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Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Vermessung eines Werkstückes mit einem Koordinatenmessgerät umfassend
- – einen Sensor zum Abtasten einer Werkstückoberfläche
- – eine Mechanik, über die der Sensor relativ zu einem zu vermessenden Werkstück verfahren werden kann, um Messpunkte auf der Werkstückoberfläche aufzunehmen
- – eine Steuer- und Auswerteeinheit, die unter anderem der Ansteuerung der Mechanik und der Auswertung der von der Mechanik gelieferten Messwerte dient wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist:
- a) Aufnahme von Messpunkten auf der Oberfläche eines auf dem Koordinatenmessgerät angeordneten des Werkstückes mit dem Koordinatenmessgerät entsprechend auszuwertenden Prüfmerkmalen eines Messablaufes
- b) Auswerten der Prüfmerkmale unter Verwendung der Messpunkte und Erstellen eines Messprotokolls
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Die Anmeldung betrifft ferner ein entsprechendes Koordinatenmessgerät, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen.
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Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art und ein entsprechendes Koordinatenmessgerät sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden üblicherweise dazu verwendet, um die Qualität eines hergestellten Werkstückes zu überprüfen. Das Messprotokoll gibt hierbei Auskunft über die Maßhaltigkeit der zu prüfenden Prüfmerkmale.
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Beispielsweise ist in der Druckschrift
DE 198 21 371 A1 ein Verfahren zum Vermessen eines Werkstückes mit einen automatisierten Messablauf und ein zur Ausführung des Verfahrens entsprechend eingerichtetes Koordinatenmessgerät beschrieben. Das Verfahren umfasst drei wesentliche Verfahrensschritte. In einem ersten Verfahrensschritt wird der automatische Messablauf festgelegt, wobei dieser anhand von Prüfmerkmalen festgelegt wird, die während eines Messablaufes ausgewertet werden sollen. Dabei werden unter Zuhilfenahme von CAD-Daten des Werkstückes Geometrieelemente auf der Werkstückoberfläche ausgewählt, die notwendig sind, um die jeweiligen Prüfmerkmale zu prüfen. Außerdem werden die Verfahrwege für den Sensor zum Abtasten der jeweiligen Geometrieelemente festgelegt. In einem zweiten Verfahrensschritt wird ein Werkstück dann gemäß dem Messablauf abgetastet. In einem dritten Verfahrensschritt werden die zu prüfenden Prüfmerkmale dann aufgrund der im Messablauf aufgenommenen Messdaten ausgewertet und an den Bediener des Koordinatenmessgerätes in nicht näher beschriebener Form ausgegeben. Eine solche Ausgabe erfolgt regelmäßig in Form eines Messprotokolls.
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Bei einfachen Werkstücken ist das beschriebene Verfahren vollkommen ausreichend, um das Werkstück zu qualifizieren. Werkstücke jedoch, die eine Vielzahl von auszuwertenden Prüfmerkmalen aufweisen, können insofern Probleme bereiten, als die Zuordnung zwischen dem ausgewerteten Prüfmerkmal im Messprotokoll und dem tatsächlichen Prüfmerkmal auf dem Werkstück oftmals schwerfällt. Schwierig wird es insbesondere dann, wenn das Werkstück eine Vielzahl gleichartiger auszuwertender Prüfmerkmale aufweist, wie beispielsweise die Zähne an einem Zahnrad oder die Schneiden an einem Wälzfräser.
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Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren und einem entsprechenden Koordinatenmessgerät liegt unserer Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, die Zuordnung der ausgewerteten Prüfmerkmale zu den tatsächlich auf dem Werkstück gemessenen Prüfmerkmalen zu erleichtern.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit allen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und durch ein Koordinatenmessgerät mit allen Merkmalen des unabhängigen Anspruches 10 gelöst.
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Die Besonderheit des lösungsgemäßen Verfahrens und des entsprechend eingerichteten Koordinatenmessgerätes ist hierbei in nachfolgenden besonderen Verfahrensschritten zu sehen:
- a) Abfragen einer Benutzereingabe, mit der zumindest eines der in dem Messprotokoll ausgewerteten Prüfmerkmale ausgewählt wird, wobei das Messprotokoll von einer Ausgabeeinheit optisch an den Benutzer ausgegeben wird und wobei das Prüfmerkmal über eine Eingabeeinheit in dem Messprotokoll ausgewählt wird
- b) Markieren der Oberfläche des Werkstückes in einem Bereich, der dem ausgewählten Prüfmerkmal im Messprotokoll entspricht.
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Durch diese beiden Verfahrensschritte kann nunmehr selektiv durch den Bediener des Koordinatenmessgerätes sofort die Zuordnung zwischen jedem ausgewerteten Prüfmerkmal und dem entsprechenden Prüfmerkmal auf dem tatsächlich gemessenen Werkstück hergestellt werden.
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Damit die beiden besonderen Verfahrensschritte c) und d) auf dem besagten Koordinatenmessgerät ausgeführt werden können, muss natürlich auf dem Koordinatenmessgerät ein Markierelement zum Markieren eines Bereiches auf der Werkstückoberfläche vorgesehen sein, wobei gegebenenfalls auch der besagte Sensor selbst als Markierelement verwendet werden kann, indem beispielsweise der Taststift eines taktilen Sensors nicht nur zum mechanischen Abtasten der Werkstückoberfläche, sondern auch als Markierelement zum Markieren eines Bereiches auf der Werkstückoberfläche in Form eines „Zeigestabes” verwendet wird. Details hierzu sind noch weiter unten näher ausgeführt. Außerdem muss die besagte Mechanik des Koordinatenmessgerätes zusätzlich auch geeignet sein, das Markierelement relativ zu einem zu vermessenden Werkstück zu verfahren, um Bereiche auf der Werkstückoberfläche zu markieren.
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Aus dem Stand der Technik sind zwar bereits Koordinatenmessgeräte bekannt, mit denen Werkstücke markiert werden können. Allerdings dient die Markierung der Werkstücke einem völlig anderen Zweck und nicht der erfindungsgemäßen Zuordnung von tatsächlich gemessenen Prüfmerkmalen auf der Werkstückoberfläche zu entsprechenden Prüfmerkmalen im Messprotokoll des Koordinatenmessgerätes.
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Die Druckschrift
WO 02/22317 A1 zeigt ein Koordinatenmessgerät mit einem manuell geführten Messarm, an dem sowohl ein taktiler Sensor als auch ein Markierer (z. B. ein Tintenstrahl-Druckkopf oder ein Stift etc.) verwendet werden kann, wobei an Stellen, die in einem CAD-Modell vordefiniert sind, Markierungen auf einem zu bearbeitenden Werkstück aufgebracht werden können. In einer Ausführungsvariante kann der Messarm gleichfalls auch ähnlich einem Roboterarm mit CNC-gesteuerten Antrieben versehen sein, sodass die Markierungen auch automatisiert auf dem zu bearbeitenden Werkstück angebracht werden können.
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Ein ähnliches Koordinatenmessgerät zeigt auch die Druckschrift
WO 2004/096502 A1 . Auch hierin ist ein Gelenkarmkoordinatenmessgerät gezeigt, bei dem ein taktiler Sensor gegen einen Markierer ausgetauscht werden kann und dann Markierungen auf dem Werkstück angebracht werden können.
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Die Druckschrift
DE 102 61 865 A1 zeigt ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur optischen Oberflächenerfassung von Bauteilen, insbesondere Karosseriebauteilen, bei dem das Bauteil mit unterschiedlichen Lichtquellen in einem spitzen Winkel beleuchtet wird und die Reflexionen auf der Bautenoberfläche mit optischen Sensoren erfasst werden und hieraus fehlerhafte Stellen auf der Bautenoberfläche, wie beispielsweise Beulen, Pickel und Dellen von lackierten Bauteilen, ermittelt werden. Fehlerhafte Stellen auf der Bautenoberfläche werden im Anschluss an die Messung automatisch optisch sichtbar markiert.
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Die Druckschrift
DE 10 2010 050 138 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung von Markierungen an einem zu bearbeitenden Werkstück, wie einem Motorblock. Dazu weist die Vorrichtung einen Roboterarm auf, an dem ein optischer Sensor, wie auch ein Markierungskopf mit einem Bohrer befestigt ist. Über den optischen Sensor wird das zu bearbeitende Werkstück zunächst vermessen. Daraufhin werden über den Bohrer des Markierungskopfes Markierungsbohrungen am Werkstück vorgesehen, die in Ihrer Lage bezogen auf die Sollabmessungen des fertig bearbeiteten Werkstückes unabhängig von den Maßschwankungen des noch nicht fertig bearbeiteten Werkstückes eine definierte Position einnehmen. Die Markierungsbohrungen können sodann zum Einspannen des weiter zu bearbeitenden Werkstückes verwendet werden.
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Die Druckschrift
DE 198 16 992 A1 zeigt ein Verfahren, um Bauteile, wie insbesondere Kraftfahrzeugbauteile mit Punkten zu markieren. Die Druckschrift beschreibt hierbei in der Beschreibungseinleitung als Stand der Technik, dass herkömmlich auf Bauteilen sowohl Fehlerstellen, wie beispielsweise Lackfehler in einem lackierten Kraftfahrzeugbauteil, wie auch Messpunkte, die nachfolgend auf dem betreffenden Bauteil vermessen werden sollen, durch farbige Markierungen, wie beispielsweise Kreidemarkierungen, markiert wurden. Die Druckschrift schlägt nun zur Vereinfachung solcher Markierungen vor solche Markierungen über eine Projektionseinrichtung zu erzeugen. Um die Stellen auszuwählen, an denen ein jeweiliges Bauteil markiert werden soll, kann das Bauteil auf einem Bildschirm dargestellt werden und die jeweils zu markierende Stelle durch die Maus auf dem dargestellten Bild des Bauteils ausgewählt werden.
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Die beiden erfindungsgemäßen Schritte:
- c) Abfragen einer Benutzereingabe, mit der zumindest eines der im Messprotokoll ausgewerteten Prüfmerkmale ausgewählt wird, wobei das Messprotokoll von einer Ausgabeeinheit optisch an den Benutzer ausgegeben wird und wobei das Prüfmerkmal über eine Eingabeeinheit in dem Messprotokoll ausgewählt wird.
- d) Markieren der Oberfläche des Werkstückes in einem Bereich, der dem ausgewählten Prüfmerkmal im Messprotokoll entspricht.
sind aus dem Stand der Technik gerade nicht zu entnehmen, sodass die erfindungsgemäße Zuordnung von Prüfmerkmalen des Messprotokolls zu tatsächlich gemessenen Prüfmerkmalen auf der Oberfläche des Werkstückes nicht bekannt ist.
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Die Steuer – und Auswerteeinheit des Koordinatenmessgerätes umfaßt eine Ausgabeeinheit, die das Messprotokoll optisch an den Benutzer ausgibt, sowie eine Eingabeeinheit, über die ein Prüfmerkmal in dem Messprotokoll ausgewählt werden kann. Als Ausgabeeinheit für die optische Ausgabe des Messprotokolls kann beispielsweise der Bildschirm eines Messrechners, ein Tablet-PC, eine Brille mit eingespiegeltem Bildschirm etc. verwendet werden. Als Eingabeeinheit kann beispielsweise eine Computermaus, die Tastatur eines Computers, ein Touchscreen etc. verwendet werden.
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Das Verfahren kann besonders vorteilhaft an Werkstücken vorgenommen werden, die eine Vielzahl von gleichartigen Prüfmerkmalen aufweisen, von denen eines oder mehrere zur Markierung auswählbar sind. Bei den gleichartigen Prüfmerkmalen kann es sich insbesondere um gleichartige Formen am Werkstück handeln, wie beispielsweise die Zähne an einem Zahnrad oder die Schneiden an einem Wälzfräser.
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Die Markierung der ausgewählten Prüfmerkmale am Werkstück kann prinzipiell temporär erfolgen, beispielsweise mit einer Laserdiode, die die zu markierende Stelle auf der Werkstückoberfläche beleuchtet. Vorteilhaft wird das zu markierende Prüfmerkmal auf der Werkstückoberfläche jedoch permanent markiert, beispielsweise mit einem Stift oder mit dem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers.
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Das oben genannte Koordinatenmessgerät, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, kann natürlich vielfältig variieren. Bei dem besagten Sensor zum Abtasten einer Werkstückoberfläche kann es sich beispielsweise um eine Vielzahl von unterschiedlichen Sensoren handeln, die aus der Koordinatenmesstechnik bestens bekannt sind. Beispielsweise kann es sich um taktile Sensoren handeln, die die Werkstückoberfläche mechanisch berühren oder aber um optische Sensoren, die zum Abtasten der Werkstückoberfläche eine Optik verwenden.
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Auch bei dem Markierelement zum Markieren eines Bereiches auf der Werkstückoberfläche kann es sich um völlig unterschiedliche Elemente handeln. Im einfachsten Fall kann es sich um einen mechanischen Zeiger handeln, der die Oberfläche des Werkstückes dadurch markiert, indem dieser auf einen Bereich zeigt, der dem ausgewählten Prüfmerkmal im Messprotokoll entspricht. Dabei ist es insbesondere möglich, dass als mechanischer Zeiger der Taststift eines taktilen Sensors verwendet wird. In diesem Falle wird dann der besagte Sensor selbst auch als Markierelement verwendet.
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Gleichfalls kann es sich auch anstelle eines mechanischen Zeigers um einen optischen Zeiger, beispielsweise in Form einer Laserdiode, handeln, mit der die Oberfläche des Werkstückes in dem Bereich, der dem ausgewählten Prüfmerkmal im Messprotokoll entspricht, beleuchtet wird. Auch herbei könnte der besagte Sensor selbst auch als Markierelement verwendet werden, wenn beispielsweise als optischer Zeiger der Laserstrahl eines optischen Lasertriangulationssensors verwendet wird.
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Die Markierung der ausgewählten Prüfmerkmale am Werkstück in den gerade genannten Fällen erfolgt temporär.
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Vorteilhafterweise kann die Markierung aber auch permanent auf der Werkstückoberfläche des Werkstückes aufgebracht werden. Um dies zu erreichen, kann als Markierelement beispielsweise ein Stift oder der Druckkopf eines Tintenstrahldruckers verwendet werden, mit dem dann bleibende Markierungen auf der Oberfläche des Werkstückes in einem Bereich aufgebracht werden, die den ausgewählten Prüfmerkmalen im Messprotokoll entsprechen.
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Um geeignet alle Stellen auf der Oberfläche eines Werkstückes mit dem Markierelement markieren zu können, bieten sich unterschiedliche Möglichkeiten an. Sofern die unten näher beschriebene Mechanik des Koordinatenmessgerätes Drehgelenke aufweist, z. B. in Form eines sogenannten Dreh-Schwenk-Gelenkes, über das Komponenten des Koordinatenmessgerätes um zwei senkrecht aufeinander stehende Achsen gedreht werden können, so kann das Markierelement (z. B. ein Stift oder ein Druckkopf) problemlos in jede beliebige Richtung ausgerichtet werden. Insoweit kann dann die Ausrichtung des Markierelementes an die Ausrichtung des jeweils zu markierenden Bereiches der Werkstückoberfläche angepasst werden. Sofern solche Drehgelenke nicht vorhanden sind und das Markierelement von der Mechanik nur entlang von Linearachsen verfahren werden kann, kann das Markierelement selber ein einfaches Dreh-Schwenk-Gelenkt enthalten, mit dem beispielsweise ein Stift, ein Druckkopf, eine Laserdiode, ein Zeiger etc. um zwei aufeinander senkrecht stehende Achsen gedreht werden kann. Alternativ kann das Markierelement aber auch Bestandteil einer Konfiguration sein, in der mehrere unterschiedlich ausgerichtete Markierelemente zusammengefasst sind, wie beispielsweise mehrere unterschiedlich ausgerichtete Stifte oder mehrere unterschiedliche ausgerichtete Druckköpfe, wobei dann zum Markieren jeweils ein geeignet ausgerichtetes Markierelement verwendet wird. Dieses Vorgehen ist insoweit ähnlich wie bei einem taktilen Sensor, der mehrere unterschiedlich ausgerichtete Taststifte aufweist.
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Auch die besagte Mechanik, über die der Sensor relativ zu einem zu vermessenden Werkstück verfahren werden kann, um Messpunkte auf der Werkstückoberfläche aufzunehmen und über die auch das Markierelement relativ zu einem zu vermessenden Werkstück verfahren werden kann, um Bereiche auf der Werkstückoberfläche zu markieren, kann vollkommen unterschiedlich ausgestaltet sein. Entscheidend an dieser Mechanik ist hierbei lediglich, dass der Sensor und das Markierelement relativ zum zu vermessenden Werkstück in zumindest zwei senkrecht aufeinander stehenden Koordinatenrichtungen, vorzugsweise aber in allen drei senkrecht aufeinander stehenden Koordinatenrichtungen verfahren werden können.
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Die Mechanik könnte hierbei so ausgestaltet sein, dass diese zwei getrennte Teilmechaniken aufweist, wobei über die erste Teilmechanik der Sensor bewegt wird und über die zweite Teilmechanik das Markierelement bewegt wird. Beispielsweise könnte die erste Teilmechanik eine Portalmechanik eines Portalkoordinatenmessgerätes sein und die zweite Teilmechanik eine Drehgelenkmechanik, wie sie häufig bei Roboterarmen zur Anwendung kommt.
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Aufgrund der relativ hohen Kosten für zwei Teilmechaniken wird man vorteilhafterweise den Sensor und das Markierelement mit ein und derselben Mechanik bewegen. Dazu könnte das Markierelement in den besagten Sensor integriert sein, sodass der betreffende Sensor und das betreffende Markierelement immer gemeinsam bewegt werden. Eine solche Lösung hat jedoch die Besonderheit, dass hier zwei unterschiedliche Funktionen, nämlich das Markierelement und der Sensor in einer Einheit miteinander verbunden werden. In einer alternativen Ausführungsform kann der Sensor oder eine am Sensor befestigte Komponente, wie beispielsweise ein Taster eines taktilen Sensors auch gegen ein Markierelement ausgetauscht werden. Sofern der Sensor gegen ein Markierelement ausgetauscht wird, wird dann von der Mechanik zu einem gegebenen Zeitpunkt entweder nur der Sensor oder aber nur das Markierelement bewegt.
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Zum Auswechseln verfügen heute übliche Koordinatenmessgeräte sowohl über automatisierte Wechselschnittstellen, über die automatisiert unterschiedliche Sensoren an der Mechanik befestigt werden können. Für einen Wechselvorgang wird im vorliegenden Fall der aktuelle Sensor in einem freien Magazinplatz eines Wechselmagazins abgelegt und ein neuer Sensor oder im vorliegenden Fall das Markierelement aus einem anderen Magazinplatz aufgenommen werden.
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Außerdem verfügen heute übliche Koordinatenmessgeräte auch über automatisierte Wechselschnittstellen, über die automatisiert Komponenten eines Sensor ausgewechselt werden können, wie beispielsweise unterschiedliche Taststifte an einem taktilen Sensor. Für einen solchen Wechselvorgang würde dann der aktuelle Taststift in einem freien Magazinplatz eines Wechselmagazins abgelegt und anstelle dessen das Markierelement aus einem anderen Magazinplatz aufgenommen.
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In den eben beschriebenen Fällen weist das Koordinatenmessgerät damit ein Wechselmagazin auf, in dem der Sensor und/oder Bestandteile des Sensors und das Markierelement abgelegt werden können, wobei die Mechanik wenigstens eine Wechselschnittstelle zur auswechselbaren Befestigung des Sensors und/oder einer Komponente des Sensors einerseits und des Markierelements andererseits aufweist. Zwischen dem oben genannten Verfahrensschritt a), in dem Messpunkte auf der Werkstückoberfläche aufgenommen werden und dem oben genannten Schritt d), in dem die Werkstückoberfläche markiert wird, würde dann zusätzlich der Sensor selbst oder ein Teil des Sensors von der Mechanik in einem Magazinplatz des Wechselmagazins abgelegt und anstelle dessen das Markierelement aus dem Wechselmagazin aufgenommen.
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In sämtlichen gerade beschriebenen Ausführungsformen an der Mechanik, verfährt die Mechanik sowohl den Sensor relativ zum zu vermessenden Werkstück wie auch das Markierelement relativ zum zu vermessenden Werkstück, sodass also eine Mechanik vorliegt, über die der Sensor und auch das Markierelement relativ zu einem zu vermessenden Werkstück verfahren werden können. Diese Aussage gilt auch dann wenn die Mechanik nur entweder den Sensor oder aber nur das Markierelement zu einem jeweiligen Zeitpunkt verfahren kann.
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Hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der Mechanik oder einer Teilmechanik hiervon, um den Sensor und/oder das Markierelement relativ zum Werkstück in drei Koordinatenrichtungen verfahren zu können, sind ebenfalls eine Vielzahl an Möglichkeiten vorhanden. Beispielsweise können heute übliche Mechaniken verwendet werden, die den Sensor in den drei Koordinatenrichtungen linear beweglich lagern, wie beispielsweise Portalmechaniken, Horizontalarmmechaniken oder Brückenmechaniken, um hier nur einige zu nennen. Genauso können auch Mechaniken verwendet werden, bei denen das Werkstück in einer oder mehrerer Koordinatenrichtungen beweglich gelagert ist. Ferner können beispielsweise auch Mechaniken mit Drehgelenken verwendet werden, wie sie beispielsweise bei Roboterarmen zum Einsatz kommen.
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Auch die besagte Steuer- und Auswerteeinheit kann völlig unterschiedlich ausgestaltet sein. Typischerweise umfasst eine derartige Steuer- und Auswerteeinheit eine Steuerung und einen hiermit verbundenen Messrechner. Die Steuerung dient hierbei im Wesentlichen der Ansteuerung der Mechanik und der Auswertung der von der Mechanik gelieferten Messwerte.
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Dazu steuert die Steuerung einerseits die Antriebe an, über die die Mechanik verfahren wird und andererseits liest die Steuerung die Maßverkörperungen der Mechanik und die Sensorsignale aus. Diese Signale werden genutzt, um in der Steuerung Koordinatenmesswerte der Messpunkte auf der Werkstückoberfläche zu bestimmen und als Rückführgröße für die in der Steuerung angeordneten Regelkreise in den unterschiedlichen Antriebsachsen. Um die Aufgaben wahrnehmen zu können, weist die besagte Steuerung üblicherweise mehrere Mikroprozessoren auf. Bei dem Messrechner handelt es sich üblicherweise um einen handelsüblichen Computer, mit dem über ein entsprechendes Messprogramm die zu vermessenden Prüfmerkmale definiert werden und hieraus ein Messablauf generiert und ausgeführt werden kann. Außerdem können mit dem Messprogramm auf dem Messrechner die gemessenen Prüfmerkmale unter Verwendung der Messpunkte ausgewertet werden und ein Messprotokoll erstellt werden, das dann an den Benutzer des Koordinatenmessgerätes ausgegeben wird.
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Insbesondere kann dieser Messrechner dann auch die Benutzereingabe abfragen, über die der Benutzer zumindest eines der in dem Messprotokoll ausgewerteten Prüfmerkmale auswählt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Messprotokoll hierbei ein elektronisches Dokument, in dem Steuerelemente (z. B. Buttons, Links, verlinkte Bilder, Checkboxes, Optionsfelder, Listboxes etc.) vorgesehen sind, über die ein Benutzer die abgefragte Benutzereingabe vornehmen kann.
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Die Abfrage einer Benutzereingabe kann im einfachsten Falle geschehen, in dem das Messprotokoll ähnlich einer Webseite dargestellt wird, wobei die Auswahl eines im Messprotokoll ausgewerteten Prüfmerkmals durch einfachen Mausklick auf ein Steuerelement, wie beispielsweise einen Link, einen Button, ein verlinktes Bild oder eine Checkbox geschieht. Natürlich sind aber auch andere, weniger komfortable Eingaben möglich, beispielsweise, indem die einem ausgewerteten Prüfmerkmal zugeordnete Nummer über die Tastatur in einem speziellen Feld eingegeben wird.
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Die Abfrage einer Benutzereingabe kann zusätzlich oder alternativ auch erfolgen, indem im Messprotokoll vom Benutzer ein Steuerelement, wie z. B. ein Link, ein Button, eine Checkbox oder ein verlinktes Bild etc. ausgewählt wird, über das die automatische Auswahl von Prüfmerkmalen gemäß einem vordefinierten Algorithmus ausgelöst wird. Natürlich sind zur Auswahl eines solchen Algorithmus ebenfalls alternative Eingaben möglich, wie beispielsweise die Auswahl einer Tastenkombination mit der Tastatur.
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Anstelle des handelsüblichen Computers, der häufig als Messrechner verwendet wird, sind natürlich auch andere technische Geräte bereits heute im Einsatz, die dieselben Aufgaben wahrnehmen können, wie beispielsweise Notebooks, Tablet-PCs, Server oder Cloud-Computing.
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Zunehmend sind jedoch auch Steuer- und Auswerteeinheiten bekannt, bei denen die Trennung zwischen der Steuerung einerseits und dem Messrechner andererseits dadurch aufgehoben wird, indem die Steuerung in den Messrechner integriert wird, beispielsweise durch Karten, auf denen die notwendigen Prozessoren integriert sind.
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Auch hinsichtlich der zu prüfenden Prüfmerkmale gibt es eine relativ große Bandbreite. Übliche Prüfmerkmale sind beispielsweise Abstände zwischen unterschiedlichen Geometrieelementen, Formabweichungen gegenüber einer gegebenen Sollform, Winkel zwischen unterschiedlichen Geometrieelementen etc.
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Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Figuren. Hierin zeigen:
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1: Ein Koordinatenmessgerät, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann.
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2: Grafische Darstellung von Verfahrensschritten bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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3: Eine schematische Darstellung eines Messprotokolls 21, in dem aus den gemessenen Prüfmerkmalen 27a–27x und 28a–28h zumindest ein einzelnes Prüfmerkmal 27t ausgewählt werden kann, woraufhin ein Oberflächenbereich 29t auf der Oberfläche des Werkstückes (hier eine Zahnstange 42) markiert wird, der dem ausgewählten Prüfmerkmal 27t entspricht.
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4: Ein Zahnrad 31 als Werkstück mit einer Vielzahl von Zähnen 30, wobei auf einem der Zähne eine Markierung 32 angebracht ist.
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5: Ein Wälzfräser 34 als Werkstück mit einer Vielzahl an Schneiden 33, wobei auf einer der Schneiden eine Markierung 35 angebracht ist.
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1 zeigt rein beispielhaft ein Koordinatenmessgerät vom sogenannten Portaltyp, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann. Das Koordinatenmessgerät weist einen Messtisch 1 auf, entlang dem ein den Messtisch 1 überspannendes Portal 2 in der mit dem Pfeil y bezeichneten Richtung bewegt werden kann. Zur Bewegung ist ein nicht näher gezeigter Antrieb vorhanden und ein Maßstab 9, anhand dessen die genaue Position in der mit dem Pfeil y bezeichneten Richtung bestimmt werden kann. Entlang der den Messtisch 1 überspannenden Traverse des Portals 2 ist ein Schlitten 20 in der mit dem Pfeil x bezeichneten Richtung beweglich geführt, dessen Position ebenfalls über einen Maßstab 10 bestimmt werden kann und der durch nicht näher gezeigte Antriebe verfahren wird. An dem Schlitten 20 wiederum ist in der mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung eine Pinole 3 in vertikaler Richtung beweglich geführt, die ebenfalls über einen Antrieb in der mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung verfahren werden kann, wobei deren Position über einen Maßstab 11 bestimmt werden kann. Am unteren Ende der Pinole 3 befindet sich rein bespielhaft ein nur schematisch angedeuteter taktiler Sensor 4, mit dem ein ebenfalls nur schematisch angedeutetes Werkstück 6 vermessen werden kann.
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Insoweit bilden also der Messtisch 1, das Portal 2, der X-Schlitten 20 und die Pinole 3 eine Mechanik 37, über die der Sensor 4 relativ zu einem zu vermessenden Werkstück 6 in drei senkrecht aufeinander stehenden Koordinatenrichtungen x, y und z verfahren werden kann, um Messpunkte auf der Werkstückoberfläche aufzunehmen. Der hierbei zu verwendende Sensor 4 dient natürlich zum Abtasten der Werkstückoberfläche des Werkstückes 6.
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Des Weiteren ist ein Wechselmagazin 12 vorgesehen, in dem die Mechanik 37 über eine automatische Wechselschnittstelle den Sensor 4 in einem leeren Magazinplatz 39 ablegen kann und ein anderes Werkzeug, wie beispielsweise einen anderen Sensor oder im vorliegenden Fall ein Markierelement, hier in Form eines Tintenstrahlmarkierers 13, aus einem anderen Magazinplatz aufnehmen kann. Nachdem die Mechanik 37 des Koordinatenmessgerätes nur Linearachsen x, y und z aufweist, umfasst der Tintenstrahlmarkierer 13 neben dem eigentlichen Tintenstrahldruckkopf zusätzlich ein kostengünstiges Dreh-Schwenkgelenk mit zwei senkrecht aufeinander stehenden Drehgelenken, über die der Tintenstrahldruckkopf in jede beliebige Ausrichtung rotiert werden kann. Details hierzu sind in 1 nicht zu sehen. Da für Markierung der Werkstückoberfläche nur eine grobe Ausrichtung des Tintenstrahldruckkopfes notwendig ist, sind als Drehgelenke zwei Schrittmotoren vorgesehen.
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Nachdem das Markierelement (Tintenstrahldruckkopf 13) gegen den Sensor 4 ausgetauscht wurde, kann die Mechanik 37 das Markierelement (Tintenstrahlmarkierer 13) an die zu markierenden Stellen auf der Werkstückoberfläche des Werkstückes 6 verfahren, um hier die Markierungen anzubringen.
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Wie bereits eingangs beschrieben, kann gegebenenfalls auch der hier gezeigte taktile Sensor 4 als Markierelement verwendet werden, indem sein Taststift nicht nur zum mechanischen Abtasten der Werkstückoberfläche, sondern auch als Markierelement zum temporären Markieren eines Bereiches auf der Werkstückoberfläche in Form eines „Zeigestabes” verwendet wird, der auf den zu markierenden Bereich auf der Werkstückoberfläche zeigt.
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Zur Steuerung der Antriebe sowie zur Verarbeitung der Maßstabssignale und zur Auswertung der Signale des taktilen Sensors 4 ist eine Steuerung 7 vorgesehen. Die Steuerung 7 wiederum ist mit einem Messrechner 17 verbunden, über den Messabläufe eingegeben werden können und die Messergebnisse ausgewertet und ausgegeben werden können. Der Messrechner umfasst neben dem eigentlichen Rechner 14 eine Ausgabeeinheit in Form eines Computerbildschirms 8 sowie Eingabeeinheiten in Form von einer Tastatur 15 und einer Computermaus 16. Der Messrechner 17 und die Steuerung 7 bilden eine Steuer- und Auswerteeinheit 36.
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1 zeigt damit also ein Koordinatenmessgerät zur Vermessung von Werkstücken 6 umfassend,
- – einen Sensor 4 zum Abtasten einer Werkstückoberfläche
- – ein Markierelement (Tintenstrahlmarkierer 13) zum Markieren eines Bereiches auf der Werkstückoberfläche, wobei gegebenenfalls anstelle des Tintenstrahlmarkierers 13 auch der Sensor 4 als Markierelement verwendet werden kann
- – eine Mechanik 37, über die der Sensor 4 relativ zu einem zu vermessenden Werkstück 6 verfahren werden kann, um Messpunkte auf der Werkstückoberfläche aufzunehmen und über die auch das Markierelement (Tintenstrahlmarkierer 13) relativ zu einem zur vermessenden Werkstück verfahren werden kann, um Bereiche auf der Werkstückoberfläche zu markieren
- – eine Steuer- und Auswerteeinheit 36, die unter anderem der Ansteuerung der Mechanik 37 und der Auswertung der von der Mechanik 37 gelieferten Messwerte dient.
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Auf dem gezeigten Koordinatenmessgerät gem. 1 kann hierbei nachfolgendes Verfahren ausgeführt werden, das im Zusammenhang mit 2 gezeigt ist.
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Im ersten Verfahrensschritt, der mit dem Bezugszeichen 41 versehen ist, werden Messpunkte auf der Oberfläche eines auf dem Koordinatenmessgerät angeordneten Werkstückes 6 mit dem Koordinatenmessgerät entsprechend den auszuwertenden Prüfmerkmalen aufgenommen. Dazu wird der taktile Sensor 4 entsprechend einem durch den Messrechner 17 der Steuer- und Auswerteeinheit 36 vordefinierten Messablauf über die Mechanik 37, also das Portal 2, den X-Schlitten 20 und die Pinole 3 in den Koordinatenrichtungen x, y, z so verfahren, dass der Sensor 4 das Werkstück 6 an den entsprechend dem vordefinierten Messablauf definierten Prüfmerkmalen berührt und die jeweiligen Messpositionen aufgezeichnet werden.
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Im darauffolgenden Verfahrensschritt, der mit dem Bezugszeichen 42 versehen ist, werden die vordefinierten zu vermessenen Prüfmerkmale ausgewertet und unter Verwendung der Messpunkte ein Messprotoll erstellt.
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Im darauffolgenden Verfahrensschritt mit dem Bezugszeichen 43 wird nunmehr eine Benutzereingabe vom Steuerrechner 17 abgefragt, mit der zumindest eines der in dem Messprotokoll ausgewerteten Prüfmerkmale ausgewählt wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, indem mit dem Mauszeiger einer Computermaus im Messprotokoll, das grafisch auf dem Bildschirm 8 des Messrechners 17 ausgegeben wird, ein Steuerelement (z. B. ein Link, ein Button, eine Checkbox, ein verlinktes Bild etc.) angewählt wird, das eines der ausgewerteten Prüfmerkmale auswählt. Dies kann gleichfalls aber auch durch anwählen eines Steuerelementes (z. B. ein Link, ein Button, eine Checkbox, ein verlinktes Bild etc.) erfolgen, mit dem ein Algorithmus ausgeführt wird, über den Prüfmerkmale automatisch ausgewählt werden. Wie dies im Einzelnen aussieht, wird weiter unten im Zusammenhang mit 3 genauer erläutert werden.
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In einem letzten Verfahrensschritt, der mit dem Bezugszeichen 44 versehen ist, wird die Oberfläche des Werkstückes 6 in einem Bereich, der dem ausgewählten Prüfmerkmal im Messprotokoll entspricht, markiert. Dazu wird konkret im vorliegenden Ausführungsbeispiel gem. 1 der Sensor 4 im noch freien Magazinplatz 39 des Wechselmagazins 12 abgelegt und anstelle dessen als Markierelement ein Tintenstrahlmarkierer 13 aufgenommen und an die zu markierenden Stellen auf der Werkstückoberfläche verfahren, um hier die Markierungen anzubringen. Um dies auszuführen, gibt der Messrechner 17 an die Steuerung 7 entsprechende Befehle, die diesen Vorgang dann ausgeführt.
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Die letzten beiden Verfahrensschritte, nämlich der Verfahrensschritt 43, gemäß dem eine Benutzereingabe abgefragt wird, mit der zumindest eines der im Messprotokoll ausgewerteten Prüfmerkmale ausgewählt wird, und der Verfahrensschritt 44, gemäß dem die Oberfläche des Werkstücks 6 in einem Bereich markiert wird, der dem ausgewählten Prüfmerkmal in dem Messprotokoll entspricht, sollen im Folgenden anhand von 3 noch etwas anschaulicher erläutert werden.
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3 zeigt rein schematisch und beispielhaft ein Messprotokoll 21, das von der hier verwendeten Ausgabeeinheit, also dem Computerbildschirm 8 des Messrechners 17 in 1, optisch an den Benutzer des Koordinatenmessgerätes ausgegeben wird. Dem Messprotokoll 21 liegt ein Messablauf zugrunde, mit dem als Werkstück rein beispielhaft eine Zahnstange 42 vermessen wird, die insgesamt vierundzwanzig Zähne 29a–29x aufweist, von denen aus Gründen des Platzes hier nur die letzten neun Zähne 29p–29x zu sehen sind. Für diese Zahnstange 42 sind im zugrundeliegenden Messablauf als Prüfmerkmale 27a bis 27x rein beispielhaft die maximale Abweichung jedes einzelnen Zahnes 29a–29x von einer Soll-Form des Zahnes, die durch ein computerinternes Werkstückmodell, wie beispielsweise ein CAD-Modell vordefiniert ist. Als computerinternes Werkstückmodell muss natürlich nicht ein CAD-Modell verwendet werden. Vielmehr können auch alternative Werkstückmodelle verwendete werden. Jedes der insgesamt 24 Prüfmerkmale, das jeweils die maximale Abweichung des zugeordneten Zahnes 29a–29x angibt, ist als Fehlerbalken im Messprotokoll 21 ausgegeben, wobei diese Prüfmerkmale mit den Bezugszeichen 27a–27x bezeichnete sind.
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Wie unmittelbar ersehen werden kann, weist das Prüfmerkmal 27t, anders als die restlichen Prüfmerkmale, keine schwarze Innenfläche auf, sondern eine weiße Innenfläche. Dies ist ein optischer Hinweis für den Benutzer, dass der zugehörige Zahn 29t auf der Oberfläche des Werkstückes 42 gegenüber der durch das computerinterne Werkstückmodell vorgegebenen Soll-Form außerhalb der Toleranz liegt. Wie man anhand der Prüfmerkmale 27a–27x sehen kann, gibt es in dem vorgegebenen Beispiel 24 gleichartige Prüfmerkmale, von denen genau nur das eine Prüfmerkmal 27t, dessen Fehlerbalken innen weiß ist, außerhalb der Toleranz ist. Um nunmehr fehlerfrei und unkompliziert das betreffende Prüfmerkmal 27t, das außerhalb der Toleranz ist, auf der Werkstückoberfläche festzustellen zu können, kann der Benutzer des Koordinatenmessgerätes über eine Eingabeeinheit, also im Falle des Koordinatenmessgerätes nach 1, beispielsweise über die Computermaus 16 des Messrechners 17, den Mauszeiger 24 auf den Fehlerbalken des Prüfmerkmals 27t positionieren und per Mausklick das betreffende Prüfmerkmal 27t auswählen. Sobald das betreffende Prüfmerkmal 27t ausgewählt ist, wird der Sensor 4 in einem freien Magazinplatz 39 des Wechselmagazins 12 abgelegt und anstelle dessen das Markierelement, also hier der Tintenstrahlmarkierer 13 aufgenommen und der zugehörige Zahn 29t auf der Oberfläche des zu vermessenden Werkstückes (Zahnstange 42) mit einer Markierung markiert. Damit wird also die Oberfläche des Werkstückes 42 in einem Bereich markiert (Zahn 29t), der dem ausgewählten Prüfmerkmal 27t im Messprotokoll 21 entspricht.
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Neben den Prüfmerkmalen 27a–27x gibt es noch weitere Prüfmerkmale 28a–28h, die im vorliegenden Fall anders dargestellt werden, nämlich als textuelle Darstellung. Diese Prüfmerkmale 28a–28h beschreiben als Prüfmerkmal jeweils die Abweichung der tatsächlich gemessenen Position der vertikalen Flanke des ersten Zahnes 29a, des vierten Zahnes 29d, des siebten Zahnes 29g, des zehnten Zahnes 29j, des dreizehnten Zahnes 29m, des sechzehnten Zahnes 29p, des neunzehnten Zahnes 29s und des zweiundzwanzigsten Zahnes 29v von der durch das computerinterne Werkstückmodell vorgesehenen Position des jeweiligen Zahnes. Ergebnisse von Prüfmerkmalen 28a–28g, die sich außerhalb der Toleranz befinden, sind beispielsweise in einer anderen Farbe oder als Fettdruck dargestellt. Wie in dem rein schematisch dargestellten Messprotokoll ersichtlich, gilt dies hier für das Prüfmerkmal 28g. Die Auswahl des betreffenden zugehörigen Prüfmerkmals kann hierbei völlig analog zu den oben beschriebenen Prüfmerkmalen 27a–27x erfolgen, indem über eine Eingabeeinheit, wie beispielsweise die Tastatur 15 oder die Computermaus 16 des Messrechners 17 gemäß 1 der Eintrag 28g ausgewählt wird. Auch in diesem Falle wird die Oberfläche des Werkstückes 42 in einem Bereich markiert (nämlich die Zahnflanke des Zahnes 29s), der dem ausgewählten Prüfmerkmal 28g im Messprotokoll 21 entspricht. Dies geschieht, indem der Sensor 4 im freien Magazinplatz 39 des Wechselmagazins 12 abgelegt wird und anstelle dessen das Markierelement (Tintenstrahlmarkierer 13) aufgenommen wird und zur entsprechenden vertikalen Flanke des neunzehnten Zahnes 29s am Werkstück 6 verfahren wird und die Flanke mit einer Farbe farbig markiert wird. Dies ist aber in 3 nun nicht mehr im Einzelnen dargestellt.
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Alternativ zur manuellen Auswahl über beispielsweise die Computermaus 16 am Messrechner 17 gemäß 1 kann die Auswahl von zu markierenden Prüfmerkmalen auch gemäß einem vordefinierten Algorithmus automatisch erfolgen. In diesem Falle kann Anstelle der Auswahl von einzelnen Prüfmerkmalen, wie beispielsweise des Prüfmerkmals 27t oder 28g der Button 40 im Messprotokoll 21 mit dem Mauszeiger 24 angewählt werden, wodurch der Algorithmus gestartet wird. Im vorliegenden Fall wählt dieser Algorithmus automatisiert Prüfmerkmale aus, bei denen eine Toleranz überschritten wurde. Im Falle vom Messprotokoll 21 gemäß 3 würde der Algorithmus also automatisiert das Prüfmerkmal 27t und das Prüfmerkmal 28g als außerhalb der Toleranz identifizieren und danach, wie oben beschrieben, den zum Prüfmerkmal 27t zugehörigen Zahn 29t und die zum Prüfmerkmal 28g zugehörige senkrechte Zahnflanke des Zahnes 29s auf der Werkstückoberfläche des gemessenen Werkstückes 42 entsprechend farblich markieren.
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In den vorgenannten Fällen, in denen der Benutzer einzelne Prüfmerkmale (siehe z. B. Prüfmerkmale 27t oder 28g) ausgewählt hat oder den Button 40 gewählt hat, um den automatisierten Auswahlalgorithmus zu starten, bedeutet „Abfragen einer Benutzereingabe” ein aktives Einlesen einer Benutzereingabe, die aktuell vom Benutzer eingegeben wird.
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Bevorzugt sollte das eben beschriebene Verfahren bei Werkstücken eingesetzt werden, die eine Vielzahl von gleichartigen Prüfmerkmalen aufweisen, von denen eines oder mehrere zur Markierung auswählbar sind. Besonders geeignet sind hierbei Prüfmerkmale, die gleichartige Formen am Werkstück 6 aufweisen.
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Ein derartiges Werkstück ist beispielsweise in 4 gezeigt. Hierin ist ein Zahnrad 31 als Werkstück gezeigt, das eine Vielzahl von gleichartigen Zähnen 30 aufweist. Wie aus 4 zu sehen, ist hierbei genau einer der Zähne 30 mit einer Markierung 32 versehen, die gem. o. g. Vorgehen erzeugt wurde.
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Ein weiteres Beispiel eines derartigen Werkstückes, das gleichartige Prüfmerkmale mit gleichartigen Formen am Werkstück aufweist, ist der mit dem Bezugszeichen 34 versehene Wälzfräser gem. 5, in dem eine Vielzahl an gleichartigen Schneiden 33 vorgesehen sind. Wie auch hieraus zu sehen, wurde genau eine dieser Schneiden 33 mit einer optischen Markierung 35 versehen, die wie oben beschrieben erzeugt wurde.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messtisch
- 2
- Portal
- 3
- Pinole
- 4
- Sensor
- 6
- Werkstück
- 7
- Steuerung
- 8
- Computerbildschirm
- 9
- Maßstab
- 10
- Maßstab
- 11
- Maßstab
- 12
- Wechselmagazin
- 13
- Tintenstrahlmarkierer
- 14
- Computergehäuse
- 15
- Tastatur
- 16
- Computermaus
- 17
- Messrechner
- 19
- Koordinatenmessgerät
- 20
- X-Schlitten
- 21
- Messprotokoll
- 24
- Mauszeiger
- 27a–27x
- Prüfmerkmale (als Fehlerbalken dargestellt)
- 28a–28h
- Prüfmerkmale (numerisch dargestellt)
- 29a–29x
- Zähne einer Zahnstange
- 30
- Zähne eines Zahnrades
- 31
- Zahnrad
- 32
- Markierung
- 33
- Schneiden eines Wälzfräsers
- 34
- Wälzfräser
- 35
- Markierung
- 36
- Steuer- und Auswerteeinheit
- 37
- Mechanik
- 39
- leerer Magazinplatz
- 40
- Button
- 41
- Checkbox
- 42
- Zahnstange