DE102016006659A1

DE102016006659A1 - Measuring system and method for non-contact measurement of workpieces

Info

Publication number: DE102016006659A1
Application number: DE102016006659.8A
Authority: DE
Inventors: Horst Heinke; Felix Göckeritz; Oliver Ahne; Gerhard Linke
Original assignee: HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL
Current assignee: HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2036-06-02
Also published as: DE102016006659B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messsystem und ein Verfahren zur berührungslosen Vermessung von Werkstücken, bevorzugt zur Vermessung von rotationssymmetrischen Werkstücken. Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines robusten, laseroptischen Messsystems, welches im Fertigungsbetrieb permanent im Einsatz sein kann und mit wenig Aufwand für die Vermessung verschiedener Werkstücke umrüstbar ist. Ein Messsystem zur berührungslosen Vermessung von Werkstücken, umfassend zumindest • eine Montageplatte (1), • ein Lasermodul (5), • ein Sensormodul (6), • ein Belademodul (2), mit zumindest einem vertikal beweglich angeordnetem Beladeprisma (2.1), • ein Bestimmmodul (3), mit zumindest einem Bestimmprisma (3.1) sowie • ein Positioniermodul (4), wobei die einzelnen Module (2–6) mittels Montageelementen (7) variabel auf der Montageplatte (1) anordenbar sind. Ein Verfahren, umfassend die Schritte: • Zuführung eines Werkstücks (14) zu dem Belademodul (2) und Ablage auf dem Beladeprisma (2.1), • Ablage des Werkstücks (14) auf dem Bestimmprisma (3.1) durch vertikale Bewegung des Beladeprismas (2.1), wobei die Lage und Orientierung des Werkstückes (14) mittels des Bestimmprismas (3.1) sowie des Positioniermodules (4) festgelegt wird, • berührungslose Vermessung des Werkstücks (14) mittels eines optischen Verfahrens, wobei gleichzeitig alle zu prüfenden Merkmale erfasst werden, • Übertragung der erfassten Merkmale an eine Datenverarbeitungseinrichtung und • Vergleich mit einem Referenzwerkstück.The invention relates to a measuring system and a method for non-contact measurement of workpieces, preferably for measuring rotationally symmetrical workpieces. The object of the invention is to provide a robust, laser-optical measuring system, which can be permanently in use in manufacturing operation and with little effort for the measurement of different workpieces can be retrofitted. A measuring system for contactless measurement of workpieces, comprising at least: • a mounting plate (1), • a laser module (5), • a sensor module (6), • a loading module (2), with at least one vertically movable loading prism (2.1), • a determination module (3), with at least one determination prism (3.1) and • a positioning module (4), wherein the individual modules (2-6) can be arranged variably on the mounting plate (1) by means of mounting elements (7). A method, comprising the steps: • feeding a workpiece (14) to the loading module (2) and depositing on the loading prism (2.1), • depositing the workpiece (14) on the determining prism (3.1) by vertical movement of the loading prism (2.1) wherein the position and orientation of the workpiece (14) by the determining prism (3.1) and the positioning module (4) is determined, • contactless measurement of the workpiece (14) by means of an optical process, while all features to be tested are detected simultaneously, • transmission the detected features to a data processing device and • comparison with a reference workpiece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messsystem und ein Verfahren zur berührungslosen Vermessung von Werkstücken, bevorzugt zur Vermessung von rotationssymmetrischen Werkstücken.The invention relates to a measuring system and a method for non-contact measurement of workpieces, preferably for measuring rotationally symmetrical workpieces.

Zur Fertigungssteuerung bzw. Maßregelung werden Werkstücke häufig direkt an der Werkzeugmaschine vermessen. Von der Messeinrichtung wird einerseits eine geringe Messunsicherheit gefordert, andererseits muss sie aber auch mit wenig Aufwand zum Vermessen unterschiedlicher Werkstücke umrüstbar sein. Des Weiteren soll die Messeinrichtung hinreichend robust sein, um unter den rauen Bedingungen in der Fertigung zuverlässig und bedienerarm zu arbeiten. Aufgrund stetig höherer Fertigungsgeschwindigkeiten wird darüber hinaus ein schnelles Messsystem gefordert.For production control or dimensional control workpieces are often measured directly on the machine tool. On the one hand, a low measurement uncertainty is required of the measuring device, but on the other hand, it must also be convertible with little effort for measuring different workpieces. Furthermore, the measuring device should be sufficiently robust to work reliably and with little operator intervention under the harsh conditions in production. Due to steadily higher production speeds, a fast measuring system is also required.

Gegenwärtig werden taktile, induktive und optische Messsysteme zur Werkstückmessung eingesetzt. Bei optischen Messsystemen werden aufgrund der berührungslosen Messung negative Einflüsse, wie z. B. der Verschleiß am Tastkörper oder die Deformation der Werkstückoberfläche durch die Prüfkraft beim Antasten, von vorneherein vermieden. Optische Messsysteme lassen sich in Auflicht- und Gegenlichtsysteme unterteilen, wobei für eine ausreichend geringe Messunsicherheit sowie eine geringe Störanfälligkeit gegenüber Fremdlicht häufig Gegenlichtsysteme zur Anwendung kommen.At present, tactile, inductive and optical measuring systems are used for workpiece measurement. In optical measuring systems are due to the non-contact measurement negative influences such. As the wear on the probe body or the deformation of the workpiece surface by the test when probing, avoided from the outset. Optical measuring systems can be subdivided into reflected-light and backlight systems, with backlight systems often being used for sufficiently low measurement uncertainty and low susceptibility to external light.

Ein grundlegendes Konzept eines optischen Messsystems besteht aus einer LED-Lichtquelle, einer hoch auflösenden Kamera als Sensor sowie einer Optik zur Strahlführung. Das Werkstück als Messobjekt befindet sich zwischen der Lichtquelle und der Kamera als Sensor. Das von der Kamera aufgenommene Schattenbild wird computer- bzw. softwaregestützt bewertet, um letztlich einen Soll-Ist-Vergleich des vom zu vermessenden Werkstückes aufgenommenen Schattenbildes mit einem von einem Referenzwerkstück aufgenommenen Schattenbild durchzuführen und Abweichungen zu ermitteln.A basic concept of an optical measuring system consists of an LED light source, a high-resolution camera as a sensor and an optical system for beam guidance. The workpiece as a measuring object is located between the light source and the camera as a sensor. The recorded by the camera silhouette is evaluated computer or software-based, to ultimately perform a target-actual comparison of the captured from the workpiece to be measured silhouette with a recorded from a reference workpiece silhouette and determine deviations.

Ein zweites Konzept nutzt einen Laser als Lichtquelle und eine Fotodiode als Sensor. Dabei sind die Lichtquelle und der Sensor als Messbrücke angeordnet und werden mittels einer NC-Achse einer Werkzeugmaschine in Richtung des Werkstückes bewegt. Tritt das Werkstück in den Lichtstrahl ein, wird dieser unterbrochen und über den Sensor ein Schaltimpuls ausgelöst. Der Positionswert der NC-Achse wird gespeichert. Die Messbrücke wird weiter bewegt, bis das Werkstück passiert ist und der Lichtstrahl wieder freigegeben wird. Ein erneuter Schaltimpuls wird ausgelöst und der Positionswert der NC-Achse bestimmt. Anhand der beiden Positionswerte kann die Werkstückabmessung im vom Lichtstrahl überstrichenen Bereich errechnet werden. Auch hier befindet sich das Werkstück zwischen der Lichtquelle und dem Sensor.A second concept uses a laser as a light source and a photodiode as a sensor. In this case, the light source and the sensor are arranged as a measuring bridge and are moved by means of an NC axis of a machine tool in the direction of the workpiece. If the workpiece enters the light beam, it is interrupted and a switching pulse is triggered via the sensor. The position value of the NC axis is saved. The measuring bridge is moved further until the workpiece has passed and the light beam is released again. A renewed switching pulse is triggered and the position value of the NC axis is determined. Based on the two position values, the workpiece dimension can be calculated in the area swept by the light beam. Again, the workpiece is located between the light source and the sensor.

Diese Messsysteme haben den Nachteil, dass systematische Fehler unerkannt bleiben, was zu einer erhöhten Messunsicherheit führt.These measuring systems have the disadvantage that systematic errors remain undetected, which leads to an increased measurement uncertainty.

Bei einer weiteren Konzeption, dem Laserscanner, wird ein Laserstrahl mit Hilfe eines rotierenden Spiegelsystems ausgelenkt, um die Oberflächenkontur eines Werkstückes abzutasten. Eine Fotodiode löst beim Auftreffen des Laserstrahles einen Schaltimpuls aus, wodurch über die Spiegelorientierung das Ist-Maß des Werkstückes ermittelt werden kann. Laserscanner benötigen prinzipbedingt einen Antriebsmechanismus zum Drehen des Polygonspiegels. Die Lebensdauer und Verfügbarkeit dieses Messsystems ist daher primär von der Zuverlässigkeit des Antriebs bzw. der Drehmechanik des Spiegels abhängig.In another conception, the laser scanner, a laser beam is deflected by means of a rotating mirror system in order to scan the surface contour of a workpiece. A photodiode triggers a contact pulse when the laser beam strikes, whereby the actual dimension of the workpiece can be determined via the mirror orientation. Laser scanners basically require a drive mechanism for turning the polygon mirror. The life and availability of this measuring system is therefore primarily dependent on the reliability of the drive or the rotation mechanism of the mirror.

Die Verwendung präziser Optiken zur Strahlführung erzeugt hohe Kosten. Da sie sich in der schmutzintensiven Produktionsumgebung nicht effektiv schützen lässt, besteht eine hohe Anfälligkeit gegenüber Verschmutzungen (z. B. Staub, Späne, Öle usw.) und Beschädigungen (z. B. Risse, Kratzer usw.), was Messabweichungen hervorruft und die Messunsicherheit erhöht.The use of precise optics for beam guidance generates high costs. Since they can not be effectively protected in the dirt-intensive production environment, there is a high susceptibility to soiling (eg dust, chips, oils, etc.) and damage (eg cracks, scratches, etc.), which causes measurement deviations and the Measurement uncertainty increased.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein robustes, laseroptisches Messsystem zur berührungslosen Vermessung von Werkstücken bereitzustellen, welches im Fertigungsbetrieb permanent im Einsatz sein kann und mit wenig Aufwand für die Vermessung verschiedener Werkstücke umrüstbar ist. Mittels des Messsytems sollen Werkstücklängen und -durchmesser, insbesondere Passungen, schnell und präzise unter Fertigungsbedingungen gemessen werden können, wobei zur Vermessung kein separater Antriebsmechanismus oder NC-Achsen notwendig sein sollen.The present invention has for its object to provide a robust, laser-optical measuring system for contactless measurement of workpieces, which can be permanently in use in manufacturing operation and with little effort for the measurement of different workpieces can be retrofitted. By means of the measuring system, workpiece lengths and diameters, in particular fits, can be measured quickly and precisely under production conditions, whereby no separate drive mechanism or NC axes should be necessary for the measurement.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Messsystem zur berührungslosen Vermessung von Werkstücken, welches mindestens die Merkmale des Anspruch 1 aufweist, sowie durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.The object of the invention is achieved by a measuring system for non-contact measurement of workpieces, which has at least the features of claim 1, and by a method according to claim 9. Advantageous embodiments of the invention describe the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird ein Messsystem zur berührungslosen Vermessung von Werkstücken vorgeschlagen, umfassend zumindest

• eine Montageplatte,
• ein Lasermodul,
• ein Sensormodul,
• ein Belademodul, wobei das Belademodul zumindest ein vertikal beweglich angeordnetes Beladeprisma aufweist,
• ein Bestimmmodul, wobei das Bestimmmodul zumindest ein Bestimmprisma aufweist sowie
• ein Positioniermodul, wobei die einzelnen Module jeweils Montageelemente aufweisen, mittels denen sie variabel auf der Montageplatte anordenbar sind.

According to the invention, a measuring system for non-contact measurement of workpieces is proposed, comprising at least

A mounting plate,
A laser module,
A sensor module,
A loading module, wherein the loading module has at least one vertically arranged loading prism,
A determination module, wherein the determination module has at least one destination prism and
• a positioning module, the individual modules each having mounting elements by means of which they can be variably arranged on the mounting plate.

Im Lasermodul ist ein Laser in einem eine Öffnung aufweisenden, ansonsten geschlossenen Gehäuse so angeordnet, dass ein vom Laser erzeugter Laserstrahl durch besagte Öffnung aus dem Gehäuse austreten kann. Die Öffnung ist so bemessen, dass durch die Größe der Öffnung keine Ausblendung oder Abschattung eines Teiles des Laserstrahles erfolgt. Im Sensormodul ist ein Sensor in einem eine Öffnung aufweisenden, ansonsten geschlossenen Gehäuse so angeordnet, dass ein durch die Öffnung in das Gehäuse eintretender Laserstrahl durch den Sensor erfasst werden kann. Die Öffnung im Gehäuse ist ebenfalls so bemessen, dass keine Ausblendung oder Abschattung eines Teiles des Laserstrahles erfolgt. Durch die Anordnung des Lasers und des Sensors in einem bis auf die Öffnung zum Austritt bzw. zum Eintritt des Laserstrahles geschlossenen Gehäuse soll eine Verschmutzung des Lasers sowie des Sensors weitgehend verhindert werden.In the laser module, a laser is arranged in an opening, otherwise closed housing so that a laser beam generated by the laser can exit through said opening from the housing. The opening is dimensioned so that the size of the opening no suppression or shading of a portion of the laser beam. In the sensor module, a sensor is disposed in an otherwise closed housing having an opening so that a laser beam entering through the opening in the housing can be detected by the sensor. The opening in the housing is also dimensioned so that no suppression or shading of a part of the laser beam takes place. The arrangement of the laser and the sensor in a closed up to the opening to the exit or to the entrance of the laser beam housing pollution of the laser and the sensor should be largely prevented.

Unter einem Bestimmprisma wird ein fest angeordnetes, entgegen der Wirkrichtung der Schwerkraft offenes Prisma verstanden, auf das ein Werkstück auflegbar ist, wobei über die Ausbildung und Anordnung des Prismas die Lage und Orientierung des Werkstückes im Raum bestimmt wird.Under a determining prism is a fixed arranged, contrary to the effective direction of gravity open prism understood on which a workpiece can be placed, being determined by the design and arrangement of the prism, the position and orientation of the workpiece in space.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Montageplatte als T-Nutenplatte ausgebildet und weisen die Montageelemente Nutensteine auf, mittels denen sie auf der T-Nutenplatte lösbar befestigt werden können. Auf diese Weise ist eine einfache und flexible Anordnung der Module auf der T-Nutenplatte entsprechend dem Raster der T-Nutenplatte möglich. Die Anordnung der Module auf der T-Nutenplatte ist so in großer Variantenvielfalt möglich, so dass eine schnelle und einfache Umrüstung des Messsystems auf unterschiedliche Werkstücke und unterschiedliche Messaufgaben möglich ist.In a first embodiment of the invention, the mounting plate is designed as a T-slot plate and have the mounting elements to sliding blocks, by means of which they can be releasably secured to the T-slot plate. In this way, a simple and flexible arrangement of the modules on the T-slot plate according to the grid of the T-slot plate is possible. The arrangement of the modules on the T-slot plate is thus possible in a large variety of variants, so that a quick and easy conversion of the measuring system to different workpieces and different measurement tasks is possible.

Das Positioniermodul umfasst bevorzugt ein Anschlagelement. Mittels des Positioniermodules erfolgt eine Positionierung des Werkstückes in Richtung seiner Längsachse, die bei rotationssymmetrischen Werkstücken die Mittelachse des Werkstückes ist. Zur Positionierung wird das Werkstück manuell oder automatisch in Richtung seiner Längsachse soweit verschoben, bis eine Stirnseite des Werkstückes oder die Stirnseite eines quer zur Längsachse ausgebildeten Vorsprunges des Werkstückes am Anschlagelement anliegt. Ein Werkstück kann so in Richtung seiner Längsachse reproduzierbar auf dem Messsystem positioniert werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist anstelle des Positioniermodules am Bestimmmodul, bevorzugt am Bestimmprisma, ein Anschlagelement angeordnet oder ausgebildet. Zur Positionierung wird das Werkstück manuell oder automatisch in Richtung seiner Längsachse soweit verschoben, bis eine Stirnseite des Werkstückes oder die Stirnseite eines quer zur Längsachse ausgebildeten Vorsprunges des Werkstückes am Anschlagelement am Bestimmprisma anliegt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Anschlagelement einen Elektromagnet zur automatischen Positionierung des Werkstückes.The positioning module preferably comprises a stop element. By means of the positioning module, the workpiece is positioned in the direction of its longitudinal axis, which in the case of rotationally symmetrical workpieces is the center axis of the workpiece. For positioning, the workpiece is moved manually or automatically in the direction of its longitudinal axis until a front side of the workpiece or the end face of a transverse to the longitudinal axis formed projection of the workpiece rests against the stop element. A workpiece can thus be reproducibly positioned in the direction of its longitudinal axis on the measuring system. In a further embodiment of the invention, instead of the positioning module on the determination module, preferably on the destination prism, a stop element is arranged or formed. For positioning, the workpiece is moved manually or automatically in the direction of its longitudinal axis until a front side of the workpiece or the end face of a transverse to the longitudinal axis formed projection of the workpiece rests against the stop element on the determination prism. In a further embodiment of the invention, the stop element comprises an electromagnet for automatically positioning the workpiece.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Messsystem weiterhin ein Reinigungsmodul und/oder ein Ablagemodul. Bevorzugt ist das Reinigungsmodul als Ausblasstation ausgebildet. Das Ablagemodul dient der Aufnahme eines Kalibrierwerkstücks, welches für die zu vermessenden Werkstücke die zu erfüllenden Referenzwerte vorgibt.In a further embodiment of the invention, the measuring system further comprises a cleaning module and / or a storage module. The cleaning module is preferably designed as a blow-out station. The storage module is used to hold a calibration workpiece, which specifies the reference values to be fulfilled for the workpieces to be measured.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Lasermodul einen Laser zur Erzeugung und Aussendung einer gerichteten elektromagnetischen Strahlung im Bereich des sichtbaren Spektrums zwischen 400 nm bis 1200 nm, bevorzugt zwischen 450 nm bis 700 nm, und das Sensormodul zumindest einen optoelektronischen Sensor zur Detektion der vorgenannten elektromagnetischen Strahlung. Der Sensor ist bevorzugt als ein hochauflösender CMOS-Sensor oder CCD-Sensor ausgebildet.In a further embodiment of the invention, the laser module comprises a laser for generating and emitting directional electromagnetic radiation in the range of the visible spectrum between 400 nm to 1200 nm, preferably between 450 nm to 700 nm, and the sensor module at least one optoelectronic sensor for detecting the aforementioned electromagnetic radiation. The sensor is preferably designed as a high-resolution CMOS sensor or CCD sensor.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vor dem Sensor ein Polarisationsfilter angeordnet. Der Polarisationsfilter dient der Filterung von Streulicht und damit der Vermeidung von Messungenauigkeiten.In a further embodiment of the invention, a polarization filter is arranged in front of the sensor. The polarization filter is used to filter stray light and thus avoid measurement inaccuracies.

Die Einrichtung zur vertikalen Bewegung des Beladeprismas am Belademodul kann als gesteuerte Hub- bzw. Absenkeinrichtung oder als Stoßdämpfer und/oder Federeinrichtung ausgebildet sein. Eine gesteuerte Hub- bzw. Absenkeinrichtung kann beispielsweise druckluftbetrieben sein, wobei innerhalb einer zylindrischen Bohrung ein mit Druckluft beaufschlagbarer Kolben angeordnet sein kann, der mittels gesteuerter Druckluftzufuhr gegen die Kraftwirkung einer Feder aus einer in vertikaler Richtung oberen Position in eine in vertikaler Richtung untere Position bewegbar ist. Ein auf das Beladeprisma aufgelegtes Werkstück kann so aus einer in vertikaler Richtung oberen Position in eine in vertikaler Richtung nach unten bewegt und dabei auf ein Bestimmprisma abgelegt werden, wobei das Beladeprisma soweit in vertikaler Richtung nach unten bewegt wird, bis das Werkstück frei auf dem Bestimmprisma aufliegt und durch die Auflage des Werkstückes auf dem Bestimmprisma die Lage und Orientierung des Werkstückes im Raum bestimmt wird.The device for vertical movement of the loading prism on the loading module can be designed as a controlled lifting or lowering device or as a shock absorber and / or spring device. A controlled lifting or lowering device can be compressed air-operated, for example, wherein a compressed air piston can be arranged within a cylindrical bore, which can be moved by means of controlled compressed air supply against the force of a spring from a vertically upper position to a lower position in the vertical direction is. A placed on the loading prism workpiece can thus moved from a vertically upper position in a vertically downward direction, while a Determined Prisma, wherein the loading prism is moved so far in the vertical direction down until the workpiece rests freely on the determining prism and the position and orientation of the workpiece is determined in space by the support of the workpiece on the determining prism.

Bei einer Ausbildung der Einrichtung zur vertikalen Bewegung des Beladeprismas als Stoßdämpfer- und/oder Federeinrichtung erfolgt die vertikale Bewegung des Beladeprismas infolge der Gewichtskraft eines auf das Beladeprisma aufgelegten Werkstückes. Dabei wird das Beladeprisma infolge der Gewichtskraft eines auf das Beladeprisma aufgelegten Werkstückes gegen die Kraftwirkung einer Stoßdämpfer- und/oder Federeinrichtung in Wirkrichtung der Schwerkraft, d. h. in vertikaler Richtung nach unten, soweit bewegt, bis das Werkstück auf dem Bestimmprisma zur Ablage kommt. Die Federkraft der Federeinrichtung muss dabei so gering bemessen sein, dass das Werkstück so hinreichend sicher auf das Bestimmprisma zur Ablage kommt, dass die Lage und die Orientierung des Werkstückes im Raum durch das Bestimmprisma bestimmt werden und vom Beladeprisma nahezu keine Wirkung hinsichtlich der Lage und der Orientierung des Werkstückes ausgeht, wenn dieses auf dem Bestimmprisma zur Ablage gekommen ist. Demnach besteht die Funktion der Federeinrichtung in erster Linie im Rückstellen des Beladungsprismas in die vertikale Ausgangslage, nachdem das Werkstück nach dem Messvorgang entnommen wurde.In an embodiment of the device for vertical movement of the loading prism as shock absorber and / or spring device, the vertical movement of the loading prism is effected as a result of the weight force of a workpiece placed on the loading prism. In this case, the loading prism is due to the weight of a load applied to the loading prism workpiece against the force of a shock absorber and / or spring device in the direction of gravity, d. H. in the vertical direction down, as far moved until the workpiece on the determining prism comes to the filing. The spring force of the spring device must be dimensioned so small that the workpiece so sufficiently safe on the bestimmprisma for filing that the position and orientation of the workpiece in space are determined by the determining prism and the loading prism almost no effect on the situation and the Orientation of the workpiece goes out, if this has come to the determining prism for filing. Accordingly, the function of the spring device is primarily in resetting the loading prism in the vertical starting position after the workpiece has been removed after the measurement process.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Montagemodul eine Fußplatte mit einem daran angeordneten Mittel zur Befestigung des Montagemodules auf der Montageplatte, Mittel zur Verstellung der Länge des Montagemodules sowie eine Kopfplatte zur Anordnung eines Lasers, eines Sensors oder eines Bestimmprismas. Das Montagemodul ist dabei so ausgebildet, dass die Fußplatte mittels der Mittel zur Befestigung des Montagemodules auf der Montageplatte derart fest angeordnet werden kann, dass sich die Kopfplatte in vertikaler Richtung über der Fußplatte befindet und zwischen Fußplatte und Kopfplatte die Mittel zur Verstellung der Länge des Montagemodules ausgebildet sind. Durch eine Veränderung der Länge des Montagemodules wird somit in vertikaler Richtung die Position des auf der Kopfplatte angeordneten Lasers, Sensors oder Bestimmmodules verändert. Die Mittel zur Befestigung des Montagemodules auf der Montageplatte korrespondieren in ihrer Ausbildung dabei so mit der Ausbildung der Montageplatte, dass eine schnelle und lösbare Anordnung des Montagemodules in weitgehend beliebiger Position auf der Montageplatte möglich ist. Zweckmäßig sind dazu beispielsweise die Montageplatte als T-Nutenplatte und das Mittel zur Befestigung des Montagemodules als Nutenstein ausgebildet. Es sind jedoch auch andere schnell lösbare Verbindungsmittel denkbar. Durch die schnell lösbare in ihrer Position weitgehend beliebige Anordnung eines Montagemodules auf der Montageplatte und die Möglichkeit der Veränderung der Länge des Montagemodules und damit der vertikalen Position eines an der Kopfplatte eines Montagemodules angebrachten Lasers, Sensors oder Bestimmmodules ist es möglich, in kurzer Zeit das Messsystem an die Erfordernisse eines zu vermessenden Werkstückes anzupassen. Dadurch ist eine schnelle Änderung im Produktionsablauf möglich. Ebenso ist eine wirtschaftliche Anwendung des Messsystems bei kurzfristigen Änderungen der Prüfgeometrie oder einer Anwendung bei Kleinserien gegeben, da Einrichtetätigkeiten durch eine Einzelperson sowie bei Verwendung standardisierter Baugruppen und Normteile mit einfachen Mitteln und in kurzer Zeit durchgeführt werden können.In a further embodiment of the invention, the mounting module comprises a base plate with a means arranged thereon for mounting the mounting module on the mounting plate, means for adjusting the length of the mounting module and a head plate for mounting a laser, a sensor or a determining prism. The mounting module is designed so that the base plate can be fixedly mounted on the mounting plate by the means for mounting the mounting module so that the top plate is in the vertical direction above the base plate and between the base plate and the top plate means for adjusting the length of the mounting module are formed. By changing the length of the mounting module, the position of the laser, sensor or determination module arranged on the top plate is thus changed in the vertical direction. The means for mounting the mounting module on the mounting plate correspond in their training so with the formation of the mounting plate that a quick and detachable arrangement of the mounting module in a largely arbitrary position on the mounting plate is possible. Appropriately, for example, the mounting plate designed as a T-slot plate and the means for mounting the mounting module as a sliding block. However, other quickly releasable connection means are conceivable. Due to the quickly detachable in their position largely arbitrary arrangement of a mounting module on the mounting plate and the possibility of changing the length of the mounting module and thus the vertical position of a mounted on the top plate of a mounting module laser, sensor or determination modules, it is possible in a short time the measuring system to adapt to the requirements of a workpiece to be measured. This allows a quick change in the production process. Likewise, an economical application of the measuring system is given for short-term changes in the test geometry or an application in small batches, since set-up by an individual and using standardized assemblies and standard parts can be carried out with simple means and in a short time.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zusätzlich zu den Mitteln zur Verstellung der Länge des Montagemodules weiter Mittel zur Veränderung der vertikalen Position eines auf der Kopfplatte des Montagemodules angeordneten Lasers, Sensors oder Bestimmprismas angeordnet. Dabei können die Mittel zur Verstellung der Länge des Montagemodules für eine grobe Positionierung eines Lasers, Sensors oder Bestimmprismas und die weiteren Mittel zur Veränderung der vertikalen Position für eine vertikale Feinspositionierung eines Lasers, Sensors oder Bestimmprismas ausgebildet sein.In a further embodiment of the invention, in addition to the means for adjusting the length of the mounting module further means for changing the vertical position of a arranged on the top plate of the mounting module laser, sensor or determining prism are arranged. In this case, the means for adjusting the length of the mounting module for coarse positioning of a laser, sensor or determining prism and the further means for changing the vertical position for a vertical fine positioning of a laser, sensor or determining prism can be formed.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Messsystem einen Kontrollmesstrahl zur Erfassung der Position des Werkstückes an dem Positioniermodul auf. Dadurch ist neben der präzisen Durchmesserbestimmung auch eine Längen- bzw. Abstandsmessung mit sehr hoher Genauigkeit möglich, da die längsaxiale Position der an dem Posttioniermodul anliegenden Stirnfläche des Werkstückes durch einen Kontrollmessstrahl erfasst wird und damit die zu erfassenden Längenmaße korrigiert werden können. Dies kann von Bedeutung sein, wenn das Werkstück aus bestimmten Gründen, wie z. B. Grat, nicht exakt am Positioniermodul anliegt.In a further embodiment of the invention, the measuring system has a control measuring beam for detecting the position of the workpiece on the positioning module. As a result, in addition to the precise diameter determination, it is also possible to measure the length or distance with very high accuracy, since the longitudinal axial position of the end face of the workpiece adjacent to the posttioning module is detected by a control measuring beam and thus the length dimensions to be detected can be corrected. This may be important if the workpiece for certain reasons, such. B. burr, does not exactly abut the positioning module.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Messsystem eine Pneumatiksteuerung, um in dem Messsystem Druckluft für verschiedene Funktionen bereitzustellen. Die Pneumatiksteuerung kann beispielsweise Druckluft zur Reinigung eines zu vermessenden Werkstückes oder zur Reinigung der Öffnung im Lasermodul, durch den der Laserstrahl austritt, bzw. der Öffnung im Sensormodul durch die der Laserstrahl in den Sensormodul eintritt, bereitstellen. Die Preumatiksteuerung kann darüber hinaus Druckluft für die gesteuerte Hub- bzw. Absenkeinrichtung zur vertikalen Bewegung des Beladeprismas am Belademodul bereitstellen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Mittel zum Verschluss der Öffnung im Gehäuse des Lasermodules, durch den der Laserstrahl aus dem Gehäuse austritt, und/oder der Öffnung im Gehäuse des Sensormodules, durch den der Laserstrahl in das Gehäuse eintritt und zum Sensor gelangt, vorgesehen. Die Mittel zum Verschluss der Öffnung können Verschlusselemente wie Verschlussdeckel, -klappen oder -schieber, die druckluftbetrieben oder elektromagnetisch betrieben ausgebildet sind, aber auch Sperrluft sein. Dabei erfolgt die Steuerung der Mittel zum Verschluss der Öffnung derart, dass die Öffnung stets nur während eines Messvorganges freigegeben wird. Durch den Verschluss der Öffnungen soll ein Eindringen von Fremdkörpern wie Späne, Staub, Flüssigkeitstropfen usw., in das Gehäuse und nachfolgend eine Verschmutzung des Lasers bzw. des Sensors vermieden werden.In a further embodiment of the invention, the measuring system comprises a pneumatic control to provide compressed air for various functions in the measuring system. The pneumatic control can, for example, provide compressed air for cleaning a workpiece to be measured or for cleaning the opening in the laser module through which the laser beam exits or the opening in the sensor module through which the laser beam enters the sensor module. The Preumatiksteuerung can also provide compressed air for the controlled lifting or lowering device for vertical movement of the loading prism on the loading module. In a further embodiment of the invention are means for closing the opening in the housing of the laser module, through which the laser beam exits from the housing, and / or the opening in the housing of the sensor module, through which the laser beam enters the housing and passes to the sensor provided. The means for closing the opening may be closure elements such as closure lids, flaps or slides, which are designed to be operated by compressed air or electromagnetically, but may also be sealing air. In this case, the control of the means for closing the opening takes place such that the opening is always released only during a measuring operation. The closure of the openings to prevent penetration of foreign bodies such as chips, dust, liquid drops, etc., into the housing and subsequently contamination of the laser or the sensor.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur berührungslosen Vermessung von Werkstücken mit dem erfindungsgemäßen Messsystem, umfassend die Schritte:

• Zuführung eines Werkstücks zu dem oder den Belademodul/en und Ablage auf dem Beladeprisma oder den Beladeprismen,
• Ablage des Werkstücks auf dem Bestimmprisma oder den Bestimmprismen durch vertikale Bewegung des Beladeprismas oder der Beladeprismen in Wirkrichtung der Schwerkraft, wobei die Lage und Orientierung des Werkstückes im Raum mittels des Bestimmprismas oder der Bestimmprismen sowie des Positioniermodules reproduzierbar festgelegt wird,
• berührungslose Vermessung des Werkstücks mittels eines optischen Verfahrens, wobei gleichzeitig alle zu prüfenden Merkmale des Werkstücks erfasst werden,
• Übertragung der erfassten Merkmale des zu vermessenden Werkstücks an eine Datenverarbeitungseinrichtung und
• Vergleich der erfassten Merkmale des Werkstücks mit einem Referenzwerkstück mittels der Datenverarbeitungseinrichtung.

The invention also provides a method for non-contact measurement of workpieces with the measuring system according to the invention, comprising the steps:

Feeding a workpiece to the loading module (s) and depositing it on the loading prism or loading prisms;
• placement of the workpiece on the determining prism or the determination prisms by vertical movement of the loading prism or the loading prisms in the direction of gravity, wherein the position and orientation of the workpiece is determined reproducibly in space by means of the determining prism or the determination prisms and the Positioniermodules,
Non-contact measurement of the workpiece by means of an optical method, whereby at the same time all the features of the workpiece to be tested are recorded,
• Transfer of the detected features of the workpiece to be measured to a data processing device and
Comparison of the detected features of the workpiece with a reference workpiece by means of the data processing device.

In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die berührungslose Vermessung mittels eines Schattenbildverfahrens, wobei die von einer Werkstückkante teilweise verdunkelte elektromagnetische Strahlung im Bereich des sichtbaren Spektrums eines Lasers, bevorzugt eines Diodenlasers, erfasst und die Intensitätsverteilung des Schattenbildes mittels numerischer Verfahren ausgewertet wird. Bevorzugt werden zur Minimierung des Aufwandes ausschließlich relevante Bereiche erfasst. Auf Grund der reproduzierbaren Positionierung des Werkstücks können dabei vorher festgelegte Bereiche erfasst und nachfolgend mit dem Kalibrierwerkstück verglichen werden.In one embodiment of the invention, the non-contact measurement is carried out by means of a shadow image method, the electromagnetic radiation partially obscured by a workpiece edge being detected in the visible spectrum of a laser, preferably a diode laser, and the intensity distribution of the shadow image is evaluated by means of numerical methods. Preferably, only relevant areas are recorded to minimize the effort. Due to the reproducible positioning of the workpiece thereby predetermined areas can be detected and subsequently compared with the calibration workpiece.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Erfassung der Position des Werkstücks an dem Positioniermodul mittels eines Kontrollmessstrahls. Dadurch ist neben der präzisen Durchmesserbestimmung ebenfalls die Längen- bzw. Abstandsmessung mit sehr hoher Genauigkeit möglich, da die längsaxiale Position der an der Positioniereinrichtung anliegenden Stirnfläche des Werkstückes durch einen Kontrollmessstrahl erfasst wird und damit die zu erfassenden Längenmaße korrigiert werden, sollte das Werkstück aus bestimmten Gründen, wie z. B. Grat, nicht exakt am Positioniermodul anliegen.In a further embodiment of the invention, the position of the workpiece is detected on the positioning module by means of a control measuring beam. As a result, in addition to the precise diameter determination also the length or distance measurement with very high accuracy possible because the longitudinal axial position of the voltage applied to the positioning end face of the workpiece is detected by a control measuring beam and thus the length measures to be detected are corrected, the workpiece from certain Reasons, such. B. burr, not exactly abut the positioning module.

Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung ist es auch denkbar, die vorbeschriebenen Ausführungsformen zweckmäßig miteinander zu kombinieren.To achieve the object of the invention, it is also conceivable to suitably combine the above-described embodiments with each other.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele und zugehöriger Figuren eingehender erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele sollen dabei die Erfindung beschreiben, ohne diese zu beschränken. Die zugehörigen Figuren zeigen inThe invention will be explained in more detail with reference to some embodiments and associated figures. The exemplary embodiments are intended to describe the invention without restricting it. The associated figures show in

1: schematisch eine erste Ausführungsvariante des Messsystems, in 1 schematically a first embodiment of the measuring system, in

2: das Messsystem gemäß 1 mit einem zu vermessenden Werkstück, in 2 : the measuring system according to 1 with a workpiece to be measured, in

3: eine Seitenansicht des auf ein Messsystem gemäß 1 aufgelegten und positionierten Werkstückes, in 3 : a side view of the on a measuring system according to 1 placed and positioned workpiece, in

4: eine freigestellte Seitenansicht des auf ein Messsystem gemäß 1 aufgelegten und positionierten Werkstückes, in 4 : an isolated side view of the on a measuring system according to 1 placed and positioned workpiece, in

5: schematisch eine andere Ausführungsvariante des Messsystems mit einem zu vermessenden Werkstück, in 5 schematically another variant of the measuring system with a workpiece to be measured, in

6: eine Seitenansicht des auf ein Messsystem gemäß 5 aufgelegten und positionierten Werkstückes, in 6 : a side view of the on a measuring system according to 5 placed and positioned workpiece, in

7: eine freigestellte Seitenansicht des auf ein Messsystem gemäß 5 aufgelegten und positionierten Werkstückes, in 7 : an isolated side view of the on a measuring system according to 5 placed and positioned workpiece, in

8: schematisch ein Belademodul, in 8th schematically a loading module, in

9a–c: schematisch die Ablage eines Werkstücke auf einem Bestimmmodul, in 9a -C: schematically the filing of a work piece on a determination module, in

10a–c: schematisch den Verschluss einer Öffnung mittels eines druckluftbetrieben Verschlussschiebers und in 10a C: schematically the closure of an opening by means of a compressed air operated shutter and in

11a–d: eine schematische Darstellung der gleichzeitig erfassbaren, zu prüfenden Merkmale am Beispiel verschiedener Werkstücke. 11a -D: a schematic representation of the simultaneously detectable, to be tested features using the example of different workpieces.

1 zeigt eine erste Ausführungsvariante des Messsystems zur Vermessung von rotationssymmetrischen Werkstücken, insbesondere von Wellen, in seitlicher Perspektivdarstellung. Das Messsystem umfasst eine als T-Nutenplatte ausgebildete Montageplatte 1, auf der zwei Belademodule 2, ein Bestimmmodul 3, ein Positioniermodul 4, vier Lasermodule 5 und vier Sensormodule 6 angeordnet sind. Die Montageplatte 1 und die Module 2–6 bilden einen Bausatz derart, dass die Module 2–6 zur Vermessung unterscheidlicher ratationssymmetrischer Werkstücke entsprechend der Messaufgabe auf der Montageplatte 1 positioniert angeordnet werden können. Jedes Modul 2–6 weist ein Montageelement 7 auf. Jedes Montageelement 7 weist eine Fußplatte 7.1 auf. An jeder Fußplatte 7.1 ist mindestens ein Nutenstein 8 (siehe 8) so angeordnet, dass das Montageelement 7 durch Verspannen der Fußplatte 7.1 gegen die als T-Nutenplatte ausgebildete Montageplatte 1 auf der Montageplatte 1 fest angeordnet werden kann. Dabei ist die Position der Anordnung des Montageelementes 7 auf der Montageplatte 1 entsprechnd der Anordnung der T-Nuten frei wählbar. Die Montageelemente 7 und damit die Module 2–6 können somit auf der Montageplatte 1 entsprechend der Lage der T-Nuten weitgehend beliebig positioniert angeordnet werden. Die Fußplatte 7.1 ist so ausgebildet und die Nutensteine 8 sind so angeordnet, dass bei horizontaler Ausrichtung der Montageplatte 1 die auf der Montageplatte angeordneten Montageelemente 7 vertikal ausgerichtet sind. Die Montageelemente 7 der Belademodule 2, der Lasermodule 5 und der Sensormodule 6 umfassen Mittel zur Veränderung ihrer Länge 7.3. Die Montageelemente 7 der Lasermodule 5 und der Sensormodule 6 umfassen darüber hinaus eine Kopfplatte 7.2, auf der eine Einrichtung zur Feinjustierung 9 der vertikalen Position eines auf der Einrichtung zur Feinjustierung 9 angeordneten Lasers 10 oder Sensors 11 angeordnet ist. Jeder Laser 10 und jeder Sensor 11 ist von einem Gehäuse umgeben, welches jeweils eine Öffnung 12 zum Austritt bzw. für den Einlass des Laserstrahles aufweist. Am Positioniermodul 4 ist ein in seiner Lage verstellbares Anschlagelement 13 angeordnet. Jedes Belademodul 2 umfasst ein Beladeprisma 2.1, welches in vertikaler Richtung derart bewegbar an seinem Montageelement 7 angeordnet ist, dass bei einer, durch ein auf das Beladeprisma 2.1 aufgelegtes erstes Werkstück 14.1, für welches das in den 1–4 gezeigte Messsystem eingerichtet ist (siehe 2), einwirkenden Gewichtskraft das Beladeprisma 2.1 vertikal in Richtung der Wirkung der Gewichtskraft bewegbar ist. Jedes Bestimmmodul 3 umfasst ein Bestimmprisma 3.1. Die Belademodule 2 und das Bestimmmodul 3 sind so auf der Montageplatte 1 angeordnet, dass die Beladeprismen 2.1 und das Bestimmprisma 3.1 weitgehend fluchtend ausgerichtet sind. Dabei sind in Ruheposition, d. h. ohne ein zu vermessendes Werkstück 14, in vertikaler Richtung die Beladeprismen 2.1 höher angeordnet als das Bestimmprisma 3.1. Parallel zur Fluchtlinie der Prismen 2.1 und 3.1 sind die Lasermodule 5 und die Sensormodule 6 angeordnet, wobei je ein Lasermodul 5 und je ein Sensormodul 6 zueinander korrespondierend so angeordnet und vertikal ausgerichtet sind, dass ein vom Lasermodul 5 ausgesandter Laserstrahl vom korrespondierenden Sensormodul 6 empfangen werden kann. 1 shows a first embodiment of the measuring system for measuring rotationally symmetrical workpieces, in particular of waves, in a lateral perspective view. The measuring system comprises a mounting plate designed as a T-slot plate 1 , on the two loading modules 2 , a determination module 3 , a positioning module 4 , four laser modules 5 and four sensor modules 6 are arranged. The mounting plate 1 and the modules 2 - 6 Make a kit so that the modules 2 - 6 for the measurement of different rate-symmetrical workpieces according to the measuring task on the mounting plate 1 can be positioned positioned. Every module 2 - 6 has a mounting element 7 on. Each mounting element 7 has a foot plate 7.1 on. At every foot plate 7.1 is at least a nut 8th (please refer 8th ) arranged so that the mounting element 7 by tightening the footplate 7.1 against the designed as a T-slot plate mounting plate 1 on the mounting plate 1 can be fixed. In this case, the position of the arrangement of the mounting element 7 on the mounting plate 1 entsprechnd the arrangement of the T-slots freely selectable. The mounting elements 7 and with it the modules 2 - 6 can thus on the mounting plate 1 be positioned largely arbitrarily positioned according to the position of the T-slots. The foot plate 7.1 is designed and the nuts 8th are arranged so that when horizontally aligning the mounting plate 1 the arranged on the mounting plate mounting elements 7 are vertically aligned. The mounting elements 7 the loading module 2 , the laser module 5 and the sensor modules 6 include means for changing their length 7.3 , The mounting elements 7 the laser modules 5 and the sensor modules 6 also include a top plate 7.2 on which a device for fine adjustment 9 the vertical position of one on the fine adjustment device 9 arranged laser 10 or sensors 11 is arranged. Every laser 10 and every sensor 11 is surrounded by a housing, each having an opening 12 has to exit or for the inlet of the laser beam. At the positioning module 4 is an adjustable in its position stop element 13 arranged. Each loading module 2 includes a loading prism 2.1 , which in the vertical direction so movable on its mounting element 7 is arranged that at one, by one on the loading prism 2.1 applied first workpiece 14.1 , for which in the 1 - 4 shown measuring system is set up (see 2 ), weight acting on the loading prism 2.1 is vertically movable in the direction of the effect of the weight. Each determination module 3 includes a determining prism 3.1 , The loading module 2 and the determination module 3 are so on the mounting plate 1 arranged that the loading prisms 2.1 and the determining prism 3.1 are aligned largely aligned. In this case, are in rest position, ie without a workpiece to be measured 14 , in the vertical direction, the loading prisms 2.1 arranged higher than the determining prism 3.1 , Parallel to the line of flight of the prisms 2.1 and 3.1 are the laser modules 5 and the sensor modules 6 arranged, each with a laser module 5 and one sensor module each 6 mutually correspondingly arranged and vertically aligned, that one of the laser module 5 emitted laser beam from the corresponding sensor module 6 can be received.

2 zeigt das beschriebene Messsystem gemäß 1 mit einem auf dem Bestimmprisma 3.1 aufliegenden Werkstück 14.1. Die 3 und 4 zeigen das Messsystem mit einem auf dem Bestimmprisma 3.1 aufliegenden Werkstück 14.1 jeweils in Seitenansicht, wobei 4 soweit freigestellt wurde, dass lediglich die Montageplatte 1, die Belademodule 2, das Bestimmmodul 3, das Positioniermodul 4 und das Werkstück 14.1 dargestellt sind. Die nachfolgende Erläuterung bezieht sich auf die 2–4. Zur Vermessung des Werkstückes 14.1 wird dieses manuell oder durch ein geeignetes automatisches Werstücktansportsystem auf die Beladeprismen 2.1 aufgelegt. Je nach Ausbildung der Belademodule 2 senken sich die Beladeprismen 2.1 infolge der Gewichtskraft des Werkstückes 14.1 in Richtung der Wirkung der Gewichtskraft oder werden gesteuert in vertikaler Richtung in Wirkrichtung der Gewichtskraft des Werkstückes 14.1 bewegt, bis das Werkstück 14.1 auf dem Bestimmprisma 3.1 aufliegt. Die Beladeprismen 2.1 werden dabei soweit in vertikaler Richtung bewegt, dass das Werkstück 14.1 frei auf dem Bestimmprisma 3.1 aufliegt. Das Werkstück 14.1 wird dann manuell oder automatisch entlang seiner Längsachse 15 bis zum Anschlag gegen das Anschlagelement 13 am Positioniermodul 4 bewegt. Danach ist das Werkstück 14.1 in seiner Lage und Orientierung im Raum eindeutig und reproduzierbar bestimmt und kann vermessen werden. 2 shows the measuring system described in accordance with 1 with one on the destination prism 3.1 resting workpiece 14.1 , The 3 and 4 show the measuring system with one on the determining prism 3.1 resting workpiece 14.1 each in side view, wherein 4 as far as was exempted that only the mounting plate 1 , the loading modules 2 , the determination module 3 , the positioning module 4 and the workpiece 14.1 are shown. The following explanation refers to the 2 - 4 , For measuring the workpiece 14.1 This is done manually or by a suitable automatic Wergendtansportsystem on the loading prisms 2.1 hung up. Depending on the design of the loading module 2 Lower the loading prisms 2.1 due to the weight of the workpiece 14.1 in the direction of the effect of the weight or are controlled in the vertical direction in the direction of action of the weight of the workpiece 14.1 moves until the workpiece 14.1 on the destination prism 3.1 rests. The loading prisms 2.1 are moved so far in the vertical direction that the workpiece 14.1 free on the destination prism 3.1 rests. The workpiece 14.1 is then manually or automatically along its longitudinal axis 15 until it stops against the stop element 13 on the positioning module 4 emotional. After that is the workpiece 14.1 determined in its position and orientation in space clearly and reproducibly and can be measured.

5 zeigt eine zweite Ausführung des Messsystems zur Vermessung eines anderen zweiten rotationssymmetrischen Werkstückes 14.2. Im Unterschied zu dem in den 1–4 gezeigten Messsystem umfasst das in 5 gezeigte Messsystem nur ein Belademodul 2 und zwei Bestimmmodule 3. Anstelle des Postioniermodules 4 des in den 1–4 gezeigten Messsystems ist bei dem in 5 gezeigten Messsystem am in 5 gezeigten vorderen Bestimmprisma 3.1 des vorderen Betimmmodules 3 ein Anschlagelement 13 angeordnet. Entsprechend der Messaufgabe umfasst das Messsystem drei Lasermodule 5 und drei korrespondierende Sensormodule 6. 5 zeigt darüber hinaus ein Reinigungsmodul 16 und ein Ablagemodul 17. Das Reinigungsmodul ist als Abblasstation ausgebildet, in welcher ein Werkstück 14 vor der Vermessung mit Druckluft abgeblasen und so von anhaftendem Schmutz, Spänen und Kühlflüssigkeit gereinigt werden kann. Das Ablagemodul 17 dient der Ablage eines Referenzwerkstückes, mit welchem das Messsystem eingemessen wird. Die gemessenen Merkmale des Referenzwerkstückes werden in einer Datenverarbeitungseinrichtung gespeichert. 5 shows a second embodiment of the measuring system for measuring another second rotationally symmetrical workpiece 14.2 , Unlike in the 1 - 4 The measuring system shown comprises the in 5 measuring system shown only one loading module 2 and two determining modules 3 , Instead of the postioning module 4 in the 1 - 4 shown measuring system is in the in 5 shown measuring system at in 5 shown front destination prism 3.1 the front Betimmmodules 3 a stop element 13 arranged. According to the measuring task, the measuring system comprises three laser modules 5 and three corresponding sensor modules 6 , 5 also shows a cleaning module 16 and a filing module 17 , The cleaning module is designed as a blow-off station, in which a workpiece 14 before the survey blown off with compressed air and so can be cleaned of adhering dirt, chips and coolant. The filing module 17 serves to deposit a reference workpiece with which the measuring system is calibrated. The measured features of the reference workpiece are stored in a data processing device.

Die 6 und 7 zeigen das Messsystem mit einem auf den beiden Bestimmprismen 3.1 aufliegenden Werkstück 14.2 jeweils in Seitenansicht, wobei 7 soweit freigestellt wurde, dass lediglich die Montageplatte 1, das Belademodul 2, die Bestimmmodule 3 und das Werkstück 14.2 dargestellt sind. Das zu vermessende Werkstück 14.2 wird auf das Beladeprisma 2.1 aufgelegt, welches dann vertikal in Wirkrichtung der Schwerkraft soweit bewegt wird, bis das Werkstück 14.2 auf den beiden Bestimmprismen 3.1 zu Auflage kommt und frei aufliegt, d. h. seine Lage und Orientierung nicht mehr durch das Beladeprisma beinflusst wird. Nachfolgend wird das Werkstück 14.2 in Richtung seiner Längsachse 15 verschoben, bis eine vorbestimmt quer zur Längsachse 15 liegende Werstückfläche an dem an dem in 7 links befindlichen Bestimmprisma 3.1 angebrachten Anschlagelement 13 anliegt. Das Werkstück 14.2 ist dann durch die beiden Bestimmprismen 3.1 und den am in 7 linken Bestimmprisma 3.1 angebrachten Anschlag 13 in seiner Lage und Orientierung im Raum eindeutig und reproduzierbar bestimmt und kann vermessen werden.The 6 and 7 show the measuring system with one on the two determination prisms 3.1 resting workpiece 14.2 each in side view, wherein 7 as far as was exempted that only the mounting plate 1 , the loading module 2 , the determination modules 3 and the workpiece 14.2 are shown. The workpiece to be measured 14.2 gets on the loading prism 2.1 applied, which is then moved vertically in the effective direction of gravity until the workpiece 14.2 on the two determining prisms 3.1 comes to rest and rests freely, ie his position and orientation is no longer influenced by the loading prism. Below is the workpiece 14.2 in the direction of its longitudinal axis 15 shifted until a predetermined transverse to the longitudinal axis 15 lying Werstückfläche on the at the in 7 on the left 3.1 attached stop element 13 is applied. The workpiece 14.2 is then through the two determinants 3.1 and the on in 7 left destination prism 3.1 attached stop 13 determined in its position and orientation in space clearly and reproducibly and can be measured.

8 zeigt ein Belademodul 2 mit einem vertikal beweglich angeordneten Beladeprisma 2.1, welches nach dem Auflegen eines Werkstückes 14 durch die Gewichtskraft des Werkstückes 14 gegen die Kraftwirkung einer Stoßdämpfer-Feder-Kombination 18, 19 in Wirkrichtung der Schwerkraft bewegt wird. Das in 8 dargestellte Belademodul 2 arbeitet somit selbständig und bedarf zu seiner Funktion keines zusätzlichen pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Antriebes und keiner Steuerung. Das Beladeprisma 2.1 ist auf zwei in Linearkugellagern 20 geführte Zylinderstifte 21 angeordnet, welche eine leichtgängige vertikale Beweglichkeit des Beladeprismas 2.1 bewirken. Eine ordnungsgemäße Funktion des Belademoduls 2 ist an eine vertikale Anordnung auf einer im Wesentlichen horizontal augerichteten Montageplatte gebunden. Dies ist jedoch bei allen praktisch relevanten Anwendungen des Messsystems der Fall. 8th shows a loading module 2 with a vertically movable loading prism 2.1 , which after placing a workpiece 14 by the weight of the workpiece 14 against the force of a shock-spring combination 18 . 19 is moved in the effective direction of gravity. This in 8th illustrated loading module 2 thus works independently and requires no additional pneumatic, hydraulic or electric drive and no control to its function. The loading prism 2.1 is on two in linear ball bearings 20 guided cylindrical pins 21 arranged, which a smooth vertical movement of the loading prism 2.1 cause. Proper functioning of the loading module 2 is bonded to a vertical assembly on a substantially horizontally facing mounting plate. However, this is the case with all practically relevant applications of the measuring system.

Nach dem Auflegen eines Werkstückes 14 auf das Beladeprisma 2.1 wird dieses infolge der Gewichtskraft des Werkstückes 14 im Wesentlichen gegen die Kraftwirkung des Stoßdämpfers 18 in vertikaler Richtung in Wirkrichtung der Schwerkraft bewegt. Die vertikale Bewegung des Beladeprismas 2.1 wird durch die in Rollenkugellagern 20 gelagerten Zylinderstifte 21 geführt. Die vertikale Bewegung des Beladeprismas 2.1 mit dem darauf aufliegenden Werkstück 14 setzt sich soweit fort, bis das Werkstück 14 zur Auflage auf einem Bestimmprisma 3.1 oder mehreren Bestimmprismen 3.2 kommt bzw. auf das oder die Bestimmprismen 3.1 abgelegt wurde. Nach der Ablage des Werkstückes 14 auf ein Bestimmprisma 3.1 oder mehrere Bestimmprismen 3.1 geht von dem Stoßdämper 18 nahezu keine Kraftwirkung mehr auf das Werkstück 14 aus. Die Kraftwirkung der Feder 19 auf das Werkstück 14 ist so gering bemessen, dass die vom Bestimmprisma 3.1 bewirkte Lage und Orientierung des des Werkstückes 14 nicht beeinflusst wird. Die Funktion der Feder 19 besteht in erster Linie im Rückstellen des Beladeprismas 2.1 in den Ausgangszustand, nachdem das Werkstück 14 nach dem Messvorgang entnommen wurde.After placing a workpiece 14 on the loading prism 2.1 this is due to the weight of the workpiece 14 essentially against the force of the shock absorber 18 moved in the vertical direction in the effective direction of gravity. The vertical movement of the loading prism 2.1 gets through in roller bearings 20 mounted cylindrical pins 21 guided. The vertical movement of the loading prism 2.1 with the workpiece resting thereon 14 continues until the workpiece 14 to the edition on a definite prism 3.1 or several determinants 3.2 comes or on the or the preambles 3.1 was filed. After the storage of the workpiece 14 on a determining prism 3.1 or several determinants 3.1 goes from the shock absorber 18 almost no force on the workpiece 14 out. The force of the spring 19 on the workpiece 14 is so small that the of the determining prism 3.1 effected position and orientation of the workpiece 14 is not affected. The function of the spring 19 consists primarily in resetting the loading prism 2.1 in the initial state after the workpiece 14 was removed after the measurement.

9 veranschaulicht mit den drei 9a, 9b und 9c den Vorgang des Ablegens eines auf ein Beladeprisma 2.1 aufgelegten Werkstückes 14 auf ein Bestimmprisma 3.1 (in Strichlinie dargestellt). Das Belademodul 2 umfasst bei der in 9 dargestellten Ausbildung eine gesteuerte, druckluftbetriebene Hub- bzw. Absenkeinrichtung zur vertikalen Bewegung des Beladeprismas 2.1. Die Hub- bzw. Absenkeinrichtung umfasst einen Zylinder 22, in dem ein Kolben 23 mit Druckluft beaufschlagbar gegen die Federkraft einer Feder 24 längsaxial, im vorliegenden Fall vertikal, bewegbar angeordnet ist. Ein Pfeil 25 veranschaulicht die längsaxiale Richtung der Bewegbarkeit des Kolbens 23. Am Kolben ist eine Kolbenstange 26 angeordnet, die durch die obere Stirnwand des Zylinders 22 ragt. An dem durch die Stirnwand ragenden Ende der Kolbenstange 26 ist das Beladeprisma 2.1 angeordnet. Der Innenraum des Zylinders 22 zwischen dem Kolben 23 und der oberen Stirnwand des Zylinders, durch welche die Kolbenstange 26 hindurchgeführt ist, ist als Druckraum ausgebildet. In der Zylinderwand unterhalb des Kolbens 23 ist eine Druckausgleichsöffnung 27 eingebracht. Der Kolben 23 ist durch einen Zylinderstift 28 gegen Verdrehung gesichert. Über gesteuerte Ventile 29 kann der Druckraum mit Druckluft beaufschlagt werden. 9a zeigt den Kolben 23 in seiner oberen Endposition, in die er durch die Kraftwirkung der Feder 24 bewegt wurde, während der Druckraum nicht mit Druckluft beaufschlagt ist. Das an der Kolbenstange 26 angeordnete Beladeprisma 2.1 ragt in vertikaler Richtung über das Bestimmprisma 3.1 hinaus. Ein auf das Beladeprisma 2.1 aufgelegtes Werkstück 14 liegt nur auf dem Beladeprisma 2.1 auf. Zum Absenken des Beladeprismas 2.1 und zum Auflegen des Werkstückes 14 auf das Bestimmprisma 3.1 wird gesteuert über die Ventile 29 der Druckraum mit Druckluft beaufschlagt. Der Kolben 23 wird in vertikaler Richtung gegen die Kraft der Feder 24 aus seiner oberen Endposition in Richtung seiner unteren Endposition gedrückt. Dabei wird das Beladeprisma 2.1 mit dem darauf aufliegenden Werkstück 14 in Richtung des Pfeiles 25 in 9b, also nach unten, bewegt. Bei der in 9b dargestellten Position des Kolbens 23 bzw. des Beladeprismas 2.1 wird das Werkstück 14 auf das Bestimmprisma 2.1 aufgelegt. Durch weitere Beaufschlagung des Druckraumes mit Druckluft wird der Kolben 23 und somit auch das Beladeprisma 2.1 weiter in Richtung seiner unteren Endposition bewegt. Das Werkstück 14 liegt nun frei auf dem Bestimmprisma 3.1 auf. Die Lage und Orientierung des Werkstückes 14 im Raum wird durch das Bestimmprisma 3.1 bestimmt. 9c veranschaulicht diese untere Endposition des Kolbens 23 bzw. des Beladeprismas 2.1. 9 illustrated with the three 9a . 9b and 9c the process of placing one on a loading prism 2.1 applied workpiece 14 on a determining prism 3.1 (shown in dashed line). The loading module 2 includes at the in 9 illustrated training a controlled, air operated lifting or lowering device for vertical movement of the loading prism 2.1 , The lifting or lowering device comprises a cylinder 22 in which a piston 23 With compressed air acted upon against the spring force of a spring 24 longitudinally, in the present case vertically, is arranged movable. An arrow 25 illustrates the longitudinal axial direction of the mobility of the piston 23 , On the piston is a piston rod 26 arranged through the upper end wall of the cylinder 22 protrudes. At the end of the piston rod projecting through the end wall 26 is the loading prism 2.1 arranged. The interior of the cylinder 22 between the piston 23 and the upper end wall of the cylinder, through which the piston rod 26 passed through, is designed as a pressure chamber. In the cylinder wall below the piston 23 is a pressure equalization port 27 brought in. The piston 23 is through a cylinder pin 28 secured against rotation. Over controlled valves 29 the pressure chamber can be pressurized with compressed air. 9a shows the piston 23 in its upper end position, into which it is due to the force of the spring 24 was moved while the pressure chamber is not pressurized with compressed air. That at the piston rod 26 arranged loading prism 2.1 protrudes in a vertical direction over the determining prism 3.1 out. One on the loading prism 2.1 placed workpiece 14 is only on the loading prism 2.1 on. To lower the loading prism 2.1 and for placing the workpiece 14 on the determining prism 3.1 is controlled by the valves 29 the pressure chamber subjected to compressed air. The piston 23 is in the vertical direction against the force of the spring 24 pressed from its upper end position towards its lower end position. This is the loading prism 2.1 with the workpiece resting thereon 14 in the direction of the arrow 25 in 9b , so down, moved. At the in 9b illustrated position of the piston 23 or the loading prism 2.1 becomes the workpiece 14 on the determining prism 2.1 hung up. By further loading of the pressure chamber with compressed air, the piston 23 and thus also the loading prism 2.1 moved further towards its lower end position. The workpiece 14 is now free on the determining prism 3.1 on. The position and orientation of the workpiece 14 in the room is through the determining prism 3.1 certainly. 9c illustrates this lower end position of the piston 23 or the loading prism 2.1 ,

10 zeigt einen analog zu der beschriebenen gesteuerten, druckluftbetriebenen Hub- bzw. Absenkeinrichtung funktionierenden Verschluss einer Öffnung 12 in einem Gehäuse eines Laser- oder Sensormodules 5, 6, wobei in dem Gehäuse entweder ein Laser 10 oder ein Sensor 11 angeordnet ist und durch die Öffnung 12 entweder ein von dem Laser 10 generierter Laserstrahl 30 austritt oder ein ggf. von einer Werkstückkante teilweise verdunkelter Laserstrahl eintritt und auf den im Gehäuse angeordneten Sensor 11 auftrifft. Auf eine Wiederholung der Beschreibung des Aufbaus und der Funktion der Hub- bzw. Absenkeinrichtung wird verzichtet. Im Unterschied zu der gemäß 9 beschriebenen Einrichtung ist bei der in 10 gezeigten Einrichtung die Kolbenstange 26 als Verschlusselement ausgebildet. 10a zeigt den Kolben 23 in seiner oberen Endposition. Das Verschlusselement überdeckt die Öffnung 12 vollständig. Die Öffnung 12 ist verschlossen und der Inneraum des Gehäuses, in dem sich ein Laser 10 oder ein Sensor 11 befindet, ist gegen das Eindringen von Fremdkörpern, wie Späne, Staub, Flüssigkeitstropfen geschützt. 10b veranschaulicht das Freigeben der Öffnung 12. Dazu wird über das gesteuerte Ventil 29 der Druckraum mit Druckluft beaufschlagt und so der Kolben 23 mit der als Verschlusselement ausgebildeten Kolbenstange 26 nach unten, d. h. in Richtung ihrer unteren Endposition, bewegt. Der Pfeil 25 in 10b veranschaulicht diese Bewegung. Das Verschlusselement gibt die Öffnung 12 frei und die Laserstrahlung 30 kann durch die Öffnung 12 aus dem Gehäuse austreten oder in das Gehäuse eindringen. In der in 10c gezeigten Stellung des Kolbens 23 und damit des Verschlusselementes kann eine Werkstückvermessung durchgeführt werden. 10 shows a similar to the described controlled, compressed air operated lifting or lowering device functioning closure of an opening 12 in a housing of a laser or sensor module 5 . 6 , wherein in the housing either a laser 10 or a sensor 11 is arranged and through the opening 12 either one from the laser 10 generated laser beam 30 exit or a possibly partially blurred by a workpiece edge laser beam enters and on the arranged in the housing sensor 11 incident. On a repetition of the description of the structure and the function of the lifting or lowering device is omitted. Unlike the according to 9 described device is at the in 10 shown device, the piston rod 26 designed as a closure element. 10a shows the piston 23 in its upper end position. The closure element covers the opening 12 Completely. The opening 12 is closed and the interior of the case in which there is a laser 10 or a sensor 11 is protected against the ingress of foreign bodies, such as chips, dust, liquid drops. 10b illustrates the opening of the opening 12 , This is done via the controlled valve 29 the pressure chamber is supplied with compressed air and so the piston 23 with the piston rod designed as a closure element 26 down, ie in the direction of its lower end position, moves. The arrow 25 in 10b illustrates this movement. The closure element gives the opening 12 free and the laser radiation 30 can through the opening 12 exit from the housing or penetrate into the housing. In the in 10c shown position of the piston 23 and thus the closure element, a workpiece measurement can be performed.

Die Außenkontur eines Werkstücks 14, in erster Linie Durchmesser und Längenmaße, wird berührungslos im Schattenbildverfahren mit hoher Präzision vermessen, indem der von einer Werkstückkante teilweise verdunkelte Strahlung eines Lasers 10, beispielsweise eines Diodenlasers, mittels eines Sensors 11 erfasst und die Intensitätsverteilung des Schattenbildes mittels numerischer Verfahren ausgewertet wird. Das Messergebnis resultiert aus einem Soll-Ist-Vergleich mit dem Wert einer zuvor vermessenen und in der Datenverarbeitungseinheit gespeicherten Wert einer Referenzkante eines Referenzwerkstückes. Als Sensor 11 kommen optoelektronische Sensoren in Form von hochauflösenden Grauwert-CMOS-Sensoren zum Einsatz. Vor jedem Sensor 11 kann ein Polarisatonsfilter angeordnet sein, um Streulicht herauszufiltern. Für die Messung ist keine Strahlaufweitung durch eine Linsenoptik erforderlich. Das zugrundeliegende Messprinzip ist aus der DE 10 2008 062 458 A1 bekannt. Neu sind die Anordnung des Lasers 10, des Sensors 11 und ggf. des Polarisationsfilters hinter verschließbaren Sperrluftblenden sowie der Verzicht auf Farbfilter und einen zweiten Polarisationsfilter im Strahlengang des Lasers. Ferner ist die Matrix des CMOS-Sensors nicht gegenüber der Richtung der Laserstrahlung 30 geneigt.The outer contour of a workpiece 14 , primarily diameter and length dimensions, is measured non-contact in the shadowing method with high precision by the radiation of a laser partially obscured by a workpiece edge 10 , For example, a diode laser, by means of a sensor 11 recorded and the intensity distribution of the shadow image is evaluated by numerical methods. The measurement result results from a target-actual comparison with the value of a value previously measured and stored in the data processing unit of a reference edge of a reference workpiece. As a sensor 11 Optoelectronic sensors are used in the form of high-resolution gray-scale CMOS sensors. In front of each sensor 11 For example, a polarizing filter may be arranged to filter out stray light. For the measurement no beam expansion through a lens optics is required. The underlying measuring principle is from the DE 10 2008 062 458 A1 known. New are the arrangement of the laser 10 , the sensor 11 and possibly the polarizing filter behind lockable air blocking screens and the waiver of color filter and a second polarizing filter in the beam path of the laser. Furthermore, the matrix of the CMOS sensor is not opposite to the direction of the laser radiation 30 inclined.

Nach der Ablage des Werkstückes 14 auf dem Bestimmprisma 3.1 oder den Bestimmprismen 3.1 und der Positionierung in Richtung seiner Längsachse 15 ist das Werkstück eindeutig in seiner Lage und Orientierung im Raum bestimmt und kann vermessen werden. Es können sämtliche zu prüfende Merkmale gleichzeitig erfasst werden, wie in 11a–d exemplarisch dargestellt. Relevante Abmaße der Außenkontur des Werkstückes 14 können direkt anhand eines Schattenbildes 31 geprüft werden, ohne dass der Laserstrahl 30 über die Kontur des Werkstückes 14 geführt werden muss. 11a veranschaulicht die Bestimmung eines Werkstückdurchmessers D, 11b die Bestimmung einer Längenabmessung L des Werkstückes. Möglich wird dies durch ein Kalibrieren des Messsystems und die Tatsache, dass sich nacheinander eingelegte Werkstücke 14 in einer vorbestimmten identischen Lage und Orientierung im Raum befinden und ausschließlich die relevanten Bereiche der Werkstückkontur vermessen werden. Dazu ist es insbesondere möglich, in ein und demselben Schattenbild 31 mehrere auszuwertende Bereiche 32 festzulegen, um sowohl Durchmesser als auch Längen gleichzeitig zu erfassen (11c). Es besteht auch die Möglichkeit einer Vermessung einer Nut (11d) mit minimaler Breite B < 2 mm. Durch die Anordnung mehrerer korrespondierender Laser- und Sensormodule 5, 6 können mit dem Messsystem je nach Werkstückkontur und Messaufgabe unterschiedlichste Messszenarien realisiert werden. Hierin liegt das Hauptaugenmerk des Messsystems. Ohne die aus der beschriebenen Möglichkeit der unterschiedlichsten Anordnung verschiedener Module 2–6 resultierende Flexibilität des Messsystems wäre die gleichzeitige präzise Vermessung mehrerer Werkstückmerkmale sowie wechselnder Werkstückgeometrien mit ein und demselben Messsystem nicht oder nur in sehr eingeschränktem Umfang möglich.After the storage of the workpiece 14 on the destination prism 3.1 or the determinants 3.1 and positioning in the direction of its longitudinal axis 15 the workpiece is clearly determined in its position and orientation in space and can be measured. All features to be tested can be detected simultaneously, as in 11a -D shown as an example. Relevant dimensions of the outer contour of the workpiece 14 can be directly based on a silhouette 31 be checked without the laser beam 30 over the contour of the workpiece 14 must be led. 11a illustrates the determination of a workpiece diameter D, 11b the determination of a length dimension L of the workpiece. This is made possible by a calibration of the measuring system and the fact that successively inserted workpieces 14 are in a predetermined identical position and orientation in space and only the relevant areas of the workpiece contour are measured. For this it is possible in particular, in the same silhouette 31 several areas to be evaluated 32 to capture both diameter and length simultaneously ( 11c ). There is also the possibility of measuring a groove ( 11d ) with minimum width B <2 mm. By the arrangement of several corresponding laser and sensor modules 5 . 6 Depending on the workpiece contour and measuring task, the measuring system can be used to realize a wide range of different measuring scenarios. This is the main focus of the measuring system. Without the described possibility of the most diverse arrangement of different modules 2 - 6 resulting flexibility of the measuring system would be the simultaneous precise measurement of several workpiece features and changing workpiece geometries with one and the same measuring system not possible or only to a very limited extent.

Durch die beschriebene Modulkombinierbarkeit des Messsystems ist neben der präzisen Durchmesserbestimmung (11a) auch die Längen- bzw. Abstandsmessung (11b) mit sehr hoher Genauigkeit möglich, da die Position des Werkstückes in Richtung seiner Längsachse 15 exakt festgelegt ist.Due to the described module compatibility of the measuring system, in addition to the precise diameter determination ( 11a ) also the length or Distance measurement ( 11b ) with very high accuracy possible because the position of the workpiece in the direction of its longitudinal axis 15 is exactly defined.

Ein typischer Anwendungsfall mit hohen Genauigkeitsanforderungen an die Abstandsmessung ist die Bestimmung der längsaxialen Lage einer Nut (11 d), welche beispielsweise einen Sicherungsring zur längsaxialen Festlegung eines Lagers auf einer Welle aufnimmt. Die Nutenposition unterliegt sehr kleinen Toleranzen, da das Lager eindeutig und spielfrei auf der Welle sitzen muss. Derartige Messaufgaben sind, besonders hinsichtlich der zu erzielenden Messgenauigkeit, bisher nur mit hohem Aufwand oder speziell für diesen Anwendungsfall vorgesehenen Messgeräten realisierbar.A typical application with high accuracy requirements for the distance measurement is the determination of the longitudinal axial position of a groove ( 11 d), which receives, for example, a locking ring for longitudinal axial fixing of a bearing on a shaft. The Nutenposition is subject to very small tolerances, since the bearing must sit clearly and without play on the shaft. Such measuring tasks are, especially with regard to the measurement accuracy to be achieved, previously only with great effort or specifically for this application provided measuring devices feasible.

Das Messsystem ist vielseitig umrüstbar und einsetzbar, wobei stets gleiche Module 2–6 genutzt werden, um unterschiedlichste Messaufgaben zu lösen. Der einfache und übersichtliche Aufbau stellt dabei sicher, dass das Messsystem nach Abschluss einer Messaufgabe mit geringem Aufwand auf die nächste Messaufgabe umgerüstet werden kann. Nachdem das Messsystem für eine Messaufgabe eingerichtet wurde und eine Referenzmessung mit einem Referenzwerkstück durchgeführt wurde, ist eine kurz aufeinanderfolgende Vermessung von Werkstücken 14, wie dies bei einer Serienfertigung gefordert wird, möglich.The measuring system can be converted and used in a variety of ways, always with the same modules 2 - 6 be used to solve a wide variety of measurement tasks. The simple and clear design ensures that the measuring system can be converted to the next measuring task with little effort after completing a measuring task. After the measuring system has been set up for a measuring task and a reference measurement has been carried out with a reference workpiece, it is a short-term measurement of workpieces 14 , as required in a series production, possible.

Das Messsystem ist für eine statistische Prozesssteuerung vorzugsweise über EDV geeignet, bei der im Anschluss an die Fertigung nach einem Prüfplan bestimmte Merkmale und Maße eines Werkstückes 14 vermessen werden. Die Messergebnisse können automatisch oder manuell in eine am Messplatz installierte Datenverarbeitungseinrichtung übernommen, ausgewertet und dokumentiert werden. Liegt bezüglich der Messwerte ein Trend vor, kann in den Fertigungsprozess eingegriffen werden, bevor sich die Maße außerhalb der Toleranzgrenzen bewegen. Dies kann durch den Austausch verschlissener Werkzeuge bzw. eine Regelung der Werkzeugmaschine geschehen. In letzterem Fall wird aus der Maßabweichung (Soll-Ist-Wert-Abweichung) ein Stellsignal gebildet, um die Einstellung der Werkzeugmaschine hinsichtlich einer geringeren Maßabweichung zu verändern.The measuring system is preferably suitable for statistical process control via EDP, in which, following production according to a test plan, certain features and dimensions of a workpiece 14 be measured. The measurement results can be automatically, or manually taken over, evaluated and documented in a data processing device installed on the measuring station. If there is a trend with regard to the measured values, it is possible to intervene in the production process before the dimensions move outside the tolerance limits. This can be done by replacing worn tools or a regulation of the machine tool. In the latter case, an adjustment signal is formed from the dimensional deviation (desired-actual-value deviation) in order to change the setting of the machine tool with regard to a smaller dimensional deviation.

Es ist eine Pneumatiksteuerung vorhanden, um in dem Messsystem Druckluft für verschiedene Funktionen bereitzustellen sowie mindestens eine elektronische Steuerung zum Betreiben verschiedener Module, wie die Laser- und Sensormodule 5, 6, und zum Bereitstellen von Steuersignalen für die Pneumatiksteuerung.There is a pneumatic controller to provide compressed air for various functions in the metering system and at least one electronic controller to operate various modules, such as the laser and sensor modules 5 . 6 , and for providing control signals for the pneumatic control.

Die Übertragung von Steuersignalen zwischen der Datenverarbeitungseinrichtung und der Maschinensteuerung kann drahtlos erfolgen. Eine drahtlose Signalübertragungsstrecke kann sowohl eine Funksignalstrecke als auch eine Lichtsignalstrecke sein.The transmission of control signals between the data processing device and the machine control can be wireless. A wireless signal transmission path can be both a radio signal path and a light signal path.

Das vermessene Werkstück 14 wird manuell oder automatisch und getaktet durch ein Werkstücktransportsystem aus dem Messsystem, d. h. aus seiner Auflage auf dem Bestimmprisma 3.1 oder den Bestimmprismen 3.1, entnommen und weiterbefördert.The measured workpiece 14 is manually or automatically and clocked by a workpiece transport system from the measuring system, ie from its circulation on the determining prism 3.1 or the determinants 3.1 , removed and forwarded.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Montageplattemounting plate
22: Belademodulloading module
2.12.1: BeladeprismaBeladeprisma
33: BestimmmodulBestimmmodul
3.13.1: BestimmprismaBestimmprisma
44: Positioniermodulpositioning
55: Lasermodullaser module
66: Sensormodulsensor module
77: Montageelementmounting element
7.17.1: Fußplattefootplate
7.27.2: Kopfplatteheadstock
7.37.3: Mittel zur Veränderung der LängeMeans for changing the length
88th: Nutensteinsliding block
99: Einrichtung zur FeinjustierungDevice for fine adjustment
1010: Laserlaser
1111: Sensorsensor
1212: Öffnungopening
1313: Anschlagelementstop element
1414: Werkstückworkpiece
14.114.1: erstes Werkstückfirst workpiece
14.214.2: zweites Werkstücksecond workpiece
1515: Längsachselongitudinal axis
1616: Reinigungsmodulcleaning module
1717: AblagemodulModular shelves
1818: Stoßdämpfershock absorber
1919: Federfeather
2020: RollenkugellagerRoller bearings
2121: Zylinderstiftestraight pins
2222: Zylindercylinder
2323: Kolbenpiston
2424: Federfeather
2525: Pfeil zur Veranschaulichung einer längsaxialen BewegbarkeitArrow to illustrate a longitudinal axial mobility
2626: Kolbenstangepiston rod
2727: DruckausgleichsöffnungPressure equalization port
2828: Zylinderstiftstraight pin
2929: VentilValve
3030: Laserstrahllaser beam
3131: Schattenbildsilhouette
3232: auszuwertender Bereicharea to be evaluated
BB: Breitewidth
DD: Durchmesserdiameter
LL: Längelength

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 102008062458 A1 [0049]

Claims

Measuring system for non-contact measurement of workpieces ( 14 ), comprising at least - a mounting plate ( 1 ), - a laser module ( 5 ), - a sensor module ( 6 ), - a loading module ( 2 ), wherein the loading module ( 2 ) at least one vertically movable loading prism ( 2.1 ), - a determination module ( 3 ), where the determination module ( 3 ) at least one determining prism ( 3.1 ) and - a positioning module ( 4 ), whereby the individual modules ( 2 - 6 ) each mounting elements ( 7 ) by means of which they are variably mounted on the mounting plate ( 1 ) can be arranged.

Measuring system according to claim 1, characterized in that instead of the positioning module ( 4 ) on the determination module ( 3 ), preferably at the destination prism ( 3.1 ), a stop element ( 13 ) is arranged or formed.

Measuring system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the mounting plate ( 1 ) is designed as a T-slot plate and the mounting elements ( 7 ) T-nuts ( 8th ) for a quick and detachable arrangement of the modules ( 2 - 6 ) on the T-slot plate.

Measuring system according to one of claims 1 to 3, further comprising a cleaning module ( 16 ) and / or a storage module ( 17 ).

Measuring system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the laser module ( 5 ) a laser ( 10 ) for generating and emitting directional electromagnetic radiation ( 30 ) in the range of the visible spectrum between 400 nm to 1200 nm, preferably between 450 nm to 700 nm, comprising and the sensor module ( 6 ) at least one optoelectronic sensor ( 11 ) for detecting the aforementioned electromagnetic radiation, wherein the sensor is preferably designed as a high-resolution CMOS sensor or CCD sensor.

Measuring system according to claim 5, characterized in that in front of the sensor ( 11 ) is arranged a polarizing filter.

Measuring system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the loading module ( 2 ) means for vertically moving the loading prism ( 2.1 ), which as a controlled lifting or lowering device or as a shock absorber ( 18 ) and / or spring device ( 19 ) is trained.

Measuring system according to one of claims 1 to 7, further comprising a closure ( 26 ) in the region of the laser module ( 5 ) and / or the sensor module ( 6 ) for closing an opening ( 12 ), through which the electromagnetic radiation ( 30 ) the laser module ( 5 ), and / or an opening ( 12 ), through which the electromagnetic radiation ( 30 ) into the sensor module ( 6 ) penetrates.

Method for non-contact measurement of workpieces ( 14 ) with measuring system according to one of claims 1 to 8, comprising the steps: - feeding a workpiece ( 14 ) to the loading module (s) ( 2 ) and storage on the loading prism ( 2.1 ) or the loading prisms ( 2.1 ), - storage of the workpiece ( 14 ) on the determining prism ( 3.1 ) or the determination prisms ( 3.1 ) by vertical movement of the loading prism ( 2.1 ) or the loading prisms ( 2.1 ) in the effective direction of gravity, wherein the position and orientation of the workpiece ( 14 ) in space by means of the determining prism ( 3.1 ) or the determination prisms ( 3.1 ) as well as the positioning module ( 4 ) is determined reproducibly, - non-contact measurement of the workpiece ( 14 ) by means of an optical method, wherein at the same time all the features of the workpiece to be tested ( 14 ), - transmission of the recorded characteristics of the workpiece to be measured ( 14 ) to a data processing device and - comparison of the detected features of the workpiece ( 14 ) with the features of a reference workpiece by means of the data processing device.

A method according to claim 9, characterized in that the non-contact measurement by means of a shadow image method, wherein the partially darkened by a workpiece edge electromagnetic radiation ( 30 ) in the region of the visible spectrum of a laser, preferably a diode laser, detected and the intensity distribution of the shadow image ( 31 ) is evaluated by means of numerical methods.