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BERÜCKSICHTIGUNG DURCH VERWEIS
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Diese Anmeldung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2017 -
170153 , eingereicht am 5. September 2017, und beansprucht deren Priorität, wobei deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit berücksichtigt ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Oberflächentexturmessvorrichtung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Oberflächentexturmessvorrichtung, die z. B. die Form, die Oberflächenrauigkeit und dergleichen einer Oberfläche eines Werkstücks (zu messendes Objekt) durch Abtasten der Oberfläche des zu messenden Objekts misst. Mehr im Detail bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Randerkennungsfunktion einer Oberflächentexturmessvorrichtung und bezieht sich ferner auf eine Werkstückidentifikationsfunktion (Werkstück-Koordinatensystem-Einstellfunktion) auf Basis der Randerkennungsfunktion.
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Beschreibung des verwandten Standes der Technik
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Als Sensoren zum Erkennen eines Werkstücks gibt es z. B. Kontaktsonden. Diese Sensoren nähern sich jeweils der Oberfläche eines zu messenden Objekts entlang der Normallinienrichtung des Werkstücks und erkennen eine Position (Koordinaten) der Oberfläche des Werkstücks auf der Normallinie. Ein solcher Sensor (Sonde), der ein Werkstück als „Punkte“ erkennt, wird in dieser Schrift als Punktsensor bezeichnet. Durch Abtasten einer Oberfläche eines Werkstücks mit einem Punktsensor werden die Form, die Rauigkeit, die Welligkeit und dergleichen der Oberfläche des Werkstücks auf der Abtastungslinie ausführlich erfasst.
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Um ein Werkstück mit einer Formmessvorrichtung zu messen, muss ein Sensor auf einen Messausgangspunkt eingestellt werden. Ein Sensor kann von einem Benutzer visuell und manuell auf einen Messausgangspunkt eingestellt werden, was jedoch mit dem Problem verbunden ist, dass der Messausgangspunkt je nach den einzelnen Benutzern und jeder Messung variiert. Aus diesem Grund werden gewisse Verfahren zum Positionieren eines Sensors auf einem Messausgangspunkt verwendet.
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Als erstes Verfahren ist eine Formmessvorrichtung mit einem Bildsensor ausgestattet. In diesem Fall wird durch Durchführen einer Bildmessung eines Werkstücks ein Bild des Werkstücks durch den Bildsensor vorab erfasst. Die Form des Werkstücks wird durch eine Bilderkennungstechnik erkannt und ein Werkstückkoordinatensystem wird automatisch eingestellt. Danach wird ein Messausgangspunkt im Bild des Werkstücks automatisch erkannt und ein Punktsensor wird auf den Messausgangspunkt bewegt, um die Messung zu starten. Somit wird die Messung wie vom Benutzer angedacht durchgeführt und wird ein gewünschtes Messergebnis erhalten.
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Das Ausstatten einer Formmessvorrichtung mit einem Bildsensor und einer Bilderkennungsfunktion ist jedoch mit beträchtlichen Kosten verbunden.
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Als zweites Verfahren misst eine Formmessvorrichtung vorab ein Werkstück mit einem Punktsensor und stellt ein Werkstückkoordinatensystem automatisch ein (z. B.
JP 4041372 B und
JP 4359485 B ). Beispielsweise wird in
1 davon ausgegangen, dass die Oberflächentextur (die Rauigkeit und Welligkeit der Oberfläche) eines Werkstücks W durch Abtastmessung gemessen werden soll. Es wird weiter davon ausgegangen, dass eine Messlinie ML, die bei der Abtastmessung abzutasten ist, in einem Messteilprogramm vorab eingestellt ist. In diesem Fall wird im Messteilprogramm ein Werkstückkoordinatensystem z. B. auf Basis der Design-CAD-Daten des Werkstücks definiert und wird die Messlinie ML im Werkstückkoordinatensystem ausgewiesen.
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In 1 ist ein vorderseitiger erster Rand Ed1 eine Xw-Achse des Werkstückkoordinatensystems und ist ein zweiter Rand Ed2, der sich mit dem ersten Rand Ed1 (Xw-Achse) schneidet, eine Yw-Achse des Werkstückkoordinatensystems. Der Schnittpunkt der Xw-Achse und der Yw-Achse ist ein Ursprungspunkt Ow des Werkstückkoordinatensystems. Der Messausgangspunkt, die Messlinie ML (oder die Bewegungsrichtung des Punktsensors), der Messendpunkt und dergleichen werden im Werkstückkoordinatensystem eingestellt. (1 zeigt, dass die Ränder der leichteren Darstellung wegen etwas von den Koordinatenachsen versetzt sind.)
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Um eine tatsächliche Messung durchzuführen, kann ein Benutzer ein Werkstückkoordinatensystem jedes Mal, wenn ein Werkstück
W auf der Formmessvorrichtung platziert wird, visuell und manuell einstellen, die Formmessvorrichtung erkennt die Ränder des Werkstücks jedoch automatisch und stellt das Werkstückkoordinatensystem automatisch ein. Beispielsweise in der
JP 4041372 B und
JP 4359485 B tastet ein Punktsensor mehrmals in die Richtungen ab, die sich mit den Rändern schneiden, wie in
2 beispielhaft veranschaulicht, um die Randabschnitte vorab zu erkennen.
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Bei dem Beispiel von 2 tastet der Punktsensor in der Richtung, die sich mit dem vorderseitigen ersten Rand Ed1 schneidet, viermal (PL11 bis PL14) ab und tastet ferner in der Richtung, die sich mit dem zweiten Rand schneidet, viermal (PL15 bis PL18) ab. Während des Abtastens entlang der Vorabmesslinien PL11 bis PL14 gibt es Punkte, an denen die Messwerte plötzlich geändert werden. Wenn davon ausgegangen wird, dass diese Änderungspunkte CP11 bis CP14 sind, wird eine gerade Linie SL1 durch eine Linie definiert, die die Änderungspunkte CP11 bis CP14 verbindet. Gleichermaßen gibt es während des Abtastens entlang der Vorabmesslinien PL15 bis PL18 Punkte, an denen die Messwerte plötzlich verändert werden. Wenn davon ausgegangen wird, dass diese Änderungspunkte CP15 bis CP18 sind, wird eine gerade Linie SL2 durch eine Linie definiert, die die Änderungspunkte CP15 bis CP18 verbindet.
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Durch Berechnen des Schnittpunkts der geraden Linie SL1 und der geraden Linie SL2 wird der Ursprungspunkt Ow des Werkstückkoordinatensystems erfasst. Danach ist die gerade Linie SL1 die Xw-Achse des Werkstückkoordinatensystems und ist die gerade Linie SL2 die Yw-Achse des Werkstückkoordinatensystems. Die Richtung orthogonal zur Xw-Achse und Yw-Achse ist eine Zw-Achse. (2 zeigt, dass die Ränder der leichteren Darstellung wegen etwas von den Koordinatenachsen versetzt sind.)
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Auf diese Weise führt die Formmessvorrichtung automatisch eine Vorabmessung eines Werkstücks durch und stellt ein Werkstückkoordinatensystem ein und somit kann ein zu messender Abschnitt, der von einem Messteilprogramm ausgewiesen wird, (z. B. die Messlinie ML) gemessen werden.
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Man beachte, dass es für in der
JP 4041372 B und
JP 4359485 B offenbarte Sonden schwierig ist, einen Rand zu erkennen. Eine Formanalyse, die eine Mehrzahl von Schritten umfasst, wird mit „Erkennungswerten“ (Messwerten) durchgeführt, um einen charakteristischen Abschnitt wie z. B. einen Rand zu erkennen (
JP 4041372 B und
JP 4359485 B ).
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Als Punktsensoren gibt es z. B. chromatische Punktsensoren (CPS). (Ein chromatischer Punktsensor wird manchmal als Konfokalmikroskop bezeichnet.) Ein CPS verwendet Messlicht, um einen Brennpunkt einzustellen, und weist eine Auflösung extrem hoher Wellenlängenordnung auf. Ferner ist, da ein CPS ein kontaktloser Sensor ist, der Messdruck null und ist die Steifheit eines zu messenden Objekts nicht wichtig.
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Ein CPS ist ein bemerkenswerter Punktsensor mit vielen Vorteilen, ist jedoch mit dem Problem verbunden, dass die Messachse nur eine ist und dass der Messbereich äußerst kurz ist. Beispielsweise wenn ein CPS verwendet wird, um einen Rand zu erkennen, überschreitet der CPS seinen Bereich in dem Moment, wenn er den Rand überschreitet, und es kommt zu einem Erkennungsfehler. Somit kann eine mit einem CPS ausgestattete Formmessvorrichtung einen Rand eines Werkstücks nicht automatisch erkennen und kann somit ein Werkstückkoordinatensystem nicht automatisch mit einem einfachen Vorgang einstellen. Einem Benutzer bleibt nichts Anderes übrig, als ein Werkstück jedes Mal auf der gleichen Position zu platzieren, z. B. unter Verwendung einer Spannvorrichtung, oder ein Werkstückkoordinatensystem visuell und manuell einzustellen. Beide Optionen sind jedoch mit großem Zeitaufwand verbunden und die Messergebnisse variieren.
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Wie auch ein CPS, hat auch eine Kontakt- oder kontaktlose Sonde mit nur einer Messachse und einem äußerst kurzen Messbereich das übliche Problem, dass keine Randerkennung durchgeführt werden kann. Bei kontaktlosen Sensoren gibt es, wenn ein Sensor einen ausreichend langen Messbereich aufweist, diverse Erkennungsverfahren für einen optischen Sensor, einen elektrostatischen kapazitiven Sensor, einen magnetischen Sensor und dergleichen. Die jeweiligen Erkennungsverfahren haben ihre Charakteristika und manches Material oder manche Oberflächentextur ist nicht für jedes Verfahren geeignet. Somit kann der Randabschnitt eines Werkstücks nicht erkannt werden und kann ein Fehler auftreten.
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Ein Zweck der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Steuern einer Oberflächentexturmessvorrichtung, die mit einer Sonde ausgestattet ist, die keinen Randabschnitt erkennen kann, so dass sie eine Randerkennung automatisch durchführt und ein Werkstückkoordinatensystem automatisch einstellt.
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Demgemäß ist es möglich, Diskrepanzen durch einzelne Benutzer beim Einstellen eines Koordinatensystems zu verringern und die Praktikabilität der Koordinatensystemeinstellung zu verbessern.
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Ein Verfahren zum Steuern einer Oberflächentexturmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Oberflächentexturmessvorrichtung, die eine Oberfläche eines zu messenden Objekts mit einer Kontakt- oder kontaktlosen Sonde abtastet und eine Form der Oberfläche des zu messenden Objekts misst, wobei das Verfahren umfasst:
- Abtasten der Oberfläche des zu messenden Objekts entlang eines voreingestellten Vorabmesswegs mit der Sonde;
- wenn ein Erkennungsfehler der Sonde auftritt, vorübergehendes Eintragen eines Messwerts unmittelbar vor Auftritt des Erkennungsfehlers als vorübergehenden Randpunkt; und
- wenn der Erkennungsfehler während des darauffolgenden Abtastens entlang des Vorabmesswegs für eine vordefinierte Distanz kontinuierlich auftritt, Einstellen des vorübergehend eingetragenen vorübergehenden Randpunkts als Randpunkt.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass der Vorabmessweg so eingestellt wird, dass er sich in einem Maschinenkoordinatensystem von einer zu messenden virtuellen Oberfläche eines virtuell eingestellten virtuellen Objekts, das zu messen ist, erstreckt und sich ferner nach Überschreiten eines virtuellen Rands weiter gerade erstreckt.
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Ein Verfahren zum Steuern einer Oberflächentexturmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Oberflächentexturmessvorrichtung, die eine Oberfläche eines zu messenden Objekts mit einer Kontakt- oder kontaktlosen Sonde abtastet und eine Form der Oberfläche des zu messenden Objekts misst, wobei das Verfahren umfasst:
- Voreinstellen eines Vorabmesswegs, so dass er sich von außerhalb des zu messenden Objekts hin zu dem zu messenden Objekt erstreckt;
- Ausgeben eines Erkennungsfehlers, während die Sonde entlang des Vorabmesswegs außerhalb des zu messenden Objekts abtastet;
- Erfassen eines Messwerts, wenn die Sonde einen Rand des zu messenden Objekts erreicht; und
- Einstellen eines Punkts als Randpunkt, an dem ein Status, in dem der Messwert aufgrund des Erkennungsfehlers nicht erfassbar ist, auf einen Status geändert wird, in dem der Messwert erfassbar ist.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass die Sonde ein chromatischer Punktsensor ist.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schaubild, das schematisch zeigt, dass eine Abtastmessung an einem zu messenden Objekt durchgeführt wird;
- 2 ist ein Schaubild, das schematisch zeigt, dass eine Vorabmessung an einem zu messenden Objekt durchgeführt wird;
- 3 ist ein Schaubild, das eine Oberflächentexturmessvorrichtung schematisch zeigt;
- 4 ist ein Schaubild, das schematisch zeigt, dass eine Oberfläche eines zu messenden Objekts mit einem chromatischen Punktsensor abgetastet wird;
- 5 ist ein Schaubild, das schematisch zeigt, dass die Oberfläche des zu messenden Objekts mit dem chromatischen Punktsensor abgetastet wird;
- 6 ist ein Funktionsblockschaubild eines Host-Computers;
- 7 ist ein Ablaufplan, der ein Ursprungspunkteinstellungsverfahren erläutert;
- 8 ist ein Schaubild, das das Einstellen eines Vorabmesswegs erläutert;
- 9 ist ein Schaubild, das das Einstellen des Vorabmesswegs erläutert;
- 10 ist ein Schaubild, das das Einstellen des Vorabmesswegs erläutert;
- 11 ist ein Schaubild, das zeigt, dass ein zu messendes Objekt auf einem beweglichen Tisch platziert ist;
- 12 ist ein Ablaufplan, der das Ursprungspunkteinstellungsverfahren erläutert;
- 13 ist ein Ablaufplan, der das Ursprungspunkteinstellungsverfahren erläutert;
- 14 ist ein schematisches Schaubild, das die Bewegung der Vorabmessung erläutert;
- 15 ist ein Ablaufplan, der das Ursprungspunkteinstellungsverfahren erläutert;
- 16 ist ein Schaubild, das ein zu messendes Objekt mit einem Loch zeigt;
- 17 ist ein Schaubild, das ein modifiziertes Beispiel erläutert; und
- 18 ist ein Ablaufplan, der das modifizierte Beispiel erläutert.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Bezugszeichen veranschaulicht und beschrieben, die Elementen in den Zeichnungen zugewiesen sind.
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(Erste beispielhafte Ausführungsform)
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3 ist ein Schaubild, das eine Oberflächentexturmessvorrichtung 100 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
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Die Oberflächentexturmessvorrichtung 100 umfasst eine Koordinatenmessmaschine 200 und eine Steuercomputereinheit 300. Die Steuercomputereinheit 300 steuert den Antrieb der Koordinatenmessmaschine 200 und führt eine erforderliche Datenverarbeitung durch.
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Die Koordinatenmessmaschine 200 ist grob wie folgt konfiguriert.
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Auf einem Konsolentisch 210 ist ein beweglicher Tisch 220 montiert, auf dem ein Werkstück W als ein zu messendes Objekt platziert ist. Der bewegliche Tisch 220 wird von einem Y-Achsen-Antriebsmechanismus (nicht veranschaulicht) in Y-Achsen-Richtung angetrieben. Am hinteren Ende des Konsolentischs 210 ist ein sich nach oben erstreckender Rahmen 230 fixiert. Ein X-Achsen-Antriebsmechanismus und ein Z-Achsen-Antriebsmechanismus, die nicht veranschaulicht sind, sind innerhalb einer Abdeckung 240 angeordnet, die vom oberen Teil des Rahmens 230 hin zur Vorderseite vorsteht. Der X-Achsen-Antriebsmechanismus und der Z-Achsen-Antriebsmechanismus tragen einen chromatischen Punktsensor (CPS) 260. Der Z-Achsen-Antriebsmechanismus umfasst eine Z-Achsen-Säule und eine Z-Spindel 250, die innerhalb der Z-Achsen-Säule angeordnet ist, um sich aufwärts und abwärts zu bewegen. Der CPS 260 ist am unteren Teil der Z-Spindel 250 bereitgestellt, so dass er dem beweglichen Tisch 220 von oben zugewandt ist.
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Das Werkstück W als zu messendes Objekt ist auf dem beweglichen Tisch 220 platziert.
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Der X-Achsen-Antriebsmechanismus und der Z-Achsen-Antriebsmechanismus, die innerhalb der Abdeckung 240 angeordnet sind, und der Y-Achsen-Antriebsmechanismus des beweglichen Tischs 220 stellen einen Bewegungsmechanismus dar. Eine Konfiguration des Bewegungsmechanismus muss lediglich den CPS 260 und das Werkstück W dreidimensional relativ zueinander bewegen und ist nicht auf die obige Konfiguration beschränkt. Beispielsweise trägt ein fixierter Tisch den CPS 260, um diesen dreidimensional zu bewegen, oder umgekehrt.
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Der CPS 260 bestrahlt ein zu messendes Objekt mit Weißlicht (Messlicht) und passt den Brennpunkt unter Verwendung der axialen chromatischen Aberration des reflektierten Lichts äußerst genau und schnell an. Wenn ein zu erkennendes Objekt nicht auf der optischen Achse liegt, kann ein CPS das Objekt nicht erkennen, und dies bedeutet, dass die optische Achse die Messachsenlinie (Erkennungsachsenlinie) ist. Der Verfolgungsbereich des CPS 260 beträgt höchstens ungefähr 6 mm (± 3 mm) und mindestens ungefähr 0,25 mm (± 0,125 mm).
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Beispielsweise wird die Oberfläche eines Werkstücks wie in 4 gezeigt vom CPS 260 abgetastet.
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Zu diesem Zeitpunkt wird die Höhe des CPS 260 durch den Bewegungsmechanismus (den Z-Achsen-Antriebsmechanismus) so angepasst, dass der Brennpunkt angepasst wird. Die Änderung der Höhenpositionen des CPS 260 zu diesem Zeitpunkt entspricht der Form der Oberfläche des Werkstücks W (siehe 5).
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Die Steuercomputereinheit 300 umfasst einen Host-Computer 400 und ein Eingabe-/Ausgabemittel. Als Eingabe-/Ausgabemittel sind eine Anzeige 311, eine Tastatur 312, eine Maus 313 und ein Drucker 314 bereitgestellt. Die Anzeige 311 kann ein Touch-Panel sein.
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6 ist ein Funktionsblockschaubild des Host-Computers 400. Der Host-Computer 400 ist ein Computer, der eine CPU und einen Speicher umfasst. Der Host-Computer 400 steuert den Antrieb der Koordinatenmessmaschine 200 gemäß den Anweisungen eines Messteilprogramms 410 als Steuerprogramm. Beim Messteilprogramm 410 wurde wie eine Messung erfolgt, d. h., welche Abschnitte eines abzutastenden Werkstücks in welcher Reihenfolge, z. B. auf Basis der Design-CAD-Daten des zu messenden Objekts, als Messprogramm eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Werkstück die Referenz der Positionsausweisung und ist das Messprogramm auf Basis eines Werkstückkoordinatensystems ausgewiesen. Außerdem wurde ein Vorabmessprogramm 411 zum automatischen Einstellen des Werkstückkoordinatensystems eingestellt, dies ist jedoch später unter Bezugnahme auf einen Ablaufplan beschrieben.
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Der Host-Computer 400 umfasst ferner eine Antriebssteuerung 420 und einen Formanalysator 430. Die Antriebssteuerung 420 umfasst eine Bewegungsmechanismussteuerung 421 und eine Fokussierbestimmungseinheit 422. Die Bewegungsmechanismussteuerung 421 steuert den Antrieb des Bewegungsmechanismus der Koordinatenmessmaschine 200. Die Fokussierbestimmungseinheit 422 führt eine Fokussierbestimmung des CPS 260 durch. Die Bewegungsmechanismussteuerung 421 weist den Bewegungsmechanismus an, sich gemäß im Messteilprogramm 410 voreingestellten Bewegungsanweisungen zu bewegen.
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Die Bewegungsmechanismussteuerung 421 führt eine Feinabstimmung des Bewegungsmechanismus (insbesondere des Z-Achsen-Antriebsmechanismus) gemäß der Fokussierbestimmung der Fokussierbestimmungseinheit 422 durch, so dass die Distanz zwischen dem CPS 260 und der Oberfläche des Werkstücks die Brennweite ist. Die Fokussierbestimmungseinheit 422 umfasst einen Berechnungsprozessor (z. B. einen S-Form-Signal-(Fokussignal-)Berechner), der für die Fokussierbestimmung erforderlich ist, und weist einen Fokussierbestimmungsschwellenwert auf. Ferner wird ein Lichtmengenschwellenwert zum Ermitteln, ob die zum Anpassen des Brennpunkts erforderliche Lichtmenge erreicht ist, in der Fokussierbestimmungseinheit 422 eingestellt. Die Fokussierbestimmungseinheit 422 bestimmt, dass der Status, in dem das Messlicht den Lichtmengenschwellenwert nicht erreicht, als „Erkennungsfehler“.
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Der Formanalysator 430 verarbeitet die von der Koordinatenmessmaschine 200 erfassten Messdaten, um eine Formanalyse des Werkstücks W und dergleichen durchzuführen.
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(Bewegungserläuterung)
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Unter Bezugnahme auf die Ablaufpläne in den 7, 12, 13 und 15 wird ein Ursprungspunkteinstellverfahren beschrieben. Durch Durchführen des Vorabmessprogramms 411 wird eine automatische Ursprungspunkteinstellung durchgeführt. Das Vorabmessprogramm 411 führt die Schritte des Ablaufplans in den 12, 13 und 15 durch. Vor Ausführung muss der Benutzer einen Vorabmessweg im Messteilprogramm 410 einstellen (ST110 in 7).
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Beispielsweise wird davon ausgegangen, dass das Werkstück W eine flache Plattenform aufweist, wie in 8 durch die unterbrochene Linie gezeigt. Wenn davon ausgegangen wird, dass das Werkstück W im Wesentlichen in der Mitte des beweglichen Tischs 220 platziert wird, wird die Position einer zu messenden Oberfläche Sw auf dem beweglichen Tisch 220 auf Basis der Design-CAD-Daten des Werkstücks W grob bestimmt. Das virtuell auf dem beweglichen Tisch 220 platzierte Werkstück W wird als „zu messendes virtuelles Objekt 1W“ bezeichnet, die zu messende Oberfläche Sw des „zu messenden virtuellen Objekts“ wird als „zu messende virtuelle Oberfläche ISw“ bezeichnet. Ein Rand der zu messenden virtuellen Oberfläche wird als „virtueller Rand IEd“ bezeichnet.
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Der Benutzer stellt eine Mehrzahl von Vorabmesswegen PL im Maschinenkoordinatensystem ein, um den virtuellen Rand IEd des zu messenden virtuellen Objekts IW zu überschreiten. Hier wird davon ausgegangen, dass der Benutzer vier Vorabmesswege PL in der Richtung einstellt, die einen vorderseitigen ersten virtuellen Rand IEd1 überschreitet, und ferner drei Vorabmesswege PL in der Richtung einstellt, die einen zweiten virtuellen Rand IEd2 überschreitet, der sich mit dem ersten virtuellen Rand IEd1 schneidet.
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Um einen Vorabmessweg PL einzustellen, wird ein Weg eingestellt, der sich von einem Punkt auf der zu messenden virtuellen Oberfläche ISw hin zum virtuellen Rand IEd erstreckt. Danach wird der Vorabmessweg PL so eingestellt, dass er sich nach Überschreiten des virtuellen Rands IEd der zu messenden virtuellen Oberfläche ISw weiter gerade erstreckt, wie in 9 gezeigt. Anders ausgedrückt ist es nicht erforderlich, einen Weg einzustellen, der am virtuellen Rand entlang der Form des zu messenden Objekts dreht, wie in 10 gezeigt.
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Nachdem ein Vorabmessweg eingestellt wurde (ST110), wird das Werkstück W tatsächlich auf dem beweglichen Tisch 220 platziert, wie in 11 gezeigt (ST120). Auch wenn es natürlich ist, dass das tatsächliche Werkstück W etwas von der Position des „zu messenden virtuellen Objekts IW“ versetzt und etwas gedreht ist, ist dies zu diesem Zeitpunkt nicht wichtig, solange der Vorabmessweg PL den Rand Ed des Werkstücks W überschreitet. Der Benutzer wählt in diesem Status einen Modus der automatischen Ursprungspunkteinstellung aus und die Oberflächentexturmessvorrichtung 100 führt das Vorabmessprogramm 411 aus, so dass es die automatische Ursprungspunkteinstellung durchführt (ST200).
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Unter Bezugnahme auf die Ablaufpläne in den 12, 13 und 15 wird die Bewegung der automatischen Ursprungspunkteinstellung beschrieben. Zunächst wird ein Vorabmessweg PL in ST210 gelesen. Es liegt eine Mehrzahl von eingestellten Vorabmesswegen PL vor. Hier wird davon ausgegangen, dass die Vorabmesswege einer nach dem anderen sequentiell gelesen werden.
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Danach werden die Koordinaten eines Randpunkts auf dem Vorabmessweg PL erfasst (ST220). Die Bewegung zum Erfassen der Koordinaten des Randpunkts wird unter Bezugnahme auf die Ablaufpläne in den 13 und 15 beschrieben.
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Die Oberflächentexturmessvorrichtung 100 bewegt den CPS 260 zum Ausgangspunkt des Vorabmesswegs PL und startet das Abtasten vom Ausgangspunkt entlang des Vorabmesswegs PL. Wenn die Lichtmenge ausreichend ist und kein Erkennungsfehler auftritt (ST222: NEIN), ist die Bewegung die gleiche wie jene einer üblichen Messung. Die Höhe des CPS 260 wird so angepasst, dass der Brennpunkt auf Basis eines Fokussignals angepasst wird (ST223), und ein Messwert (xm, ym, zm) wird auf der Höhe, auf die der Brennpunkt angepasst ist, abgetastet (ST224). Beispielsweise ist die Bewegung zum Messen der zu messenden Oberfläche Sw des Werkstücks von einem Punkt PP1 zu einem Punkt PP2 in 14 äquivalent zu einer üblichen Abtastmessung.
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In dem Moment, in dem der CPS 260 jedoch den Punkt PP2, der die Randposition ist, passiert, kehrt kein reflektiertes Licht zum CPS 260 zurück. Danach kommt es aufgrund der unzureichenden Lichtmenge zu einem Erkennungsfehler (ST222: JA). Wenn ein Erkennungsfehler aufgetreten ist (ST222: JA), geht die Verarbeitung zum Ablaufplan in 15 über und wird der vorherige Abtastwert (xm, ym, zm) als vorübergehender Randpunkt eingetragen (ST225).
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Das Abtasten wird danach am restlichen Vorabmessweg PL durchgeführt, während der Erkennungsfehler kontinuierlich auftritt (ST226). Hier ist ein Verfahren zum Durchführen einer „Abtastung“ entlang des Vorabmesswegs PL, während der Erkennungsfehler kontinuierlich auftritt, beispielhaft veranschaulicht. Beispielsweise wenn ein Erkennungsfehler aufgrund der unzureichenden Lichtmenge auftritt, wird die Höhenposition des CPS 260 so angepasst, dass der Brennpunkt auf dem eingestellten Vorabmessweg virtuell angepasst wird (siehe 14). In diesem Status wird eine Abtastung pro Abtastpitch entlang des Vorabmesswegs durchgeführt. (Natürlich werden keine „Messwerte“ erfasst, der der Brennpunkt nicht angepasst ist, und werden einfach Fehlererkennungssignale ausgegeben.)
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Wenn der Erkennungsfehler beim Abtasten des restlichen Vorabmesswegs PL kontinuierlich auftritt (ST227: JA) und wenn ein Messwert auf dem restlichen Weg nicht abgetastet werden kann, da der Brennpunkt nicht angepasst ist, so bedeutet dies, dass der CPS 260 den Rand nach dem Punkt PP2 passiert hat. Somit ist der vorübergehende Randpunkt, der in ST225 vorübergehend eingetragen wurde, die Koordinaten des Rands auf dem Vorabmessweg PL. Die als vorübergehenden Randpunkt eingetragenen Koordinaten werden als Randpunkt eingestellt (ST228).
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Auf diese Weise wurde der Randpunkt auf dem Vorabmessweg PL erfasst, werden die Schritte ST221 bis ST228 an allen eingestellten Vorabmesswegen PL durchgeführt (ST230 in 12) und werden die jeweiligen Randpunkte aller Vorabmesswege PL erfasst (ST220 in 12). Wenn alle Randpunkte erfasst wurden, wird vom Formanalysator 430 eine Formanalyse durchgeführt (ST240). Demgemäß werden die Xw-Achse, die Yw-Achse und die Zw-Achse ermittelt und wird der Schnittpunkt der Koordinatenachsen als Ursprungspunkt eines Werkstückkoordinatensystems eingestellt, um das Werkstückkoordinatensystem einzustellen (ST250).
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Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform möglich, ein Werkstückkoordinatensystem und den Ursprungspunkt des Werkstückkoordinatensystems automatisch einzustellen, wenn eine Sensorsonde mit einem äußerst kurzen Verfolgungsbereich verwendet wird.
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(Ergänzende Erläuterung)
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Wenn ein Erkennungsfehler auftritt (ST222 in 13: JA), kann zu diesem Zeitpunkt davon ausgegangen werden, dass „der Randpunkt erfasst wurde“. Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform jedoch wird der restliche Vorabmessweg in den Schritten ST225 bis ST228 in 15 abgetastet, obwohl der Erkennungsfehler kontinuierlich auftritt. Danach wird, wenn der Erkennungsfehler aufgrund der unzureichenden Lichtmenge auf dem restlichen Weg weiterhin auftritt (ST227: JA), der vorübergehend eingetragene vorübergehende Randpunkt als Randpunkt eingetragen (ST228).
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Dies erfolgt, dass eine Kante, z. B. eines Lochs, nicht fälschlicherweise als Rand des Werkstücks wahrgenommen wird. Beispielsweise kann das Werkstück W ein Loch 12 nahe dem Außenrand aufweisen, wie in 16 gezeigt. Der Vorabmessweg PL kann so eingestellt werden, dass das Loch 12 vermieden wird, wenn das Werkstück W jedoch auf dem beweglichen Tisch 220 platziert ist (11), ist das tatsächliche Werkstück von der Position des „zu messenden virtuellen Objekts“ etwas versetzt und etwas verdreht und kann der Vorabmessweg nicht vermeiden, das Loch 12 zu passieren. Daher wird das Abtasten nach Auftreten eines Erkennungsfehlers (ST222: JA) bis zum Ende des Vorabmesswegs PL durchgeführt, während der Erkennungsfehler kontinuierlich auftritt, und wird der vorherige Abtastwert unmittelbar vor dem Erkennungsfehler als Randpunkt erfasst.
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(Modifiziertes Beispiel 1)
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Bei der ersten beispielhaften Ausführungsform wird der Vorabmessweg PL als Linie eingestellt, die den Ausgangspunkt und den Endpunkt verbindet. Als modifiziertes Beispiel 1 kann der Vorabmessweg PL mit den Koordinaten eines Ausgangspunkts PPs und einem Richtungsvektor Vd eingestellt werden (17). In diesem Fall wird bevorzugt, dass ein Längenschwellenwert Lt für die Randerkennung eingestellt wurde. Anders ausgedrückt wird nach Auftreten eines Erkennungsfehlers (ST222 in 13: JA), wenn der Erkennungsfehler nach dem Abtasten für die Distanz des Längenschwellenwerts Lt kontinuierlich auftritt, der vorübergehend eingetragene vorübergehende Randpunkt tatsächlich als Randpunkt eingetragen.
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Es wird auf den Ablaufplan in 18 Bezug genommen. Wenn der CPS 260 den Rand oder die Kante eines Lochs passiert, tritt ein Erkennungsfehler aufgrund der unzureichenden Lichtmenge auf (ST222 in 13) und wird der Abtastwert unmittelbar vor dem Erkennungsfehler als vorübergehender Randpunkt eingetragen, wobei der Erkennungsfehler als Auslöser verwendet wird (ST325 in 18). Der CPS 260 wird danach gemäß dem Richtungsvektor Vd des Vorabmesswegs PL um einen Abtastpitch bewegt, während der Erkennungsfehler kontinuierlich auftritt (ST326). Wenn der Erkennungsfehler kontinuierlich auftritt, nachdem der CPS 260 gemäß dem Richtungsvektor Vd um die Distanz des vordefinierten Längenschwellenwerts Lt bewegt wurde (ST327: JA), werden die als vorübergehenden Randpunkt eingetragenen Koordinaten als Randpunkt eingestellt (ST319).
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Wenn der Erkennungsfehler hingegen nicht weiterhin auftritt (ST327: NEIN) und wenn der Brennpunkt mit einem Fokussignal angepasst wurde, bedeutet dies, dass der Fehler den Rand nicht anzeigt (z. B. der Fehler zeigt ein Loch an), kehrt die Verarbeitung zum ersten Schritt (ST221 in 13) zurück, um die Schritte zu wiederholen.
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Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obige beispielhafte Ausführungsform beschränkt ist und verändert werden kann, ohne sich vom Umfang zu entfernen.
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Ein CPS ist als Punktsensor beispielhaft veranschaulicht, es kann jedoch z. B. auch ein Kontakttaster verwendet werden. Solange ein Sensor wie z. B. eine Sonde nur eine Messachse und einen äußerst kurzen Verfolgungsbereich (z. B. ungefähr ±3 mm oder ungefähr ± 0,3 mm) aufweist, ist ein solcher Sensor mit dem üblichen Problem der vorliegenden Erfindung verbunden und kann das Problem mit der vorliegenden Erfindung lösen. Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf einen Sondensensor breit anwendbar, sondern auch auf den Fall, dass eine Randerkennung nicht korrekt durchgeführt werden kann.
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Bei der obigen Beschreibung wird beispielhaft veranschaulicht, dass der Randpunkt auf den Punkt eingestellt wird, an dem der Status, in dem ein Messwert erfassbar ist, auf den Status geändert wird, in dem ein Erkennungsfehler auftritt (ST222 in 13: JA) und ein Messwert nicht mehr erfassbar ist (ST225 in 15 oder ST352 in 18).
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Es ist hingegen möglich, den Punkt als Endpunkt zu erkennen, an dem der Status, in dem ein Erkennungsfehler auftritt und ein Messwert nicht erfassbar ist, auf den Status geändert wird, in dem Messdaten erfassbar sind. In diesem Fall wurde der Vorabmessweg PL so eingestellt, dass er sich von außerhalb eines Werkstücks hin zum Werkstück erstreckt. Danach tritt, wenn eine Sonde (z. B. der CPS 260) außerhalb des Werkstücks entlang des Vorabmesswegs PL abtastet, ein Erkennungsfehler auf, wenn die Sonde jedoch den Rand des Werkstücks erreicht, wird der Messwert erfasst. Demgemäß ist es möglich, den Punkt als Randpunkt einzustellen, an dem der Status, in dem ein Messpunkt aufgrund des Erkennungsfehlers nicht erfassbar ist, auf den Status geändert wird, in dem Messdaten erfassbar sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017 [0001]
- JP 170153 [0001]
- JP 4041372 B [0007, 0009, 0013]
- JP 4359485 B [0007, 0009, 0013]
