DE102017203391A1 - Method and coordinate measuring machine for the metrological measurement of workpieces with the aid of a light table - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren 2 zur metrologischen Vermessung von Werkstücken 3 mittels eines Koordinatenmessgeräts 1 mit einem optischen Sensor 7 zur Erfassung von Bildinformationen mindestens eines zu vermessenden Werkstücks 3, wobei das Koordinatenmessgerät 1 mit einem Display 13 als Bestandteil eines Leuchttisch 11 ausgestattet ist, wobei während der Messung und / oder anschließend bei der Ausgabe der Messergebnisse das mindestens eine zu vermessende Werkstück 3 auf dem Display 13 des Koordinatenmessgeräts 1 ruht und wobei während der Messung das Display 13 zur Beleuchtung des mindestens einen zu vermessenden Werkstücks 3 und / oder wobei nach der Messung das Display 13 zur Darstellung der Messergebnisse des mindestens einen zu vermessenden Werkstücks 3 angesteuert wird. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Koordinatenmessgerät 1 umfassend einen Leuchttisch 11 zur Erzeugung eines auszuleuchtenden Feldes 15 und einen optischen Sensor 7 zur metrologischen Vermessung mindestens eines Werkstücks 3, wobei das auszuleuchtende Feld 15 des Leuchttischs 11 zeitlich und räumlich wählbar veränderlich ist und wobei der Leuchttisch 11 ein Display 13 als Bestandteil umfasst. The invention relates to a method 2 for metrological measurement of workpieces 3 by means of a coordinate measuring machine 1 with an optical sensor 7 for acquiring image information of at least one workpiece 3 to be measured, wherein the coordinate measuring machine 1 is equipped with a display 13 as part of a light table 11, wherein during the measurement and / or subsequently at the output of the measurement results, the at least one workpiece to be measured 3 rests on the display 13 of the coordinate measuring machine 1 and wherein during the measurement, the display 13 for illuminating the at least one workpiece 3 to be measured and / or wherein after the measurement the display 13 is controlled to display the measurement results of the at least one workpiece 3 to be measured. The invention further relates to a coordinate measuring machine 1 comprising a light table 11 for generating a field to be illuminated 15 and an optical sensor 7 for metrological measurement of at least one workpiece 3, wherein the field to be illuminated 15 of the light table 11 is temporally and spatially selectable variable and wherein the light table eleventh a display 13 as part includes.
Description
Die Erfindung betrifft einen Verfahren und ein Koordinatenmessgerät zur metrologischen Vermessung von Werkstücken mit Hilfe eines Leuchttischs.The invention relates to a method and a coordinate measuring machine for the metrological measurement of workpieces with the aid of a light table.
Leuchttische für unterschiedliche Anwendungen sind zum Beispiel aus
Bei der optischen Messtechnik wird für viele Anwendungen der senkrechte Schattenwurf eines Objektes auf einen Sensor bzw. Kamerachip ausgewertet. Dazu wird in einer mittels einem Kamerachip aufgenommenen Abbildung eines zu vermessenden Objektes bzw. Werkstückes der Schwarz-Weiß-Übergang mit der Lage von Kanten des Werkstücks in Verbindung gebracht. Durch Kalibration der verwendeten optischen Messtechnik anhand von Referenzobjekten bzw. Lehren ist eine solche Verbindung zwischen dem Schwarz-Weiß-Übergang im Bild und der realen Kantenlage beim Objekt herstellbar.In optical metrology, the vertical shadow cast of an object on a sensor or camera chip is evaluated for many applications. For this purpose, in a recorded by a camera chip image of an object to be measured or workpiece, the black and white transition with the location of edges of the workpiece is associated. By calibrating the optical measuring technique used based on reference objects or gauges such a connection between the black and white transition in the image and the real edge position at the object can be produced.
Grundvoraussetzung dabei ist allerdings, dass der Schattenwurf, also die hellen und dunklen Stellen in der aufgenommenen Abbildung, auch tatsächlich dem Profil des Messobjektes entspricht. Dazu haben vor allem optische Systeme, die für metrologische Zwecke eingesetzt werden sollen, nicht nur hohe Anforderungen an das abbildende System, sondern auch an das Beleuchtungssystem. Daher ist idealerweise die Beleuchtung an das abbildende System angepasst, um bestmögliche Ergebnisse zu erzielen.However, the basic prerequisite is that the shadow, ie the light and dark areas in the recorded image, actually corresponds to the profile of the measurement object. Optical systems, which are to be used for metrological purposes, not only have high demands on the imaging system, but also on the lighting system. Therefore, ideally, the lighting is adapted to the imaging system for the best possible results.
Für metrologische Zwecke wird typischerweise eine telezentrische Abbildungsoptik eingesetzt, damit ein eventuell falsch eingestellter Arbeitsabstand zwischen der Abbildungsoptik und dem zu vermessenden Werkstück sich nicht im Messfehler der Messung niederschlägt. In der Regel wird eine zugehörige Beleuchtungsoptik dann auch als eine telezentrische Beleuchtungsoptik realisiert sein. Eine telezentrische Beleuchtungsoptik ist hierbei eine Optik, deren Beleuchtungslicht gerichtet, d.h. kollimiert, auf das zu vermessende Werkstück auftrifft, wobei die Richtung des Beleuchtungslichtes parallel zu der Richtung der optischen Achse der telezentrischen Abbildungsoptik ausgerichtet ist, sofern keine optischen Umlenkelemente eingesetzt werden.For metrological purposes, a telecentric imaging optics is typically used, so that a possibly incorrectly set working distance between the imaging optics and the workpiece to be measured is not reflected in the measurement error of the measurement. As a rule, an associated illumination optics will then also be realized as a telecentric illumination optics. A telecentric illumination optics here is an optic whose illumination light is directed, i. collimated, impinging on the workpiece to be measured, wherein the direction of the illumination light is aligned parallel to the direction of the optical axis of the telecentric imaging optics, if no optical deflecting elements are used.
Der Einsatz einer an das Abbildungssystem angepassten Beleuchtungsoptik kann jedoch nicht immer realisiert werden. Gründe dafür sind u.a., dass sich ein ebenso aufwendiges Beleuchtungssystem dementsprechend in der Bauraum- und Kostenstruktur niederschlägt, da neben dem abbildenden System ein zweites, vollständiges Optiksystem in einem Koordinatenmessgerät verbaut werden muss. Als kostengünstige Alternative werden daher in der Regel die telezentrische Abbildungsoptik und das telezentrische Beleuchtungssystem gegenüber dem Leuchttisch beweglich ausgeführt, so dass beide optischen Systeme synchron zur Vermessung eines Werkstücks entlang diesem Werkstück bewegt werden können. Hierdurch werden großformatige und damit teure Optiken für entsprechend große Leuchttische vermieden.The use of an adapted to the imaging system illumination optics, however, can not always be realized. Reasons for this include, inter alia, that an equally complex lighting system is reflected accordingly in the space and cost structure, since in addition to the imaging system, a second, complete optical system must be installed in a coordinate measuring machine. As a cost-effective alternative, therefore, the telecentric imaging optics and the telecentric illumination system are generally designed to be movable relative to the light table, so that both optical systems can be moved synchronously to the measurement of a workpiece along this workpiece. As a result, large-sized and therefore expensive optics for correspondingly large light tables are avoided.
Als eine andere Alternativlösung wird allerdings häufig auch ein Leuchttisch eingesetzt, der durch den Einsatz von diffus strahlendem LED-Licht sehr flach und darüber hinaus auch kostengünstig gebaut werden kann. Es wird also aufgrund der Kosten und des Bauraums auf den Vorteil einer telezentrischen Beleuchtung verzichtet. Diese Maßnahme stößt allerdings dann an Ihre technischen Grenzen, wenn es gilt, Bauteilen mit zum Strahlengang parallel verlaufenden oder gekrümmten Oberflächen, wie z.B. ein liegender Zylinder zu vermessen. Durch das diffuse LED-Licht werden Reflexionen des diffusen Durchlichts in die Abbildungsoptik geleitet und auf dem Chip erfasst, die zu Messfehlern führen. Der „Schattenwurf“ entspricht dann nicht mehr dem realen Profil des Messobjektes.As another alternative solution, however, often a light table is used, which can be built very flat and also cost-effective by the use of diffused LED light. It is therefore dispensed with the advantage of a telecentric lighting due to the cost and space. However, this measure is then at its technical limits when it comes to components with parallel or curved surfaces to the beam path, such as. to measure a lying cylinder. Due to the diffused LED light, reflections of the diffuse transmitted light are directed into the imaging optics and recorded on the chip, which leads to measurement errors. The "shadow cast" then no longer corresponds to the real profile of the measurement object.
Ein weiteres Problem bei allen Beleuchtungssystemen und Leuchttischen tritt insbesondere bei der Messung mehrerer Werkstücke auf. Oftmals ist es hierbei für den Nutzer des Koordinatenmessgeräts schwierig, eine eindeutige Zuordnung bzw. eine eindeutige Verknüpfung der realen Werkstücke auf dem Leuchttisch mit der Darstellung der Werkstücke auf dem Monitor des Auswerterechners des Koordinatenmessgeräts vorzunehmen. In der Regel muss diese Verknüpfung durch den Nutzer selbst bewerkstelligt werden, indem er die Darstellung auf dem Monitor in seinem Kopf in die richtige Orientierung und die richtige Position der realen Werkstücke transferiert, um so zum Beispiel ein auf dem Monitor als fehlerhaft erkanntes Werkstück auch auf dem Leuchttisch des Koordinatenmessgeräts zu identifizieren.Another problem with all lighting systems and light tables occurs in particular when measuring several workpieces. Often it is difficult for the user of the coordinate measuring machine to make an unambiguous assignment or a unique combination of the real workpieces on the light table with the representation of the workpieces on the monitor of the evaluation of the coordinate measuring machine. In general, this linkage must be accomplished by the user himself, by transferring the display on the monitor in his head in the correct orientation and the correct position of the real workpieces, so as for example, on the monitor detected as defective workpiece also on to identify the light table of the coordinate measuring machine.
Zusätzlich besteht bei der Messung von mehreren Werkstücken auch das Problem, dass das Signal- zu Rausch-Verhältnis am Detektor bzw. Sensor durch zu viel Licht des Leuchttischs aus den Zwischenräumen zwischen den Werkstücken reduziert wird.In addition, in the measurement of multiple workpieces, the problem is that the signal to noise ratio at the detector or sensor by too much light of the light table from the Gaps between the workpieces is reduced.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren für metrologische Anwendungen sowie ein entsprechendes Koordinatenmessgerät mit einem Leuchttisch bereitzustellen, mit dem Ziel, insbesondere bei der Messung mehrerer Werkstücke die für die Messung notwendige lokale Lichtmenge des Leuchttischs auf ein Mindestmaß zu reduzieren und / oder nach einer erfolgten Messung mehrerer Werkstücke, die Werkstücke auf dem Leuchttisch mit Informationen über mindestens ein Werkstück auszuzeichnen.The object of the invention is therefore to provide a simple and cost-effective method for metrological applications and a corresponding coordinate measuring machine with a light table, with the aim, especially in the measurement of multiple workpieces to reduce the necessary for the measurement of local light amount of the light table to a minimum and / / or after a successful measurement of a plurality of workpieces, marking the workpieces on the light table with information about at least one workpiece.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur metrologischen Vermessung von Werkstücken mittels eines Koordinatenmessgeräts mit einem optischen Sensor zur Erfassung von Bildinformationen mindestens eines zu vermessenden Werkstücks, wobei das Koordinatenmessgerät mit einem Display als Bestandteil eines Leuchttisch ausgestattet ist, wobei während der Messung und / oder anschließend bei der Ausgabe der Messergebnisse das mindestens eine zu vermessende Werkstück auf dem Display des Koordinatenmessgeräts ruht und wobei während der Messung das Display zur Beleuchtung des mindestens einen zu vermessenden Werkstücks und / oder wobei nach der Messung das Display zur Darstellung der Messergebnisse des mindestens einen zu vermessenden Werkstücks angesteuert wird.This object is achieved by a method for metrological measurement of workpieces by means of a coordinate measuring machine with an optical sensor for acquiring image information at least one workpiece to be measured, the coordinate measuring machine is equipped with a display as part of a light table, wherein during the measurement and / or subsequently during the output of the measurement results, the at least one workpiece to be measured rests on the display of the coordinate measuring machine and during the measurement the display for illuminating the at least one workpiece to be measured and / or after measurement the display for displaying the measurement results of at least one to be measured Workpiece is controlled.
Unter einem Display wird im Rahmen dieser Erfindung ein TFT-, LCD- oder OLED-Display usw. verstanden, wie es für den bekannten Einsatz bei Handys und / oder Tablets und / oder PC-Monitoren verwendet wird.In the context of this invention, a display is understood to be a TFT, LCD or OLED display, etc., as used for the known use in mobile phones and / or tablets and / or PC monitors.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das Display eines Handys und /oder eines Tablets und / oder eines PCs eine ausreichende Lichtmenge zur Beleuchtung von Werkstücken und insbesondere zur Beleuchtung der Außenkonturen von Werkstücken erzeugen kann. Ferner wurde erkannt, dass die Pixel eines solches Display individuell angesteuert werden können, so dass zum Beispiel aus den Zwischenräumen zwischen den Werkstücken bei der gleichzeitigen Messung von mehreren Werkstücken kein Licht emittiert wird, wodurch sich das Signal- zu Rausch-Verhältnis des Sensors des Koordinatenmessgeräts bei solchen Messungen verbessern lässt. Darüber hinaus bietet ein Display insbesondere gegenüber einem herkömmlichen Leuchttisch die Flexibilität, dass bestimmte Werkstücke und / oder deren geometrische Merkmale nach der Messung durch das Display markiert bzw. angezeigt werden können.According to the invention, it was recognized that the display of a mobile phone and / or a tablet and / or a PC can generate a sufficient amount of light for illuminating workpieces and in particular for illuminating the outer contours of workpieces. Furthermore, it has been recognized that the pixels of such a display can be controlled individually, so that, for example, no light is emitted from the interspaces between the workpieces in the simultaneous measurement of multiple workpieces, thereby increasing the signal-to-noise ratio of the CMM sensor improve with such measurements. In addition, a display offers the flexibility, in particular over a conventional light table, that certain workpieces and / or their geometric features can be marked or displayed by the display after the measurement.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren die folgende Schritte:
- - Erfassen oder Vorgeben mindestens einer ersten Übersichtsbildinformation des mindestens einen Werkstücks;
- - Definieren eines Lichthofs zur Beleuchtung der Außenkontur des mindestens einen Werkstücks;
- - Erzeugen eines Lichthofs durch Ansteuerung des Displays;
- - Erfassen mindestens einer zweiten Bildinformation des mindestens einen Werkstücks;
- - Ermitteln von Kanteninformationen bezüglich des mindestens einen Werkstücks anhand von Bildinformationen; und
- - Vergleichen der aus den Kanteninformationen gewonnenen geometrischen Merkmale des mindestens einen Werkstücks mit den in einem Prüfplan hinterlegten geometrischen Merkmalen.
- Detecting or specifying at least one first overview image information of the at least one workpiece;
- - Defining an atrium to illuminate the outer contour of the at least one workpiece;
- - generating an atrium by driving the display;
- - Detecting at least a second image information of the at least one workpiece;
- - Determining edge information regarding the at least one workpiece based on image information; and
- - Comparing the obtained from the edge information geometric features of the at least one workpiece with the stored in a test plan geometric features.
Indem zunächst eine Übersichtsbildinformation über das mindestens eine Werkstück gewonnen wird bzw. aus bereits vorhandenen Daten wie zum Beispiel CAD Daten vorgegeben wird, kann anhand dieser Übersichtbildinformation ein Lichthof um die Außenkontur des Werkstücks definiert werden, der für eine Vermessung des Werkstücks mittels des Koordinatenmessgeräts ausreichend ist. Anschließend kann dann dieser Lichthof durch Ansteuerung entsprechender Pixel des Displays erzeugt werden und es kann eine zweite Bildinformation über das Werkstück, die eigentliche Messinformation, gewonnen werden. Anschließend können die Bildinformationen mittels Standard-Bibliotheken bzw. StandardVerfahren zur Kantendetektion hinsichtlich der Lage der Kanten des mindestens einen Werkstücks untersucht werden. Schließlich können die aus der Kanteninformation gewonnenen geometrischen Merkmale des mindestens einen vermessenen Werkstücks mit den in einem Prüfplan hinterlegten Sollwerten der geometrischen Merkmale inklusive der dort hinterlegten Toleranzen des Werkstücks verglichen werden. Ein solches erfindungsgemäßes Verfahren erlaubt somit den Soll- / Ist-Vergleich von Werkstücken und damit eine Qualitätssicherung von Produktionsprozessen.By first acquiring overview image information about the at least one workpiece or predefining existing data such as CAD data, on the basis of this overview image information, an atrium around the outer contour of the workpiece can be defined, which is sufficient for a measurement of the workpiece by means of the coordinate measuring device , Subsequently, this halo can be generated by driving corresponding pixels of the display and it can be a second image information about the workpiece, the actual measurement information, won. Subsequently, the image information can be examined by means of standard libraries or standard methods for edge detection with regard to the position of the edges of the at least one workpiece. Finally, the geometric features of the at least one measured workpiece obtained from the edge information can be compared with the setpoint values of the geometric features stored in a test plan, including the tolerances of the workpiece stored there. Such an inventive method thus allows the target / actual comparison of workpieces and thus quality assurance of production processes.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Anzeigens des mindestens einen Werkstücks in Toleranz und / oder außer Toleranz mittels des Displays. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei der gleichzeitigen Messung mehrerer Werkstücke die fehlerhaften Werkstücke, deren geometrischen Merkmale außerhalb der zulässigen und im Prüfplan hinterlegten Toleranz liegen, angezeigt werden. Hierdurch entfällt bei mehreren Werkstücken der fehleranfällige Abgleich des Nutzer zwischen der Darstellung der fehlerhaften Teile auf dem Monitor des Koordinatenmessgeräts und den realen Werkstücken auf dem Leuchttisch des Koordinatenmessgeräts.In a further embodiment, the method according to the invention comprises the step of displaying the at least one workpiece in tolerance and / or out of tolerance by means of the display. This has the advantage that, especially in the simultaneous measurement of several workpieces, the faulty workpieces whose geometric features lie outside the permissible tolerance and stored in the test plan are displayed. As a result, the error-prone adjustment of the user between the representation of the defective parts on the monitor of the coordinate measuring machine and the real workpieces on the light table of the coordinate measuring machine is omitted for several workpieces.
In einer Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Ausgebens wenigstens eines geometrischen Merkmals des mindestens einen Werkstücks mittels des Displays. Hierdurch können für den Nutzer wichtige geometrische Merkmale direkt am Werkstück angezeigt werden. Eine Verwechslungsgefahr der Werkstücke oder ein Übertragungsfehler vom Monitor des Koordinatenmessgeräts hin zum realen Werkstück kann somit ausgeschlossen werden. In an embodiment, the method according to the invention comprises the step of outputting at least one geometric feature of the at least one workpiece by means of the display. As a result, important geometric features can be displayed directly on the workpiece for the user. A risk of confusion of the workpieces or a transmission error from the monitor of the coordinate measuring machine to the real workpiece can thus be excluded.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei der Definition eines Lichthofs ein nicht notwendigerweise zusammenhängender zu beleuchtender Flächenabschnitt des Displays definiert, der sich von + 5 mm bis - 5 mm bevorzugt von +1 mm bis - 1 mm in Richtung der Normalen der Außenkontur um die aus der Übersichtbildinformation gewonnene Außenkontur erstreckt. Hierdurch wird unnötiges Licht zwischen den Werkstücken bei der Vermessung von mehreren Werkstücken vermieden.In a further embodiment of the method according to the invention, an area of the display which is not necessarily contiguous to be illuminated is defined in the definition of an atrium, preferably from +1 mm to -1 mm in the direction of the normal of the outer contour of +5 mm to -5 mm the outer contour obtained from the overview image information extends. As a result, unnecessary light between the workpieces in the measurement of multiple workpieces is avoided.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei der Erfassung der mindestens einen zweiten Bildinformation des Werkstücks während der Erzeugung des Lichthofs der Speicher des Sensors mehrfach ausgelesen und die zweite Bildinformation durch Zusammen- und / oder Aneinanderfügen der einzelnen hieraus erzeugten Speicherinformationen gewonnen. Durch eine solche mittels Stitching oder Mosaicing erzeugte zweite Bildinformation wird der Streulichtanteil innerhalb der zweiten Bildinformation erheblich reduziert, da die Belichtungszeit für einzelne Bereiche der zweiten Bildinformation im Vergleich zu der Zeit für die Erzeugung der gesamten zweiten Bildinformation begrenzt ist.In one embodiment of the method according to the invention, during the detection of the at least one second image information of the workpiece during the generation of the atrium, the memory of the sensor is read out several times and the second image information is obtained by merging and / or joining the individual memory information generated therefrom. Such a second image information generated by means of stitching or mosaicing considerably reduces the scattered light component within the second image information since the exposure time is limited for individual regions of the second image information in comparison to the time for the generation of the entire second image information.
Alternativ hierzu wird in einer weiteren Ausführungsform bei der Erfassung der mindestens einen zweiten Bildinformation des Werkstücks während der Erzeugung des Lichthofs der Speicher des Sensors mehrfach ausgelesen und die Kanteninformation des Werkstücks aus den einzelnen hieraus erzeugten Speicherinformationen durch Zusammen- und / oder Aneinanderfügen der einzelnen hieraus gewonnen Kanteninformationen gewonnen.Alternatively, in another embodiment, during the detection of the at least one second image information of the workpiece during the generation of the atrium, the memory of the sensor is read out several times and the edge information of the workpiece is obtained from the individual memory information generated therefrom by merging and / or joining the individual ones thereof Edge information gained.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der gewonnenen Kanteninformationen automatisiert oder durch Anforderung des Nutzers geometrische Merkmale des Werkstücks ermittelt. Hierdurch wird eine Qualitätssicherung ermöglicht, da z.B. gemäß einem Prüfplan automatisiert die für eine Qualitätssicherung interessierenden geometrischen Merkmale des Werkstücks ermittelt und für weitere Auswertungen zur Verfügung gestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Auswahl geometrischer Merkmale auch durch Interaktion des Nutzers erfolgen.In one embodiment of the method according to the invention, geometrical features of the workpiece are determined automatically based on the obtained edge information or by request of the user. This enables quality assurance since e.g. In accordance with a test plan, the geometric features of the workpiece of interest for quality assurance are determined automatically and made available for further evaluations. Alternatively or additionally, such a selection of geometrical features can also take place through interaction of the user.
Die vorliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Koordinatenmessgerät umfassend einen Leuchttisch zur Erzeugung eines auszuleuchtenden Feldes und einen optischen Sensor zur metrologischen Vermessung mindestens eines Werkstücks, wobei das auszuleuchtende Feld des Leuchttischs zeitlich und räumlich wählbar veränderlich ist und wobei der Leuchttisch ein Display als Bestandteil umfasst. Wie bereits oben erwähnt wurde erfindungsgemäß erkannt, dass die individuelle Ansteuerbarkeit der einzelnen Pixel eines Displays es ermöglicht, ein solches Display zur gezielten Beleuchtung der Außenkonturen von Werkstücken und / oder zur Anzeige von Werkstücken bei der Vermessung von Werkstücken mittels eines Koordinatenmessgeräts einzusetzen.The present object is further achieved by a coordinate measuring machine comprising a light table for generating a field to be illuminated and an optical sensor for metrological measurement of at least one workpiece, wherein the field to be illuminated of the light table is temporally and spatially selectable variable and wherein the light table comprises a display as part. As already mentioned above, it has been recognized according to the invention that the individual controllability of the individual pixels of a display makes it possible to use such a display for targeted illumination of the outer contours of workpieces and / or for displaying workpieces during the measurement of workpieces by means of a coordinate measuring machine.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts ist das Display ein Farbdisplay, wodurch Formabweichungen des mindestens einen Werkstücks außer Toleranz mit einer bestimmten Farbbeleuchtung des Werkstücks angezeigt werden können. Hierdurch ist es zum Beispiel möglich, ein fehlerhaftes Werkstück bereits auf dem Leuchttisch des Koordinatenmessgeräts liegend in der Farbe Rot zu markieren, so dass eine sofortige Aussortierung durch den Nutzer des Koordinatenmessgeräts mit einer sehr geringen Verwechslungsgefahr gewährleistet wird.In one embodiment of the coordinate measuring machine according to the invention, the display is a color display, whereby form deviations of the at least one workpiece can be displayed out of tolerance with a specific color illumination of the workpiece. This makes it possible, for example, already mark a defective workpiece lying on the light table of the CMM in the color red, so that an immediate sorting is ensured by the user of the CMM with a very low risk of confusion.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts zeigt das Display mindestens ein geometrisches Merkmal und / oder dessen Abweichung von einem Sollwert des geometrischen Merkmals des mindestens einen Werkstücks als Zahlenwert in unmittelbarer Nähe des Auflageortes des Werkstücks auf dem Display zur Betrachtung durch den Nutzer des Koordinatenmessgeräts an. Hierdurch können die Istwerte der geometrischen Merkmale der Werkstücke direkt an oder unterhalb der realen Werkstücke auf dem Display angezeigt werden. Somit erhält der Nutzer direkt durch das Display die Information über die gemessenen geometrischen Merkmale und kann sich zusätzlich oder alternativ die Abweichung der geometrischen Merkmale von den gewünschten Sollwerten der Werkstücke ausgeben lassen. Dies hat den unmittelbaren Vorteil, dass eine ansonsten notwendige Betrachtung des Monitors des Koordinatenmessgeräts entfällt und dass der Nutzer somit direkt beim manuellen Beladen und Entladen des Koordinatenmessgeräts eine Rückkopplung über die Qualität der Werkstücke erhält.In a further embodiment of the coordinate measuring machine according to the invention, the display displays at least one geometric feature and / or its deviation from a desired value of the geometric feature of the at least one workpiece as a numerical value in the immediate vicinity of the location of the workpiece on the display for viewing by the user of the coordinate measuring machine. As a result, the actual values of the geometric features of the workpieces can be displayed directly on or below the real workpieces on the display. Thus, the user receives information about the measured geometric features directly through the display and, additionally or alternatively, the deviation of the geometric features from the desired setpoint values of the workpieces can be output. This has the immediate advantage that an otherwise necessary viewing of the monitor of the coordinate measuring machine is eliminated and that the user thus receives a feedback on the quality of the workpieces directly during manual loading and unloading of the coordinate measuring machine.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts ist das Display derart ausgelegt, dass das Beleuchtungslicht das auszuleuchtende Feld nahezu senkrecht verlässt, wobei die lokalen Schwerstrahlwinkeln des Beleuchtungslichts hierbei Abweichungen von der Senkrechten in Bezug auf das auszuleuchtende Feld von kleiner 5°, bevorzugt kleiner 2° aufweisen. Hierdurch wird eine telezentrische bzw. senkrechte Beleuchtung von Werkstücken sichergestellt.In one embodiment of the coordinate measuring machine according to the invention, the display is designed such that the illumination light the field to be illuminated almost vertically leaves, wherein the local gravity angles of the illumination light in this case deviations from the perpendicular with respect to the field to be illuminated of less than 5 °, preferably less than 2 °. As a result, a telecentric or vertical illumination of workpieces is ensured.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts weisen die maximalen lokalen Öffnungswinkel des Beleuchtungslichts beim Verlassen des auszuleuchtenden Feldes eine Abweichung in Bezug zu dem zugehörigen lokalen Schwerstrahlwinkel von kleiner 5°, bevorzugt kleiner 2° auf. Hierdurch wird eine homogene bzw. möglichst parallel ausgerichtete Beleuchtungswinkelverteilung sichergestellt.In a further embodiment of the coordinate measuring machine according to the invention, the maximum local aperture angles of the illumination light when leaving the field to be illuminated deviate with respect to the associated local centroid beam angle of less than 5 °, preferably less than 2 °. As a result, a homogeneous or aligned as possible parallel illumination angle distribution is ensured.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts umfasst der Leuchttisch einen Lammellenfilter zur Ausrichtung des Beleuchtungslichts des Displays, wobei dieser Lammellenfilter durch eine Folie ausgestaltet ist. Folien-Lammellenfilter sind eine kostengünstige Maßnahme, um Beleuchtungslicht einerseits auszurichten und andererseits in seiner Winkelverteilung zu homogenisieren bzw. zu parallelisieren.In one embodiment of the coordinate measuring machine according to the invention, the light table comprises a Lammellenfilter for aligning the illumination light of the display, said Lammellenfilter is configured by a film. Film-Lammellenfilter are a cost-effective measure to align lighting light on the one hand and on the other hand to homogenize in its angular distribution or to parallelize.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention with reference to the figures, the essential details of the invention show, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. In diesen zeigt
-
1 eine schematische Darstellung eines Koordinatenmessgeräts des Standes der Technik; -
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Koordinatenmess geräts; -
3 eine schematische Darstellung einer ersten Übersichtsbildinformation eines zu vermessenden Werkstücks; -
4 eine schematische Darstellung eines Lichthofs um das zu vermessende Werkstück; -
5 eine schematische Darstellung einer zweiten Übersichtsbildinformation eines zu vermessenden Werkstücks bei Nutzung eines Displays zur Beleuchtung; -
6 eine schematische Darstellung der Anzeige eines vermessenen Werkstücks in Toleranz und / oder außer Toleranz sowie der Anzeige mindestens eines geometrischen Merkmals des vermessenen Werkstücks; und -
7 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a schematic representation of a coordinate measuring machine of the prior art; -
2 a schematic representation of a coordinate measuring device according to the invention; -
3 a schematic representation of a first overview image information of a workpiece to be measured; -
4 a schematic representation of a halo around the workpiece to be measured; -
5 a schematic representation of a second overview image information of a workpiece to be measured when using a display for lighting; -
6 a schematic representation of the display of a measured workpiece in tolerance and / or out of tolerance and the display of at least one geometric feature of the measured workpiece; and -
7 a schematic representation of an embodiment of the method according to the invention.
Die
Die
Aus der Übersichtsbildinformation des Werkstücks
Als notwendiger Lichthof mit einer gewissen Mindesttiefe des Lichthofs
Die
Die
Die
- -
Erfassung 4 oder Vorgabe 4 mindestens einer ersten Übersichtsbildinformation desWerkstücks 3 ; - -
Definition 6 eines Lichthofs23 zur Beleuchtung der Außenkontur des Werkstücks3 anhand der aus der Übersichtsbildinformation gewonnenen Außenkontur desWerkstücks 3 ; - -
Erzeugen 8 des Lichthofs23 durch das Display13 des Leuchttischs11 ; - -
Erfassung 10 mindestens einer zweiten Bildinformation des Werkstücks3 während der Erzeugung8 des Lichthofs23 ; und - -
Ermitteln 12 von Kanteninformationen bezüglich des Werkstücks3 anhand der mindestens einen zweiten Bildinformation.
- -
Capture 4 ordefault 4 at least a first overview image information of theworkpiece 3 ; - - Definition
6 ahalo 23 for illuminating the outer contour of theworkpiece 3 based on the obtained from the overview image information outer contour of theworkpiece 3 ; - - Produce
8th of theatrium 23 through the display13 of the light table11 ; - -
Capture 10 at least a second image information of theworkpiece 3 during production8th of theatrium 23 ; and - - Determine
12 of edge information regarding theworkpiece 3 on the basis of the at least one second image information.
Bei Schritt
Anhand der aus der Übersichtsbildinformation gewonnenen Außenkontur des Werkstücks
Beim Erzeugen
Während der Erzeugung
Alternativ hierzu kann bei der Erfassung
Darüber hinaus kann bei der Erfassung
Im weiteren Schritt
Zum Beispiel werden in einer Ausführungsform des Verfahrens
Im weiteren Schritt
Gemäß Schritt
Alternativ oder zusätzlich zu Schritt
Die anhand von
Es versteht sich somit, dass das in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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