Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum optischen Messen von rotierbaren Werkstücken mit Exzentern, insbesondere zur Messung und Qualitätsprüfung von Kurbel- und Nockenwellen. The invention relates to a method and a device for optically measuring rotatable workpieces with eccentrics, in particular for the measurement and quality control of crankshafts and camshafts.
Aus dem Stand der Technik sind Messgeräte und Messverfahren zur optischen Messung rotatorisch lagerbarer Werkstücke mittels Schattenprojektion bekannt. Dazu ist ein Lichtstrahlenbündel einer Beleuchtungseinrichtung über eine Abbildungsoptik auf einen Bildsensor gerichtet. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung und der Abbildungsoptik verbleibt ein Messraum, in dem das Werkstück in das Lichtstrahlenbündel eingebracht wird. Ein Werkstück wird während der Messung vorzugsweise um seine Werkstückhauptachse rotiert, sodass jede Position am Umfang des Werkstücks diametral oder auch einseitig erfasst werden kann. Anhand der Kantenübergänge des auf den Bildsensor auftreffenden Schattenbildes können Konturen des Werkstücks gemessen und somit eine Vielzahl geometrischer Merkmale des Werkstücks ermittelt bzw. berechnet werden. Measuring devices and measuring methods for the optical measurement of rotatably storable workpieces by means of shadow projection are known from the prior art. For this purpose, a light beam of a lighting device is directed onto an image sensor via imaging optics. Between the illumination device and the imaging optics remains a measuring space in which the workpiece is introduced into the light beam. A workpiece is preferably rotated about its main workpiece axis during the measurement, so that each position on the circumference of the workpiece can be detected diametrically or else on one side. On the basis of the edge transitions of the incident on the image sensor shadow contours of the workpiece can be measured and thus a variety of geometrical features of the workpiece can be determined or calculated.
Eine in der DE 10 2012 104 008 B3 offenbarte Vorrichtung zum Messen von rotierbaren Maschinenelementen im Schattenprojektionsverfahren verfügt über eine optische Messeinheit. Mit einer optischen Messeinheit kann das Messobjekt vollständig zweidimensional erfasst werden, indem die Messeinheit entlang der Rotationsachse bewegt wird. Für die vollständige Messung ist es erforderlich, dass das Messobjekt über seine gesamte Ausdehnung quer zur Rotationsachse mit dem Lichtstrahlenbündel der Messeinheit erfasst werden kann. Dazu sind die Beleuchtungseinrichtung, der Bildsensor und die Abbildungsoptik der Messeinheit in entsprechenden Größen ausgeführt. Eine Anpassung dieser Vorrichtung für die Messung von exzentrischen Messobjekten oder Teilen davon ist nicht vorgesehen. One in the DE 10 2012 104 008 B3 The disclosed device for measuring rotatable machine elements in the shadow projection method has an optical measuring unit. With an optical measuring unit, the measurement object can be detected completely two-dimensionally by moving the measuring unit along the rotation axis. For the complete measurement, it is necessary that the measurement object can be detected over its entire extension transverse to the axis of rotation with the light beam of the measuring unit. For this purpose, the illumination device, the image sensor and the imaging optics of the measuring unit are designed in corresponding sizes. An adaptation of this device for the measurement of eccentric DUTs or parts thereof is not provided.
Eine Messvorrichtung und ein Messverfahren, mit denen exzentrische Kurbelzapfen trotz deren während der Rotation wandernder Position genau optisch gemessen werden können, sind in der Patentschrift EP 0 740 770 B1 offenbart. Hier erfolgt eine diametrale Erfassung des exzentrischen Kurbelzapfens einer in der Vorrichtung rotierenden Kurbelwelle mit zwei Bildsensoren. In einem parallelen Lichtstrahlenbündel erfasst jeweils ein Sensor eine der beiden projizierten Schattenbildkanten am Durchmesser des Kurbelzapfens. Damit der Kurbelzapfen optimal in der Bildebene der Messvorrichtung abgebildet werden kann, wird der Abstand zwischen Kurbelzapfen und den Bildsensoren konstant gehalten. Dazu werden die Bildsensoren kontinuierlich und entsprechend der aktuellen Position des Kurbelzapfens an der rotierenden Kurbelwelle nachgeführt. Die Nachführung erfolgt mittels Positioniereinrichtungen, die computergesteuert zur Rotation der Kurbelwelle synchronisiert sind. Mit einer ersten synchronisierten Positioniereinrichtung werden die Bildsensoren parallel zur Werkstückhauptachse, in Richtung des Verlaufs der Messebene bewegt. Mit einer weiteren synchronisierten Positioniereinrichtung werden die Bildsensoren außerdem parallel zur Werkstückhauptachse und entlang der optischen Achse bewegt. A measuring device and a measuring method, with which eccentric crankpins can be accurately optically measured in spite of their migrating position during the rotation, are disclosed in the patent EP 0 740 770 B1 disclosed. Here, a diametrical detection of the eccentric crank pin of a rotating crankshaft in the device with two image sensors. In a parallel light beam each sensor detects one of the two projected silhouette edges on the diameter of the crank pin. So that the crank pin can be optimally imaged in the image plane of the measuring device, the distance between the crank pin and the image sensors is kept constant. For this purpose, the image sensors are tracked continuously and according to the current position of the crank pin on the rotating crankshaft. The tracking takes place by means of positioning devices, which are computer-controlled synchronized to the rotation of the crankshaft. With a first synchronized positioning device, the image sensors are moved parallel to the workpiece main axis, in the direction of the course of the measuring plane. With a further synchronized positioning device, the image sensors are also moved parallel to the workpiece main axis and along the optical axis.
Bei der Umsetzung derartiger Positioniereinrichtungen darf ein hoher mechanischer Aufwand erwartet und davon ausgegangen werden, dass bei der toleranzbehafteten Bewegung der mechanischen Positioniereinrichtung und deren Steuerung die maximal erreichbare Messgeschwindigkeit und Messgenauigkeit begrenzt sind. When implementing such positioning devices, a high level of mechanical complexity may be expected and it can be assumed that the maximum achievable measuring speed and measuring accuracy are limited in the case of the tolerance-bearing movement of the mechanical positioning device and its control.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Möglichkeit zur schnellen und genauen optischen Messung von rotierbaren Werkstücken mit außerhalb einer optimalen Messebene liegenden Werkstückkanten, z. B. von Exzentern, zu finden, bei der keine Nachführung der Bildsensoren in Achsrichtung der optischen Abbildung erforderlich ist. The object of the invention is to provide a new way for fast and accurate optical measurement of rotatable workpieces with lying outside an optimal measuring plane workpiece edges, z. B. of eccentrics, find in which no tracking of the image sensors in the axial direction of the optical imaging is required.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Verfahren zum optischen Messen von rotierbaren Werkstücken mit Exzentern mittels Schattenprojektion, durch folgende Schritte gelöst:
- a) Einspannen eines Werkstücks in eine drehbare Werkstückhalterung,
- b) Rotieren des Werkstücks um eine Werkstückhauptachse und fortlaufendes Erfassen einer Winkelposition des rotierenden Werkstücks,
- c) Positionieren einer optischen Messeinheit mit einer optischen Achse orthogonal zur Werkstückhauptachse in einem Messabschnitt entlang der Werkstückhauptachse des Werkstücks und Erfassen der Position der optischen Achse entlang der Werkstückhauptachse,
- d) Anpassen der optischen Messeinheit an eine für den Messabschnitt priorisierte Messanforderung mit entweder hoher lateraler Auflösung bei beschränkter Schärfentiefe oder großer Schärfentiefe bei beschränkter lateraler Auflösung durch Variation wenigstens einer die Schärfentiefe beeinflussenden physikalischen Größe Apertur oder Wellenlänge,
- e) Aufnehmen einer Kontur des Werkstücks in dem Messabschnitt durch Erfassen einer Vielzahl von Tangentialpunkten innerhalb einer zur Werkstückhauptachse orthogonalen Querschnittsebene in einem Schattenbild unter Rotation des Werkstücks und Zuordnung der erfassten Winkelpositionen sowie Zuordnung einer axialen Position der Querschnittsebene,
- f) Wiederholen der Schritte c) bis e), solange im Messplan für das Werkstück noch ein weiterer Messabschnitt vorgesehen ist.
According to the invention, the object is achieved in a method for optically measuring rotatable workpieces with eccentrics by means of shadow projection, by the following steps: - a) clamping a workpiece in a rotatable workpiece holder,
- b) rotating the workpiece about a workpiece major axis and continuously detecting an angular position of the rotating workpiece,
- c) positioning an optical measuring unit with an optical axis orthogonal to the workpiece main axis in a measuring section along the workpiece main axis of the workpiece and detecting the position of the optical axis along the workpiece main axis,
- d) adapting the optical measuring unit to a measuring request prioritized for the measuring section with either high lateral resolution with limited depth of field or large depth of field with limited lateral resolution by variation of at least one physical size influencing the depth of field aperture or wavelength,
- e) picking up a contour of the workpiece in the measuring section by detecting a plurality of tangential points within a cross-sectional plane orthogonal to the workpiece main axis in a shadow image with rotation of the workpiece and assignment of the detected angular positions and assignment of an axial position of the cross-sectional plane,
- f) repeating steps c) to e), as long as in the measurement plan for the workpiece still another measuring section is provided.
Vorteilhaft erfolgt das Aufnehmen der Kontur des Werkstücks innerhalb des Messabschnitts durch Messen einer Vielzahl von Querschnittsebenen im Schattenbild unter Rotation des Werkstücks sowie relative axiale Bewegung der optischen Messeinheit zum Werkstück entlang der Werkstückhauptachse und Zuordnung der jeweiligen Tangentialpunkte zur Position der Querschnittsebenen. Advantageously, the recording of the contour of the workpiece within the measuring section by measuring a plurality of cross-sectional planes in the shadow image under rotation of the workpiece and relative axial movement of the optical measuring unit to the workpiece along the workpiece main axis and assignment of the respective tangency points to the position of the cross-sectional planes.
Die Anpassung der Schärfentiefe kann zweckmäßig durch eine Größenänderung der Apertur der optischen Messeinheit und/oder durch Variation der Wellenlänge erfolgen. The adjustment of the depth of field can be done suitably by a change in size of the aperture of the optical measuring unit and / or by varying the wavelength.
Vorzugsweise wird die Anpassung der Schärfentiefe durch Umschaltung zwischen mindestens einem ersten Wellenlängenbereich und einem zweiten Wellenlängenbereich aus einem gegebenen Wellenlängenspektrum der optischen Messeinheit vorgenommen. Preferably, the adjustment of the depth of field is made by switching between at least a first wavelength range and a second wavelength range from a given wavelength spectrum of the optical measuring unit.
Dabei weisen der erste und der zweite Wellenlängenbereich zueinander einen Abstand ihrer jeweiligen Mittenwellenlänge auf, bei dem die Mittenwellenlänge des zweiten Wellenlängenbereichs mindestens das Doppelte der Mittenwellenlänge des ersten Wellenlängenbereichs beträgt. In this case, the first and the second wavelength range to each other at a distance of their respective center wavelength, wherein the center wavelength of the second wavelength range is at least twice the center wavelength of the first wavelength range.
Das Umschalten zwischen dem ersten und zweiten Wellenlängenbereich erfolgt zweckmäßig in Abhängigkeit von der erfassten Winkelposition. The switching between the first and second wavelength ranges is expediently carried out as a function of the detected angular position.
In einer ersten hochfrequenten Betriebsart wird das Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenlängenbereich so durchgeführt, dass innerhalb der Querschnittsebene ein Tangentialpunkt der Kontur des Werkstücks mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs und ein zweiter Tangentialpunkt der Kontur mit Licht des zweiten Wellenlängenbereichs abwechselnd bei einer Umdrehung des Werkstücks erfasst werden. In a first high-frequency mode, the switching between the first and the second wavelength range is performed such that within the cross-sectional plane a tangential point of the contour of the workpiece with light of the first wavelength range and a second tangent point of the contour with light of the second wavelength range alternately during a revolution of the workpiece be recorded.
In einer zweiten niederfrequenten Betriebsart kann das Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenlängenbereich vorteilhaft so erfolgen, dass jeweils nach Aufnahme einer Sequenz von Tangentialpunkten über mindestens eine vollständige Umdrehung des rotierenden Werkstücks umgeschaltet wird zwischen dem Licht im ersten Wellenlängenbereich und dem Licht im zweiten Wellenlängenbereich und umgekehrt. In a second low-frequency operating mode, the switching between the first and the second wavelength range can advantageously take place in such a way that, after recording a sequence of tangential points, at least one complete revolution of the rotating workpiece is switched between the light in the first wavelength range and the light in the second wavelength range and vice versa.
Des Weiteren wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung zum optischen Messen eines rotierbaren Werkstücks mit Exzentern mittels Schattenprojektion, enthaltend eine Werkstückhalterung zum Aufnehmen und Rotieren eines Werkstücks um eine Werkstückhauptachse, eine optische Messeinheit, die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung, eine telezentrische Abbildungsoptik mit Aperturblende und einen linearen Bildsensor auf jeweils einer gemeinsamen optischen Achse enthält, die eine entlang der Werkstückhauptachse verlaufende Messebene orthogonal durchdringt, wobei die Messebene von der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung beleuchtet ist und eine optische Abbildung der Messebene über die mindestens eine telezentrische Abbildungsoptik auf den mindestens einen in einer Bildebene der telezentrischen Abbildungsoptik angeordneten Bildsensor vorgesehen ist, ein mechanisch stabiles Maschinenbett zur Befestigung der optischen Messeinheit und der Werkstückhalterung, das eine Linearführung zur Ausführung einer Relativbewegung zwischen der optischen Messeinheit und dem Werkstück entlang der Werkstückhauptachse aufweist, und einen Winkelsensor zur kontinuierlichen Erfassung einer Winkelposition des Werkstücks, dadurch gelöst, dass die optische Messeinheit mindestens eine Einrichtung zur Veränderung der Schärfentiefe der optischen Abbildung in Abhängigkeit von priorisierten Messanforderungen mit entweder hoher lateraler Auflösung bei beschränkter Schärfentiefe oder großer Schärfentiefe bei beschränkter lateraler Auflösung aufweist, wobei die Einrichtung zur Veränderung der Schärfentiefe Mittel zur Variation wenigstens einer die Schärfentiefe beeinflussenden physikalischen Größe Apertur oder Wellenlänge enthält, und die optische Messeinheit mit einer Steuer- und Recheneinheit zur Umschaltung zwischen mindestens einem ersten und einem zweiten Schärfentiefebereich verbunden ist, wobei die Umschaltung in Abhängigkeit von der priorisierten Messanforderung innerhalb eines definierten vorgegebenen Messabschnitts erfolgt. Furthermore, the object is achieved in a device for optically measuring a rotatable workpiece with eccentrics by means of shadow projection, comprising a workpiece holder for receiving and rotating a workpiece about a workpiece main axis, an optical measuring unit, the at least one illumination device, a telecentric imaging optics with aperture stop and a linear image sensor on each of a common optical axis orthogonally penetrates a measuring plane extending along the workpiece main axis, wherein the measuring plane is illuminated by the at least one illumination device and an optical image of the measuring plane on the at least one telecentric imaging optics on the at least one in an image plane of the telecentric imaging optics arranged image sensor is provided, a mechanically stable machine bed for mounting the optical measuring unit and the workpiece holder, which has a linear guide to Ausf Having a relative movement between the optical measuring unit and the workpiece along the workpiece main axis, and an angle sensor for continuously detecting an angular position of the workpiece, achieved in that the optical measuring unit at least one means for changing the depth of field of the optical imaging in dependence of prioritized measurement requirements with either high lateral resolution with limited depth of field or large depth of field with limited lateral resolution, wherein the means for varying the depth of field includes means for varying at least one of the depth of field affecting physical size aperture or wavelength, and the optical measuring unit with a control and processing unit for switching between at least a first and a second depth of field range is connected, wherein the switching depending on the prioritized measurement request within lb of a defined predetermined measuring section takes place.
Die Einrichtung zur Veränderung der Schärfentiefe kann vorteilhaft mindestens eine Lichtquelle zur Erzeugung von Licht alternativ in einem schmalbandigen ersten Wellenlängenbereich oder in einem schmalbandigen zweiten Wellenlängenbereich aufweisen. In einer zweiten Variante weist die Einheit zweckmäßig zwei Lichtquellen auf, eine Lichtquelle zur Erzeugung von Licht in einem ersten Wellenlängenbereich und eine weitere Lichtquelle zur Erzeugung von Licht einem zweiten Wellenlängenbereich. The device for changing the depth of field can advantageously have at least one light source for generating light alternatively in a narrowband first wavelength range or in a narrowband second wavelength range. In a second variant, the unit expediently has two light sources, a light source for generating light in a first wavelength range and a further light source for generating light a second wavelength range.
Dabei kann das Werkstück vorteilhaft mittels einer nahezu punktförmigen Lichtquelle und einem Kondensor telezentrisch beleuchtet werden oder die Beleuchtung erfolgt mit einem diffusen Flächenstrahler. In this case, the workpiece can advantageously be illuminated telecentrically by means of a nearly punctiform light source and a condenser, or the illumination takes place with a diffuse surface radiator.
Die Einrichtung zur Veränderung der Schärfentiefe kann zweckmäßig mindestens eine breitbandig abstrahlende Lichtquelle mit nachgeordneten, alternativ wechselbaren spektralen Bandpassfiltern zur Erzeugung von Licht in einem ersten oder in einem zweiten Wellenlängenbereich aufweisen. The device for changing the depth of field may expediently have at least one broadband emitting light source with downstream, alternatively exchangeable spectral bandpass filters for generating light in a first or in a second wavelength range.
In einer anderen vorteilhaften Ausführung weist die Einrichtung zur Veränderung der Schärfentiefe eine Lichtquelle mit einem umschaltbaren Spektrum zur Erzeugung von Licht in einem ersten und zweiten Wellenlängenbereich auf. In another advantageous embodiment, the device for changing the Depth of field a light source with a switchable spectrum for generating light in a first and second wavelength range.
Bei einer weiteren Ausführung kann die Einrichtung zur Veränderung der Schärfentiefe eine Lichtquelle und mindestens eine weitere Lichtquelle mit jeweils einstellbarem Spektrum zur wahlfreien Festlegung von Licht in einem ersten oder einem zweiten Wellenlängenbereich aufweisen. In a further embodiment, the device for changing the depth of field can have a light source and at least one further light source, each having an adjustable spectrum for the optional definition of light in a first or a second wavelength range.
Vorteilhaft ist das Licht des ersten und des zweiten Wellenlängenbereichs auf einen spektralen Unterschied im Verhältnis von mindestens 1:1,5 bis maximal 1:3 einstellbar. Advantageously, the light of the first and the second wavelength range is adjustable to a spectral difference in the ratio of at least 1: 1.5 to a maximum of 1: 3.
Vorzugsweise werden die Mittenwellenlängen des ersten Wellenlängenbereichs und des zweiten Wellenlängenbereichs auf einen spektralen Unterschied im Verhältnis von 1:2 eingestellt. Preferably, the center wavelengths of the first wavelength range and the second wavelength range are set to a spectral difference in the ratio of 1: 2.
Für alle Varianten der Veränderung der Wellenlänge zur Schärfentiefeneinstellung ist die mindestens eine Lichtquelle für den ersten Wellenlängenbereich auf einen schmalbandigen Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 600 nm und für den zweiten Wellenlängenbereich auf einen schmalbandigen Wellenlängenbereich zwischen 600 nm und 1800 nm einstellbar. For all variants of the change in the wavelength for depth of field adjustment, the at least one light source for the first wavelength range is adjustable to a narrow-band wavelength range between 300 nm and 600 nm and for the second wavelength range to a narrow-band wavelength range between 600 nm and 1800 nm.
Zur Ausführung einer Relativbewegung zwischen der optischen Messeinheit und dem Werkstück die optische Messeinheit kann zweckmäßig eine entlang der Werkstückhauptachse verstellbare Befestigung an der Linearführung des Maschinenbetts vorhanden sein oder die drehbare Werkstückhalterung weist für die Relativbewegung eine entlang der Werkstückhauptachse verstellbare Befestigung an der Linearführung des Maschinenbetts auf. In order to carry out a relative movement between the optical measuring unit and the workpiece, the optical measuring unit may be provided with an adjustable attachment to the linear guide of the machine bed along the workpiece main axis or the rotatable workpiece holder has an attachment to the linear guide of the machine bed which is adjustable along the workpiece main axis for the relative movement.
Die Erfindung geht von der Grundüberlegung aus, dass zur hochaufgelösten Erfassung der Kontur eines Werkstücks durch Schattenprojektion eine Abbildungsoptik für die telezentrische Abbildung in eine feste Bildebene auf dem Bildsensor optimiert ist. Diese Bildebene definiert im Messraum eine ideale, zur Bildebene konjugierte Messebene, die bei konzentrischen Werkstücken im Idealfall genau durch die Werkstückhauptachse verläuft und dadurch mit der Objektebene der telezentrischen Abbildungsoptik gleichzusetzen ist. Unter Kontur wird hier der Umfang des Werkstücks verstanden, der bei der Schattenprojektion in einer Querschnittsebene des Werkstücks rechtwinklig zur Messebene aufgenommen wird. The invention is based on the basic idea that, for the high-resolution detection of the contour of a workpiece by shadow projection, imaging optics for the telecentric imaging in a fixed image plane on the image sensor is optimized. This image plane defines in the measuring space an ideal measuring plane which is conjugate to the image plane and, in the case of concentric workpieces, ideally runs exactly through the workpiece main axis and thus equates with the object plane of the telecentric imaging optics. In this case, the term "contour" is understood to mean the circumference of the workpiece which, in the case of the shadow projection, is received at a right angle to the measuring plane in a cross-sectional plane of the workpiece.
Um in optischen Messeinheiten für Schattenprojektionen eine gewünschte hohe laterale Auflösung zu erreichen, ist die optische Messeinheit in der Regel an spezielle Messanforderungen angepasst. Die laterale Auflösung in der Messebene kann beispielsweise durch Verwendung eines Lichtstrahlenbündels mit großer Apertur verbessert werden. Dadurch wird jedoch eine mit der optischen Messeinheit erreichbare Schärfentiefe stark eingeschränkt, sodass der sich zu beiden Seiten der Messebene erstreckende Messraum (mit definierter Bildschärfe bzw. lateraler Auflösung) nur eine sehr geringe Ausdehnung aufweist. Die geringe Schärfentiefe führt aber gerade dazu, dass exzentrische Teile eines ansonsten rotationssymmetrischen Werkstücks, z. B. der Kurbelzapfen einer Kurbelwelle, die sich bei der Rotation um die Werkstückhauptachse aus der Messebene heraus bewegen, zu einer unscharfen Schattenprojektion in der Bildebene auf dem Bildsensor führen. Die Unschärfe verursacht Messunsicherheiten, die eine Verfälschung der Messergebnisse zur Folge haben können. In order to achieve a desired high lateral resolution in optical measuring units for shadow projections, the optical measuring unit is usually adapted to specific measuring requirements. The lateral resolution in the measurement plane can be improved, for example, by using a light beam with a large aperture. As a result, however, a depth of field achievable with the optical measuring unit is severely limited, so that the measuring space extending on both sides of the measuring plane (with defined image sharpness or lateral resolution) only has a very small extent. But the shallow depth of field leads just to the fact that eccentric parts of an otherwise rotationally symmetrical workpiece, for. B. the crank pin of a crankshaft, which move out of the measuring plane during rotation about the workpiece main axis, lead to a blurred shadow projection in the image plane on the image sensor. The blurring causes measurement uncertainties that can lead to a falsification of the measurement results.
Diesen Messunsicherheiten begegnet die vorliegende Erfindung damit, dass sie optische Mittel zur Anpassung der Schärfentiefe der optischen Abbildung in Abhängigkeit von priorisierten Messanforderungen mit entweder hoher lateraler Auflösung bei beschränkter Schärfentiefe oder großer Schärfentiefe bei beschränkter lateraler Auflösung aufweist, wobei eine die Schärfentiefe beeinflussende physikalische Größe (entweder die verwendete Messwellenlänge oder die Apertur der telezentrischen Abbildungsoptik) verändert wird und durch eine Steuer- und Recheneinheit eine Umschaltung zwischen mindestens einem ersten und einem zweiten Schärfentiefenbereich in Abhängigkeit von der Messanforderung innerhalb des vorgegebenen Messabschnitts erfolgt. Dabei wird vorzugsweise die Wellenlänge variiert, um in zwei um das 1,5- bis 3-fache der ersten Wellenlänge verschiedenen Wellenlängenbereichen zu messen. Alternativ ist es aber auch möglich, die Apertur des verwendeten telezentrischen optischen Systems zu verändern. These measurement uncertainties are addressed by the present invention by having optical means for adjusting the depth of field of the optical image as a function of prioritized measurement requirements with either high lateral resolution at limited depth of field or large depth of field with limited lateral resolution, wherein a physical quantity (either the measuring wavelength used or the aperture of the telecentric imaging optics) is changed and a switching and computing unit switches between at least one first and one second depth of field range as a function of the measuring requirement within the predetermined measuring section. In this case, the wavelength is preferably varied in order to measure in two wavelength ranges which are different by 1.5 to 3 times the first wavelength. Alternatively, it is also possible to change the aperture of the telecentric optical system used.
Mit der Erfindung ist es möglich, rotierbare Werkstücke mit zeitweise und/oder stückweise außerhalb einer optimalen Messebene liegenden Werkstückkanten, z. B. von Exzentern, optisch schnell und genau zu messen, wobei keine Nachführung der Bildsensoren in Richtung der optischen Achse der telezentrischen Abbildungsoptik erforderlich ist. With the invention it is possible rotatable workpieces with temporary and / or piecewise lying outside an optimal measuring plane workpiece edges, z. B. of eccentrics, optically fast and accurate to measure, with no tracking of the image sensors in the direction of the optical axis of the telecentric imaging optics is required.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to embodiments. In the accompanying drawings show:
1 eine mögliche Variante des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs, 1 a possible variant of the process sequence according to the invention,
2 eine Prinzipdarstellung der Abtastung des Werkstücks in einer Querschnittsebene, 2 a schematic representation of the scanning of the workpiece in a cross-sectional plane,
3 eine Übersicht über wesentliche Merkmale einer Kurbelwelle zur Erläuterung der Exzentermessung, 3 an overview of essential features of a crankshaft to explain the Exzentermessung
4 zwei mögliche Verläufe von Messsignalen des Bildsensors zur Erläuterung einer lateralen Auflösung an Schattenbildkanten, 4 two possible courses of measuring signals of the image sensor for explaining a lateral resolution at silhouette edges,
5 einen prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung, 5 a basic structure of the device,
6 eine Prinzipdarstellung einer optischen Messeinheit zur Erläuterung der Entstehung von Abbildungsfehlern und 6 a schematic diagram of an optical measuring unit to explain the formation of aberrations and
7 eine Prinzipdarstellung der optischen Messeinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vermeidung von Abbildungsfehlern. 7 a schematic diagram of the optical measuring unit of a device according to the invention for the prevention of aberrations.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum optischen Messen von rotierbaren Werkstücken können mit einer optischen Messeinheit 1 anhand von Schattenbildern 41 Konturen 59 eines um eine Werkstückhauptachse 51 rotierbaren Werkstücks 5 mit Exzentern 52 erfasst werden. Wie in 2 dargestellt, sind die Konturen 59 einzelne Umfänge in Querschnittsebenen 57 des Werkstücks 5, die mittels der Schattenprojektion bei der Rotation des Werkstücks 5 erfasst werden. Die Erfassung erfolgt dabei orthogonal zu einer durch die Werkstückhauptachse 51 verlaufenden Messebene 35. In the method according to the invention for the optical measurement of rotatable workpieces, with an optical measuring unit 1 using silhouettes 41 contours 59 one around a workpiece main axis 51 rotatable workpiece 5 with eccentrics 52 be recorded. As in 2 represented are the contours 59 individual perimeters in cross-sectional planes 57 of the workpiece 5 by means of the shadow projection during the rotation of the workpiece 5 be recorded. The detection takes place orthogonal to a through the workpiece main axis 51 extending measuring level 35 ,
Bei den rotierbaren Werkstücken 5 mit Exzentern 52 handelt es sich in der Regel um Kurbeln, Kurbelwellen, Nockenwellen, Wellen mit Pumpnocken oder um exzentrische Geber. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden auch die außerhalb der Werkstückhauptachse 51 rotierenden, weitestgehend zylindrisch geformten Abschnitte einer Kurbelwelle als Exzenter 52 bezeichnet werden. For the rotatable workpieces 5 with eccentrics 52 These are usually cranks, crankshafts, camshafts, shafts with pump cams or eccentric encoders. At this point it should be noted that in the following also outside the workpiece main axis 51 rotating, largely cylindrical shaped sections of a crankshaft as an eccentric 52 be designated.
Da das optische Messen von Kurbelwellen als Hauptanwendung des Verfahrens gilt, wird – ohne Beschränkung der Allgemeinheit – in der folgenden Beschreibung eine Kurbelwelle als „rotierbares Werkstück 5 mit Exzentern 52“ zugrunde gelegt. Prinzipiell ist das Verfahren jedoch nicht nur auf die Messung von Kurbelwellen mit außenliegenden zylindrischen Kurbelwellenhubzapfen beschränkt, sondern auch auf reguläre Exzenternocken und beliebige andere exzentrische Teile eines rotierbaren Werkstücks 5 anwendbar. Es können auch anders geformte Werkstücke 5 gemessen werden, sofern diese geeignet eingespannt und rotiert werden können. Since optical measurement of crankshafts is considered to be the main application of the method, in the following description, a crankshaft will be described as a "rotatable workpiece" without loss of generality 5 with eccentrics 52 " based on. In principle, however, the method is not limited only to the measurement of crankshafts with external cylindrical Kurbelwellenhubzapfen, but also to regular eccentric cam and any other eccentric parts of a rotatable workpiece 5 applicable. It can also differently shaped workpieces 5 be measured, provided that they can be clamped and rotated properly.
Wie in 1 als ein grundlegendes Ablaufschema des Verfahrens dargestellt, wird in einem ersten Verfahrensschritt a) das Werkstück 5 in einer Werkstückhalterung 61 eingespannt, sodass es um eine Werkstückhauptachse 51 rotierbar aufgenommen ist. As in 1 is shown as a basic flowchart of the process, in a first process step a) the workpiece 5 in a workpiece holder 61 clamped so that it is a workpiece main axis 51 is recorded rotatable.
Im folgenden Verfahrensschritt b) wird das Werkstück 5 in eine gleichmäßige Rotation um die Werkstückhauptachse 51 versetzt und kontinuierlich eine Winkelposition α des Werkstücks 5 erfasst. Das Werkstück 5 wird gleichmäßig mit einer den Gegebenheiten der Vorrichtung angepassten Geschwindigkeit im Bereich von etwa 0,5 bis 10 Umdrehungen pro Sekunde rotiert. Durch die Rotation kann das Werkstück 5 an einer (vertikalen) Messposition entlang des gesamten Umfangs gemessen werden. In the following process step b), the workpiece 5 in a uniform rotation around the workpiece main axis 51 offset and continuously an angular position α of the workpiece 5 detected. The workpiece 5 is rotated uniformly at a speed adapted to the conditions of the device in the range of about 0.5 to 10 revolutions per second. Due to the rotation, the workpiece can 5 be measured at a (vertical) measuring position along the entire circumference.
Zum optischen Messen der Konturen 59 des Werkstücks 5 an definierten Messpositionen entlang der Längsausdehnung des Werkstücks 5 wird in einem Verfahrensschritt c) die optische Messeinheit 1 parallel zu der Werkstückhauptachse 51 in einem bestimmten Messabschnitt des Werkstücks 5 positioniert. Bei der Positionierung der optischen Messeinheit 1, die mindestens eine optische Achse 31 aufweist, ist die mindestens eine optische Achse 31 stets orthogonal zu der durch die Werkstückhauptachse 51 verlaufenden Messebene 35 ausgerichtet. Die Position der mindestens einen optischen Achse 31 in der Messebene 35 wird kontinuierlich erfasst. Zwei oder mehrere optische Achsen 31 werden durch (mindestens) horizontale Kaskadierung von Lichtquellen, Empfängereinheiten und separaten optischen Abbildungssystemen zur erweiterten Ausdehnung eines verzerrungsfrei abgetasteten Messbereichs der optischen Messeinheit 1 eingesetzt. For optical measurement of contours 59 of the workpiece 5 at defined measuring positions along the longitudinal extent of the workpiece 5 in a method step c) the optical measuring unit 1 parallel to the workpiece main axis 51 in a certain measuring section of the workpiece 5 positioned. When positioning the optical measuring unit 1 that have at least one optical axis 31 has, is the at least one optical axis 31 always orthogonal to that through the workpiece main axis 51 extending measuring level 35 aligned. The position of the at least one optical axis 31 in the trade fair level 35 is recorded continuously. Two or more optical axes 31 are provided by (at least) horizontal cascading of light sources, receiver units, and separate optical imaging systems for extended extension of a distortion-free sampled measuring range of the optical measuring unit 1 used.
Ein erster und weitere Messabschnitte entlang der Werkstückhauptachse 51 des Werkstücks 5 werden entsprechend der spezifischen Geometrie des Werkstücks 5 und einer bestimmten Messaufgabe definiert und sind in einem für das Werkstück 5 erstellten Messplan festgehalten. Der Messplan kann eine vorgegebene Liste von Prüfstellen von Durchmessern oder speziellen Konturen 59 des Werkstücks 5 enthalten oder er wird bei einem Überblicksscan über die volle Längsausdehnung des Werkstücks 5 erstellt, bei dem zumindest konzentrische und exzentrische Abschnitte als unterschiedlich zu messende Abschnitte ermittelt und gegebenenfalls auch noch Übergangsbereiche, wie beispielsweise Wangenansätze einer Kurbelwellenkröpfung am Wellenzapfen oder am Kurbelzapfen (z. B. Messung von Übergangsradien), festgelegt werden. A first and further measuring sections along the workpiece main axis 51 of the workpiece 5 be according to the specific geometry of the workpiece 5 and a specific measurement task are defined and are in one for the workpiece 5 recorded measurement plan. The measurement plan can be a default list of inspection sites of diameters or special contours 59 of the workpiece 5 or he will in an overview scan over the full longitudinal extent of the workpiece 5 in which at least concentric and eccentric sections are determined as sections to be measured differently and, if appropriate, also transition regions, such as, for example, cheek projections of a crankshaft offset on the shaft journal or on the crank journal (for example measurement of transition radii).
Von einem festgelegten Bezugspunkt am Werkstück 5 ausgehend sind alle Positionen und Dimensionen der Messabschnitte sowie konkrete Prüfmerkmale in einem Messplan hinterlegt oder werden nach einer Vorermittlung (Überblicksscan) der Kontur 59 des Werkstücks 5 als Messplan festgelegt. Prüfmerkmale können z. B. Zylinderformen, Radienverläufe, nutenförmige Vertiefungen oder Mantelflächen von Exzentern sein, an denen z. B. die Rundheit, Koaxialität, Geradheit oder Zylindrizität zu ermitteln ist. Mit dem Messplan kann die optische Messeinheit 1 nacheinander in den entsprechenden Messabschnitten positioniert und die optische Messung ausgeführt werden. Durch die bekannte Winkelposition α und die Position der optischen Achse 31 in der Messebene 35 können die Ergebnisse der optischen Messung konkreten Positionen am Umfang des Werkstücks 5 zugeordnet werden. From a fixed reference point on the workpiece 5 All positions and dimensions of the measuring sections as well as concrete test characteristics are stored in a measuring plan or are determined after a preliminary determination (overview scan) of the contour 59 of the workpiece 5 determined as a measurement plan. Inspection features can z. B. cylindrical shapes, radii, groove-shaped depressions or lateral surfaces be of eccentrics, where z. As the roundness, coaxiality, straightness or cylindricity is to be determined. The optical measuring unit can be used with the measuring plan 1 positioned one after the other in the corresponding measuring sections and the optical measurement is carried out. Due to the known angular position α and the position of the optical axis 31 in the trade fair level 35 The results of the optical measurement can be concrete positions on the circumference of the workpiece 5 be assigned.
Zur Begriffsklärung werden hier zunächst die charakteristischen Merkmale von Kurbelwellen erläutert. Wie in 3 dargestellt, weisen Kurbeln oder Kurbelwellen in der Regel rotationssymmetrisch zur Werkstückhauptachse 51 verlaufende konzentrische Teile 56, im Folgenden als Wellenzapfen 56 bezeichnet, und außerhalb der Werkstückhauptachse 51 angeordnete exzentrische Teile 52, sogenannte Kurbelzapfen auf. An den Wellenzapfen 56 ist die Kurbelwelle rotierbar gelagert. Durch die Wellenzapfen 56 verläuft deshalb stets die Werkstückhauptachse 51. Die Wellenzapfen 56 stehen mit einem oder mit weiteren entlang der Werkstückhauptachse 51 angeordneten, exzentrisch positionierten Kurbelzapfen in Verbindung. Da die Ausführung dieser Verbindung (Kurbelwangen) messtechnisch unwesentlich ist, soll sie hier nicht näher erläutert werden. Die exzentrisch positionierten Kurbelzapfen werden im Folgenden – ohne Beschränkung auf diese Ausführung – als Exzenter 52 bezeichnet. To clarify the concept, the characteristic features of crankshafts are first explained here. As in 3 shown cranks or crankshafts usually rotationally symmetrical to the workpiece main axis 51 extending concentric parts 56 , hereinafter referred to as shaft journal 56 referred, and outside of the workpiece main axis 51 arranged eccentric parts 52 , so-called crankpins on. At the shaft journal 56 the crankshaft is rotatably mounted. Through the shaft journal 56 therefore always runs the workpiece main axis 51 , The shaft cones 56 stand with one or more along the workpiece main axis 51 arranged, eccentrically positioned crank pin in conjunction. Since the execution of this connection (crank webs) is metrologically immaterial, it should not be explained here. The eccentrically positioned crankpins are hereinafter - without limitation to this version - as an eccentric 52 designated.
Die Exzenter 52 einer Kurbelwelle sind weitestgehend zylindrisch geformt und weisen parallel zur Werkstückhauptachse 51 eine Exzenterachse 53 auf. Die Exzenterachse 53 ist stets mit einem Abstand s zur Werkstückhauptachse 51 angeordnet, sodass sie sich beim Rotieren des Werkstücks 5 auf einer Kreisbahn um die Werkstückhauptachse 51 bewegt. Der Exzenter 52 ist – entsprechend den Fertigungsvorgaben der Kurbelwelle – weiterhin durch eine Exzenterlänge 54 entlang der Exzenterachse 53 und einen Nenndurchmesser 55 gekennzeichnet. Bei der Rotation der Kurbelwelle bewegt sich der Exzenter 52 innerhalb eines Kreises, dessen diametrale Ausdehnung sich aus der Summe des doppelten Abstandes s und des Nenndurchmessers 55 bestimmen lässt. Eine axiale Ausdehnung des Rotationsbereichs entspricht der Exzenterlänge 54. The eccentrics 52 a crankshaft are largely cylindrical in shape and have parallel to the workpiece main axis 51 an eccentric axis 53 on. The eccentric axis 53 is always at a distance s to the workpiece main axis 51 arranged so that they rotate while the workpiece 5 on a circular path around the workpiece main axis 51 emotional. The eccentric 52 is - according to the manufacturing specifications of the crankshaft - still by an eccentric length 54 along the eccentric axis 53 and a nominal diameter 55 characterized. When the crankshaft rotates, the eccentric moves 52 within a circle whose diametral extent is the sum of twice the distance s and the nominal diameter 55 determine. An axial extent of the rotation range corresponds to the eccentric length 54 ,
In zwei vergrößerten Ausschnitten von 3 sind Beispiele für filigrane Strukturen gezeigt, wie sie typischerweise an Werkstücken 5 erfasst werden. Im Ausschnitt X ist ein kleiner Radius R am Übergang des Wellenzapfens 56 zur Kurbelwange und im Ausschnitt Y ist eine kleine Nut am Umfang eines Wellenzapfens 56 dargestellt. In two enlarged sections of 3 Examples of filigree structures are shown, as they are typically on workpieces 5 be recorded. In section X is a small radius R at the transition of the shaft journal 56 to the crank arm and in the cutout Y is a small groove on the circumference of a shaft journal 56 shown.
Im Messplan wird dem oder den Wellenzapfen 56 und dem oder den Exzentern 52 jeweils ein separater Messabschnitt zugeordnet. Ebenso sind gegebenenfalls spezielle Messabschnitte definiert, in denen filigrane Strukturen erfasst werden sollen. Anhand des Messplans ist somit bekannt, ob es sich im jeweiligen Messabschnitt um einen konzentrischen Teil oder um einen exzentrischen Teil des Werkstücks 5 handelt. In the measurement plan, the shaft journal or journals 56 and the one or more eccentrics 52 each assigned a separate measuring section. Likewise, if necessary, special measuring sections are defined in which filigree structures are to be recorded. On the basis of the measurement plan it is thus known whether there is a concentric part in the respective measuring section or an eccentric part of the workpiece 5 is.
Bei einer optischen Messung von Werkstückparametern an konzentrischen und an exzentrischen Teilen unterscheiden sich die Messanforderungen bzw. die erreichbaren Genauigkeiten aus den oben genannten Gründen des Zusammenhangs zwischen Schärfentiefe und lateraler Auflösung. Deshalb wird im nächsten Verfahrensschritt d) eine Anpassung der optischen Messeinheit 1 vorgenommen, für die gemäß der Erfindung mindestens zwei Konfigurationen der optischen Messeinheit 1 zur Auswahl stehen. Eine erste Konfiguration eignet sich insbesondere zur Messung konzentrischer Teile des Werkstücks 5. Mit ihr erreicht die optische Messeinheit 1 bei einer beschränkten Schärfentiefe t eine hohe laterale Auflösung, die für filigrane Strukturen nutzbar ist. In the case of an optical measurement of workpiece parameters on concentric and eccentric parts, the measurement requirements or achievable accuracies differ for the abovementioned reasons for the relationship between depth of field and lateral resolution. Therefore, in the next process step d) an adaptation of the optical measuring unit 1 for the according to the invention at least two configurations of the optical measuring unit 1 to choose from. A first configuration is particularly suitable for measuring concentric parts of the workpiece 5 , With it reaches the optical measuring unit 1 with a limited depth of field t, a high lateral resolution, which can be used for filigree structures.
Mit einer zweiten Konfiguration erreicht die optische Messeinheit 1 bei einer beschränkten lateralen Auflösung eine größere Schärfentiefe t. Zur Definition der Schärfentiefe t soll hier kurz die optische Messeinheit 1 erläutert werden. With a second configuration the optical measuring unit reaches 1 with a limited lateral resolution, a greater depth of field t. To define the depth of field t is briefly here the optical measuring unit 1 be explained.
Wie aus dem Stand der Technik bekannt, verfügt die optische Messeinheit 1 über eine Beleuchtungseinrichtung 2, eine telezentrische Abbildungsoptik 3 und einen Bildsensor 4, die aufeinanderfolgend entlang der optischen Achse 31 angeordnet sind. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 2 und der telezentrischen Abbildungsoptik 3 befindet sich das zu messende Werkstück 5 (siehe 5 und 6). Von der Beleuchtungseinrichtung 2 ausgehendes Licht 22 beleuchtet das Werkstück 5 einseitig und wird mit der telezentrischen Abbildungsoptik 3 erfasst, soweit es nicht vom Werkstück 5 abgeschattet wird. An vom Licht 22 gestreiften Tangentialpunkten 58 am Umfang des Werkstücks 5 entstehen auf dem Bildsensor 4 Schattenbildkanten 42 in Form eines Hell-Dunkel-Übergangs am Schattenbild 41. As known in the art, the optical measuring unit has 1 via a lighting device 2 , a telecentric imaging optics 3 and an image sensor 4 which are consecutive along the optical axis 31 are arranged. Between the lighting device 2 and the telecentric imaging optics 3 is the workpiece to be measured 5 (please refer 5 and 6 ). From the lighting device 2 outgoing light 22 Illuminates the workpiece 5 one-sided and is using the telecentric imaging optics 3 detected, as far as it is not from the workpiece 5 is shadowed. On from the light 22 striped tangential points 58 on the circumference of the workpiece 5 arise on the image sensor 4 Silhouette edges 42 in the form of a light-dark transition on the silhouette 41 ,
In einer Bildebene der telezentrischen Abbildungsoptik 3 ist der Bildsensor 4 angeordnet. Diese Bildebene definiert zwischen der Beleuchtungseinrichtung 2 und der telezentrischen Abbildungsoptik 3 eine ideale, zur Bildebene konjugierte Messebene 35. Die Messebene 35 ist mit der Objektebene der telezentrischen Abbildungsoptik 3 gleichzusetzen und verläuft bei konzentrischen Werkstücken 5 im Idealfall genau durch die Werkstückhauptachse 51. In der Messebene 35 erreicht die telezentrische Abbildungsoptik 3 deshalb eine hohe laterale Auflösung. Die hohe laterale Auflösung ist nicht nur auf genau die Messebene 35 begrenzt. Zu beiden Seiten der Messebene 35 existiert ein erster Schärfentiefebereich 33, in dem die laterale Auflösung ausreichend hoch ist, um filigrane Strukturen messen zu können. In an image plane of the telecentric imaging optics 3 is the image sensor 4 arranged. This image plane defines between the illumination device 2 and the telecentric imaging optics 3 an ideal plane of measurement conjugate to the image plane 35 , The trade fair level 35 is with the object plane of the telecentric imaging optics 3 equate and runs at concentric workpieces 5 ideally exactly through the workpiece main axis 51 , In the trade fair level 35 achieves the telecentric imaging optics 3 therefore a high lateral resolution. The high lateral resolution is not just at the measurement level 35 limited. On both sides of the measuring plane 35 a first depth of field exists 33 , in which the lateral resolution is sufficiently high to be able to measure filigree structures.
Die Schärfentiefe t weist die folgende Abhängigkeit von den physikalischen Größen Wellenlänge λ und Apertur A auf: t ~ λ / A2 The depth of field t has the following dependence on the physical quantities wavelength λ and aperture A: t ~ λ / A 2
Die Proportionalitätsbeziehung zeigt, dass die Schärfentiefe t durch Veränderung der physikalischen Größen Wellenlänge λ und Apertur A beeinflussbar ist. The proportionality relationship shows that the depth of field t can be influenced by changing the physical quantities wavelength λ and aperture A.
Bei dem hier im ersten Messabschnitt zu messenden konzentrischen Wellenzapfen 56 verbleiben die Tangentialpunkte 58 während der Rotation des Werkstücks 5 immer in oder in unmittelbarer Umgebung der Messebene 35. Die Schärfentiefe t ist deshalb bei der Messung der Wellenzapfen 56 bzw. anderer konzentrischer Teile des Werkstücks 5 von untergeordneter Bedeutung bzw. kann entsprechend klein (bspw. < 100 µm) sein. Gemäß der obigen Proportionalitätsbeziehung sind deshalb kürzere Wellenlängen λ von Vorteil, die einer hohen lateralen Auflösung zuträglich sind. At the concentric shaft journal to be measured here in the first measuring section 56 the tangency points remain 58 during the rotation of the workpiece 5 always in or in the immediate vicinity of the exhibition level 35 , The depth of field t is therefore in the measurement of the shaft journal 56 or other concentric parts of the workpiece 5 of minor importance or may be correspondingly small (eg. <100 microns). Therefore, according to the above proportionality relationship, shorter wavelengths λ, which are conducive to high lateral resolution, are advantageous.
Zur optischen Messung des Wellenzapfens 56 in der ersten Konfiguration wird ein erster Wellenlängenbereich λ1 für das von der Beleuchtungseinrichtung 2 abgestrahlte Licht 22 verwendet. Wie später – nach Verfahrensschritt e) – im Zusammenhang erläutert, werden für den ersten Wellenlängenbereich λ1 im Bereich zwischen 300 nm und 600 nm vorteilhaft Wellenlängenbereiche λ1 mit geringer Bandbreite (≤ 50 nm) verwendet. Durch den kurzwelligen ersten Wellenlängenbereich λ1 ist die Schärfentiefe t im ersten Messabschnitt auf einen relativ kleinen ersten Schärfentiefebereich 33 (bspw. 50–100 µm) zu beiden Seiten der Messebene 35 begrenzt. Die erreichbare laterale Auflösung ist dabei vergleichsweise hoch und wird für Präzisionsmessungen von konzentrischen Teilen des Werkstücks 5 und filigranen Strukturen verwendet. For optical measurement of the shaft journal 56 in the first configuration, a first wavelength range λ 1 for that of the illumination device 2 radiated light 22 used. As explained later - after method step e) - in the context, for the first wavelength range λ 1 in the range between 300 nm and 600 Wavelength ranges λ 1 with low bandwidth (≤ 50 nm) are advantageously used. Due to the shortwave first wavelength range λ 1 , the depth of field t in the first measuring section is at a relatively small first depth of field 33 (eg 50-100 μm) on both sides of the measurement plane 35 limited. The achievable lateral resolution is comparatively high and is used for precision measurements of concentric parts of the workpiece 5 and filigree structures used.
Im Verfahrensschritt e) wird für ein oder mehrere aus dem Messplan hervorgehende Prüfmerkmale des ersten Messabschnitts das Schattenbild 41 des Wellenzapfens 56 abgetastet. Dazu werden am Bildsensor 4 Schattenbildkanten 42 als Hell-Dunkel-Übergang (prinzipiell dargestellt in 6) des Schattenbilds 41 erfasst. Die Aufnahme erfolgt kontinuierlich über mindestens eine vollständige Umdrehung des Werkstücks 5. Es wird eine Vielzahl von Tangentialpunkten 58 aufgenommen, durch welche die Kontur 59 des Werkstücks 5 jeweils in einer Querschnittsebene 57, orthogonal zur Werkstückhauptachse 51, erfasst ist. Anhand der bekannten Winkelposition α, der bekannten Position der optischen Achse 31 innerhalb der Messebene 35 und eines Bezugspunkts am Werkstück 5 lassen sich die aufgenommenen Messwerte stets den entsprechenden Tangentialpunkten 58 am Werkstück 5 zuordnen. In method step e), the shadow image is obtained for one or more test features of the first measuring section resulting from the measuring plan 41 of the shaft journal 56 sampled. For this purpose, the image sensor 4 Silhouette edges 42 as a light-dark transition (shown in principle in 6 ) of the silhouette 41 detected. The recording takes place continuously over at least one complete revolution of the workpiece 5 , There will be a variety of tangential points 58 taken up by which the contour 59 of the workpiece 5 each in a cross-sectional plane 57 , orthogonal to the workpiece main axis 51 , is recorded. Based on the known angular position α, the known position of the optical axis 31 within the trade fair level 35 and a reference point on the workpiece 5 the recorded measured values can always be assigned to the corresponding points of tangency 58 on the workpiece 5 assign.
Tangentialpunkte 58 von weiteren Querschnittsebenen 57 in Richtung der Werkstückhauptachse 51 werden in gleicher Weise aufgenommen, indem die optische Messeinheit 1 in die jeweilige weitere Querschnittsebene 57 positioniert und der Vorgang wiederholt wird. Entsprechend den Erfordernissen des Prüfmerkmals kann so ein gesamter Messabschnitt oder nur ein Teil eines Messabschnitts kontinuierlich gemessen werden. tangency 58 from further cross-sectional planes 57 in the direction of the workpiece main axis 51 are recorded in the same way by the optical measuring unit 1 in the respective further cross-sectional plane 57 positioned and the process is repeated. In accordance with the requirements of the test feature, an entire measuring section or only a part of a measuring section can thus be continuously measured.
Aus den Positionen der Schattenbildkanten 42 während der Rotation ist es möglich, Form- und Lageabweichungen des im Messabschnitt befindlichen Teils des Werkstücks 5, beispielsweise des konzentrischen Wellenzapfens 56, zu ermitteln. Dazu werden die vom Bildsensor 4 aufgenommenen Messsignale (Messsignale quer zur Schattenbildkante 42) mit Verarbeitungsalgorithmen zur Kantenerkennung ausgewertet, zu entsprechenden Messwerten des Prüfmerkmals zusammengefasst und mit im Messplan gegebenenfalls hinterlegten Sollmaßen verglichen. From the positions of the silhouette edges 42 During the rotation, it is possible, deviations in shape and position of the part located in the measuring section of the workpiece 5 , For example, the concentric shaft journal 56 , to investigate. These are the images from the sensor 4 recorded measuring signals (measuring signals transverse to the silhouette edge 42 ) are evaluated with processing algorithms for edge detection, combined to corresponding measured values of the test characteristic and compared with any desired dimensions stored in the measurement plan.
Im ersten Messabschnitt wird je nachdem, ob im Messplan für diesen Messabschnitt des Wellenzapfens 56 Messungen von einzelnen Konturen 59 oder ein kontinuierliches Aufnehmen des gesamten Wellenzapfens 56 vorgesehen sind, die optische Messeinheit 1 innerhalb des Messabschnitts parallel zur Werkstückhauptachse 51 von Einzelposition zu Einzelposition oder kontinuierlich vom Anfang bis zum Ende des Messabschnitts bewegt. In the first measurement section, depending on whether in the measurement plan for this measurement section of the shaft journal 56 Measurements of individual contours 59 or continuously picking up the entire shaft journal 56 are provided, the optical measuring unit 1 within the measuring section parallel to the workpiece main axis 51 moved from single position to single position or continuously from the beginning to the end of the measuring section.
Sind im Messabschnitt alle erforderlichen Konturen 59 mit Messwerten aus den aufgenommenen Tangentialpunkten 58 während mindestens einer vollständigen Umdrehung des Werkstücks 5 aufgenommen, wird im Messplan abgefragt, ob weitere Messabschnitte ggf. mit abweichender Messaufgabe (d. h. mit anderer priorisierter Messanforderung an die optische Auflösungseinstellung) vorhanden sind. Für das hier gewählte Beispiel wird angenommen, dass ein weiterer Messabschnitt für einen exzentrischen Teil des Werkstücks 5 definiert ist und somit für einen Exzenter 52 einer Kurbelwelle die Verfahrensschritte c) bis e) erneut abzuarbeiten sind. Are all required contours in the measuring section 59 with measured values from the recorded points of tangency 58 during at least one complete revolution of the workpiece 5 In the measurement plan, a query is made as to whether further measurement sections are available with a different measurement task (ie with a different prioritized measurement request to the optical resolution setting). For the example chosen here it is assumed that another measuring section for an eccentric part of the workpiece 5 is defined and thus for an eccentric 52 a crankshaft process steps c) to e) are to be processed again.
Wie in den Erläuterungen zur Kurbelwelle beschrieben und in den 3 und 6 dargestellt, bewegt sich der Exzenter 52 bei der Rotation des Werkstücks 5 auf einer Kreisbahn um die Werkstückhauptachse 51. Dadurch wandert der Exzenter 52 in Richtung der optischen Achse 31 zu beiden Seiten aus der Messebene 35 deutlich aus. Je nach Größe des Abstands s bewegt sich der Exzenter 52 zum größten Teil außerhalb eines ersten Schärfentiefebereichs 33. Wird der Exzenter 52 in dem für die Messung des Wellenzapfens 56 optimierten ersten Schärfentiefebereich 33 gemessen, entstehen die aus dem Stand der Technik bekannten Messfehler. Diese Messfehler verstärken sich mit zunehmendem Abstand s zwischen der Werkstückhauptachse 51 und der Exzenterachse 53 bzw. den Tangentialpunkten 58. As described in the explanations to the crankshaft and in the 3 and 6 shown, the eccentric moves 52 during the rotation of the workpiece 5 on a circular path around the workpiece main axis 51 , As a result, the eccentric wanders 52 in the direction of the optical axis 31 on both sides of the exhibition level 35 clear. Depending on the size of the distance s, the eccentric moves 52 for the most part outside a first depth of field 33 , Will the eccentric 52 in the for the measurement of the shaft journal 56 optimized first depth of field 33 measured, resulting from the prior art known measurement errors. These measurement errors increase with increasing distance s between the workpiece main axis 51 and the eccentric axis 53 or the tangential points 58 ,
Um den Exzenter 52 auch außerhalb des ersten Schärfentiefebereichs 33 genau zu messen, besteht eine Möglichkeit darin, die Schärfentiefe t der optischen Messeinheit 1 zu vergrößern. Zu diesem Zweck kann gemäß der oben genannten Proportionalitätsbeziehung der Schärfentiefe t der zuvor verwendete erste Wellenlängenbereich λ1 zu größeren Wellenlängen geändert werden. To the eccentric 52 even outside the first depth of field 33 One way to do this is to measure the depth of field t of the optical measuring unit 1 to enlarge. For this purpose, according to the above-mentioned proportionality relationship of the depth of field t, the previously used first wavelength range λ 1 can be changed to longer wavelengths.
Wie in 7 dargestellt, wird deshalb alternativ zu dem Licht 22 des ersten Wellenlängenbereichs λ1 von der Beleuchtungseinrichtung 2 ein Licht 22’, das auf einen langwelligeren zweiten Wellenlängenbereich λ2 eingestellt ist, abgestrahlt. Für diesen zweiten Wellenlängenbereich λ2 werden größere Wellenlängen λ aus dem Bereich von etwa 600 nm bis 1800 nm mit geringer Bandbreite (5–50 nm) verwendet. Durch den zweiten Wellenlängenbereich λ2 wird die Schärfentiefe t auf einen zweiten Schärfentiefebereich 34 zu beiden Seiten der Messebene 35 erweitert. As in 7 is therefore alternative to the light 22 of the first wavelength range λ 1 of the illumination device 2 a light 22 ' , which is set to a longer wavelength second wavelength range λ 2 , radiated. For this second wavelength range λ 2 , larger wavelengths λ from the range of about 600 nm to 1800 nm with low bandwidth (5-50 nm) are used. Through the second wavelength range λ 2 , the depth of field t becomes a second depth of field 34 on both sides of the trade fair level 35 extended.
Das Licht 22’ des zweiten Wellenlängenbereichs λ2 weist einen deutlichen spektralen Abstand zum ersten Wellenlängenbereich λ1 auf. Der spektrale Abstand ist so ausgelegt, dass der zweite Wellenlängenbereich λ2 eine um den Faktor 2 bis 3 größere Wellenlänge λ als die des ersten Wellenlängenbereichs λ1 aufweist, wobei sich der Faktor auf die jeweilige Mittenwellenlänge der beiden Wellenlängenbereiche λ1 und λ2 bezieht. Es wäre deshalb besonders vorteilhaft, wenn die Wellenlängen λ im ersten und zweiten Wellenlängenbereich λ1 und λ2 monochromatisch sind, jedoch können durchaus auch preiswertere Lichtquellen eingesetzt werden, die bevorzugt Bandbreiten zwischen 5 und 35 nm aufweisen. The light 22 ' of the second wavelength range λ 2 has a clear spectral distance to the first wavelength range λ 1 . The spectral distance is designed such that the second wavelength range λ 2 has a wavelength λ greater by a factor of 2 to 3 than that of the first wavelength range λ 1 , wherein the factor relates to the respective center wavelength of the two wavelength ranges λ 1 and λ 2 . It would therefore be particularly advantageous if the wavelengths λ in the first and second wavelength ranges λ 1 and λ 2 are monochromatic, but it is certainly also possible to use cheaper light sources which preferably have bandwidths between 5 and 35 nm.
Durch die vergrößerte Schärfentiefe t wird ein bestehender Unterschied zwischen den vom Bildsensor 4 erzeugten Messsignalen für eine in der Messebene 35 und eine mit Abstand zur Messebene 35 aufgenommene Schattenbildkante 42 reduziert. Due to the enlarged depth of field t, an existing difference between the image sensor 4 generated measuring signals for one in the measuring level 35 and a distance from the measurement level 35 taken silhouette edge 42 reduced.
Die Zusammenhänge können anhand der in 4 dargestellten relativen Intensitätsverläufe der Messsignale I und II an einer Schattenbildkante 42 erläutert werden. Die y-Achse zeigt die relative Intensität der Messsignale von 0 bis 100 %. Auf der x-Achse ist die Zuordnung des Messsignals zu einzelnen Bildpunkten des Bildsensors 4 dargestellt. Die Messung der Schattenbildkante 42 erfolgt bei einer mittleren relativen Intensität von ca. 30–50 %. Jedes Messsignal weist ein bestimmtes Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) auf, das in 4 durch einen Bereich der Intensitätsschwankungen von ca. 20 % dargestellt ist. The relationships can be determined by the in 4 shown relative intensity curves of the measurement signals I and II at a silhouette edge 42 be explained. The y-axis shows the relative intensity of the measurement signals from 0 to 100%. On the x-axis is the assignment of the measurement signal to individual pixels of the image sensor 4 shown. The measurement of the silhouette edge 42 occurs at a mean relative intensity of about 30-50%. Each measurement signal has a specific signal-to-noise ratio (SNR), which in 4 is represented by a range of intensity variations of about 20%.
Die Messsignalverläufe in 4 wurden über benachbarte Bildpunkte eines orthogonal zur Schattenbildkante 42 angeordneten Zeilensensors aufgenommen. Das Messsignal I gehört zu einer Schattenbildkante 42, die von einem ersten Lichtstrahlenbündel 25, das von einem im ersten Schärfentiefebereich 33 befindlichen Tangentialpunkt 58 ausgeht, durch Beleuchtung mit dem Licht 22 des ersten Wellenlängenbereichs λ1 erzeugt wurde. Aufgrund der scharfen Abbildung der Schattenbildkante 42 innerhalb des ersten Schärfentiefebereichs 33 um die Messebene 35 wird im Messsignalverlauf I ein sehr steiler Übergang von geringer zu hoher relativer Intensität erzeugt. Dadurch ist der Einfluss des Rauschens auf das Messergebnis gering. The measuring signal curves in 4 were about adjacent pixels of an orthogonal to the silhouette edge 42 arranged line sensor was added. The measurement signal I belongs to a silhouette edge 42 that of a first ray of light 25 that of one in the first depth of field 33 located tangent point 58 goes out, by lighting with the light 22 of the first wavelength range λ 1 was generated. Due to the sharp picture of the silhouette edge 42 within the first depth of field 33 around the exhibition level 35 In the measurement signal course I, a very steep transition from low to high relative intensity is generated. As a result, the influence of the noise on the measurement result is low.
Der Messsignalverlauf II gehört zu einer Schattenbildkante 42, die von einem zweiten Lichtstrahlenbündel 26, das von einem im Abstand s zur Messebene 35 befindlichen Tangentialpunkt 58 ausgeht, ebenfalls durch Beleuchtung mit dem Licht 22 erzeugt wurde. Da sich der aufgenommene Tangentialpunkt 58 weit außerhalb des ersten Schärfentiefebereichs 33 befindet, ist die Abbildung der Schattenbildkante 42 am Bildsensor 4 unscharf und erzeugt einen gegenüber dem Messsignalverlauf I flacheren Übergang von geringer zu hoher relativer Intensität. Dadurch ergibt sich bei gleichem SNR eine größere Messunsicherheit. The measurement waveform II belongs to a silhouette edge 42 that of a second beam of light 26 that of a distance s to the measurement level 35 located tangent point 58 goes out, also by lighting with the light 22 was generated. Because the recorded point of tangency 58 far outside the first depth of field 33 is the picture of the silhouette edge 42 on the image sensor 4 blurred and produces a comparison with the measurement waveform I flatter transition from low to high relative intensity. This results in greater measurement uncertainty for the same SNR.
Die Unterschiede zwischen dem Messsignal I und dem Messsignal II widerspiegeln eine deutlich unterschiedliche Messunsicherheit über alle aufgenommenen Tangentialpunkte 58 einer Querschnittsebene 57, was zu einer erheblichen Unsicherheit bei der Ermittlung der Form- und Lageabweichungen führt. Deshalb wird, wie zuvor bereits beschrieben, die Schärfentiefe t der optischen Messeinheit 1 für die Exzenter 52 des Werkstücks 5 vergrößert, um die Abbildungsbedingungen über den gesamten Messbereich, d. h. den Tiefenbereich, der von der Exzenterachse 53 mit Abstand s gegenüber der Werkstückhauptachse 51 überstrichen wird, möglichst konstant zu halten. The differences between the measurement signal I and the measurement signal II reflect a significantly different measurement uncertainty over all recorded tangency points 58 a cross-sectional level 57 , which leads to considerable uncertainty in determining the shape and position deviations. Therefore, as already described above, the depth of field t of the optical measuring unit 1 for the eccentric 52 of the workpiece 5 magnified to the imaging conditions over the entire measuring range, ie the depth range of the eccentric axis 53 at a distance s from the main workpiece axis 51 is to keep as constant as possible.
Von entscheidender Bedeutung ist, dass durch die Verwendung des langwelligeren Lichts 22’ im zweiten Schärfentiefebereich 34 die Unterschiede zwischen den Messsignalen I und II deutlich reduziert werden. Das gilt ebenso für die Unterschiede der Messunsicherheiten aller Tangentialpunkte 58 in jeweils einer Querschnittsebene 57, wobei die Messalgorithmen (zur Kantenermittlung aus dem Signalverlauf) für die Wellenlängenbereiche λ1 und λ2 jeweils optimal angepasst sind. Verglichen mit den in 4 dargestellten Messsignalen I und II würde durch die Vergrößerung der Schärfentiefe t die laterale Ausdehnung des Messsignals I gedehnt und die des Messsignals II gestaucht werden, sodass sie sich einander annähern. Die Vergrößerung der Schärfentiefe t geht zumindest beim Messsignal I zu Lasten der lateralen Auflösung. Deshalb sollte stets nach einem Kompromiss gesucht werden, wie mit den bekannten optischen Eigenschaften der optischen Messeinheit 1 eine priorisierte Messanforderung des Messplans optimal erfüllt werden kann. Of crucial importance is that by using the longer wavelength light 22 ' in the second depth of field 34 the differences between the measuring signals I and II are significantly reduced. This also applies to the differences in the measurement uncertainties of all points of tangency 58 in each case in a cross-sectional plane 57 , wherein the measurement algorithms (for edge determination from the signal curve) for the wavelength ranges λ 1 and λ 2 respectively are optimally adapted. Compared with in 4 As a result of the enlargement of the depth of field t, the lateral extent of the measuring signal I is stretched and those of the measuring signal II are compressed so that they approach each other. The enlargement of the depth of field t is at least at the measurement signal I at the expense of the lateral resolution. Therefore, a compromise should always be sought, as with the known optical properties of the optical measuring unit 1 a prioritized measurement request of the measurement plan can be optimally fulfilled.
Eine Festlegung, ob ein Teil des Werkstücks 5 mit der ersten (erster Wellenlängenbereich λ1) oder zweiten Konfiguration (zweiter Wellenlängenbereich λ2) der optischen Messeinheit 1 gemessen werden sollte, erfolgt in Vorbereitung der optischen Messung anhand der Geometrie und anhand bekannter Nennmaße des Werkstücks 5 und ist gewöhnlich (z. B. bei der Qualitätsprüfung von Serienwerkstücken) im Messplan hinterlegt. A determination of whether a part of the workpiece 5 with the first (first wavelength range λ 1 ) or second configuration (second wavelength range λ 2 ) of the optical measuring unit 1 should be measured in preparation of the optical measurement based on the geometry and known nominal dimensions of the workpiece 5 and is usually stored (eg in the quality inspection of series workpieces) in the measurement plan.
Wie an der Proportionalitätsbeziehung ersichtlich, besteht auch die Möglichkeit, die Schärfentiefe t durch eine Verkleinerung der Apertur A des ersten Lichtstrahlenbündels 25 zu vergrößern. Durch die kleinere Apertur A kann die Schärfentiefe t in den zweiten Schärfentiefebereich 34 ausgedehnt werden, wobei durch den quadratischen Einfluss der Apertur A in der Proportionalitätsbeziehung sogar ein größerer Effekt als durch die Anpassung der Wellenlänge λ erzielt werden kann. As can be seen from the proportional relationship, there is also the possibility of the depth of field t by a reduction of the aperture A of the first light beam 25 to enlarge. Due to the smaller aperture A, the depth of field t can be in the second depth of field 34 can be extended by the square influence of the aperture A in the proportional relationship even a greater effect than by the adjustment of the wavelength λ can be achieved.
Die Anpassung der Apertur A ist jedoch mit einem wesentlich größeren Aufwand verbunden als die Änderung der Wellenlänge λ. Die Apertur A wird mittels hochgenau gefertigter mechanischer Aperturblenden eingestellt, die dementsprechend genau zur telezentrischen Abbildungsoptik 3 justiert werden müssen. Ein ständiges Anpassen der Aperturblende an die Erfordernisse des aktuellen Messbereichs wäre mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden. Die hohe Justagegenauigkeit würde außerdem eine stabile und hochgenaue Aufnahme für die wechselbare Aperturblende mit entsprechenden Herstellungskosten erfordern. However, the adaptation of the aperture A is associated with a much greater effort than the change in the wavelength λ. Aperture A is adjusted by means of highly accurately produced mechanical aperture diaphragms, which accordingly correspond exactly to the telecentric imaging optics 3 need to be adjusted. Constantly adjusting the aperture diaphragm to the requirements of the current measuring range would be associated with a considerable amount of time. The high adjustment accuracy would also require a stable and highly accurate recording for the exchangeable aperture diaphragm with corresponding manufacturing costs.
Die Vorrichtung – wie in 5 prinzipiell gezeigt – umfasst als Grundelemente ein mechanisch stabiles Maschinenbett 6, an dem eine optische Messeinheit 1 und eine drehbare Werkstückhalterung 61 aufgenommen sind. Die Aufnahme am Maschinenbett 6 gestattet stets eine vertikal verlaufende Relativbewegung zwischen einem in der Werkstückhalterung 61 aufgenommenen Werkstück 5 und der optischen Messeinheit 1. Dazu ist am Maschinenbett 6 eine Konsole 11 beweglich aufgenommen. Die Konsole 11 kann mittels eines Antriebs entlang des Maschinenbetts 6 bewegt werden. Dazu sind entlang des Maschinenbetts 6 verlaufende Linearführungen 64 vorhanden. Die Konsole 11 trägt die optische Messeinheit 1, sodass die optische Messeinheit 1 mit der Konsole 11 am Maschinenbett 6 entlang bewegt werden kann. Der Betrieb und die Überwachung der Konsole 11 und der optischen Messeinheit 1 erfolgen durch eine Steuer- und Recheneinheit 7. The device - as in 5 shown in principle - comprises as basic elements a mechanically stable machine bed 6 at which an optical measuring unit 1 and a rotatable workpiece holder 61 are included. The recording on the machine bed 6 always allows a vertical relative movement between one in the workpiece holder 61 recorded workpiece 5 and the optical measuring unit 1 , This is on the machine bed 6 a console 11 movably recorded. The console 11 can by means of a drive along the machine bed 6 to be moved. These are along the machine bed 6 extending linear guides 64 available. The console 11 carries the optical measuring unit 1 so that the optical measuring unit 1 with the console 11 on the machine bed 6 can be moved along. The operation and monitoring of the console 11 and the optical measuring unit 1 done by a control and processing unit 7 ,
In der Werkstückhalterung 61 ist entlang des Maschinenbetts 6 das zu messende Werkstück 5 mit Exzentern 52 rotierbar eingespannt. Bei dem Werkstück 5 mit Exzentern 52 handelt es sich hauptsächlich um Kurbelwellen. Der prinzipielle Aufbau von Kurbelwellen ist bereits in der Beschreibung zum Verfahren erläutert. Für die folgende Beschreibung der Vorrichtung wird ebenfalls davon ausgegangen, dass es sich bei dem Werkstück 5 um eine Kurbellwelle handelt. Das Werkstück 5 verfügt über eine Werkstückhauptachse 51, um die es während der optischen Messung kontinuierlich mit etwa 0,5 bis 10 Umdrehungen pro Sekunde rotiert. Bei der Kurbelwelle sind zur Werkstückhauptachse 51 koaxial Wellenzapfen 56 angeordnet, an denen das Werkstück 5 gelagert und in der Werkstückhalterung 61 eingespannt werden kann. Das Einspannen kann neben einer vorteilhaften beidseitigen Aufnahme des Werkstücks 5 zwischen zwei Zentrierspitzen 63 auch durch einseitige Aufnahme in Backenfuttern, Spannzangen oder ähnlichen Spannmitteln erfolgen. Die Werkstückhauptachse 51 ist nach dem Einspannen des Werkstücks 5 in der Werkstückhalterung 61 parallel zum Verlauf der Linearführungen 64 des Maschinenbetts 6 ausgerichtet. Die Exzenter 52 sind zylindrisch geformt und weisen parallel zur Werkstückhauptachse 51 eine Exzenterachse 53 auf. Die Exzenterachsen 53 sind in einem Abstand s zur Werkstückhauptachse 51 angeordnet, durch den die Exzentrizität des Exzenters 52 festgelegt ist. Bei der Rotation des Werkstücks 5 beschreiben die Exzenterachsen 53 eine Kreisbewegung um die Werkstückhauptachse 51. Bei der Kreisbewegung bewegt sich der Exzenter 52 innerhalb eines Durchmessers, welcher der Summe aus dem doppelten Abstand s und dem doppelten Radius R des Exzenters 52 entspricht. In the workpiece holder 61 is along the machine bed 6 the workpiece to be measured 5 with eccentrics 52 rotatably clamped. At the workpiece 5 with eccentrics 52 they are mainly crankshafts. The basic structure of crankshafts is already explained in the description of the method. For the following description of the device is also assumed that it is the workpiece 5 is about a crankshaft. The workpiece 5 has a workpiece main axis 51 around which it rotates continuously during the optical measurement at about 0.5 to 10 revolutions per second. At the crankshaft are the workpiece main axis 51 coaxial shaft journal 56 arranged on which the workpiece 5 stored and in the workpiece holder 61 can be clamped. The clamping can in addition to an advantageous two-sided recording of the workpiece 5 between two centering points 63 also by one-sided inclusion in jaw chucks, collets or similar clamping means done. The workpiece main axis 51 is after clamping the workpiece 5 in the workpiece holder 61 parallel to the course of the linear guides 64 of the machine bed 6 aligned. The eccentrics 52 are cylindrical in shape and parallel to the workpiece main axis 51 an eccentric axis 53 on. The eccentric axes 53 are at a distance s to the workpiece main axis 51 arranged by the eccentricity of the eccentric 52 is fixed. During the rotation of the workpiece 5 describe the eccentric axes 53 a circular movement around the workpiece main axis 51 , During the circular movement, the eccentric moves 52 within a diameter, which is the sum of twice the distance s and twice the radius R of the eccentric 52 equivalent.
Ein Antrieb (in 5 nicht gezeigt) der drehbaren Werkstückhalterung 61 ermöglicht das Rotieren des eingespannten Werkstücks 5 um die Werkstückhauptachse 51. Die drehbare Werkstückhalterung 61 verfügt über einen Winkelsensor 62, mit dem während der Rotation fortlaufend eine Winkelposition α des Werkstücks 5 ermittelt wird. Der Antrieb und der Winkelsensor 62 werden mittels der Steuer- und Recheneinheit 7 überwacht und betrieben. A drive (in 5 not shown) of the rotatable workpiece holder 61 allows rotation of the clamped workpiece 5 around the workpiece main axis 51 , The rotatable workpiece holder 61 has an angle sensor 62 , with which during the rotation continuously an angular position α of the workpiece 5 is determined. The drive and the angle sensor 62 be using the control and processing unit 7 monitored and operated.
Die optische Messeinheit 1 ist zu beiden Seiten der Werkstückhauptachse 51 angeordnet. Sie weist entlang einer gemeinsamen optischen Achse 31 eine Beleuchtungseinrichtung 2, eine telezentrische Abbildungsoptik 3, eine Aperturblende 32 und einen Bildsensor 4 auf. Zu beiden Seiten bedeutet, dass auf einer Seite die Beleuchtungseinrichtung 2 das Werkstück 5 einseitig beleuchtet und auf einer der Beleuchtungseinrichtung 2 gegenüberliegenden Seite des Werkstücks 5 ein vom Werkstück 5 erzeugtes Schattenbild 41 mit dem Bildsensor 4 erfasst wird. Die optische Achse 31 ist dabei orthogonal zur einer entlang der Werkstückhauptachse 51 verlaufenden Messebene 35 angeordnet. The optical measuring unit 1 is on both sides of the workpiece main axis 51 arranged. It points along a common optical axis 31 a lighting device 2 , a telecentric imaging optics 3 , an aperture stop 32 and an image sensor 4 on. On both sides means that on one side the lighting device 2 the workpiece 5 illuminated on one side and on one of the lighting device 2 opposite side of the workpiece 5 one from the workpiece 5 generated silhouette 41 with the image sensor 4 is detected. The optical axis 31 is orthogonal to one along the main workpiece axis 51 extending measuring level 35 arranged.
In 6 ist die prinzipielle Anordnung der optischen Messeinheit 1 gegenüber dem Werkstück 5 dargestellt. Der Blick ist auf eine orthogonal zur Messebene 35 und zur Werkstückhauptachse 51 angeordnete Querschnittsebene 57 durch das Werkstück 5 gerichtet. Die Lage der Messebene 35 auf der optischen Achse 31 wird durch die Lage einer Objektebene der telezentrischen Abbildungsoptik 3 definiert, wobei in einer zur Objektebene konjugierten Bildebene der telezentrischen Abbildungsoptik 3 der Bildsensor 4 angeordnet ist. In der Messebene 35 wird eine höchstmögliche laterale Auflösung und eine größte Messgenauigkeit erreicht. Die Messebene 35 verläuft bei konzentrischen Werkstücken 5 im Idealfall genau durch die Werkstückhauptachse 51, sodass konzentrische Werkstücke 5 oder Teile von konzentrischen Werkstücken 5 durch Aufnahme von Tangentialpunkten 58, die aus der Messebene 35 scharf auf den Bildsensor 4 abgebildet werden, optisch sehr genau gemessen werden können. In 6 is the principal arrangement of the optical measuring unit 1 opposite the workpiece 5 shown. The view is on an orthogonal to the exhibition level 35 and to the workpiece main axis 51 arranged cross-sectional plane 57 through the workpiece 5 directed. The location of the exhibition level 35 on the optical axis 31 is determined by the location of an object plane of the telecentric imaging optics 3 defined, wherein in an image plane conjugate to the object plane of the telecentric imaging optics 3 the image sensor 4 is arranged. In the trade fair level 35 the highest possible lateral resolution and the highest accuracy are achieved. The trade fair level 35 runs at concentric workpieces 5 ideally exactly through the workpiece main axis 51 so that concentric workpieces 5 or parts of concentric workpieces 5 by inclusion of tangential points 58 coming from the trade fair level 35 sharp on the image sensor 4 can be imaged, optically can be measured very accurately.
Um das Werkstück 5 über dessen gesamte radiale Ausdehnung abtasten zu können, erstrecken sich die Beleuchtungseinrichtung 2 und die telezentrische Abbildungsoptik 3 mindestens über eine Breite, die sich bei Addition von doppeltem Radius R und doppeltem Abstand s des Exzenters 52 bei Rotation um die Werkstückhauptachse 51 innerhalb der abzutastenden Querschnittsebene 57 ergibt. To the workpiece 5 to be able to scan over its entire radial extent, extend the illumination device 2 and the telecentric imaging optics 3 at least over a width resulting from addition of double radius R and double distance s of the eccentric 52 during rotation around the workpiece main axis 51 within the cross-sectional plane to be scanned 57 results.
Zur Erzeugung einer möglichst homogenen Beleuchtung des Werkstücks 5 kann die Beleuchtungseinrichtung 2 z. B. als ein diffuser Flächenstrahler ausgeführt sein, der die gesamte radiale Ausdehnung des Werkstücks 5 oder relevanter Messabschnitte davon abdeckt. Alternativ sind kaskadierte LED-Zeilen sowie auch zugeordnete Kaskaden von Abbildungsoptiken und Detektorzeilen einsetzbar, um die radiale Ausdehnung des Werkstücks 5 ohne mechanische Relativbewegung zwischen Werkstückhalterung 61 und optischer Messeinheit 1 erfassen zu können. To produce as homogeneous as possible illumination of the workpiece 5 can the lighting device 2 z. B. be designed as a diffuse surface radiator, the entire radial extent of the workpiece 5 or relevant measurement sections thereof. Alternatively, cascaded LED lines as well as associated cascades of imaging optics and detector lines can be used to control the radial extent of the workpiece 5 without mechanical relative movement between workpiece holder 61 and optical measuring unit 1 to be able to capture.
Die in 6 vereinfacht dargestellte Beleuchtungseinrichtung 2 besteht aus einer Lichtquelle 21, deren Licht 22 einen spektralen Bandpassfilter 24 durchläuft, bevor es mittels eines Diffusors 23 homogenisiert abgegeben wird. Mit dem spektralen Bandpassfilter 24 wird das Licht 22 der Beleuchtungseinrichtung 2 zweckmäßig auf ein schmalbandiges Spektrum beschränkt. In the 6 simplified illustrated lighting device 2 consists of a light source 21 whose light 22 a spectral bandpass filter 24 passes through before it by means of a diffuser 23 is delivered homogenized. With the spectral bandpass filter 24 becomes the light 22 the lighting device 2 expediently limited to a narrowband spectrum.
Das von der Beleuchtungseinrichtung 2 ausgehende homogene Licht 22 breitet sich parallel zur optischen Achse 31 aus und trifft auf das Werkstück 5. Ausgehend von einem durch das Licht 22 gestreiften Tangentialpunkt 58 des Werkstücks 5 gelangt ein erstes Lichtstrahlenbündel 25 zur telezentrischen Abbildungsoptik 3. Bevor das erste Lichtstrahlenbündel 25 durch die telezentrische Abbildungsoptik 3 auf den Bildsensor 4 gelangt, passiert es eine Aperturblende 32. Mit der Aperturblende 32, die gleichzeitig als Telezentrieblende fungiert, wird eine Apertur A und die Ausrichtung des ersten Lichtstrahlenbündels 25 bestimmt. Durch eine begrenzte Apertur A vermeidet die Aperturblende 32 zugleich den Einfall von störendem Streulicht, dessen Entstehung durch die flächig ausgedehnte Beleuchtungseinrichtung 2 begünstigt wird. That of the lighting device 2 outgoing homogeneous light 22 spreads parallel to the optical axis 31 and hits the workpiece 5 , Starting from one through the light 22 striped tangential point 58 of the workpiece 5 reaches a first light beam 25 to the telecentric imaging optics 3 , Before the first light beam 25 through the telecentric imaging optics 3 on the image sensor 4 passes, it passes an aperture stop 32 , With the aperture diaphragm 32 , which simultaneously functions as a telecentric aperture, becomes an aperture A and the orientation of the first light beam 25 certainly. A limited aperture A avoids the aperture diaphragm 32 at the same time the incidence of disturbing scattered light, its emergence by the flatly extended lighting device 2 is favored.
Der Bildsensor 4 besteht aus mindestens einem Zeilensensor, der in der Querschnittsebene 57 liegend zentrisch auf der optischen Achse 31 angeordnet ist. Mit dem Bildsensor 4 wird das vom Werkstück 5 erzeugte Schattenbild 41 erfasst. Das Schattenbild 41 weist Schattenbildkanten 42 auf, die für die optische Messung ausschlaggebend sind. Die Schattenbildkanten 42 sind die Abbildungen der durch Rotation des Werkstücks 5 systematisch umlaufenden Tangentialpunkte 58, die vom Licht 22 tangential gestreift werden. In einem vom Bildsensor 4 erzeugten Messsignal können die Schattenbildkanten 42 von der Steuer- und Recheneinheit 7 ermittelt und deren Lage für die optische Messung ausgewertet werden. The image sensor 4 consists of at least one line sensor, which is in the cross-sectional plane 57 lying centrally on the optical axis 31 is arranged. With the image sensor 4 that gets from the workpiece 5 generated silhouette 41 detected. The silhouette 41 has silhouette edges 42 on, which are crucial for the optical measurement. The silhouette edges 42 the pictures are by rotating the workpiece 5 systematically rotating tangential points 58 that of the light 22 tangentially striped. In one of the image sensor 4 generated measuring signal can the silhouette edges 42 from the control and computing unit 7 determined and evaluated their position for the optical measurement.
Der Bildsensor 4 kann auch aus mehreren, nebeneinander in der Querschnittsebene 57 angeordneten Zeilensensoren zusammengesetzt sein. Dadurch kann, stets im Zusammenspiel mit der Beleuchtungseinrichtung 2, die Ausdehnung der Querschnittsebene 57 erweitert werden. Prinzipiell können auch flächig ausgedehnte Matrixsensoren oder ein Spiegelscanner als Bildsensor 4 verwendet werden. The image sensor 4 can also consist of several, side by side in the cross-sectional plane 57 arranged line sensors be composed. As a result, always in interaction with the lighting device 2 , the extent of the cross-sectional plane 57 be extended. In principle, it is also possible to use planar matrix sensors or a mirror scanner as an image sensor 4 be used.
Wenn filigrane Strukturen, wie kleinste Radien R, Nuten oder ähnliches zu messen sind und/oder nur geringe Fertigungstoleranzen des Werkstücks 5 zulässig sind, ist für die genaue optische Messung des Werkstücks 5 eine möglichst hohe laterale Auflösung von Vorteil. Diese hohe laterale Auflösung wird durch die telezentrische Abbildungsoptik 3 in der Messebene 35 erreicht. Alle Teile des Werkstücks 5, dessen Tangentialpunkte 58 in der Messebene 35 und in einem die Messebene 35 unmittelbar umgebenden ersten Schärfentiefebereich 33 (für den Wellenlängenbereich λ1) liegen, können deshalb sehr genau gemessen werden. When filigree structures, such as smallest radii R, grooves or the like are to be measured and / or only small manufacturing tolerances of the workpiece 5 permissible, is for the accurate optical measurement of the workpiece 5 a very high lateral resolution of advantage. This high lateral resolution is achieved by the telecentric imaging optics 3 in the trade fair level 35 reached. All parts of the workpiece 5 , its tangency points 58 in the trade fair level 35 and in one the measurement level 35 immediately surrounding first depth of field 33 (for the wavelength range λ 1 ) can therefore be measured very accurately.
Im Gegensatz zur optischen Messung innerhalb des ersten Schärfentiefebereichs 33 muss die begrenzte Schärfentiefe t bei der Messung von Exzentern 52 beachtet werden. Bei der Rotation des Werkstücks 5 bewegt sich ein Exzenter 52 entsprechend dem Abstand s aus der Messebene 35 und dem ersten Schärfentiefebereich 33 heraus. Wie in 6 an zwei unterschiedlichen Positionen P1 und P2 von Tangentialpunkten 58 des um die Werkstückhauptachse 51 rotierenden Exzenters 52 dargestellt, entstehen im Abstand s unscharfe Abbildungen der Schattenbildkanten 42 auf dem Bildsensor 4. In der Position P1 liegt der Tangentialpunkt 58 genau in der Messebene 35. Dieser Tangentialpunkt 58 wird von der telezentrischen Abbildungsoptik 3 exakt auf den Bildsensor 4 abgebildet. Die scharfe Abbildung P1’ ermöglicht eine hohe laterale Auflösung mit geringer Messunsicherheit. In contrast to the optical measurement within the first depth of field 33 must the limited depth of field t in the measurement of eccentrics 52 get noticed. During the rotation of the workpiece 5 an eccentric moves 52 according to the distance s from the measuring plane 35 and the first depth of field 33 out. As in 6 at two different positions P1 and P2 of points of tangency 58 of the workpiece main axis 51 rotating eccentric 52 shown, blurred images of the silhouette edges arise at the distance s 42 on the image sensor 4 , In position P1 lies the point of tangency 58 exactly in the exhibition level 35 , This point of tangency 58 is from the telecentric imaging optics 3 exactly on the image sensor 4 displayed. The sharp image P1 'enables a high lateral resolution with low measurement uncertainty.
In der Position P2 erreichen die abgetasteten Tangentialpunkte 58 die maximale Entfernung zur Messebene 35. Die scharfe Abbildung P2’ erfolgt dementsprechend hinter dem Bildsensor 4. Direkt am Bildsensor 4 entsteht eine unscharfe Abbildung, durch die eine Auswertung der Schattenbildkante 42 erschwert oder verfälscht werden kann. In position P2, the sampled tangent points reach 58 the maximum distance to the measurement level 35 , The sharp image P2 'is accordingly behind the image sensor 4 , Directly at the image sensor 4 creates a blurred image, through which an evaluation of the silhouette edge 42 difficult or falsified.
Um auch außerhalb der Messebene 35 die möglichst hohe Messgenauigkeit zu erreichen, wird die Schärfentiefe t der optischen Messeinheit 1 angepasst. Die Schärfentiefe t wird dazu auf einen zweiten Schärfentiefebereich 34 ausgedehnt, der den ersten Schärfentiefebereich 33 zu beiden Seiten der Messebene 35 umgibt. Der zweite Schärfentiefebereich 34 verbessert eine auswertbare Abbildung der Schattenbildkanten 42 von Werkstücken 5 bzw. von definierten Messabschnitten, da die im Abstand s von der Messebene 35 abgetasteten Tangentialpunkte 58 wesentlich näher am zweiten Schärfentiefebereich 34 liegen als am ersten Schärfentiefebereich 33 und somit keine erhebliche Unschärfe aufweisen. To also outside the exhibition level 35 To achieve the highest possible measuring accuracy, the depth of field t of the optical measuring unit 1 customized. The depth of field t is to a second depth of field 34 extended, the first depth of field 33 on both sides of the trade fair level 35 surrounds. The second depth of field area 34 improves an evaluable image of the silhouette edges 42 of workpieces 5 or of defined measuring sections, since the distance s from the measuring plane 35 sampled tangential points 58 much closer to the second depth of field 34 lie as at the first depth of field 33 and thus have no significant blurring.
Wie die oben in der Beschreibung zum Verfahren erläuterte Abhängigkeit der Schärfentiefe t zeigt, kann die Schärfentiefe t durch Veränderung der Wellenlänge λ und/oder durch Veränderung der Apertur A beeinflusst werden. As shown by the dependency of the depth of field t explained above in the description of the method, the depth of focus t can be influenced by changing the wavelength λ and / or by changing the aperture A.
Durch eine Verkleinerung der Apertur A lässt sich ebenfalls eine Vergrößerung der Schärfentiefe t erreichen. Wegen der quadratischen Abhängigkeit sind gegenüber Änderungen der Wellenlänge λ nur geringfügige Anpassungen der Apertur A erforderlich, um vergleichbare Beeinflussungen der Schärfentiefe t zu erreichen. Da die Änderung der Wellenlänge λ jedoch wesentlich einfacher zu realisieren ist, werden im Folgenden – ohne Beschränkung der Allgemeinheit – weitere Ausführungsformen für die Beeinflussung der Schärfentiefe t durch Änderung der Wellenlänge λ beschrieben. By reducing the aperture A, an enlargement of the depth of field t can likewise be achieved. Because of the quadratic dependence, only minor adjustments of the aperture A are required in comparison with changes in the wavelength λ, in order to achieve comparable influences on the depth of field t. However, since the change of the wavelength λ is much easier to implement, further embodiments for influencing the depth of field t by changing the wavelength λ will be described below without restricting generality.
Unabhängig von den genannten Werten sollte der spektrale Abstand zwischen den beiden Wellenlängenbereichen λ1 und λ2 mindestens das Doppelte einer Mittenwellenlänge des ersten Wellenlängenbereichs λ1 betragen. Je größer der spektrale Abstand zwischen dem ersten und zweiten Wellenlängenbereich λ1 und λ2 ausfällt, umso weiter lässt sich der zweite Schärfentiefebereich 34 gegenüber dem ersten Schärfentiefebereich 33 ausdehnen. Der erste und zweite Wellenlängenbereich λ1 und λ2 sollten stets eine möglichst geringe Bandbreite aufweisen. Besonders vorteilhaft gibt die Lichtquelle 21 für die beiden Wellenlängenbereiche λ1 und λ2 jeweils monochromatisches Licht ab. Regardless of the values mentioned, the spectral distance between the two wavelength ranges λ 1 and λ 2 should be at least twice the center wavelength of the first wavelength range λ 1 . The greater the spectral distance between the first and second wavelength ranges λ 1 and λ 2 , the further the second depth of field can be set 34 opposite the first depth of field 33 expand. The first and second wavelength ranges λ 1 and λ 2 should always have the lowest possible bandwidth. Particularly advantageous is the light source 21 for the two wavelength ranges λ 1 and λ 2 each monochromatic light from.
Zur Bereitstellung der beiden Wellenlängenbereiche λ1 und λ2 wird die Lichtquelle 21 der Beleuchtungseinrichtung 2 modifiziert. Wie in 7 dargestellt, wird zur Bereitstellung des Lichts 22 im ersten Wellenlängenbereich λ1 die Lichtquelle 21 und zur Bereitstellung des Lichts 22’ im zweiten Wellenlängenbereich λ2 eine weitere Lichtquelle 21’ verwendet. Die Lichtquellen 21, 21’ verfügen zur Kollimation des Lichts 22, 22’ über eine Kollimationsoptik 27. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer kollimierten Linienquelle, die beispielsweise aus mindestens einer Laserdiode besteht. Die Lichtquellen 21 und 21’ werden nach Bedarf alternativ betrieben. Das Umschalten zwischen dem Licht 22 im ersten Wellenlängenbereich λ1 und dem Licht 22’ im zweiten Wellenlängenbereich λ2 erfolgt mittels der Steuer- und Recheneinheit 7 entsprechend dem laut Messplan aktuell zu messenden Teil des Werkstücks 5. To provide the two wavelength ranges λ 1 and λ 2 , the light source 21 the lighting device 2 modified. As in 7 shown, is used to provide the light 22 in the first wavelength range λ 1, the light source 21 and to provide the light 22 ' in the second wavelength range λ 2 another light source 21 ' used. The light sources 21 . 21 ' have to collimate the light 22 . 22 ' via a collimation optics 27 , Particularly advantageous is the use of a collimated line source, which consists for example of at least one laser diode. The light sources 21 and 21 ' are alternatively operated as needed. Switching between the light 22 in the first wavelength range λ 1 and the light 22 ' in the second wavelength range λ 2 takes place by means of the control and computing unit 7 according to the part of the workpiece currently to be measured according to the measuring plan 5 ,
In der Beleuchtungseinrichtung 2 wird das Licht 22 und 22’ auf einer optischen Achse 31 zusammengeführt. Die Zusammenführung erfolgt mit aus dem Stand der Technik bekannten optischen Elementen, wie beispielsweise einem Prisma oder einem halbdurchlässigen Spiegel 28. In the lighting device 2 becomes the light 22 and 22 ' on an optical axis 31 merged. The merging takes place with known from the prior art optical elements, such as a prism or a semi-transparent mirror 28 ,
In einer anderen Ausführung der Vorrichtung kann die Lichtquelle 21 als eine umschaltbare Lichtquelle 21 ausgebildet sein, die alternativ Licht 22 oder 22’ im ersten oder zweiten Wellenlängenbereich λ1, λ2 abgibt. In another embodiment of the device, the light source 21 as a switchable light source 21 be formed, the alternative light 22 or 22 ' in the first or second wavelength range λ 1 , λ 2 emits.
In einer weiteren Ausführung wird eine Lichtquelle 21 verwendet, die ein breitbandiges Licht abgibt, mit dem beide Wellenlängenbereiche λ1 und λ2 abgedeckt werden können. Zur Trennung der beiden Wellenlängenbereiche λ1 und λ2 werden zwischen der Beleuchtungseinrichtung 2 und der telezentrischen Abbildungsoptik 3 spektrale Bandpassfilter 24 eingesetzt, die alternativ jeweils nur ein begrenztes Spektrum des breitbandigen Lichts als Wellenlängenbereiche λ1 und λ2 durchlassen. Die Bandpassfilter 24 können abwechselnd verwendet werden oder nebeneinander im Strahlengang angeordnet sein. In another embodiment, a light source 21 used, which emits a broadband light, with both wavelength ranges λ 1 and λ 2 can be covered. For the separation of the two wavelength ranges λ 1 and λ 2 are between the illumination device 2 and the telecentric imaging optics 3 spectral bandpass filter 24 used, the alternatively only a limited spectrum of the broadband light as wavelength ranges λ 1 and λ 2 pass. The bandpass filter 24 can be used alternately or arranged side by side in the beam path.
In einer anderen Ausführung wird als Lichtquelle 21 mindestens eine einzelne oder mehrere im Strahlengang nebeneinander angeordnete, spektral durchstimmbare LED verwendet, bei denen das Licht 22 für den ersten Wellenlängenbereich λ1 und das Licht 22’ für den zweiten Wellenlängenbereich λ2 aus dem verfügbaren Spektrum der LEDs schmalbandig nach Bedarf ausgekoppelt werden kann. Bei der Verwendung einer einzelnen LED oder anderen nahezu punktförmigen Lichtquellen 21 oder 21’ wird in der Beleuchtungseinrichtung 2 ein Kondensor verwendet, um eine ausreichend homogene Ausleuchtung in der Querschnittsebene 57 zu erreichen. In another embodiment is called the light source 21 at least one single or more in the beam path arranged side by side, using spectrally tunable LED, in which the light 22 for the first wavelength range λ 1 and the light 22 ' for the second wavelength range λ 2 from the available spectrum of the LEDs narrow band can be coupled as needed. When using a single LED or other near-point light sources 21 or 21 ' is in the lighting device 2 a condenser is used to provide a sufficiently homogeneous illumination in the cross-sectional plane 57 to reach.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
11
-
optische Messeinheit optical measuring unit
-
11 11
-
Konsole console
-
22
-
Beleuchtungseinrichtung lighting device
-
21 21
-
Lichtquelle light source
-
21’ 21 '
-
weitere Lichtquelle another light source
-
22 22
-
Licht (der Lichtquelle 21) Light (the light source 21 )
-
22’ 22 '
-
Licht (der weiteren Lichtquelle 21’) Light (the other light source 21 ' )
-
23 23
-
Diffusor diffuser
-
24 24
-
Bandpassfilter Bandpass filter
-
25 25
-
erstes Lichtstrahlenbündel first light beam
-
26 26
-
zweites Lichtstrahlenbündel second light beam
-
27 27
-
Kollimationsoptik collimating optics
-
28 28
-
halbdurchlässiger Spiegel semi-transparent mirror
-
33
-
telezentrische Abbildungsoptik telecentric imaging optics
-
31 31
-
optische Achse optical axis
-
32 32
-
Aperturblende aperture
-
33 33
-
erster Schärfentiefebereich first depth of field
-
34 34
-
zweiter Schärfentiefebereich second depth of field
-
35 35
-
Messebene measuring plane
-
44
-
Bildsensor image sensor
-
41 41
-
Schattenbild silhouette
-
42 42
-
Schattenbildkante Silhouette edge
-
55
-
Werkstück workpiece
-
51 51
-
Werkstückhauptachse Workpiece positioning
-
52 52
-
exzentrischer Teil (Exzenter) eccentric part (eccentric)
-
53 53
-
Exzenterachse eccentric
-
54 54
-
Exzenterlänge Exzenterlänge
-
55 55
-
Nenndurchmesser (des Exzenters) Nominal diameter (of the eccentric)
-
56 56
-
konzentrischer Teil (Wellenzapfen) concentric part (shaft journal)
-
57 57
-
Querschnittsebene Cross-sectional plane
-
58 58
-
Tangentialpunkt tangency
-
59 59
-
Kontur contour
-
66
-
Maschinenbett machine bed
-
61 61
-
Werkstückhalterung Workpiece holder
-
62 62
-
Winkelsensor angle sensor
-
63 63
-
Zentrierspitze centering
-
64 64
-
Linearführung linear guide
-
77
-
Steuer- und Recheneinheit Control and computing unit
-
αα
-
Winkelposition angular position
-
ss
-
Abstand (zwischen Werkstückhauptachse und Exzenterachse) Distance (between workpiece main axis and eccentric axis)
-
λ1 λ 1
-
erster Wellenlängenbereich first wavelength range
-
λ2 λ 2
-
zweiter Wellenlängenbereich second wavelength range
-
RR
-
Radius radius
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
DE 102012104008 B3 [0003] DE 102012104008 B3 [0003]
-
EP 0740770 B1 [0004] EP 0740770 B1 [0004]
