DE102014214365A1

DE102014214365A1 - Verfahren zum Auffinden fehlerhafter Messabläufe in einem Koordinatenmessgerät und Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE102014214365A1
Application number: DE102014214365.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hassler; Matthias Kappel
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2015-07-16

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Auffinden fehlerhafter Messabläufe in einem Koordinatenmessgerät (19) vorgestellt, bei dem eine Mechanik (37) zur automatisierten Bewegung eines Sensors (20) relativ zu einem zu vermessenden Werkstück (6) in drei senkrecht zueinander stehenden Koordinatenrichtungen (x, y, z) vorgesehen ist, wobei die Mechanik (37) zur Erzeugung der Bewegung einen oder mehrere linear verschiebliche Messschlitten (2, 3, 4) und/oder ein oder mehrere drehbewegliche Maschinenteile (5) umfasst. Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf: – Auslesen und Speichern von Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) in einer festgelegten Frequenz (I) und/oder Auslesen und Speichern von Drehwinkeln (α(t), β(t)) der drehbeweglichen Maschinenteile (5) in einer festgelegten Frequenz (f). – Einlesen der gespeicherten Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) in einem Simulationsprogramm (31) und/oder Einlesen der gespeicherten Drehwinkel (α(t), β(t)) der drehbeweglichen Maschinenteile (5). – Simulation des Bewegungsablaufes aufgrund der eingelesenen Positionen und/oder der eingelesenen Drehwinkel.

Description

Die nachfolgende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auffinden fehlerhafter Messabläufe in einem Koordinatenmessgerät, in dem eine Mechanik zur automatisierten Bewegung eines Sensors relativ zu einem zu vermessenden Werkstück in drei senkrecht zueinander stehenden Koordinatenrichtungen vorgesehen ist, wobei die Mechanik zur Erzeugung der Bewegung einen oder mehrere linear verschiebliche Messschlitten und/oder ein oder mehrere drehbewegliche Maschinenteile umfasst.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Auffinden fehlerhafter Messabläufe in einem Koordinatenmessgerät umfassend

– ein Koordinatenmessgerät mit einer Mechanik zur automatisierten Bewegung eines Sensors relativ zu einem zu vermessenden Werkstück in drei senkrecht zueinander stehenden Koordinatenrichtungen, wobei die Mechanik zur Erzeugung der Bewegung einen oder mehrere linear verschiebliche Messschlitten und/oder ein oder mehrere drehbewegliche Maschinenteile umfasst und
– einen Rechner, der entweder Bestandteil des Koordinatenmessgerätes selbst ist oder ein vom Koordinatenmessgerät getrennter Rechner ist.

Derartige Koordinatenmessgeräte, die eine Mechanik zur automatisierten Bewegung eines Sensors relativ zu einem zu vermessenden Werkstück in drei senkrecht zueinander stehenden Koordinatenrichtungen aufweisen, wobei die Mechanik zur Erzeugung der Bewegung einen oder mehrere linear verschiebliche Messschlitten umfasst und/oder ein oder mehrere drehbewegliche Maschinenteile umfasst, sind seit langem und in großer Variation bekannt. Das Buch „Koordinatenmesstechnik, Flexible Strategien für funktions- und fertigungsgerechtes Prüfen" von Albert Weckenmann, zweite vollständig überarbeitete Auflage, erschienen 2012 im Carl Hanser Verlag München Wien, ISBN 978-3-446-40739-8 beschreibt unter anderem den Aufbau und die Funktionalität heute typischer Koordinatenmessgeräte.
Übliche Mechaniken sind hierbei beispielsweise Mechaniken mit drei in den Koordinatenrichtungen verschieblich gelagerten Messschlitten. Dabei kann der Sensor und/oder das Werkstück in einer oder mehreren Koordinatenrichtungen beweglich gelagert sein. Beispiele für Mechaniken, in denen über drei Messschlitten nur der Sensor in den drei Koordinatenrichtungen gegenüber einer Werkstückauflage bewegt werden kann, auf der das Werkstück angeordnet ist, sind beispielsweise Portalmechaniken, Ständermechaniken, Brückenmechaniken oder Auslegermechaniken. Alternativ oder zusätzlich kann natürlich auch die Werkstückauflage über einen oder mehrere Messschlitten in einer oder mehreren Koordinatenrichtungen beweglich gelagert sein. Zusätzlich zu derartigen Mechaniken, bei denen der Sensor und/oder das Werkstück durch linear verschiebliche Messschlitten in den drei Koordinatenrichtungen beweglich gelagert ist, gibt es weiterhin auch unterschiedlichste drehbewegliche Maschinenteile, über die zusätzlich der Sensor und/oder das Werkstück um eine oder mehrere Drehachsen rotiert werden können. Solche drehbeweglichen Maschinenteile sind beispielsweise sogenannte Dreh-Schwenkeinrichtungen, mit denen der Sensor um zwei senkrecht aufeinander stehende Achsen relativ zum mechanischen Verschiebegestell rotiert werden kann. Ein weiteres drehbewegliches Maschinenteil ist weiterhin ein Drehtisch, über den das Werkstück um eine Drehachse rotiert werden kann. Es gibt ferner auch Koordinatenmessgeräte, bei denen beispielsweise die Bewegung des Sensors in den drei Koordinatenrichtungen alleine über drehbewegliche Maschinenteile verändert werden kann, wie beispielsweise einen Roboterarm, der eine Vielzahl hintereinander angeordneter drehbeweglich gelagerter Gelenkarme aufweist.
Bei derartigen Koordinatenmessgeräten, die regelmäßig mit Antrieben ausgestattet sind, um zu vermessende Werkstücke automatisiert abtasten zu können, kommt es öfter einmal zu Kollisionen zwischen bewegten Maschinenteilen der Mechanik und Gegenständen. Die Gründe hierfür können völlig unterschiedlich sein. Ein häufiger Grund beispielsweise ist, dass oftmals ausgehend von einem Prüfplan automatisiert ein Messablauf erstellt wird. Eine derartige automatisierte Erzeugung eines Messablaufes aus dem Prüfplan birgt allerdings das Risiko, dass bei der Erzeugung des Messablaufes nicht alle Randbedingungen, die zur Erzeugung des Messablaufes notwendig wären, beachtet werden und es aus diesem Grund zu einer Kollision kommt. Ein Beispiel hierfür könnte sein, dass ein Befestigungselement (beispielsweise eine Schraubzwinge), mit dem das Werkstück auf der Messauflage befestigt ist nicht in den Messablauf miteinbezogen wurde und der Taster nun an diesem Befestigungselement hängen bleibt. Ein weiterer Grund können beispielsweise Maßabweichungen des Werkstückes sein, die so groß sind, dass es anstelle einer Antastung zur Kollision mit dem Werkstück kommt. Ein weiterer Grund könnte sein, dass beispielsweise ein Werkstück vermessen wird, das nicht zum Messablauf passt. Auch könnte das Werkstück an einer falschen Stelle auf der Messauflage positioniert sein oder ein falscher Taster am Sensor des Koordinatenmessgerätes befestigt sein. Des Weiteren können auch Schwingungen des Koordinatenmessgerätes, die beispielsweise durch einen vorbeifahrenden Gabelstapler verursacht wurden, zu Kollisionen führen. Natürlich können auch Fehler in den Antrieben des Koordinatenmessgerätes zu Kollisionen führen. Ein weiterer Grund können Gegenstände sein, die im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes liegen geblieben sind und die dort nicht hinein gehören. Ein weiterer Grund für Kollisionen können falsch gewählte Parameter in den Messelementen sein, welche vom Prüfplanausführungsprogramm verwendet werden. Beispiele hierfür sind z. B. zu hohe Verfahrgeschwindigkeiten, falsch gewählte Rückzugsebenen bei der Antastung oder auch falsch gewählte Parameter bei der Positionierung des Tasters vor oder nach der Antastung.
Die Suche nach den Ursachen einer solchen Kollision kann immens aufwendig werden. Dies gilt insbesondere für Kollisionen, die sich nicht ohne Weiteres reproduzieren lassen. Kommt es beispielsweise bei einer automatischen Werkstückvermessung zu einer Kollision zwischen dem Sensor und dem Werkstück, nachdem bereits automatisiert 150 gleiche Werkstücke mit dem betreffenden Koordinatenmessgerät vermessen wurden, so kann diese Kollision eine Vielzahl von unterschiedlichen Ursachen haben. Beispielsweise kann das eine Werkstück eine zu große Abweichung von seinen Sollmaßen aufweisen. Es kann ferner eine einmalig aufgetretene Schwingung des Fundamentes dafür zuständig sein. Es kann gleichfalls ein Fehler in den Antrieben der Mechanik vorliegen. Auch eine fehlerhafte Einspannung dieses einen Werkstückes auf einer Palette ist möglich. In solchen komplizierteren Fällen wird vom Kunden häufig auch Unterstützung vom Hersteller des Koordinatenmessgerätes angefordert. Zum Auffinden der Ursache der Kollision übersendet der Benutzer des Koordinatenmessgerätes an den Hersteller des Koordinatenmessgerätes eine sogenannte Log-Datei, in der die vom Koordinatenmessgerät ausgeführten Aktionen innerhalb eines Messablaufes aufgezeigt werden. Anhand der Log-Datei kann der Unterstützer zwar grob feststellen, welche Aktionen vom Koordinatenmessgerät durchgeführt wurden, bevor es zur Kollision kam. Die genaue Rekonstruktion der Kollision ist jedoch nicht möglich. Dies erfordert dann regelmäßig einen Besuch des Anwendungstechnikers vor Ort beim Kunden, um hier die Fehlerursache ausfindig zu machen.
Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe, ein Verfahren ausfindig zu machen, mit dem auf besonders einfache Art und Weise fehlerhafte Messabläufe ausfindig gemacht werden können und eine entsprechende Vorrichtung umfassend ein Koordinatenmessgerät und einem Rechner der oben genannten Art, mit der ein entsprechendes Verfahren ausgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst und durch eine Vorrichtung mit sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruches 9.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist hierbei darin zu sehen, dass das Verfahren nachfolgende Verfahrensschritte aufweist:

– Auslesen und Speichern von Positionen der Messschlitten in einer festgelegten Frequenz und/oder Auslesen und Speichern von Drehwinkeln der drehbeweglichen Maschinenteile in einer festgelegten Frequenz.
– Einlesen der gespeicherten Positionen der Messschlitten in ein Simulationsprogramm und/oder Einlesen der gespeicherten Drehwinkel der drehbeweglichen Maschinenteile in ein Simulationsprogramm.
– Simulation des Bewegungsablaufes aufgrund der eingelesenen Positionen und/oder der eingelesenen Drehwinkel.

Analog dazu ist die Besonderheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin zu sehen, dass einerseits das Koordinatenmessgerät eingerichtet ist, Positionen der Messschlitten in einer festgelegten Frequenz auszulesen und zu speichern und/oder Drehwinkel der drehbeweglichen Maschinenteile in einer festgelegten Frequenz auszulesen und zu speichern und andererseits der Rechner dazu eingerichtet ist, die gespeicherten Positionen der Messschlitten in ein auf dem Rechner ausgeführtes Simulationsprogramm einzulesen und/oder die gespeicherten Drehwinkel der drehbeweglichen Maschinenteile in ein auf dem Rechner ausgeführtes Simulationsprogramm einzulesen und aufgrund der eingelesenen Positionen und/oder der eingelesenen Drehwinkel den Bewegungsablauf zu simulieren.
Es versteht sich, dass die besagte Mechanik zum Auslesen der Positionen der Messschlitten entsprechende Positionsmesssysteme, wie beispielsweise Maßstäbe mit Ablesesensoren oder Interferometer umfasst und/oder zum Auslesen der Drehwinkel der drehbeweglichen Maschinenteile entsprechende Winkelmesssysteme, wie Winkelencoder, umfasst. Außerdem umfasst die Mechanik natürlich auch Antriebe (beispielsweise Reibradantriebe oder Spindelantriebe) um die Messschlitten entlang ihrer Bewegungsrichtungen anzutreiben und/oder Antriebe um die drehbeweglichen Maschinenteile anzutreiben. Beim Sensor handelt es sich um einen Sensor zur berührenden oder zur berührungslosen Abtastung der Werkstückoberfläche. Als Sensor zur berührenden Abtastung kann ein taktiler Sensor verwendet werden (beispielsweise ein messender Sensor bei dem die Auslenkung eines das Werkstück berührenden Tasters gemessen wird oder ein schaltender Sensor, der bei Berührung seines Tasters mit dem Werkstück ein Antastsignal abgibt). Zur berührungslosen Abtastung kann ein optischer Sensor verwendet werden (beispielsweise eine Digitalkamera, die das Werkstück optisch als Bild erfasst oder ein Lasertriangulationssensor, bei dem ein Laserstrahl auf die Werkstückoberfläche aufgebracht wird und die Reflexion unter einem Winkel von einer Digitalkamera beobachtet wird).
Das Auslesen und Speichern von den Positionen der Messschlitten in einer festgelegten Frequenz und/oder Auslesen und Speichern von Drehwinkeln der drehbeweglichen Maschinenteile in einer festgelegten Frequenz erfolgt hierbei in der Steuer- und Auswerteeinheit des Koordinatenmessgerätes, die eine Steuerung des Koordinatenmessgerätes und einen Messrechner umfasst. Hierbei kann beispielsweise die Steuerung der Steuer- und Auswerteeinheit in einem eigenen Steuerungstakt die Positionsmesssysteme und/oder die Winkelmesssysteme auslesen und in einem in der Steuerung oder im Messrechner angeordneten nichtflüchtigen Speicher (Festplatte, einem EPROM-Speicher, einem Flash-Speicher etc.) abspeichern. Alternativ kann natürlich auch der Messrechner im Steuerungstakt die Positionsmesssysteme und/oder die Winkelmesssysteme auslesen und in einem im Messrechner angeordneten nichtflüchtigen Speicher abspeichern. Vollkommen analog dazu können von der Steuer- und Auswerteeinheit auch die weiter unten genannten Digitalbilder des Messablaufes, die Signale des Sensors und die geometrischen Daten des Koordinatenmessgerätes aufgenommen und abgespeichert werden. Einzelheiten hierzu können der Figurenbeschreibung entnommen werden.
Die weiteren Verfahrensschritte, nämlich das Einlesen der gespeicherten Positionen der Messschlitten in ein Simulationsprogramm und/oder das Einlesen der gespeicherten Drehwinkel der drehbeweglichen Maschinenteile in ein Simulationsprogramm, sowie die Simulation des Bewegungsablaufes aufgrund der eingelesenen Positionen und/oder der eingelesenen Drehwinkel erfolgt in einem Rechner. Hierzu kann entweder der Messrechner der Steuer- und Auswerteeinheit verwendet werden oder aber ein vom Koordinatenmessgerät entfernter Rechner. Analoges gilt natürlich auch für die weiter unten genannten Digitalbilder des Messablaufes, die Signale des Sensors und die geometrischen Daten des Koordinatenmessgerätes. Einzelheiten hierzu können ebenfalls der Figurenbeschreibung entnommen werden.
Das erfindungsgemäße Vorgehen hat hierbei eine Vielzahl von erheblichen Vorteilen gegenüber dem bisherigen Vorgehen. Dadurch dass die Positionen der Messschlitten in einer festgelegten Frequenz ausgelesen und gespeichert werden und/oder die Drehwinkel der drehbeweglichen Maschinenteile in einer festgelegten Frequenz ausgelesen und gespeichert werden, kann im Nachhinein sehr genau die tatsächliche Bewegung der Mechanik nachvollzogen werden. Wenn hier von „speichern” gesprochen wird, so ist damit eine Speicherung auf einem nichtflüchtigen Speicher, wie z. B. einer Festplatte, einem EPROM-Speicher, einem Flash-Speicher etc. gemeint. Durch das Einlesen der gespeicherten Positionen der Messschlitten in ein Simulationsprogramm und/oder durch das Einlesen der gespeicherten Drehwinkel der drehbeweglichen Maschinenteile in ein Simulationsprogramm und die darauffolgende Simulation des Bewegungsablaufes der Mechanik aufgrund der eingelesenen Positionen und/oder der eingelesenen Drehwinkel erlaubt ferner eine sehr einfache und komfortable Möglichkeit, um die genauen Bedingungen zu simulieren (beziehungsweise nachzustellen) und anschließend zu analysieren, unter denen es zur Kollision gekommen ist. Insbesondere kann hierdurch die Fehlersuche virtuell erfolgen, ohne einen Messablauf tatsächlich auf dem Koordinatenmessgerät ablaufen zu lassen. Dies ist insbesondere besonders vorteilhaft, sofern die Fehlersuche von jemandem ausgeführt wird, der sich nicht direkt am Koordinatenmessgerät befindet, wie beispielsweise einem Servicetechniker, der sich weit entfernt vom Kunden ein Bild über den Verfahrensablauf machen möchte.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8, während sich Weiterbildungen der Vorrichtung aus den abhängigen Ansprüchen 10 bis 15 ergeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann hierbei besonders vorteilhaft weitergebildet werden, indem synchron zu den Positionen der Messschlitten und/oder zu den Drehwinkeln der drehbeweglichen Maschinenteile in der festgelegten Frequenz Digitalbilder des Messablaufes erstellt und abgespeichert werden und die Digitalbilder ebenfalls in das Simulationsprogramm eingelesen werden und synchron zu der Simulation des Bewegungsablaufes die Digitalbilder abgespielt werden. Eine solche Maßnahme birgt den ganz erheblichen Vorteil, dass anhand der Digitalbilder, die in Ihrer zeitsynchronen Abfolge also einen Videofilm ergeben, nunmehr insbesondere auf sehr einfache Art und Weise besondere Bedingungen in dem Messablauf erkannt werden können, die sich aus einer Simulation nicht ergeben würden. Beispielsweise kann aus einer solchen Videoaufzeichnung relativ leicht erkannt werden, wenn sich Gegenstände im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes befunden haben, die dort eigentlich nicht hinein gehören (z. B. ein liegengebliebener Gabelschlüssel), oder beispielsweise ein falsches Werkstück verwendet wurde.
Analog wird die Vorrichtung weitergebildet, indem einerseits das Koordinatenmessgerät zusätzlich eine Digitalkamera aufweist und das Koordinatenmessgerät ferner eingerichtet ist synchron zu den Positionen der Messschlitten und/oder zu den Drehwinkeln der drehbeweglichen Maschinenteile in der festgelegten Frequenz Digitalbilder des Messablaufes zu erstellen und abzuspeichern und der Rechner andererseits dazu eingerichtet ist die Digitalbilder ebenfalls in das Simulationsprogramm einzulesen und synchron zur Simulation des Bewegungsablaufes die Digitalbilder abzuspielen.
Die Aussagekraft des Simulationsprogramms lässt sich weiterhin verbessern, indem synchron zu den Positionen der Messschlitten und/oder zu den Drehwinkeln der drehbeweglichen Maschinenteile in der festgelegten Frequenz Signale des Sensors ausgelesen und abgespeichert werden und diese Sensorsignale ebenfalls in das Simulationsprogramm eingelesen werden und synchron zu der Simulation des Bewegungsablaufes mit in die Simulation einbezogen werden.
Analog wird die Vorrichtung weitergebildet, indem einerseits das Koordinatenmessgerät dazu eingerichtet ist, synchron zu den Positionen der Messschlitten und/oder zu den Drehwinkeln der drehbeweglichen Maschinenteile in der festgelegten Frequenz Signale des Sensors auszulesen und abzuspeichern und der Rechner andererseits dazu eingerichtet ist diese abgespeicherten Sensorsignale ebenfalls in das Simulationsprogramm einzulesen und mit in die Simulation einzubeziehen.
Die jeweilig aufzuzeichnenden Sensorsignale unterscheiden sich natürlich in Abhängigkeit vom jeweilig eingesetzten Sensor. Bei einem taktilen messenden Sensor werden beispielsweise die Tasterauslenkungen in den drei Koordinatenrichtungen erfasst. Bei einem taktilen schaltenden Sensor werden die Antastsignale erfasst, die im Zeitpunkt der Antastung abgegeben werden. Bei einer Digitalkamera als Sensor werden die von der Kamera im jeweiligen Zeitpunkt vorliegenden Bilder erfasst.
Damit eine möglichst originalgetreue Rekonstruktion des Messablaufes möglich wird, der zu der Kollision geführt hat, sollte das Simulationsprogramm geometrische Daten des Koordinatenmessgerätes laden, insbesondere geometrische Daten der Komponenten der besagten Mechanik, geometrische Daten des besagten Sensors, geometrische Daten des zu vermessenden Werkstückes und gegebenenfalls geometrische Daten der Aufspannkomponenten des Werkstückes oder sonstiger Komponenten, die sich im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes befinden, wobei das Simulationsprogramm bei der Simulation ein virtuelles Abbild des tatsächlichen Koordinatenmessgerätes während des Messablaufes erstellt. Der Rechner der besagten Vorrichtung muss hierzu natürlich entsprechend eingerichtet sein.
Eine ganz besonders geeignete Handhabung ergibt sich, wenn als Simulationsprogramm zur Simulation des tatsächlichen Bewegungsablaufes der Mechanik gegebenenfalls die Simulationsfunktion eines Prüfplanausführungsprogrammes verwendet wird, die dazu vorgesehen ist, einen aufgrund eines Prüfplans automatisch erstellten Messablauf zu simulieren.
Ein Prüfplan ist hierbei ein Plan in Form von elektronischen Daten, der festlegt, welche Prüfmerkmale an einem Werkstück geprüft werden sollen. Die Erstellung eines Prüfplans erfolgt regelmäßig über ein Prüfplanerstellungsprogramm, über das der jeweilige Benutzer den Prüfplan erstellen kann. Dazu können beispielsweise CAD-Daten des zu vermessenden Werkstückes in das Prüfplanerstellungsprogramm geladen werden, wobei der Benutzer dann unter grafischer Darstellung des CAD-Modells die zu prüfenden Prüfmerkmale, wie z. B. Durchmesser einer Bohrung, Lage des Bohrungsmittelpunktes, Abstand zweier Bohrungen, Formabweichung einer Fläche gegenüber einer vorgegebenen Sollfläche etc. erstellen kann. Die zur Auswertung der Prüfmerkmale am Werkstück zu vermessenden Geometrieelemente (z. B. Geometrieelement „Kreis” für das Prüfmerkmal „Durchmesser einer Bohrung” oder das Geometrieelement „Freiformfläche” für das Prüfmerkmal „Formabweichung der Freiformfläche von Sollfläche”) können am grafisch dargestellten CAD-Modell unmittelbar ausgewählt werden. Typische Geometrieelemente, die auf einem Werkstück vermessen werden können, sind Kreis, Zylinder, Punkt, Ebene, Freiformfläche, Torus, Kegel etc.
Nachdem der Prüfplan erstellt ist, kann hieraus über ein besagtes Prüfplanausführungsprogramm automatisiert ein Messablauf erstellt werden, über den dann die im Prüfplan eingebundenen Geometrieelemente am Werkstück abgetastet werden. Da die automatische Erstellung eines Messablaufes aus einem Prüfplan die Gefahr von Fehlern birgt, enthält das Prüfplanausführungsprogramm regelmäßig auch die besagte Simulationsfunktion, mit der die erstellten Messabläufe dann ohne die Gefahr einer tatsächlichen Kollision zunächst simuliert werden können. Außerdem wird durch die Simulation des Messablaufes nicht das Koordinatenmessgerät selber blockiert, sodass auf dem Koordinatenmessgerät ein anderes Werkstück vermessen werden kann. Derartige Prüfplanausführungsprogramme mit Simulationsfunktion sind regelmäßig auf den Messrechnern von Koordinatenmessgeräten vorhanden.
Da nunmehr regelmäßig auf dem Messrechner des Koordinatenmessgerätes eine solche Simulationsfunktion eines Prüfplanausführprogrammes vorhanden ist, kann diese Simulationsfunktion in besonders geeigneter Weise auch dazu verwendet werden, um den Messablauf unmittelbar vor und während einer Kollision zu simulieren. Der Rechner der besagten Vorrichtung muss hierzu natürlich entsprechend eingerichtet sein.
Um die anfallenden Daten für die Simulation möglichst einfach vorzuhalten, sollten die Daten in einer gemeinsamen Datei gespeichert werden. Neben den Positionen der Messschlitten und/oder den Drehwinkeln der drehbeweglichen Maschinenteile sollten auch, sofern vorhanden, die Digitalbilder, die Sensorsignale und/oder die geometrischen Daten des Koordinatenmessgerätes in einer gemeinsamen Datei abgespeichert werden.
Das Koordinatenmessgerät der Vorrichtung müsste dazu natürlich so eingerichtet sein, dass die Positionen der Messschlitten und/oder die Drehwinkel der Maschinenteile sowie gegebenenfalls die Digitalbilder, die Sensorsignale und/oder die geometrischen Daten des Koordinatenmessgerätes in einer gemeinsamen Datei abgespeichert werden.
Wie bereits oben ausgeführt, eignet sich das Verfahren insbesondere auch dann, wenn das Simulationsprogramm oder gegebenenfalls das Prüfplanausführprogramm, falls die Simulationsfunktion eines Prüfplanausführprogramms zur Simulation verwendet wird, auf einem Rechner ausgeführt wird, der getrennt vom Koordinatenmessgerät aufgestellt ist. In einem solchen Fall sollte die Datei vom Koordinatenmessgerät zum Rechner entweder über eine Datenverbindung (beispielsweise Internetverbindung, Telefonverbindung über Modem, Bluetooth etc.) übertragen werden oder aber über einen Datenträger übertragen werden.
Für die Vorrichtung gilt in diesem Falle, dass der Rechner ein vom Koordinatenmessgerät getrennter Rechner ist, wobei die Datei vom Koordinatenmessgerät zum Rechner entweder über eine Datenverbindung übertragen wird oder aber über einen Datenträger übertragen wird.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Hierin zeigen:
1: Ein rein beispielhaftes Koordinatenmessgerät 19, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird.
2: Eine rein schematische Darstellung von Komponenten, die im Zusammenhang mit der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens stehen.
3: Darstellung des Messrechners 17 aus 1, auf dem der Bewegungsablauf des Koordinatenmessgerätes nach 1 kurz vor einer Kollision simuliert wird.
4: Eine gegenüber den 1 bis 3 geänderte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Simulation auf einem vom Koordinatenmessgerät 19 getrennten Rechner 32 ausgeführt wird.
1 zeigt rein beispielhaft ein Koordinatenmessgerät 19, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann. Das Koordinatenmessgerät 19 entspricht gleichwohl einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Koordinatenmessgerät 19 weist hierbei einen Werkstücktisch 1 auf, auf dem ein zu vermessendes Werkstück 6 gelagert ist. Zur Vermessung des Werkstückes 6 wird das Werkstück 6 mit einem taktilen Sensor 20 angetastet. Zur Antastung des Werkstückes 6 ist der taktile Sensor 20 hierbei über eine Mechanik 37 in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z beweglich. Diese Mechanik 37 ist eine sogenannte Portalmechanik. Die Mechanik 37 umfasst hierbei einen ersten Messschlitten 2, der in der mit dem Pfeil y bezeichneten Richtung in horizontaler Richtung entlang des Messtisches 1 verschieblich gelagert ist, wobei der Messschlitten 2 über einen nicht sichtbaren Antrieb angetrieben ist und die jeweilige Position y(t) durch Ablesen des Maßstabes 10 ermittelt werden kann. Entlang dem oberen Teil des ersten Messschlittens 2 ist wiederum ein zweiter Messschlitten 3 in der mit dem Pfeil x bezeichneten Richtung beweglich geführt, wobei auch dieser Messschlitten 3 über einen nicht sichtbaren Antrieb angetrieben ist und die Position x(t) dieses zweiten Messschlittens 3 in der mit dem Pfeil x bezeichneten Richtung durch Auslesen der Maßstabsposition des Maßstabes 9 ermittelt werden kann. Entlang dem zweiten Messschlitten 3 ist ein dritter Messschlitten 4 in der mit dem Pfeil z bezeichneten Koordinatenrichtung beweglich geführt. Auch dieser dritte Messschlitten 4 ist über einen nicht sichtbaren Antrieb relativ zum zweiten Messschlitten 3 in der mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung antreibbar. Außerdem kann die Position z(t) in der mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung durch Auslesen des Maßstabes 11 ermittelt werden. Am unteren Ende des dritten Messschlittens 4 wiederum ist ein sogenanntes Dreh-Schwenkgelenk 5 befestigt, das eine Rotation des am anderen Ende des Dreh-Schwenkgelenkes 5 befestigten taktilen Sensors 20 zum einen um eine erste Drehachse 44 ermöglicht und eine zu dieser ersten Drehachse 44 senkrechten zweiten Drehachse 45 ermöglicht. Durch diese Rotationen kann ebenfalls der Sensor 20 in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z bewegt werden. Die Winkel α(t) (dies ist der zeitlich abhängige Drehwinkel α um die Drehachse 44) und β(t) (dies ist der zeitlich abhängige Drehwinkel β um die Drehachse 45) können, wie weiter unten noch im Zusammenhang mit 2 näher erläutert werden wird, durch Winkelencoder 22 und 23 ermittelt werden. Diese Winkelencoder sind in 1 nicht zu sehen und innerhalb des Dreh-Schwenkgelenkes 5 angeordnet. Außerdem sind innerhalb des Dreh-Schwenkgelenkes 5 die ebenfalls nicht sichtbaren Antriebe vorgesehen, die die Drehwinkel α und β um die Drehachsen 44 und 45 antreiben. Bei dem taktilen Sensor 20 handelt es sich hierbei um einen sogenannten messenden Sensor. Dieser Sensor 20 umfasst einen Taster 13, dessen von der Zeit abhängige Auslenkungen x_T(t), y_T(t), z_T(t) vom Sensor 20 in den drei Koordinatenrichtungen x_T, y_T, z_T des Sensorkoordinatensystems gemessen werden können. Die Koordinatenrichtungen x_T, y_T _, z_T des Sensorkoordinatensystems des Sensors 20 verändern sich natürlich abhängig vom Drehwinkel α und β relativ zum Koordinatensystem x, y, z der Messschlitten 2, 3 und 4 und stimmen daher nur in besonderen Ausnahmefällen mit diesem Koordinatensystem x, y, z überein. Die Tasterauslenkungen x_T(t), y_T(t), z_T(t) werden, wie ebenfalls weiter unten im Zusammenhang mit 2 dargestellt, durch Auslenkungssensoren 25, 26 und 27 im Sensor 20 gemessen. Das Koordinatenmessgerät 19 weist ferner noch eine Steuerung 7 auf. In der Steuerung 7 befinden sich unter anderem die Regler für die Antriebe der Messschlitten 2, 3 und 4 sowie des Dreh-Schwenkgelenkes 5. Außerdem steht die Steuerung 7 in Verbindung mit den optischen Ableseköpfen der Maßstäbe 9, 10, 11 zur Auslesung der Maßstabspositionen x(t), y(t), z(t), mit den optischen Ableseköpfen der Winkelencoder 22 und 23 (vergleiche 2) zur Auslesung der Winkelpositionen α(t) und β(t) und mit den Tasterauslenkungssensoren 25, 26, 27 (vergleiche auch 2) zur Messung der Tasterauslenkungen x_T(t), y_T(t), z_T(t). Die Steuerung 7 wiederum steht in Verbindung mit einem Messrechner 17. Der Meßrechner 17 umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel neben dem eigentlichen Rechner, der in dem Rechnergehäuse 14 untergebracht ist, zusätzlich noch einen Bildschirm 8, eine Tastatur 15 und eine Maus 16. Der Messrechner 17 dient hierbei dazu, um über ein Messprogramm einen Messablauf zu erstellen, der zur Ausführung dieses Messablaufes an die Steuerung 7 übergeben wird. Die Steuerung 7 führt daraufhin den übergebenen Messablauf auf dem Koordinatenmessgerät 19 entsprechend aus und übermittelt nach der Aufnahme der entsprechenden Messwerte diese Messwerte wieder an den Messrechner 17 zurück. Der Messrechner 17 wertet daraufhin die übernommenen Messergebnisse aus der Steuerung 7 entsprechend aus. Die Steuerung 7 und der Messrechner 17 bilden eine Steuer- und Auswerteeinheit 39.
Das Koordinatenmessgerät 19 weist des Weiteren am Rand des Messvolumens ein Magazin 12 auf, in dem Taster vorgehalten werden, die gegen den aktuell gerade am Sensor 20 befestigten Taster 13 ausgetauscht werden können. Dazu verfährt die Mechanik 37 den Sensor 20 mit dem hieran befestigten Taster 13 in einen freien Magazinplatz des Magazins 12, legt den Taster 13 dort ab und nimmt einen anderen Taster aus einem anderen Magazinplatz auf. Des Weiteren ist in dem hier gezeigten Koordinatenmessgerät 19 eine Digitalkamera 21 zu sehen, mit der fortlaufend das gesamte Messvolumen des Koordinatenmessgerätes 19 und somit also auch das Werkstück 6, das Magazin 12 sowie die Mechanik 37 und der Sensor 20 aufgezeichnet werden.
Das bezeichnete Koordinatenmessgerät 19 umfasst damit also eine Mechanik 37 zur automatisierten Bewegung eines Sensors 20 relativ zu einem zu vermessenen Werkstück 6 in drei senkrecht zueinander stehenden Koordinatenrichtungen x, y, z, wobei die Mechanik 37 zur Erzeugung der Bewegung mehrere linear verschiebliche Messschlitten 2, 3 und 4 aufweist, und mehrere drehbewegliche Maschinenteile (die Maschinenteile des Dreh-Schwenkgelenkes 5) aufweist.
Wie bereits ausführlich in der Beschreibungseinleitung dargelegt, besteht latent immer die Gefahr, dass es zu Kollisionen zwischen bewegten Komponenten des Koordinatenmessgerätes 19 mit anderen Gegenständen kommt. Beispielsweise könnten Kollisionen zwischen dem bewegten Sensor 20 und dem Magazin 12 oder zwischen dem Dreh-Schwenkgelenk 5 und dem Werkstück 6 erfolgen. Zum Auffinden solcher fehlerhafter Messabläufe, die zu solchen Kollisionen in dem Koordinatenmessgerät 19 gemäß 1 führen, wird nunmehr in dem Koordinatenmessgerät 19 das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt, das zunächst anhand von 2 erläutert werden soll. In 2 sind hierbei Komponenten des Koordinatenmessgerätes 19 gemäß 1 gezeigt, die in Zusammenhang mit der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens stehen. Gleiche Komponenten wie in 1 wurden hierbei mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 29 ist hierbei ein in der Steuerung 7 aus 1 befindlicher Mikroprozessor bezeichnet. Der Mikroprozessor 29 ist hierbei mit einem Zeitgeber 28 verbunden, der ebenfalls in der Steuerung 7 angeordnet ist und der in einer fest definierten Frequenz f Taktsignale an den Mikroprozessor 29 sendet. Mit dem Mikroprozessor 29 verbunden sind ferner die Ausleseköpfe der Maßstäbe 9, 10 und 11, die jeweils abhängig vom jeweiligen Zeitpunkt die Position x(t) des zweiten Messschlittens 3 in der mit dem Pfeil x bezeichneten Richtung, die Position y(t) des ersten Messschlittens 2 in der mit dem Pfeil y bezeichneten Richtung und die Position z(t) des dritten Messschlittens 4 in der mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung liefern. Der Mikroprozessor 29 ist ferner mit den Ableseköpfen der Winkelencoder 22 und 23 verbunden, die sich im Inneren des Dreh-Schwenkgelenkes 5 aus 1 befinden. Der Lesekopf des Winkelencoders 22 liefert hierbei die zeitabhängigen Drehwinkel α(t) des Dreh-Schwenkgelenkes 5 um die Drehachse 44, während der Ablesekopf des Winkelencoders 23 die zeitabhängigen Drehwinkel β(t) um die Drehachse 45 des Dreh-Schwenkgelenkes 5 liefert. Die Maßstäbe 9–11 und die Winkelencoder 22 und 23 sind Bestandteil der Mechanik 37, wie dies auch durch die mit dem Bezugszeichen 37 bezeichnete strichlinierte Linie angedeutet ist.
Des Weiteren sind mit dem Mikroprozessor 29 auch Tasterauslenkungssensoren 25, 26, 27, verbunden, die die Tasterauslenkungen x_T(t), y_T(t), z_T(t) des Tasters 13 messen. Diese befinden sich im Innern des Sensors 20 aus 1. Diese liefern hierbei die zeitabhängigen Auslenkungen x_T(t), y_T(t), z_T(t) des Tasters 13 im Koordinatensystem x_T, y_T, z_T des Sensors 20.
Außerdem ist die Digitalkamera 21 aus 1 mit dem Mikroprozessor 29 verbunden, die zeitabhängig die von ihr aufgenommenen Digitalbilder V(t) an den Mikroprozessor 29 liefert.
Außerdem liefert der hier schematisch angedeutete Datenspeicher 24, der sich in der Steuerung 7 befindet, geometrische Daten des Koordinatenmessgerätes 19 an den Mikroprozessor 29. Dies sind alle geometrischen Daten, die notwendig sind, um basierend auf den Positionen x(t), y(t), z(t), den Drehwinkeln α(t), β(t) und den Tastauslenkungen x_T(t), y_T(t), z_T(t) eine realitätsgetreue Simulation erstellen zu können. Dies sind also insbesondere geometrische Daten der Komponenten der besagten Mechanik 37, geometrische Daten des besagten Sensors 20, geometrische Daten des zu vermessenden Werkstückes 6, geometrische Daten der Aufspannkomponenten des Werkstückes 6 und geometrische Daten der sonstigen Komponenten, die sich im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes befinden, hier des Magazins 12 gemäß 1.
Das Taktsignal f führt nunmehr dazu, dass die besagten Positionen der Messschlitten x(t), y(t), z(t) sowie die besagten Drehwinkel α(t), β(t), die besagten Tastauslenkungen x_T(t), y_T(t), z_T(t) wie auch die geometrischen Daten D(t) und die Digitalbilder V(t) in dem festen Zeittakt f ausgelesen werden und auf einem Datenträger 30 als Datei 38 gespeichert werden.
Hinsichtlich der Geometriedaten D(t) werden nur dann Daten in die Datei 38 übernommen, wenn zu einem durch das Taktsignal f definierten Zeitpunkt eine Änderung der Geometriedaten eintritt. Das ist zum einen ganz am Anfang des Messablaufes der Fall, da zu diesem Startzeitpunkt noch keine Geometriedaten vorhanden sind. Am Anfang des Messablaufes werden also alle aktuellen Geometriedaten in die Datei 38 übernommen. Im weiteren Messablauf werden nur dann noch Geometriedaten übernommen, sofern eine Änderung der Geometrie eintritt. Das kann beispielsweise der Fall sein, wenn der in 1 gezeigte Taster 13 gegen einen anderen Taster im Magazin 12 ausgetauscht wird, der natürlich eine andere Geometrie als der Taster 13 hat.
Der Datenträger 30, auf dem die Datei 38 gespeichert wird, kann beispielsweise eine Festplatte oder eine Speicherkarte im Rechnergehäuse 14 des Messrechners 17 sein. Sofern es in einem Messablauf nunmehr zu einer Kollision kommt, kann diese Datei 38 aus dem Datenträger 30 in ein Simulationsprogramm 31 eingelesen werden und basierend auf den Daten dieser Datei 38 der komplette Messablauf kurz vor und während der Kollision simuliert werden. Das Simulationsprogramm 31 wurde hier aus Gründen der Übersichtlichkeit äußerst schematisch und abstrahiert einfach als Rechteck im Rechnergehäuse 14 dargestellt. Natürlich handelt es sich bei diesem Simulationsprogramm 31 um Programmcode, der beispielsweise ebenfalls auf dem Datenträger 30 gespeichert sein kann und der zu seiner Ausführung in den Arbeitsspeicher des im Rechnergehäuse 14 untergebrachten Arbeitsspeicher geladen wird und über den ebenfalls im Rechnergehäuse 14 untergebrachten Prozessor des Messrechners 17 ausgeführt wird. Das Ergebnis der Simulation wird grafisch auf dem Bildschirm 8 ausgegeben, wie dies auch anschaulich anhand von 3 dargestellt ist.
In 3 ist hierbei der Messrechner 17 aus 1 zu sehen, wobei im eigentlichen Rechner, der im Rechnergehäuse 14 des Messrechners 17 untergebracht ist, das besagte Simulationsprogramm 31 aus 2 abläuft und die Simulation grafisch auf dem Bildschirm 8 ausgegeben wird. Wie man hieraus sieht, zeigt die mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnete Darstellung die Simulation des Messablaufes kurz vor der Kollision des Sensors 20 mit dem Werkstück 6 aus 1, während mit dem Bezugszeichen 36 die dazugehörige Digitalaufnahme durch die Digitalkamera 21 dargestellt ist.
Das damit durch die 2 und 3 dargestellte Verfahren auf dem in 1 dargestellten Koordinatenmessgerät 19 zeigt damit also nachfolgende Verfahrensschritte:

– Auslesen und Speichern von Positionen x(t), y(t), z(t) der Messschlitten 2, 3, 4 in einer festgelegten Frequenz f und/oder Auslesen und Speichern von Drehwinkeln α(t), β(t) der drehbeweglichen Maschinenteile (die Maschinenteile des Dreh-Schwenkgelenkes 5) in einer festgelegten Frequenz f.
– Einlesen der gespeicherten Positionen x(t), y(t), z(t) der Messschlitten 2, 3, 4 in ein Simulationsprogramm 31 und Einlesen der gespeicherten Drehwinkel α(t), β(t) der drehbeweglichen Maschinenteile (Maschinenteile des Dreh-Schwenkgelenkes 5) in ein Simulationsprogramm 31
– Simulation des Bewegungsablaufes 35 aufgrund der eingelesen Positionen x(t), y(t), z(t) und der eingelesenen Drehwinkel α(t), β(t).

Des Weiteren werden synchron zu den Positionen x(t), y(t), z(t) der Messschlitten 2, 3, 4 und zu den Drehwinkeln α(t), β(t) der drehbeweglichen Maschinenteile in der festgelegten Frequenz f Digitalbilder V(t) des Messablaufes erstellt und abgespeichert und diese Digitalbilder V(t) ebenfalls in das Simulationsprogramm 31 eingelesen und synchron zur Simulation des Bewegungsablaufes die Digitalbilder abgespielt.
Ferner werden synchron zu den Positionen x(t), y(t), z(t) der Messschlitten 2, 3, 4 und zu den Drehwinkeln α(t), β(t) der drehbeweglichen Maschinenteile in der festgelegten Frequenz f Signale des Sensors (hier Tasterauslenkungen x_T(t), y_T(t), z_T(t)) ausgelesen und abgespeichert und die Sensorsignale x_T(t), y_T(t), z_T(t)) ebenfalls in das Simulationsprogramm 31 eingelesen, und mit in die Simulation des Bewegungsablaufes einbezogen.
Des Weiteren werden geometrische Daten des Koordinatenmessgerätes 19, insbesondere geometrische Daten der Komponenten der besagten Mechanik 37, geometrische Daten des besagten Sensors 20, geometrische Daten des zu vermessenden Werkstückes 6 und geometrische Daten der sonstigen Komponenten (siehe z. B. das Magazin 12), die sich im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes befinden vom Simulationsprogramm 31 geladen, wobei das Simulationsprogramm bei der Simulation ein virtuelles Abbild des tatsächlichen Koordinatenmessgerätes 19 während des Messablaufes erstellt.
Wie ferner aus 2 zu sehen, wurden die Positionen x(t), y(t), z(t) der Messschlitten 2, 3, 4 und die Drehwinkel α(t), β(t) der drehbeweglichen Maschinenteile sowie die Digitalbilder V(t) des Messablaufes, die Sensorsignale (Tasterauslenkung x_T(t), y_T(t), z_T(t)) und die geometrischen Daten des Koordinatenmessgerätes 19 in einer gemeinsamen Datei 38 abgespeichert.
Das in 2 gezeigte Simulationsprogramm 31 ist hierbei die Simulationsfunktion eines Prüfplanausführprogrammes, die dafür vorgesehen ist einen aufgrund eines Prüfplans automatisch erstellten Messablauf zu simulieren. Damit wird als Simulationsprogramm zur Simulation des tatsächlichen Bewegungsablaufes die Simulationsfunktion eines Prüfplanausführprogramms verwendet, die dazu vorgesehen ist einen aufgrund eines Prüfplans automatisch erstellten Messablauf zu simulieren.
Natürlich ist die schematische Darstellung gemäß 2, in der die prinzipiellen Komponenten dargestellt sind, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig sind, rein beispielhaft und kann vielfältig variieren. Beispielsweise könnte anstelle des in der Steuerung 7 befindlichen Mikroprozessors 29, der das Auslesen und Abspeichern der Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4), der Drehwinkel (α(t), β(t)) der drehbeweglichen Maschinenteile, der Digitalbilder V(t), der Sensorsignale (x_T(t), y_T(t), z_T(t)) und der geometrischen Daten des Koordinatenmessgerätes (19) in der Frequenz f übernimmt auch durch den Messrechner 17 übernommen werden, sofern dieser mit entsprechender Zusatzhardware echtzeitfähig gemacht wird. Dazu könnte z. B. ein Bufferspeicher vorgesehen werden, in den die besagten Werte in einem festen Zeittakt abgespeichert werden, wobei der Messrechner 17 dann, von Zeit zu Zeit diesen Bufferspeicher ausliest und die Werte in der Datei 38 speichert.
Des Weiteren könnte der mit dem Bezugszeichen 24 versehene Datenspeicher mit den geometrischen Daten des Koordinatenmessgerätes 19 auch im Messrechner 17 vorgesehen sein, wobei die Daten D(t) dann im Nachhinein der Datei 38 im Datenspeicher 30 hinzugefügt würden. Auch das Simulationsprogramm 31 kann natürlich vielfältig variieren. Es kann beispielsweise ein eigenständiges Programm auf dem Messrechner 17 sein oder, wie oben bereits ausgeführt, auch nur eine Simulationsfunktion eines Prüfplanausführprogramms sein. Des Weiteren kann auch die Mechanik 37 des Koordinatenmessgerätes 19 natürlich vielfältig variieren. Anstelle der Maßstäbe 9 bis 11 und der Winkelencoder 22 und 23 könnten auch andere Messsysteme vorgesehen sein, über die sich die Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) und die Drehwinkel (α(t), β(t)) der Maschinenteile bestimmen lassen. Es könnten beispielsweise Interferometer oder Lasertracker verwendet werden. Auch der Grundaufbau der Mechanik 37 kann vielfältig variieren. Anstelle der in 1 gezeigten Portalmechanik kann auch eine Ständermechanik, eine Brückenmechanik oder eine Auslegermechanik verwendet werden. Auch kann das Werkstück 6 über Messschlitten in einer oder mehreren Koordinatenrichtungen beweglich gelagert sein. Auch kann natürlich das Dreh-Schwenkgelenk 5 vollkommen weggelassen werden, und der Sensor 20 direkt am dritten Messschlitten 4 befestigt werden. Gleichfalls kann auch ein Drehtisch vorgesehen werden, der das Werkstück 6 um eine vertikale Drehachse drehbar lagert. Des Weiteren kann anstelle der Mechanik 37 auch eine Mechanik verwendet werden, die nur drehbewegliche Maschinenteile umfasst, wie beispielsweise ein Roboterarm.
Auch der Sensor 20 und die hiervon erzeugten Signale können natürlich vielfältig variieren. Anstelle des taktilen messenden Sensors 20 kann auch ein sogenannter taktiler schaltender Sensor verwendet werden, der bei der Berührung des Werkstückes 6 mit seinem Taster ein Signal erzeugt. Es können auch optische Sensoren verwendet werden, wie beispielsweise eine Digitalkamera oder ein Lasertriangulationssensor.
Selbstverständlich muss auch das Simulationsprogramm 31 nicht zwingend auf dem Messrechner 17 laufen. Beispielsweise kann sich das Simulationsprogramm 31 auch auf einem vom Koordinationsmessgerät 19 weit entfernten Rechner 32 befinden, wie dies beispielhaft in 4 dargestellt ist. In diesem Falle würde die Datei 38 auf dem Datenträger 30 beispielsweise vom Messrechner 17 des Koordinatenmessgerätes 19 über eine Datenverbindung 34 an den entfernten Rechner 32 übertragen werden und erst hier in das Simulationsprogramm 31 eingelesen werden, um die Simulation auszuführen. Anstelle eines Rechners 32 sind natürlich auch eine Vielzahl von anderen heute bekannten Rechnern, wie beispielsweise Tablet-PCs, Notebooks oder Smartphones möglich, soweit diese für die Simulation eine ausreichende Rechenleistung zur Verfügung stellen.
Im Falle der gemäß 4 gezeigten Alternative befindet sich dann das Simulationsprogramm 31 oder gegebenenfalls das Prüfplanausführprogramm, falls die Simulationsfunktion eines Prüfplanausführprogramms als Simulationsprogramms verwendet wird, auf einem Rechner 32, der getrennt vom Koordinatenmessgerät 19 aufgestellt ist. Die Datei 38 wird in diesem Falle vom Koordinatenmessgerät 19 zum Rechner 32 über eine Datenverbindung 34 übertragen. Eine solche Datenverbindung kann beispielsweise ein Netzwerk, eine Bluetooth-Verbindung, eine Telefonverbindung oder ähnliches sein. Alternativ kann die Datei 38 natürlich auch über einen Datenträger zum Rechner 32 übertragen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Koordinatenmesstechnik, Flexible Strategien für funktions- und fertigungsgerechtes Prüfen” von Albert Weckenmann, zweite vollständig überarbeitete Auflage, erschienen 2012 im Carl Hanser Verlag München Wien, ISBN 978-3-446-40739-8 [0003]

Claims

Verfahren zum Auffinden fehlerhafter Messabläufe in einem Koordinatenmessgerät (19), in dem eine Mechanik (37) zur automatisierten Bewegung eines Sensor (20) relativ zu einem zu vermessenden Werkstück (6) in drei senkrecht zueinander stehenden Koordinatenrichtungen (x, y, z) vorgesehen ist, wobei die Mechanik (37) zur Erzeugung der Bewegung einen oder mehrere linear verschiebliche Messschlitten (2, 3, 4) und/oder ein oder mehrere drehbewegliche Maschinenteile (5) umfasst, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Auslesen und Speichern von Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) in einer festgelegten Frequenz (f) und/oder Auslesen und Speichern von Drehwinkeln (α(t), β(t)) der drehbeweglichen Maschinenteile (5) in einer festgelegten Frequenz (f). – Einlesen der gespeicherten Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) in ein Simulationsprogramm (31) und/oder Einlesen der gespeicherten Drehwinkel (α(t), β(t)) der drehbeweglichen Maschinenteile (5) in ein Simulationsprogramm (31). – Simulation des Bewegungsablaufes aufgrund der eingelesenen Positionen (x(t), y(t), z(t)) und/oder der eingelesenen Drehwinkel (α(t), β(t)).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei synchron zu den Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) und/oder zu den Drehwinkeln (α(t), β(t)) der drehbeweglichen Maschinenteile (5) in der festgelegten Frequenz (f) Digitalbilder (V(t)) des Messablaufes erstellt und abgespeichert werden und die Digitalbilder (V(t)) ebenfalls in das Simulationsprogramm (31) eingelesen werden und synchron zur Simulation des Bewegungsablaufes die Digitalbilder (V(t)) abgespielt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei synchron zu den Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) und/oder zu den Drehwinkeln (α(t), β(t)) der drehbeweglichen Maschinenteile (5) in der festgelegten Frequenz (f) Signale(x_T(t), y_T(t), z_T(t)) des Sensors (20) ausgelesen und abgespeichert werden und diese Sensorsignale (x_T(t), y_T(t), z_T(t)) ebenfalls in das Simulationsprogramm (31) eingelesen werden und mit in die Simulation einbezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Simulationsprogramm (31) geometrische Daten des Koordinatenmessgerätes (19) lädt, insbesondere geometrische Daten der Komponenten der besagten Mechanik (37), geometrische Daten des besagten Sensors (20), geometrische Daten des zu vermessenen Werkstückes (6) und gegebenenfalls geometrische Daten der Aufspannkomponenten des Werkstückes (6) oder sonstiger Komponenten, die sich im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes (19) befinden, wobei das Simulationsprogramm bei der Simulation ein virtuelles Abbild des tatsächlichen Koordinatenmessgerätes (19) während des Messablaufes erstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Simulationsprogramm (31) zur Simulation des tatsächlichen Bewegungsablaufes gegebenenfalls die Simulationsfunktion eines Prüfplanausführprogrammes verwendet wird, die dazu vorgesehen ist, einen aufgrund eines Prüfplans automatisch erstellten Messablauf zu simulieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) und/oder die Drehwinkel (α(t), β(t)) der Maschinenteile sowie gegebenenfalls die Digitalbilder V(t), die Sensorsignale (x_T(t), y_T(t), z_T(t)) und/oder die geometrischen Daten des Koordinatenmessgerätes (19) in einer gemeinsamen Datei (38) abgespeichert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Simulationsprogramm (31) oder gegebenenfalls das Prüfplanausführprogramm, falls die Simulationsfunktion eines Prüfplanausführprogramms zur Simulation verwendet wird, auf einem Rechner (32) ausgeführt wird, der getrennt vom Koordinatenmessgerät (19) aufgestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 6 und 7, wobei die Datei (38) vom Koordinatenmessgerät (19) zum Rechner (32) entweder über eine Datenverbindung (34) übertragen wird oder aber über einen Datenträger übertragen wird.
Vorrichtung zum Auffinden fehlerhafter Messabläufe in einem Koordinatenmessgerät umfassend – ein Koordinatenmessgerät mit einer Mechanik (37) zur automatisierten Bewegung eines Sensor (20) relativ zu einem zu vermessenden Werkstück (6) in drei senkrecht zueinander stehenden Koordinatenrichtungen (x, y, z), wobei die Mechanik (37) zur Erzeugung der Bewegung einen oder mehrere linear verschiebliche Messschlitten (2, 3, 4) und/oder ein oder mehrere drehbewegliche Maschinenteile (5) umfasst, wobei das Koordinatenmessgerät eingerichtet ist, Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) in einer festgelegten Frequenz (f) auszulesen und zu speichern und/oder Drehwinkel (α(t), β(t)) der drehbeweglichen Maschinenteile (5) in einer festgelegten Frequenz (f) auszulesen und zu speichern – einen Rechner (17; 32), der entweder Bestandteil des Koordinatenmessgerätes (19) selbst ist oder ein vom Koordinatenmessgerät (19) getrennter Rechner (32) ist, wobei der Rechner (17; 32) eingerichtet ist, die gespeicherten Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) in ein auf dem Rechner ausgeführtes Simulationsprogramm (31) einzulesen und/oder die gespeicherten Drehwinkel (α(t), β(t)) der drehbeweglichen Maschinenteile (5) in ein auf dem Rechner (32) ausgeführtes Simulationsprogramm (31) einzulesen und aufgrund der eingelesenen Positionen (x(t), y(t), z(t)) und/oder der eingelesenen Drehwinkel (α(t), β(t)) den Bewegungsablauf zu simulieren.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei – das Koordinatenmessgerät (19) zusätzlich eine Digitalkamera aufweist und das Koordinatenmessgerät ferner eingerichtet ist synchron zu den Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) und/oder zu den Drehwinkeln (α(t), β(t)) der drehbeweglichen Maschinenteile (5) in der festgelegten Frequenz (1) Digitalbilder (V(t)) des Messablaufes zu erstellen und abzuspeichern und – der Rechner dazu eingerichtet ist die Digitalbilder (V(t)) ebenfalls in das Simulationsprogramm (31) einzulesen und synchron zur Simulation des Bewegungsablaufes die Digitalbilder (V(t)) abzuspielen.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei – das Koordinatenmessgerät (19) dazu eingerichtet ist, synchron zu den Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) und/oder zu den Drehwinkeln (α(t), β(t)) der drehbeweglichen Maschinenteile (5) in der festgelegten Frequenz (f) Signale (x_T(t), y_T(t), z_T(t)) des Sensors (20) auszulesen und abzuspeichern und – der Rechner (17; 32) dazu eingerichtet ist diese abgespeicherten Sensorsignale(x_T(t), y_T(t), z_T(t)) ebenfalls in das Simulationsprogramm (31) einzulesen und mit in die Simulation einzubeziehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Rechner (17; 32) dazu eingerichtet, dass das Simulationsprogramm (31) geometrische Daten des Koordinatenmessgerätes (19) lädt, insbesondere geometrische Daten der Komponenten der besagten Mechanik (37), geometrische Daten des besagten Sensors (20), geometrische Daten des zu vermessenden Werkstückes (6) und gegebenenfalls geometrische Daten der Aufspannkomponenten des Werkstückes (6) oder sonstiger Komponenten, die sich im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes (19) befinden, wobei das Simulationsprogramm bei der Simulation ein virtuelles Abbild des tatsächlichen Koordinatenmessgerätes (19) während des Messablaufes erstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Rechner (17; 32) dazu eingerichtet ist als Simulationsprogramm (31) zur Simulation des tatsächlichen Bewegungsablaufes gegebenenfalls eine Simulationsfunktion eines Prüfplanausführprogrammes zu verwenden, die dazu vorgesehen ist, einen aufgrund eines Prüfplans automatisch erstellten Messablauf zu simulieren.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13, wobei das Koordinatenmessgerät dazu eingerichtet ist die Positionen (x(t), y(t), z(t)) der Messschlitten (2, 3, 4) und/oder die Drehwinkel (α(t), β(t)) der Maschinenteile sowie gegebenenfalls die Digitalbilder V(t), die Sensorsignale (x_T(t), y_T(t), z_T(t)) und/oder die geometrischen Daten des Koordinatenmessgerätes (19) in einer gemeinsamen Datei (38) abzuspeichern.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Rechner ein vom Koordinatenmessgerät (19) getrennter Rechner (32) ist, wobei die Datei (38) vom Koordinatenmessgerät (19) zum Rechner (32) entweder über eine Datenverbindung (34) übertragen wird oder aber über einen Datenträger übertragen wird.