sensor or the like.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the determination of the effective coefficient of thermal expansion for different geometry features of the workpiece is performed separately and the respective specific effective coefficient of thermal expansion is used for the correction of the corresponding later measurement of the geometric feature on the workpiece.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the workpiece consists of a plurality of assembled to a module items, preferably individual parts of different material, and / or the workpiece is in a holder, such as recording.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the determination of the effective coefficient of thermal expansion and in the determination of geometric features on the workpiece in each case a temperature compensation of the measuring device and optionally similar measuring device is turned on or off.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a plurality of sensors integrated in a coordinate measuring machine are used to measure one or more geometry features.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that for the realization of the different temperatures in the experimental determination of the effective coefficient of thermal expansion active heating and / or cooling of the measuring device and / or the environment of the measuring device takes place and / or naturally occurring temperature fluctuations, for example a day-night cycle, be exploited.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the determination of the effective coefficient of thermal expansion takes place by means of an automatic measuring program.