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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Komponente zum Einbau in eine Maschine oder ein Messgerät, ein Koordinatenmessgerät, das eine solche Komponente aufweist, ein Verfahren zur Ermittlung von Daten einer solchen Komponente und ein Verfahren zum Betrieb eines Koordinatenmessgeräts, bei dem eine solche Komponente verwendet wird.
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Messgeräte können mit verschiedenen Zusatzkomponenten kombiniert werden. Bei Verwendung einer Drehachse können dies z.B. Backenfutter, verschiedene Adapterplatten oder andere Vorrichtungen sein, die auf dem Rotor des Drehtisches befestigt werden. In der Messtechnik ist es üblich, solche Komponenten über diverse Eindeutigkeits-Merkmale, wie z.B. ID-Chips, zu identifizieren und aufgrund dessen verschiedene Parameter zu setzen oder aber Möglichkeiten freischalten oder sperren. Bei Adapterplatten im Besonderen wird je nach Durchmesser der verwendeten Platte, und gegebenenfalls anderer Parameter, die maximale Drehgeschwindigkeit der Drehachse limitiert. Ein weiteres Beispiel ist die Ermittlung des Massenträgheitsmoments einer Planscheibe, welches entweder in erwähntem ID-Chip direkt hinterlegt sein kann, oder welches dadurch ermittelt werden kann, dass der Planscheibentyp in einem ID-Chip hinterlegt ist und über den Planscheibentyp ein zugeordnetes Massenträgheitsmoment ermittelt wird, das an anderer Stelle hinterlegt ist.
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Die Identifizierung einer angesteckten Komponente, wie oben erwähnt über ID-Chips, setzt bei einer Drehvorrichtung voraus, dass es eine elektrische Verbindung zwischen einem Stator und der zu verwendenden Komponente gibt, die in der Regel drehbar ist. Ein Beispiel hierfür ist eine Drehdurchführung, wie beispielsweise ein Schleifring mit Kontakten. Aufgrund konstruktiver Einschränkungen in Bauraum und Realisierung können die elektrischen Verbindungen bei einer drehbaren Komponente wegen Aufzwirbelung nicht über Kabel realisiert werden. Bei erwähntem Schleifring ist die Reibung problematisch, weshalb Schleifringe Verschleißteile sind. Aufgrund des Herstellpreises wird vor allem bei Drehtischen darauf verzichtet, eine solche elektrische Verbindung von Stator zu Rotor oder rotierender Komponente zu realisieren. Eine Identifizierung einer angeschraubten Zusatzkomponente ist somit auf oben genanntem Wege über ID Chips nicht möglich.
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Zwar kann eine Identifizierung der Komponente durch den Anwender selbst erfolgen, jedoch ist diese Variante zum einen nicht sicher vor Versehen und Missbrauch, zum anderen auch nicht produktiv einsetzbar, da nicht CNC(computerized numerical control)-fähig.
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Eine Identifizierungsmöglichkeit einer Komponente gibt die
DE 10 2004 018 968 A1 anhand eines Verfahrens zum Vermessen eines Werkzeuges mit Hilfe einer Messeinrichtung an, der mehrere Adapter zur lagedefinierten Anordnung von Werkzeugen an der Messeinrichtung zugeordnet sind, wobei ein Adapter ein Grundmodul und mindestens ein dem Grundmodul zugeordnetes Einsatzmodul mit einer Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkzeuges aufweist. Für die Übertragung der Modulinformation vom Einsatzmodul bzw. vom Adapter zur Messeinrichtung werden verschiedene Techniken vorgeschlagen. Beispielsweise ist eine mechanische Übertragung mit Hilfe mechanischer Kodierungen und entsprechender Abtastungen angesprochen. Weiterhin wird vorgeschlagen, eine optische Informationsübertragung zu nutzten, beispielsweise mit Hilfe eines Bar-Codes am Einsatzmodul und eines entsprechende Bar-Code-Lesegerätes auf Seiten der Messeinrichtung. Dabei kann das Einsatzmodul selbst als Datenträger dienen, indem es z.B. eine geeignete Markierung, Beschriftung oder sonstige Kennzeichnung aufweist. Ein Code kann mit einer Laserbeschriftungsmaschine in den Werkstoff des Einsatzmoduls eingraviert sein.
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Die
DE 199 17 374 A1 offenbart einen flächigen Codeträger zum Abtasten durch ein Lesegerät in einer bestimmten Abtastreihenfolge, der eine Abfolge von in Abtastrichtung durch jeweils einen Zwischenbereich voneinander getrennten Codierbereichen umfasst. Jeder Codierbereich ist durch einen im Wesentlichen über den gesamten Codierbereich konstanten Wert einer physikalischen Größe gekennzeichnet. Für die Codierbereiche sind mindestens zwei unterschiedliche, bei der Abtastung unterscheidbare Werte der physikalischen Größe vorgesehen und der Wert der physikalischen Größe bestimmt den Wert der Informationseinheit. Der Wert der physikalischen Größe ist in jedem Zwischenbereich von diesen mindestens zwei Werten der physikalischen Größe in den Codierbereichen unterscheidbar.
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Die
US 5 814 800 A zeigt einen Kartenleser, bei dem Oberflächenmerkmale einer Karte, wie zum Beispiel eingeprägte Buchstaben, taktil erfasst werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, für eines oder mehrere der eingangs genannten Probleme eine Lösung anzugeben.
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Vorgeschlagen wird von der vorliegenden Erfindung eine Komponente nach Anspruch 1. Ferner werden ein Koordinatenmessgerät nach Anspruch 12 und Verfahren nach den Ansprüchen 13 und 16 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen sind jeweils in Unteransprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird eine Komponente zum Einbau in ein Koordinatenmessgerät, aufweisend zumindest ein auf einer Oberfläche der Komponente angeordnetes Formmerkmal, das eine unebene Struktur aufweist, wobei in dem Formmerkmal ein oder mehrere Daten der Komponente abgebildet sind,
und das Formmerkmal mit einem taktilen Messsystem des Koordinatenmessgeräts erfassbar ist,
wobei das Formmerkmal in Form einer wellenförmigen Oberflächenstruktur ausgebildet ist, sodass beim Abtasten mit dem taktilen Messsystem ein Wellenmuster erfassbar ist, wobei die Daten in dem Formmerkmal codiert sind, und
die codierten Daten durch eine Fouriertransformation des Wellenmusters ermittelbar sind.
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Von der Erfindung werden in ihrer allgemeinen Ausführungsform oder in einer oder mehreren speziellen Ausführungsformen einer oder mehrere der folgenden Vorteile erzielt:
- – Durch die Verwendung eines genannten Formmerkmals sind Komponenten voneinander unterscheidbar. Eine Unterscheidbarkeit ist insbesondere dann möglich, wenn anderweitige geometrische Eigenschaften der Komponente identisch sind, wie beispielsweise der Durchmesser einer Planscheibe als eine mögliche Komponente. Eine Vermessung des geometrischen Merkmals würde bei beiden Komponenten zum identischen Ergebnis führen, wogegen eine Unterscheidungsinformation der Komponenten in dem genannten Formmerkmal enthalten sein kann.
- – Bei der Verwendung eines Formmerkmals auf einer Palette, die ein spezielles Beispiel einer Komponente ist, können Korrelationen Werkstücken mit schlechten Messergebnissen und Paletten sichtbar werden.
- – Die Vermessung eines genannten Formmerkmals ist sicherer als eine reine Vermessung anderweitiger geometrischer Merkmale der Komponente, beispielsweise sicherer als eine dimensionelle Vermessung der Komponente. Beispielsweise ist bei Drehtischen vom Durchmesser einer Planscheibe, die mit dem Rotor verbunden wird, die maximal zulässige Drehtischgeschwindigkeit abhängig. Wird der Typ einer solcher Planscheibe nur durch eine Messung des Durchmessers der Planscheibe ermittelt, beispielweise durch Antasten einer Referenzmarke, ist dies vom Anwender relativ leicht manipulierbar, um eine höhere als die empfohlene Drehgeschwindigkeit einzustellen, oder fehleranfällig.
- – In genanntem Formmerkmal kann auf begrenztem Raum eine Vielzahl Informationen enthalten sein, beispielsweise Informationen zu verschiedenen Dimensionen einer Komponente, wie Durchmesser, Länge, Breite, Dicke etc. Eine Bestimmung solcher Informationen durch Vermessen der Komponente ist zeitaufwendiger als das Vermessen des genannten Formmerkmals, welches sich vorzugsweise über einen begrenzten Bereich der Oberfläche der Komponente erstreckt. In einem speziellen Beispiel lässt sich speziell bei Planscheiben von Drehtischen neben dem Durchmesser auch die Dicke der Planscheibe gleichzeitig ermitteln, wenn das Formmerkmal ausgewertet wird. Eine solche Information ist eine Messung mit computergestützter Messwertkorrektur (CAA, Computer Aided Accuracy) bedeutsam.
- – Komponenten, die kein genanntes Formmerkmal aufweisen, lassen sich durch Anbringen eines Formmerkmals leicht nachrüsten. Beispielsweise kann das Formmerkmal auf einem Träger angeordnet sein, beispielsweise einer Trägerplatte oder -folie, die/der mit der Komponente verbindbar ist.
- – Durch das Formmerkmal lässt sich nicht nur der Typ einer Komponente bestimmen, sondern auch ein Individuum. Wahlweise können in dem Formmerkmal spezielle Daten zu einem Individuum vorhanden sein.
- – Ein genanntes Formmerkmal kann automatisiert erfasst werden.
- – Elektrische Anschlüsse oder Verbindungen an/zu dem Formmerkmal sind nicht erforderlich. Ebenfalls ist eine zusätzliche Erfassungseinrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung des Formmerkmals, beispielsweise ein für einen Barcode eingesetztes optisches Lesegerät, nicht erforderlich. Beispielsweise kann bei einem Koordinatenmessgerät das bereits vorhandene Messsystem, das zur Vermessung von Werkstücken eingesetzt wird, auch zur Erfassung des Formmerkmals verwendet werden. Es ist somit zur Auswertung des Formmerkmals keine zusätzliche Hardware erforderlich.
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Die Komponente ist zum Einbau in ein Koordinatenmessgerät vorgesehen. Ein Einbau in eine Werkzeugmaschine ist alternativ möglich. Ein Koordinatenmessgerät ist insbesondere ein Portal-Koordinatenmessgerät oder ein Horizontalarm-Koordinatenmessgerät. Das Koordinatenmessgerät kann ein taktil messendes oder ein optisch messendes Koordinatenmessgerät sein. Vorzugsweise ist das Koordinatenmessgerät ein taktil messendes Koordinatenmessgerät. Das Formmerkmal ist so ausgestaltet, dass es mit einem taktilen Messsystem eines Koordinatenmessgeräts erfassbar ist. Das Messsystem kann einen taktilen Sensor aufweisen. Das Formmerkmal kann mit dem taktilen Messsystem eines Koordinatenmessgeräts (nachfolgend auch KMG) abgetastet werden. Ein taktiles Messsystem weist insbesondere einen Taststift und eine Tastspitze, insbesondere eine kugel-, kegel- oder zylinderförmige Tastspitze, auf.
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Im Fall einer Werkzeugmaschine kann das Formmerkmal insbesondere durch eine Rauheitsmessung, einen Taster oder einen Sensor erfasst werden. Hierzu kann die Werkzeugmaschine mit einem Rauheitsmessgerät, einem Taster oder einem Sensor kombiniert sein.
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Das Formmerkmal kann sich über einen Bereich oder Teil der Oberfläche erstrecken. Das Formmerkmal kann eine Fläche einnehmen bzw. sich flächig erstrecken. Das Formmerkmal kann zumindest eine Erhebung und/oder zumindest eine Vertiefung aufweisen. Die Begriffe „Erhebung“ und „Vertiefung“ können auf die Oberfläche der Komponente, insbesondere eine an das Formmerkmal angrenzende Oberfläche, bezogen sein. So kann beispielsweise eine Erhebung eine Erhebung über die Oberfläche der Komponente sein und eine Vertiefung eine Vertiefung relativ zu der Oberfläche der Komponente sein. Der Bezugspunkt ist vorzugsweise ein an das Formmerkmal angrenzender Bereich einer Oberfläche der Komponente.
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Das Formmerkmal ist vermessbar, insbesondere durch vorangehend beschriebenes Antasten mit einem taktilen Messsystem. Insbesondere ist durch Vermessung des Formmerkmals die Struktur oder Form des Formmerkmals bestimmbar oder durch eine Messung abbildbar. Das Formmerkmal kann in Gänze oder nur in einem oder mehreren Teilbereichen vermessen werden. Beispielsweise können relevante Informationen in Teilbereichen des Formmerkmals vorhanden sein..
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Ein Oberflächenprofil des Formmerkmals kann in einer oder mehreren Dimensionen erfassbar sein, beispielsweise mit einem taktilen Messsystem eines Koordinatenmessgeräts. Bei dem Vermessen des Formmerkmals werden insbesondere eine Form, Position (z.B. mehrerer Strukturen relativ zueinander oder zu einem Bezugspunkt), Höhe und/oder Tiefe von Strukturen des Formmerkmals ermittelt. Das Formmerkmal kann Strukturmerkmale aufweisen, insbesondere zumindest eine Erhöhung und/oder zumindest eine Vertiefung. Strukturmerkmale sind vorzugsweise dreidimensionale Strukturmerkmale. Der Begriff „unebene Struktur“ bedeutet insbesondere, dass das Formmerkmal im Vergleich zu einer angrenzenden Oberfläche der Komponente oder einem angrenzenden Bereich der Oberfläche der Komponente uneben ist.
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Das Formmerkmal kann es ermöglichen oder so ausgestaltet sein, dass es mit dreidimensionalen Messmethoden auswertbar ist und zusätzlich mit einer zweidimensionalen Auswertung auswertbar ist. Das Formmerkmal kann es ermöglichen oder so ausgestaltet sein, dass es mit einer optischen Lese- bzw. Erfassungseinrichtung erfasst bzw. gelesen werden kann, zusätzlich zu oben genannten Erfassungsvarianten. In dieser Erfindungsvariante ist es möglich, die Form des Formmerkmals auszuwerten, insbesondere mit dem Messsystem eines KMG, und alternativ oder zusätzlich eine zweidimensionale Auswertung des Formmerkmals vorzunehmen, insbesondere durch eine Bildauswertung. Beispielsweise ist es möglich bei streifendem Licht den Schattenwurf des Formmerkmals aufzuwerten. Ein Schattenwurf kann durch die unebene Struktur des Formmerkmals bzw. aus einen Höhenversatz des Formmerkmals resultieren, wenn Licht seitlich einfällt. In einer anderen Variante ist es möglich, verschiedene Bereiche des Formmerkmals durch eine beliebige Technik unterschiedlich farbig oder kontrastierend auszugestalten, beispielsweise Vertiefungen kontrastierend im Vergleich zu Erhöhungen oder umgekehrt. Dadurch wird auch bei zweidimensionaler Betrachtung eine Struktur des Formmerkmals sichtbar, die ausgewertet werden kann. Eine zweidimensionale Auswertung kann beispielsweise mit einer Bildauswertungssoftware erfolgen. Hierbei kann ein Algorithmus, der der zweidimensionalen Auswertung zugrunde gelegt wird, unterschiedlich sein zu einem Algorithmus, der der dreidimensionalen Auswertung des Formmerkmals zugrunde gelegt wird.
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Das Formmerkmal kann durch eine oder mehrere der folgenden Techniken hergestellt sein: Zerspanen, Drucken, Beschichten, Umformen, Fügen.
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Daten sind in dem Formmerkmal codiert. Der Begriff „codiert“ bedeutet vorzugsweise, dass einem Zeichen eines ersten Zeichenvorrats eindeutig ein Zeichen oder eine Zeichenfolge aus einem anderen Zeichenvorrat zugeordnet ist. Der erste Zeichenvorrat kann durch Strukturen des Formmerkmals gebildet sein, wie Form, Position (z.B. mehrerer Strukturen relativ zueinander oder zu einem Bezugspunkt), Höhe und/oder Tiefe von Strukturen des Formmerkmals. Es kann zusätzlich eine Verschlüsselung der Daten in dem Formmerkmal vorgesehen sein.
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Zwecks Codierung können ein Teil oder alle Struktur- oder geometrischen Merkmale eines Formmerkmals herangezogen werden.
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Der Begriff „Daten“, der im Plural steht, kann eine Information oder mehrere Informationen bedeuten, was durch den Ausdruck „ein oder mehrere Daten“ ausgedrückt sein soll. Daten sind insbesondere ausgewählt aus folgenden: Daten zur Identifizierung der Komponente, Daten zur Charakterisierung der Komponente, Daten zur zumindest einer physikalischen Größe betreffend die Komponente. Hierzu werden im Folgenden nicht abschließende Beispiele angegeben.
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Daten zur Identifizierung können Daten zur gattungsgemäßen oder individuellen Identifizierung sein. Daten zur Identifizierung können beispielsweise eine Information aufweisen, um welche Art Komponente oder um welches Individuum einer Komponente es sich handelt. Beispielsweise können Identifizierungsdaten angeben, ob es sich bei der Komponente um eine Drehvorrichtung oder eine anderweitige Werkstückhaltevorrichtung handelt oder ob es sich um eine spezielle individualisierte Drehvorrichtung oder Haltevorrichtung handelt.
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Daten zur Charakterisierung können Informationen sein, welcher Art die Komponente ist, beispielsweise welche Art Winkelmesssystem ein genannter Drehtisch aufweist. Daten zur zumindest einen physikalischen Größe einer Komponente sind z.B. Daten zur äußeren Form oder Dimension der Komponente (Länge, Breite, Höhe etc.) oder Daten zur Masse, Masseverteilung oder Schwerpunktlage. Daten zur Charakterisierung können Daten zum Verhalten einer Komponente sein, beispielsweise zum Bewegungsverhalten einer Komponente mit beweglichen Teilen. Ein Beispiel hierfür sind Daten über Bewegungsfehler, welche beispielsweise bei einer computergestützten Korrektur von Messergebnissen verwendet werden können.
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All diese genannten Beispiele dienen lediglich der Erläuterung und sind nicht beschränkend.
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Erfindungsgemäße Komponenten sind insbesondere aus folgenden Komponenten ausgewählt: einer Drehvorrichtung, einer Haltevorrichtung für ein Werkstück, einer Planscheibe, einem Drehteller, einem Kalibriernormal, einer Aufspannvorrichtung für ein Werkstück, wie einer Palette, einer Kalibriereinrichtung, einem Verschiebetisch, einem Positioniersystem, einem Mitnehmer, einem Wechselmagazin, einem Messkopf, einem Taster, einem Wechselteller, einer Tellerverlängerung, einer Tasterverlängerung, einem optischen Sensor, einem Gelenk, einem Prüfkörper, einem Endmaß oder einem Adapterelement.
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Das Formmerkmal kann bei einer Komponente an einer vorbestimmten Stelle oder in einem vorbestimmten Bereich angeordnet sein. Diese Stelle bzw. dieser Bereich kann bei Komponenten gleicher Art, aber verschiedenen Individuums, immer der/die gleiche sein. Beispielsweise ist die Komponente eine Planscheibe, die in Form eines Zylinders ausgebildet ist, wobei das Formmerkmal einfach oder mehrfach auf der Mantelfläche des Zylinders angeordnet ist. Eine vorbestimmte Stelle oder in ein vorbestimmter Bereich kann dazu dienen, das Formmerkmal in leichtet aufzufinden, wie unten anhand eines Verfahrens beschrieben.
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Eine Haltevorrichtung für ein Werkstück ist beispielsweise eine Vorrichtung, in die ein Werkstück mittels geeigneter Einspannmittel eingespannt werden kann. Beispiele für eine Drehvorrichtung sind ein Drehtisch, ein Drehgelenk oder ein Dreh-Schwenk-Gelenk. Ein Drehtisch weist einen Rotor und einen Stator auf. An oder auf dem Rotor kann eine Planscheibe oder ein Drehteller angebracht sein. Eine erfindungsgemäße Komponente ist insbesondere eine Komponente, die als Hilfskomponente zum Vermessen eines Werkstücks verwendbar ist oder eine Komponente, die zur Kalibrierung eines Messgeräts bestimmt ist. Die Komponente kann eine optionale Komponente sein, die beispielsweise als Zubehör für eine Maschine oder ein Messgerät in die Maschine oder das Messgerät ein- und wieder ausgebaut werden kann.
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In der Erfindung ist das Formmerkmal wellenförmig ausgebildet. Das Formmerkmal kann eine Frequenzinformation enthalten. Parameter der Welle können Daten zu der Komponente codieren. Beispielsweise kann die Wellenlänge einen algorithmischen Zusammenhang zu einer Länge der Komponente, beispielsweise dem Durchmesser einer Planscheibe, aufweisen. Beispielsweise kann die Wellenlänge mit einem Faktor in die Länge der Komponente umrechenbar sein. Alternativ kann die Wellenlänge nur eine Information codieren, die zur Identifikation des Planscheibentyps dient, wozu eine Zuordnung von Wellenlänge zu Planscheibentyp dient.
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Wird die Form einer Welle so ausgelegt, dass sich ein Spektrum mit mehreren signifikanten Wellen ergibt, lassen sich auch mehrere Daten, insbesondere in Form von Zahlen, gleichzeitig darstellen. Eine Codierung kann auch über den Abstand signifikanter Oberwellen erfolgen. Die Codierung kann im Frequenzbereich oder im Ortsbereich erfolgen. Der Ortsbereich bietet sich an, um z.B. von der Abtastgeschwindigkeit unabhängig zu werden.
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Daten sind aus dem wellenförmigen Formmerkmal ermittelbar, wenn es einer Fourieranalyse unterworfen wird. Das Formmerkmal ist erfindungsgemäß in Form einer wellenförmigen Oberflächenstruktur ausgebildet. Die Abtastung eines solchen Formmerkmals erbringt als Ergebnis ein Wellenmuster. Durch eine Fouriertransformation dieser Welle lässt sich eine in der Welle codierte Information auslesen. Beispielsweise kann ein Frequenzspektrum erhalten werden, das bestimmte Informationen aufweist, beispielsweise den Durchmesser einer Komponente. Vorteil einer Wellenform des Formmerkmals ist, dass eine solche Struktur unauffällig ist, je nach Wellenlänge, und damit ein quasi unsichtbares Formmerkmal bzw. eine unsichtbare Codierung erhalten werden kann.
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Eine erfindungsgemäße Komponente kann mehrere Formmerkmale aufweisen, die an verschiedenen Stellen, Orten oder Positionen an/auf der Komponente angeordnet sein können. Auf diese Weise können gegebenenfalls vorhandene Zugänglichkeitsprobleme, beispielsweise Probleme mit der Zugänglichkeit durch ein Messsystem eines KMG, reduziert oder vermieden werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Komponente eine Markierung auf und das Formmerkmal ist in bekannter Position und/oder Orientierung zu der Markierung angeordnet. Das Formmerkmal ist insbesondere benachbart zu genannter Markierung. Die Markierung ist insbesondere eine taktil oder optisch erfassbare Markierung, insbesondere erfassbar mit einem taktilen oder optischen Messsystem eines Koordinatenmessgeräts. Die Markierung hilft beim Auffinden des Formmerkmals. Die Markierung kann routinemäßig erfassbar sein und/oder an einer vorbekannten Stelle der Komponente angeordnet sein. Insbesondere ist die Markierung eine Einmessmarkierung. Eine Einmessmarkierung dient zur Herstellung eines Bezugs zwischen einem Koordinatensystem der Komponente, beispielsweise einem Drehtisch-Koordinatensystem, und einem Koordinatensystem eines Messgeräts, auch bezeichnet als Gerätekoordinatensystem. Vorteil bei Zuordnung einer Markierung ist u.a., dass das Formmerkmal leicht auffindbar ist, insbesondere in einem CNC(Computerized Numerical Control)-Modus eines Messgeräts. Vorteil ist weiterhin, dass Einmessmarkierungen auf vielen Komponenten, insbesondere solchen für Koordinatenmessgeräte, ohnehin vorhanden sind. Eine beispielhafte Einmessmarkierung ist eine Kegelsenkung, die selbstzentrierend angetastet werden kann, insbesondere bei einer Planscheibe.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Koordinatenmessgerät, aufweisend eine vorangehend beschriebene Komponente. Hierbei wird auf die vorangehende Offenbarung vollumfänglich Bezug genommen. Ein Koordinatenmessgerät ist insbesondere ein Portal-Koordinatenmessgerät oder ein Horizontalarm-Koordinatenmessgerät. Bevorzugt ist das Koordinatenmessgerät ein taktil messendes Koordinatenmessgerät oder ein optisch messendes Koordinatenmessgerät.
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Das Koordinatenmessgerät kann eine Software aufweisen, die zum Auslesen eines Codes eingerichtet ist, nach welchem Daten in dem Formmerkmal codiert sind. Die Software kann dazu eingerichtet sein einem Zeichen eines ersten Zeichenvorrats eindeutig ein Zeichen oder eine Zeichenfolge aus einem anderen Zeichenvorrat zuzuordnen. Die Software kann dazu eingerichtet sein, in dem Formmerkmal vorhandene Information mit Hilfe einer Codierungsinformation in Daten zu transformieren. Eine genannte Software kann in einer Steuerung oder einem Messrechner des Koordinatenmessgeräts abgelegt sein. Die Software kann dazu ausgestaltet sein, Daten einer in ein Koordinatenmessgerät eingebrachten Komponente zu ermitteln. Solche Daten können bei der Art der Durchführung einer Messung oder Auswertung von Messergebnissen und/oder einer Ermittlung von Messergebnissen verwendet werden, wie nachfolgend anhand eines Verfahrens noch beschrieben.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung von Daten einer in ein Koordinatenmessgerät eingebrachten Komponente, aufweisend:
- – Anordnen einer Komponente mit einem Formmerkmal wie vorangehend genannt in einem Koordinatenmessgerät,
- – Vermessen des Formmerkmals mit einem taktilen Messsystem des Koordinatenmessgeräts, wobei eine Form des Formmerkmals ermittelt wird,
- – Ermitteln von ein oder mehreren Daten der Komponente aus der Form des Formmerkmals.
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Zur Erläuterung des Verfahrens wird vollumfänglich auf die vorangehende Beschreibung Bezug genommen, worin verfahrensmäßige Schritte bereits erläutert wurden. Es sind bei dem Verfahren Daten in dem Formmerkmal in Form eines Codes enthalten und zum Ermitteln der Daten wird der Code ausgelesen oder übersetzt. Das Auslesen oder Übersetzen kann mit einer vorangehend beschriebenen Software erfolgen.
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In dem Koordinatenmessgerät kann eine Information hinterlegt sein, an welcher Stelle oder in welchem Bereich der Komponente das Formmerkmal angeordnet ist. Beispielsweise kann die Information in einem Speicher hinterlegt sein, der in einem Messrechner oder einer Steuerung angeordnet sein kann. Diese Information kann zum Vermessen des Formmerkmals verwendet werden. Insbesondere ist mit Hilfe genannter Information das Formmerkmal leichter auffindbar.
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In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist eine Planscheibe in Form eines Zylinders ausgestaltet und das Formmerkmal ist an der Mantelfläche des Zylinders einfach oder mehrfach angeordnet. Zum Vermessen des Formmerkmals mit dem Messsystem des Koordinatenmessgeräts kann dann die Mantelfläche vermessen werden, um das Formmerkmal aufzufinden und zu vermessen. Befindet sich das Formmerkmal auf der Mantelfläche, kann auch der Drehtisch durch Drehen das Formmerkmal an dem Messsystem des Koordinatenmessgeräts vorbei bewegen und dabei Formmerkmal mit dem Messsystem erfasst werden.
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In noch einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Koordinatenmessgeräts, aufweisend
- – Anordnen einer Komponente mit einem Formmerkmal wie vorangehend genannt in einem Koordinatenmessgerät,
- – Vermessen des Formmerkmals mit einem taktilen Messsystem des Koordinatenmessgeräts, wobei eine Form des Formmerkmals ermittelt wird,
- – Ermitteln von ein oder mehreren Daten der Komponente aus der Form des Formmerkmals,
- – Vermessen eines Werkstücks mit dem Koordinatenmessgerät unter Verwendung der Komponente, wobei die Daten der Komponente bei der Art der Durchführung der Messung, der Ermittlung von Messergebnissen und/oder bei der Auswertung von Messergebnissen verwendet werden.
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Auch zu diesem Verfahren wird vollumfänglich auf die vorangehende Beschreibung Bezug genommen. Im Unterschied zum vorangehend genannten Verfahren zur Ermittlung von Daten einer Komponente werden in diesem Verfahren zum Betrieb eines KMG die ermittelten Daten der Komponente im Messbetrieb genutzt. Nachfolgend wird anhand eines Drehtisches als spezielle Komponente die Verwendung der Daten erläutert, ohne dass dies in beschränkender Weise für die Erfindung aufzufassen ist. Wird anhand der Daten beispielsweise ein Drehtischtyp oder ein individueller Drehtisch identifiziert, kann eine maximale Drehgeschwindigkeit des Rotors vorgegeben bzw. eingestellt werden. Dies ist ein Beispiel für die Art der Durchführung einer Messung. Ein Werkstück kann bei der Messung auf dem Drehtisch positioniert sein. Wenn die Daten zu Bewegungsfehlern des Drehtisches enthalten, können diese Daten bei der Ermittlung von Messergebnissen herangezogen werden. Insbesondere können Messergebnisse mit Hilfe der Bewegungsfehlerdaten korrigiert werden, insbesondere computergestützt korrigiert werden.
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Auch im Verfahren zum Betrieb eines Koordinatenmessgeräts sind Daten in dem Formmerkmal in Form eines Codes enthalten und zum Ermitteln der Daten wird der Code ausgelesen oder übersetzt. Zum Ermitteln der Daten kann wiederum eine vorangehend beschriebene Software eingesetzt werden.
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In vorangehenden Verfahren kann bei dem Ermitteln von ein oder mehreren Daten aus dem Formmerkmal ein Algorithmus verwendet oder zugrunde gelegt werden, der beispielsweise in einem KMG gespeichert sein kann, insbesondere in einer Steuerung oder einem Messrechner.
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Beim Ermitteln der Form des Formmerkmals kann die Struktur des Formmerkmals ermittelt werden, insbesondere in zwei oder drei Dimensionen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
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1 ein Formmerkmal (nicht erfindungsgemäß) mit unebener Struktur zur Anordnung an einer Komponente,
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2 eine Komponente mit dem Formmerkmal,
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3 ein Koordinatenmessgerät mit einer erfindungsgemäßen Komponente und
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4 einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein Formmerkmal 2 in Form eines Strichcodes bzw. Barcodes, das in diesem Beispiel ein nicht erfindungsgemäßes Formmerkmal ist, weil es nicht als wellenförmige Oberflächenstruktur ausgebildet ist. Das Formmerkmal 2 ist auf die Oberfläche 3 einer nachfolgend noch gezeigten Komponente 1 aufgebracht. Die Oberfläche 3 ist beispielsweise eine metallische Oberfläche, die eben und glatt ausgeprägt ist. Links in 1 ist eine Draufsicht auf das Formmerkmal 2 und die Oberfläche 3 gezeigt und rechts eine perspektivische Ansicht, die die unebene Struktur des Formmerkmals 2 zeigt. Bei dem Formmerkmal kennzeichnen links gezeigte schwarze Bereiche relative Vertiefungen und helle Bereiche dazwischen relative Erhöhungen. Beispielsweise sind die Merkmale des Barcodes so in die Komponente bzw. deren Oberfläche 3 eingebracht, dass die links in 1 gezeigten weißen Bereiche des Barcodes als Erhebungen und die schwarzen Bereiche des Barcodes als Vertiefungen im Material der Komponente eingebracht sind. Es können wahlweise nur Vertiefungen in die Oberfläche der Komponente eingebracht sein, sodass sich eine Abfolge von Vertiefungen ergibt, die von Bereichen unterbrochen sind, die dem Oberflächenniveau entsprechen. Oder es können wahlweise nur Erhöhungen auf die Oberfläche aufgebracht sein, sodass sich eine Abfolge von Erhöhungen ergibt, die von Bereichen unterbrochen sind, die dem Oberflächenniveau entsprechen. Entscheidend sind in diesem Beispiel die Höhenunterschiede.
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Die Struktur des Barcodes 2 ist mittels eines taktil arbeitenden Tasters eines Koordinatenmessgeräts oder mit einem Rauheitsmessgerät, beispielsweise bei einer Werkzeugmaschine, erfassbar. Beispielsweise kann die Struktur quer zum Verlauf der schwarzen und weißen Bereiche des Barcodes mit einer Tastspitze eines Koordinatenmessgeräts im scannenden Modus abgefahren werden, wodurch man das Oberflächenprofil des Formmerkmals 2 erhält.
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Das Formmerkmal 2 ist auch einer zweidimensionalen Auswertung zugänglich. Beispielsweise kann die in 1 links gezeigte Struktur aus hellen und dunklen Bereichen gescannt und einer Bildanalyse unterzogen werden. Die in 1 links gezeigten dunklen Bereiche, die Vertiefungen sind, können, falls erforderlich, durch Einfärbung zu den Erhöhungen kontrastierend ausgeführt sein.
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2 zeigt eine Draufsicht auf eine Planscheibe 1 als spezielles Beispiel einer Komponente. Die Planscheibe 1 kann beispielsweise mit dem Rotor eines Drehtisches verbunden werden. Auf die Planscheibe 1 können Werkstücke aufgesetzt werden, die mit Hilfe eines Drehtisches vermessen werden. Auf der nach oben weisenden Oberfläche 3 der Planscheibe 1 ist der bereits in 1 dargestellte Barcode 2 aufgebracht, in der anhand 1 erläuterten Art und Weise. Grundsätzlich kann das Formmerkmal 2 direkt in die Oberfläche 3 der Komponente 1 eingearbeitet sein. Alternativ kann das Formmerkmal 2 in ein Trägermaterial eingearbeitet sein, beispielsweise eine dünne Metallplatte oder Folie, die anschließend auf die Oberfläche 3 der Komponente 1 aufgebracht wird. Das Formmerkmal in Form des Barcodes 2 kann alternativ oder zusätzlich zu der in 2 gezeigten Position auch auf der Mantelfläche der zylindrisch ausgebildeten Planscheibe 1 angebracht sein, um eine weitere oder bessere Zugänglichkeit zu ermöglichen. Da mit dem Barcode 2 nicht zwingend Planscheiben einer Art oder Gattung untereinander unterschieden werden müssen, also nicht zwingend nach Individuum unterschieden werden müssen, kann der Barcode 2 direkt die SAP-Nummer dieser Komponente 1 enthalten. Die SAP-Nummer kennzeichnet den Typ / Revision einer Komponente im Rahmen der Software des Herstellers SAP. Somit kann ein nachfolgendes Messprogramm bzw. eine Auswertungssoftware für diese Barcodeinformation direkt die erforderlichen Parameter oder Limitierungen für den Messbetrieb setzen. Eine Gattungsunterscheidung von Planscheiben kann beispielsweise anhand ihres Durchmessers und/oder ihrer Masse erfolgen. Einzelne Individuen, die einen gleichen Durchmesser aufweisen, müssen also nicht individuell unterschieden werden. Selbstverständlich ist es aber möglich, in den Barcode 2 eine Information über das Individuum einzufügen.
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2 zeigt die Einmessmarkierung 4 auf der Oberseite der Planscheibe 1. Das Formmerkmal 2 ist benachbart zu der Einmessmarkierung 4 angeordnet. Dadurch ist der Barcode 2 schnell auffindbar, beispielsweise in einem CNC-Messmodus. Als Orientierung ist die ohnehin vorhandene Einmessmarkierung 4 sehr gut geeignet. Der Barcode 2 ist in bestimmter Orientierung und Lage zu der Einmessmarkierung 4 angebracht. In diesem Beispiel kann der Barcode in tangentiale Richtung, bezogen auf die Kreissymmetrie der Planscheibe 1, abgetastet werden.
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Das in 3 dargestellte Koordinatenmessgerät (KMG) 211 in Portalbauweise weist einen Messtisch 201 auf, über der Säulen 202, 203 in Y-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems beweglich angeordnet sind. Die Säulen 202, 203 bilden zusammen mit einem Querträger 204 ein Portal des KMG 211. Der Querträger 204 ist an seinen gegenüberliegenden Enden mit den Säulen 202 bzw. 203 verbunden. Nicht näher dargestellte Elektromotoren verursachen die Linearbewegung der Säulen 202, 203 in Y-Richtung, entlang der Y-Bewegungs-Achse. Dabei ist z. B. jeder der beiden Säulen 202, 203 ein Elektromotor zugeordnet. Der Querträger 204 ist mit einem Querschlitten 207 kombiniert, welcher luftgelagert entlang dem Querträger 204 in X-Richtung des kartesischen Koordinatensystems beweglich ist. Die momentane Position des Querschlittens 207 relativ zu dem Querträger 204 kann anhand einer Maßstabsteilung 206 festgestellt werden. Die Bewegung des Querträgers 204 in X-Richtung, d.h. entlang der X-Bewegungs-Achse, wird durch einen weiteren Elektromotor angetrieben. An dem Querschlitten 207 ist eine in vertikaler Richtung bewegliche Pinole 208 gelagert, die an ihrem unteren Ende über eine Montageeinrichtung 210 und eine Drehvorrichtung 205 mit einer Koordinatenmesseinrichtung 209 verbunden ist. Die Koordinatenmesseinrichtung 209 weist ist einen abgewinkelten Tastkopf 215 auf, an dem ein Taststift 111 mit Tastkugel 121 abnehmbar angeordnet ist. Die Koordinatenmesseinrichtung 209 kann angetrieben durch einen weiteren Elektromotor relativ zu dem Querschlitten 207 in Z-Richtung, entlang der Z-Bewegungs-Achse, des kartesischen Koordinatensystems bewegt werden. Durch die Elektromotoren des KMG kann der Tastkopf 209 in dem Bereich unterhalb des Querträgers 204 in nahezu beliebige Positionen bewegt werden. Ferner kann die Drehvorrichtung 205 den Tastkopf 215 um die Z-Achse drehen, sodass der Taststift 111 in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet werden kann. Nicht dargestellt ist eine Steuerung, die die Bewegung der beweglichen Teile des KMG entlang der Bewegungs-Achsen steuert. Die Steuerung ist eingerichtet zur Durchführung einer oder mehrerer der im allgemeinen Beschreibungsteil erläuterten Schritte. Die Tastkugel 121, der Taststift 111 und der Tastkopf 215 sind wesentliche, aber nicht abschließende Teile des taktilen Messsystems.
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Auf dem Messtisch 201 des Koordinatenmessgeräts 211 ist ein Drehtisch 5 angeordnet, dessen Stator 6 auf den Messtisch 201 aufgesetzt ist. An dem hier nicht sichtbaren, weil verdeckten Rotor ist die Adapterplatte 1 befestigt, die in 2 erläutert wurde und das Formmerkmal 2 in Form eines Barcodes aufweist. Die Struktur des Barcodes 2 ist mit dem taktilen Messsystem des Koordinatenmessgeräts 211 erfassbar. Beispielsweise kann der Barcode mit der Tastkugel 121 abgetastet werden. Ebenfalls auf der Planscheibe 1 angeordnet ist das Werkstück 7, das mit dem Koordinatenmessgerät 211 taktil vermessen werden soll.
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In 4 ist ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf mit Bezug auf vorangehende Zeichnungen erläutert. Zunächst wird in Schritt S1 eine Komponente 1 mit dem Formmerkmal 2 in dem Koordinatenmessgerät 211 so angeordnet, dass das Formmerkmal 2 vermessen werden kann. Im konkreten Beispiel wird der Drehtisch 5 in dem Koordinatenmessgerät 211 angeordnet wie in 3 gezeigt.
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Anschließend wird im Schritt S2 das Formmerkmal 2, hier in Form eines Barcodes, mit dem taktilen Messsystem des Koordinatenmessgeräts vermessen. In diesem Beispiel werden konkret die in 1 erläuterten Erhebungen und Vertiefungen des Barcodes 2 mit der Tastkugel 121 abgetastet. Das Formmerkmal 2 kann in verschiedener Größe gestaltet sein, um ein Abtasten mit kleinen oder auch mit relativ großen Tastkugeln zu ermöglichen.
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Als Messmodus wird insbesondere ein CNC-Modus gewählt. Nach dem Schritt S2 ist die Struktur des Formmerkmals 2, hier also die Abfolge und Breite von Erhebungen und Vertiefungen, bekannt.
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Aus dieser Information können in dem Barcode 2 codierte Daten zu der Planscheibe 1 ermittelt werden, was in Schritt S3 erfolgt. Beispielhaft sind in dem Barcode 2 der Durchmesser der Planscheibe 1 und gegebenenfalls weitere Daten, beispielsweise die Masse der Planscheibe 1, die Gattung des Drehtisches 5, die Gattung der Planscheibe 1 etc., codiert.
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Ein aus dem Barcode 2 ermittelter bzw. in dem Barcode codierter Durchmesser der Planscheibe 1 dient als Information dafür, mit welcher maximalen Drehgeschwindigkeit der Rotor des Drehtisches 5 rotiert werden darf. Diese Information wird für eine Vermessung des Werkstücks 7 verwendet. In Schritt S4 eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Werkstück 7 mit dem Koordinatenmessgerät 211 vermessen, wobei die maximale Drehgeschwindigkeit berücksichtigt wird.
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Ein in 1 gezeigter Barcode kann an der Drehvorrichtung 5, insbesondere an dem Stator 6, angebracht sein. Ein solcher Barcode kann Informationen zu Bewegungsfehlern des Drehtisches 5 enthalten. Der Barcode kann alternativ eine Information enthalten, um welche individuelle Drehvorrichtung es sich handelt. Bewegungsfehlerdaten des Individuums, und weiterer Individuen, können an anderem Ort gespeichert sein und dem identifizierten Individuum zugeordnet sein bzw. werden. Ein solcher Barcode kann analog ausgelesen werden wie zuvor anhand des Barcodes 2 auf der Planscheibe 1 beschrieben. Mit Hilfe der ermittelten Bewegungsfehler Daten des Drehtisches 5 können Messergebnisse, die unter Verwendung des Drehtisches 5 erhalten werden, korrigiert werden, insbesondere durch computergestützte rechnerische Korrektur.
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Das in 3 gezeigte Koordinatenmessgerät 211 ist mit der schematisch dargestellten Steuerung 212 sowie dem Messrechner 213 verbunden. In der Steuerung 212 oder dem Messrechner 213 kann eine Software gespeichert sein, mit deren Hilfe Abtastdaten, die aus dem Abtasten des Barcodes 2 erhalten werden, decodiert werden, um in dem Barcode gespeicherte Informationen auszulesen bzw. zu erhalten, wie beispielsweise eine Information zum Durchmesser der Planscheibe 1. Auf Basis der erhaltenen Informationen aus dem Barcode 2 kann in vorangehend erläutertem Schritt S4 ein Vermessen des Werkstücks 7 erfolgen.
