DE102017010200A1

DE102017010200A1 - Koordinatenabgleichwerkzeug für Koordinatenmessvorrichtung und Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung sowie Messverfahren

Info

Publication number: DE102017010200A1
Application number: DE102017010200.7A
Authority: DE
Inventors: Akihito Takahashi; Seiji Sasaki
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2018-05-03
Also published as: US10545102B2; US20180120242A1; JP6767045B2; JP2018072274A; CN108007400B; CN108007400A

Abstract

Ein Koordinatenabgleichwerkzeug enthält eine Basis mit zumindest zwei Bodenflächen zum Halten einer Lage, die für eine Messung durch eine Koordinatenmessvorrichtung geeignet ist, und einer Lage, die für eine Messung durch eine Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung geeignet ist, und einen Fixierer zum Fixieren eines Messobjekts an der Basis; und zumindest drei auf der Basis angeordnete Masterkugeln.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Anmeldung Nr. 2016-215672 , eingereicht am 2. November 2016, deren gesamter Inhalt unter Bezugnahme ausdrücklich hierin aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Koordinatenausrichtungs- bzw. - abgleichwerkzeug für eine Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung und eine Koordinatenmessvorrichtung sowie ein entsprechendes Messverfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Koordinatenausrichtungs- bzw. -abgleichwerkzeug für eine Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung und eine Koordinatenmessvorrichtung, wobei das Koordinatenabgleichwerkzeug ermöglicht, dass Koordinaten für Messdaten, die von einer dreidimensionalen Koordinatenmessvorrichtung erfasst werden (im Folgenden als eine Koordinatenmessvorrichtung bezeichnet), und Messdaten, die von der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung erfasst werden, leicht ausgerichtet bzw. abgeglichen werden, und wobei das Koordinatenabgleichwerkzeug eine effiziente Messung von Außenabmessungen und Innenabmessungen mit hoher Genauigkeit ermöglicht.
Beschreibung der verwandten Technik
Medizinische Röntgen-CT-Vorrichtungen wurden in den 1970er Jahren in den praktischen Gebrauch gebracht und basierend auf dieser Technologie kamen Anfang der 1980er Jahre Röntgen-CT-Vorrichtungen für industrielle Produkte heraus. Seitdem wurden die industriellen Röntgen-CT-Vorrichtungen zur Beobachtung und Inspektion von Poren in nicht korrekt gegossenen Metallkomponenten, einem Schweißproblem einer geschweißten Komponente, einem Schaltungsmusterfehler einer elektronischen Schaltungskomponente und dergleichen verwendet, die von außen her schwierig zu prüfen sind. In der Zwischenzeit, zusammen mit einer jüngsten Verbreitung von 3D-Druckern, wächst die Nachfrage nicht nur für die Beobachtung und Inspektion des Inneren von Werkstücken, die durch 3D-Drucker erzeugt werden, sondern auch für die 3D-Dimensionsmessung einer internen Konfiguration und für deren Genauigkeit.
In Bezug auf die oben genannten Trends in der Technologie verbreitet sich die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung in Bereichen, die sich auf Deutschland konzentrieren (siehe japanische Patentoffenlegungsschriften Nr. 2002-71345 und 2004-12407). Bei der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung wird ein Messobjekt in der Mitte eines Drehtisches platziert und eine Röntgenbestrahlung wird durchgeführt, während das Messobjekt gedreht wird.
Eine Konfiguration einer generischen Röntgen-CT-Vorrichtung 1, die zur Messung verwendet wird, ist in 1 gezeigt. Die Röntgen-CT-Vorrichtung 1 ist mit einem Gehäuse 10, das Röntgenstrahlen abschirmt, einem Controller 20, einem Steuer- bzw. Regel-PC 22 und dergleichen konfiguriert. Das Gehäuse 10 enthält darin: eine Röntgenquelle 12, die Röntgenstrahlen 13 (zu einem Kegelstrahl geformt) abfeuert, einen Röntgendetektor 14, der die Röntgenstrahlen 13 detektiert, einen Drehtisch 16, auf dem ein Messobjekt W platziert wird und der das Messobjekt W für die CT-Bildgebung dreht, und einen XYZ-Verlagerungsmechanismus 18, der eine Position oder Vergrößerung des Messobjekts W einstellt, das auf den Röntgendetektor 14 projiziert wird. Der Controller 20 steuert bzw. regelt die oben erwähnten Vorrichtungen und der Steuer- bzw. Regel-PC 22 gibt Anweisungen von einem Benutzer an den Controller 20 aus.
Zusätzlich zum Steuern bzw. Regeln jeder Vorrichtung umfasst der Steuer- bzw. Regel-PC 22 eine Funktion zum Anzeigen eines Projektionsbilds des Messobjekts W, das auf den Röntgendetektor 14 projiziert wird, und eine Funktion zum Rekonfigurieren eines Tomographiebilds aus einer Vielzahl von Projektionsbildern des Messobjekts W.
Wie in 2 gezeigt, erreichen die von der Röntgenquelle 12 abgefeuerten Röntgenstrahlen 13 den Röntgendetektor 14, indem sie das Messobjekt W auf dem Drehtisch 16 passieren. Das Tomographiebild des Messobjekts W wird erzeugt, indem unter Verwendung des Röntgendetektors 14 Transmissionsbilder (Projektionsbilder) des Messobjekts W in verschiedenen Richtungen erhalten werden, während das Messobjekt W gedreht wird, und indem die Bilder unter Verwendung eines Rekonfigurationsalgorithmus, wie zum Beispiel eines Rückprojektionsverfahrens, eines sukzessiven Approximationsverfahren und dergleichen rekonfiguriert werden.
Durch Steuern bzw. Regeln von XYZ-Achsen des XYZ-Verlagerungsmechanismus 18 und einer θ-Achse des Drehtisches 16 kann die Position des Messobjekts W verschoben werden und ein Bildaufnahmebereich (Position, Vergrößerungsverhältnis) oder ein Bildaufnahmewinkel des Messobjekts W kann eingestellt werden.
Während die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung, die das zerstörungsfreie Tomographiebild des Messobjekts erhält, die interne Konfiguration messen kann, erreicht die Messung der Außenabmessungen des Messobjekts nicht die Genauigkeit einer Koordinatenmessvorrichtung.
Um eine Forderung zu erfüllen, genauer für die Dimensionsmessung zu sein, wurde daher ein Verbundmesssystem vorgeschlagen, bei dem die Koordinatenmessvorrichtung innerhalb der Röntgen-CT-Vorrichtung ( japanisches Patent Nr. 5408873 ) oder in der Nähe der Röntgen-CT-Vorrichtung ( japanisches Patent Nr. 3427046 ) installiert ist. Bei dem Verbundmesssystem wurden 3D-Abmessungen, die durch die Röntgen-CT-Vorrichtung erhalten wurden, basierend auf den Außenabmessungen kalibriert, die mit einer Messung unter Verwendung der Koordinatenmessvorrichtung erhalten wurden, um eine hohe Genauigkeit zu erzielen.
Das japanische Patent 5408873 beschreibt, dass eine Referenz 50 auf einem Rotationstisch 60 platziert wird und eine Kalibrierung durchgeführt wird, und die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-55062 beschreibt, dass eine Probenbasis 10 mit einer Kalibrierungsvorrichtung an einem Drehtisch 3a montiert wird und eine Probe 11 in der Mitte platziert wird.
Wie jedoch in dem japanischen Patent Nr. 5408873 beschrieben, wenn die Koordinatenmessvorrichtung innerhalb der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung montiert wird, während immer noch versucht wird, ausreichende Funktionen der Koordinatenmessvorrichtung bereitzustellen, erhöht sich eine Gesamtgröße der Vorrichtung und die Masse eines Bleigehäuses, das die Röntgenstrahlen blockiert, nimmt zu. Ferner gibt es Probleme wie die Notwendigkeit von Maßnahmen zum Blockieren der Röntgenstrahlen, damit diese die Koordinatenmessvorrichtung oder eine Sonde erreichen.
Wenn jedoch die Funktionen der Koordinatenmesseinrichtung begrenzt sind und die Vorrichtung montiert ist, können die oben erwähnten Maßnahmen zwar getroffen werden, aber im Endergebnis verkleinert sich der Bereich von Messobjekten, der bzw. die mit hoher Genauigkeit vermessen werden kann bzw. können.
Darüber hinaus ist es notwendig, die Messungen unter Verwendung der Koordinatenmessvorrichtung und der Röntgen-CT-Vorrichtung nacheinander durchzuführen, und daher wird, während die eine arbeitet, die andere gestoppt. Dementsprechend können die Koordinatenmessvorrichtung und die Röntgen-CT-Vorrichtung, die beide teuer sind, nicht gleichzeitig verwendet werden. Dies wirkt sich auf die Arbeitseffizienz aus, insbesondere wenn die kontinuierliche Messung von massenproduzierten Werkstücken erforderlich ist.
Wenn jedoch die Koordinatenmessvorrichtung und die Röntgen-CT-Vorrichtung getrennt platziert werden, können beide Vorrichtungen effektiv unabhängig verwendet werden. Die Koordinaten beider Sätze von Messdaten müssen jedoch ausgerichtet bzw. abgeglichen werden, um übereinzustimmen.
Das japanische Patent Nr. 5408873 und die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-55062 dienen beide zum Kalibrieren einer Abweichung der Drehmittelposition des Drehtisches und dienen nicht zum Ausrichten bzw. Abgleichen der Koordinaten der Messdaten, die durch die Röntgen-CT-Vorrichtung erfasst werden, und der Koordinaten der Messdaten, die durch die Koordinatenmessvorrichtung erfasst werden.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die oben erwähnten herkömmlichen Probleme zu lösen, und ermöglicht eine einfache Ausrichtung bzw. Abgleichung der Koordinaten der Messdaten, die von der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung erfasst werden, und der Koordinaten der Messdaten, die von der Koordinatenmessvorrichtung erfasst werden, und ermöglicht, dass eine hochgenaue Messung der Außenabmessungen und der Innenabmessungen effizient durchgeführt wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Spezielle Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt werden eine Basis und ein Fixierer bereitgestellt. Die Basis weist zumindest zwei Bodenflächen auf, um eine Lage oder Stellung oder Ausrichtung, die zur Messung durch eine Koordinatenmessvorrichtung geeignet ist, und eine Lage oder Stellung oder Ausrichtung zu halten, die zur Messung durch eine Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung geeignet ist. Der Fixierer fixiert ein Messobjekt an der Basis.
In einer speziellen Ausführungsform kann die zur Messung durch die Koordinatenmesseinrichtung geeignete Lage eine Lage sein, die mit einer Bezugsebene der Koordinatenmesseinrichtung und einer Bezugsebene des Messobjekts übereinstimmt.
Insbesondere kann die zur Messung durch die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung geeignete Lage eine geneigte Lage sein, die das Erhalten eines Röntgenstrahltransmissionsbilds erleichtert.
Ferner können insbesondere zumindest drei auf der Basis angeordnete Masterkugeln vorgesehen sein.
Ferner kann insbesondere der Fixierer ein Spannfutter, ein Haftmittel und/oder ein doppelseitiges Klebeband sein oder dieses umfassen.
Ferner kann/können insbesondere die Basis und/oder der Fixierer durch ein Material konfiguriert sein, das Röntgenstrahlen durchlässt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Messverfahren zum Vermessen eines Messobjekts bereitgestellt, umfassend die folgenden Schritte: (a) Montieren und Fixieren des Messobjekts auf einem Koordinatenausrichtungs- bzw. -abgleichwerkzeug, insbesondere gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung oder einer speziellen Ausführungsform davon, (b) Anordnen des Koordinatenabgleichwerkzeugs an einem Koordinatenmessvorrichtung in einer Lage oder Stellung oder Ausrichtung, die eine Messung mit der Koordinatenmessvorrichtung erleichtert, (c) Bestimmen einer Referenzkoordinate und eines jeweiligen Koordinatensystems mit der Koordinatenmessvorrichtung, (d) Vermessen des Messobjekts in dem erhaltenen Koordinatensystem, (e) Anordnen des Koordinatenabgleichwerkzeugs an einer Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung in der Lage, welche die Messung mit der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung erleichtert, (f) Bestimmen der Referenzkoordinate mit der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung und Erhalten des jeweiligen darauf basierenden Koordinatensystems, (g) Vermessen des Messobjekts in dem erhaltenen Koordinatensystem und (h) Erhalten von endgültigen Messdaten durch Kalibrieren der Messdaten der Röntgen-CT-Vorrichtung, die erhalten werden, mit externen Messdaten, die mit der Koordinatenmessvorrichtung gemessen werden.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform kann das Koordinatensystem unter Verwendung der Referenzkoordinate basierend auf dem Detektieren einer oder mehrerer Masterkugeln, die auf oder an einem Koordinatenausrichtungs- bzw. - abgleichwerkzeug angeordnet sind, gefunden werden.
Insbesondere kann das Messverfahren ferner das Detektieren von mindestens drei Masterkugeln und das Generieren einer Ebene unter Verwendung von drei Punkten entsprechend den detektierten Masterkugeln, das Generieren einer Linie senkrecht zu der Ebene unter Verwendung der Ebene und eines einzelnen Punktes und das Auffinden einer Linie horizontal zu der Ebene unter Verwendung der beiden Punkte umfassen.
Weiterhin ist insbesondere die Lage zur Messung durch die Koordinatenmessvorrichtung eine Lage, die mit einer Referenzebene der Koordinatenmessvorrichtung und einer Referenzebene des Messobjekts übereinstimmt, und/oder die Lage zur Messung durch die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung ist eine geneigte Lage, die das Erhalten eines Röntgenstrahltransmissionsbildes erleichtert.
Da die Koordinaten des Messobjekts durch das Koordinatenabgleichwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt werden, wird es möglich, Messungen an den gleichen Koordinaten mit der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung und der Koordinatenmessvorrichtung durchzuführen. Daher können hochgenaue Messdaten, die ein Produkt der vollen Funktionalität und Leistung der Koordinatenmessvorrichtung sind, die getrennt von der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung angeordnet ist, mit Messdaten abgeglichen werden, die von der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung bei Verwendung erfasst werden, und daher ist eine hochgenaue Messung von Außenabmessungen und Innenabmessungen möglich. Insbesondere wenn die Masterkugeln bereitgestellt werden, ist es durch Zuweisen von Werten zu den Abmessungen zwischen den Kugeln möglich, gleichzeitig eine Vergrößerung der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung zu kalibrieren.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird ferner in der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die erwähnte Vielzahl von Zeichnungen mittels nicht einschränkender Beispiele von exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, in denen gleiche Bezugsziffern ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen darstellen. Es sollte klar sein, dass, obwohl Ausführungsformen separat beschrieben werden, einzelne Merkmale davon zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.

1 zeigt einen Querschnitt einer Gesamtkonfiguration einer generischen Röntgen-CT-Vorrichtung, die zur Messung verwendet wird;
2 zeigt eine perspektivische Ansicht zeigt, die eine Anordnung eines Hauptabschnitts der generischen Röntgen-CT-Vorrichtung zeigt, das zur Messung verwendet wird;
3A bis 3D zeigen eine erste spezielle Ausführungsform eines Koordinatenausrichtungs- bzw. -abgleichwerkzeugs, wobei 3A eine perspektivische Ansicht einer Konfiguration des Werkzeugs allein zeigt; 3B eine perspektivische Ansicht eines Zustands zeigt, in dem ein Werkstück montiert ist; 3C eine Seitenansicht einer Messlage für eine Koordinatenmessvorrichtung zeigt und 3D eine Seitenansicht einer Messlage für eine Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung zeigt;
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen Koordinatenmessvorrichtung, die in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
5 zeigt eine Seitenansicht einer Lage, welche die Messung mit der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung erleichtert;
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Messprozess unter Verwendung der ersten Ausführungsform zeigt;
7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verfahrens zum Erhalten eines Koordinatensystems basierend auf Masterkugeln aus einer Mittelpunktskoordinate; und
8 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten besonderen Ausführungsform eines Koordinatenausrichtungs- bzw. -abgleichwerkzeugs.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die hier gezeigten Einzelheiten dienen nur als Beispiel und zum Zweck der erläuternden Diskussion der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden für die Bereitstellung dessen dargelegt, was als vermutlich nützlichste und am besten verständliche Beschreibung der Prinzipien und konzeptionelle Aspekte der vorliegenden Erfindung angesehen wird. In dieser Hinsicht wird kein Versuch unternommen, strukturelle Details der vorliegenden Erfindung detaillierter darzustellen, als es für das grundlegende Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig ist, wobei die mit den Zeichnungen vorgenommene Beschreibung Fachleuten zeigt, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in der Praxis ausgeführt werden können.
Im Folgenden werden spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Inhalt beschränkt, der in den folgenden Ausführungsformen und Beispielen beschrieben wird. Zusätzlich sind Elemente, die für einen Fachmann auf dem Gebiet leicht denkbar sind, und Elemente, die intrinsische Äquivalente oder anderweitig von gleichem Umfang sind, in den Zusammensetzungsanforderungen der Beispiele und der nachfolgenden Ausführungsformen enthalten. Darüber hinaus können die offenbarten Zusammensetzungsanforderungen in den nachfolgend abgefassten Ausführungsformen und Beispielen kombiniert werden oder selektiv verwendet werden, wie jeweils anwendbar.
Wie in den 3A bis 3D gezeigt, umfasst ein Koordinatenausrichtungs- bzw. - abgleichwerkzeug 50 in einer ersten speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Basis 52, ein Spannfutter 54 und eine oder mehrere, insbesondere drei Masterkugeln 58A, 58B und 58C. Die Basis 52 weist insbesondere eine dreizackige Form auf und/oder enthält zumindest zwei (insbesondere vier) Bodenflächen 52A, 52B, 52C und 52D, um (C) die Basis 52 in einer Lage oder Stellung oder Ausrichtung, die AC zur Messung durch eine Koordinatenmessvorrichtung geeignet ist, und (D) in einer Lage oder Stellung oder Ausrichtung AD zu halten (d.h. zu halten oder zu positionieren), die zur Messung durch eine Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung geeignet ist. Das Spannfutter 54 (als ein spezieller Fixierer) fixiert oder kann ein Messobjekt W an der Basis 52 fixieren. Die drei Masterkugeln 58A, 58B und 58C, die insbesondere unterschiedliche Höhen zueinander aufweisen, sind jeweils an den Polen 56A, 56B und 56C angeordnet, die sich an Armen der Basis 52 befinden, die sich in drei (insbesondere unterschiedliche) Richtungen erstrecken.
An einem Zwischenbasisabschnitt (insbesondere einem zentralen Boden- oder Basisabschnitt) der Basis 52 ist die horizontale Bodenfläche 52A, die beispielsweise insbesondere im Wesentlichen parallel zu einer Bodenfläche des Werkstücks W ist, dahingehend ausgebildet, eine horizontale Lage oder Stellung oder Ausrichtung AC einzunehmen, die zur Messung durch die Koordinatenmessvorrichtung geeignet ist.
Die Basis 52 enthält ferner einen Arm(e), der bzw. die sich in eine oder mehrere (z.B. drei) Richtungen erstreckt bzw. erstrecken, und die Bodenfläche(n) des jeweiligen Arms bzw. der jeweiligen Arme ist/sind mit der/den geneigten Bodenfläche(n) 52B, 52C und/oder 52D ausgebildet, um die Lage oder Stellung oder Ausrichtung AD einzunehmen, die für die Messung durch die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung geeignet ist. Insbesondere ragen die Pole 56A, 56B und/oder 56C aus dem jeweiligen (insbesondere jedem) Arm hervor oder sind darin eingepflanzt bzw. integriert, und/oder die Masterkugel(n) 58A, 58B und/oder 58C ist/sind jeweils an dem oberen oder distalen Ende der Pole 56A, 56B und/oder 56C angeordnet.
Jeweilige(r) Neigungswinkel der Bodenfläche(n) 52B, 52C und/oder 52D kann bzw. können entsprechend dem Messobjekt W geändert werden, so dass alle (z.B. drei) Winkel im Wesentlichen gleich sind oder die Winkel für jeden Arm unterschiedlich sind. Alternativ kann die Bodenfläche 52A verlängert sein und die Bodenflächen 52C und 52D können weggelassen werden.
Durch spezielles Ändern der Höhe(n), in der (insbesondere alle) der Masterkugeln 58A, 58B und/oder 58C angeordnet sind, kann ein Koordinatensystem mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Darüber hinaus können insbesondere zwei oder drei Höhen der Masterkugeln 58A, 58B und 58D gleich sein.
Die Basis 52 und/oder das Spannfutter 54 vorzugsweise durch ein Material konfiguriert sind, das Röntgenstrahlen durchlässt.
In einem Zustand, in dem ein Werkstück W (als ein spezielles Messobjekt) an dem Koordinatenabgleichwerkzeug 50 montiert ist, wie in 3B gezeigt, ist das Koordinatenabgleichwerkzeug 50 insbesondere zur Verwendung an einem Drehtisch 16 der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung (in 1 und 2 gezeigt) oder an einer Oberflächenplatte 62 einer Koordinatenmessvorrichtung 60 (durch ein Beispiel in 4 gezeigt) angeordnet.
Die Koordinatenmessvorrichtung 60 enthält die Oberflächenplatte 62 (als eine spezielle Referenzebene); einen Portalrahmen 64, der insbesondere eine oder mehrere, insbesondere ein Paar Säulen 64a und 64b, die auf der Oberflächenplatte 62 in einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung beweglich sind (Y-Achsenrichtung), und/oder einen Balken bzw. Träger 64c aufweist, der von den Säulen 64a und/oder 64b vorragt (insbesondere diese überbrückt bzw. überspannt); eine bewegliche Säule 66, die sich auf dem Balken 64c des Portalrahmens 64 in einer Links-Rechts-Richtung (X-Achsenrichtung) bewegt; einen beweglichen Schieber 68, der sich auf der Säule 66 in einer vertikalen Richtung (Z-Achsenrichtung) bewegt; eine Sonde 70, die an dem Schieber 68 (insbesondere einem unteren Ende davon) befestigt ist; und/oder einen Stift 72a und zum Beispiel eine sphärische Messsonde 72b, die an der Sonde 70, insbesondere an einer Spitze (unteres Ende in der Zeichnung) der Sonde 70 befestigt sind.
In dieser Ausführungsform werden, wenn das Werkstück W an dem Koordinatenabgleichwerkzeug 50 fixiert ist, die Koordinaten des Werkstücks W relativ zu dem Koordinatenabgleichwerkzeug 50 insbesondere unter Verwendung der (insbesondere drei) Masterkugel(n) 58A 58B und/oder 58C bestimmt. Auf diese Weise werden die Koordinaten des Werkstücks W bestimmt, und daher ist eine Messung an den gleichen Koordinaten an den verschiedenen Vorrichtungen möglich.
Wenn mit der Koordinatenmessvorrichtung gemessen wird, kann, um mit hoher Genauigkeit zu messen, eine horizontale Aufstellung (wie in 3C gezeigt) verwendet werden, um eine Messung in der Lage AC (zum Beispiel horizontale Lage) zu ermöglichen, die mit der Koordinatenachse der Messvorrichtung ausgerichtet ist. Wenn jedoch mit der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung gemessen wird, kann eine Aufstellung unter einem Winkel (wie in 3D gezeigt) verwendet werden, um eine Messung in der Lage AD (geneigte Lage) zu ermöglichen, was das Erhalten eines Röntgentransmissionsbildes erleichtert. In diesem Beispiel ist die Lage AD, die eine Messung mit der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung erleichtert, wie in 5 gezeigt, ein Zustand, in dem keine Fläche senkrecht zu der Drehachse C des Drehtisches 16 ist. Dementsprechend können Messungen in der Lage durchgeführt werden, die für jede Messvorrichtung geeignet ist.
Messverfahren werden detailliert mit Bezug auf 6 unten beschrieben.
Zunächst wird das Werkstück W in Schritt 101 auf dem Koordinatenabgleichwerkzeug 50 montiert und mit dem Spannfutter 54 fixiert.
In Schritt 102 wird das Koordinatenabgleichwerkzeug 50 auf der Oberflächenplatte 62 der Koordinatenmessvorrichtung 60 in der Lage oder Position oder Ausrichtung AC angeordnet, welche die Messung (z.B. die in 3C gezeigte horizontale Lage) mit der Koordinatenmessvorrichtung 60 erleichtert.
Dann werden in Schritt 103 die eine oder mehreren (z.B. drei) Masterkugeln 58A, 58B und 58C mit der Koordinatenmesseinrichtung 60 gemessen oder detektiert und eine Mittelpunktkoordinate (als eine bestimmte Referenzkoordinate) wird gefunden oder bestimmt.
Als nächstes wird weiter in Schritt 104 ein Koordinatensystem basierend auf der/den Masterkugel(n) insbesondere unter Verwendung der Mittelpunktkoordinate gefunden. Insbesondere können, wie in 7 gezeigt, (1) eine Ebene unter Verwendung von drei Punkten generiert werden, (2) eine zur Ebene senkrechte Linie unter Verwendung der Ebene und eines einzelnen Punktes generiert werden und (3) eine Linie horizontal zu der Ebene kann mit den beiden Punkten gefunden werden.
Dann wird in Schritt 105 das Werkstück W in dem erhaltenen Koordinatensystem vermessen.
In Schritt 106 ist das Koordinatenabgleichwerkzeug 50 auf dem Drehtisch 16 der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung in der Lage oder Position oder Ausrichtung AD angeordnet, welche die Messung (beispielsweise die in 3D gezeigte geneigte Lage) mit der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung erleichtert.
Dann werden in Schritt 107 die eine oder mehreren (z.B. drei) Masterkugeln 58A, 58B und/oder 58C mit der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung gemessen oder detektiert und die Mittelpunktkoordinate (als die bestimmte Referenzkoordinate) wird gefunden oder bestimmt.
Als nächstes wird in Schritt 108 ein Koordinatensystem basierend auf der/den Masterkugel(n) unter Verwendung der Mittelpunktkoordinate gefunden, insbesondere auf dieselbe Weise wie in Schritt 104.
Dann wird in Schritt 109 das Werkstück W in dem erhaltenen Koordinatensystem vermessen.
Als nächstes werden weiter in Schritt 110 endgültige Messdaten durch Kalibrieren der Messdaten der in Schritt 109 erhaltenen Röntgen-CT-Vorrichtung mit externen Messdaten der in Schritt 105 erhaltenen Koordinatenmessvorrichtung erhalten.
Auf diese Weise kann eine hochgenaue Messung durchgeführt werden, indem die mit der Röntgen-CT-Vorrichtung erhaltenen Messdaten unter Verwendung der mit der Koordinatenmessvorrichtung erhaltenen externen Messdaten kalibriert werden.
Gemäß dieser Ausführungsform kann das Werkstück W leicht mit dem Spannfutter 54 fixiert werden. Darüber hinaus ist ein Verfahren zum Fixieren des Werkstücks W auf dem Koordinatenabgleichwerkzeug 50 nicht darauf beschränkt. Wie in einer zweiten speziellen Ausführungsform in 8 gezeigt, ist anstelle des Spannfutters 54 ein Sockel 55 (als ein spezieller Fixierer) an dem Koordinatenabgleichwerkzeug 50 bereitgestellt, und das Werkstück W kann an einer Werkstückmontagefläche 55A des Sockels 55 insbesondere mit einem Haftmittel, einem doppelseitigen Klebeband oder dergleichen befestigt sein.
Zusätzlich ist die Form der Basis 52 nicht auf die Form mit drei Trennarmen beschränkt.
Wenn es möglich ist, die Koordinatensysteme allein unter Verwendung des Werkstücks W auszurichten bzw. abzugleichen, können die Masterkugeln weggelassen werden, solange das Werkstück W in Lagen angeordnet werden kann, die für die Koordinatenmessvorrichtung und die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung geeignet sind.
Es ist anzumerken, dass die vorstehenden Beispiele lediglich zum Zwecke der Erläuterung bereitgestellt wurden und in keiner Weise als Einschränkung der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden sollen. Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Wörter, die hierin verwendet wurden, Wörter der Beschreibung und der Veranschaulichung und keine beschränkenden Worte sind. Änderungen können innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden, wie sie gegenwärtig angegeben und in der geänderten Form sind, ohne von dem Umfang und dem Wesen der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten abzuweichen, wie sie in den Ansprüchen definiert sind. Obwohl die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf spezielle Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin offenbarten Einzelheiten beschränkt sein; vielmehr erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf alle funktionell äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen, wie sie im Umfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Variationen und Modifikationen können möglich sein, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den Ansprüchen definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016215672 [0001]
JP 5408873 [0010, 0011, 0012, 0016]
JP 3427046 [0010]

Claims

Koordinatenausrichtungs- bzw. -abgleichwerkzeug (50) für eine Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung und eine Koordinatenmessvorrichtung (60), umfassend: eine Basis (52) mit zumindest zwei Bodenflächen (52A; 52B; 52C; 52D) zum Halten der Basis (52) in: einer Lage (AC) zur Messung durch die Koordinatenmessvorrichtung (60) und einer Lage (AD) zur Messung durch die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung; und einen Fixierer (54; 55), der konfiguriert ist, ein Messobjekt (W) an der Basis (52) zu fixieren.
Koordinatenabgleichwerkzeug für die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung und die Koordinatenmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lage (AC) zur Messung durch die Koordinatenmessvorrichtung (60) eine Lage (AC) ist, die mit einer Referenzebene (62) der Koordinatenmessvorrichtung (60) und einer Referenzebene des Messobjekts (W) übereinstimmt.
Koordinatenabgleichwerkzeug für die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung und die Koordinatenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lage (AD) zur Messung durch die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung eine geneigte Lage (AD) ist, die das Erhalten eines Röntgentransmissionsbildes erleichtert.
Koordinatenabgleichwerkzeug für die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung und die Koordinatenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend zumindest drei Masterkugeln (58A; 58B; 58C), die auf oder an der Basis (52) angeordnet sind.
Koordinatenabgleichwerkzeug für die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung und die Koordinatenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fixierer (54; 55) ein Spannfutter (54), ein Haftmittel (55) und/oder ein doppelseitiges Klebeband umfasst.
Koordinatenabgleichwerkzeug für die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung und die Koordinatenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basis (52) und/oder der Fixierer (54) durch ein Material konfiguriert sind, das Röntgenstrahlen durchlässt.
Messverfahren zum Vermessen eines Messobjekts (W), umfassend die folgenden Schritte: Montieren und Fixieren (101) des Messobjekts (W) auf einem Koordinatenausrichtungs- bzw. -abgleichwerkzeug (50); Anordnen (102) des Koordinatenabgleichwerkzeugs (50) an einer Koordinatenmessvorrichtung (60) in einer Lage (AC), die eine Messung mit der Koordinatenmessvorrichtung (60) erleichtert; Bestimmen (103; 104) einer Referenzkoordinate und eines jeweiligen Koordinatensystems mit der Koordinatenmessvorrichtung (60); Vermessen (105) des Messobjekts (W) in dem erhaltenen Koordinatensystem; Anordnen (106) des Koordinatenabgleichwerkzeugs (50) an einer Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung in der Lage (AD), welche die Messung mit der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung erleichtert; Bestimmen (107) der Referenzkoordinate mit der Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung und Erhalten (108) des jeweiligen Koordinatensystems basierend darauf; Vermessen (109) des Messobjekts (W) in dem erhaltenen Koordinatensystem; Erhalten (110) von endgültigen Messdaten durch Kalibrieren der erhaltenen Messdaten der Röntgen-CT-Vorrichtung (109) mit externen Messdaten, die mit der Koordinatenmessvorrichtung gemessen (105) werden.
Messverfahren nach Anspruch 7, wobei das Koordinatensystem unter Verwendung der Referenzkoordinate basierend auf dem Detektieren einer oder mehreren Masterkugeln (58A; 58B; 58C) gefunden wird (104), die auf oder an dem Koordinatenabgleichwerkzeug (50) angeordnet sind.
Messverfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend Detektieren von zumindest drei Masterkugeln (58A; 58B; 58C) und Generieren einer Ebene unter Verwendung von drei Punkten, die den detektierten Masterkugeln (58A; 58B; 58C) entsprechen, Generieren einer Linie senkrecht zu der Ebene, welche die Ebene und einen einzelnen Punkt verwendet, und Finden einer Linie horizontal zu der Ebene unter Verwendung der beiden Punkte.
Messverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, wobei die Lage (AC) zur Messung durch die Koordinatenmessvorrichtung (60) eine Lage (AC) ist, die mit einer Referenzebene (62) der Koordinatenmessvorrichtung (60) und einer Referenzebene des Messobjekts (W) übereinstimmt, und/oder wobei die Lage (AD) zur Messung durch die Mess-Röntgen-CT-Vorrichtung eine geneigte Lage (AD) ist, die das Erhalten eines Röntgentransmissionsbildes erleichtert.