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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von dimensionalen und/oder geometrischen Eigenschaften eines Messobjekts unter Verwendung eines Messkopfes, der relativ zu dem Messobjekt in einem Messvolumen bewegbar ist und der dazu eingerichtet ist, ausgewählte Messpunkte an dem Messobjekt zu erfassen, mit den Schritten:
- - Bewegen des Messkopfes relativ zu dem Messobjekt gemäß einer ersten definierten Messbahn, die in einer ersten definierten Schnittebene des Messobjekts verläuft, und Erfassen einer Vielzahl von ersten Schnittebenenkoordinaten entlang der ersten definierten Messbahn mit Hilfe des Messkopfes, wobei die erste definierte Messbahn eine erste Umlaufrichtung um das Messobjekt definiert,
- - Bewegen des Messkopfes relativ zu dem Messobjekt gemäß einer definierten Verbindungsbahn zu einer zweiten definierten Schnittebene des Messobjekts,
- - Bewegen des Messkopfes relativ zu dem Messobjekt gemäß einer zweiten definierten Messbahn, die in einer zweiten definierten Schnittebene des Messobjekts verläuft, und Erfassen einer Vielzahl von zweiten Schnittebenenkoordinaten entlang der zweiten definierten Messbahn mit Hilfe des Messkopfes, wobei die zweite definierte Messbahn eine zweite Umlaufrichtung um das Messobjekt definiert, und
- - Bestimmen der dimensionalen und/oder geometrischen Eigenschaften des Messobjekts unter Verwendung der ersten Schnittebenenkoordinaten und der zweiten Schnittebenenkoordinaten.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Bestimmen von dimensionalen und/oder geometrischen Eigenschaften eines Messobjekts, mit einem Messkopf, der relativ zu dem Messobjekt in einem Messvolumen bewegbar ist und der dazu eingerichtet ist, ausgewählte Messpunkte an dem Messobjekt zu erfassen, und mit einer Auswerte- und Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren der vorgenannten Art mit Hilfe des Messkopfes zu implementieren.
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Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus
EP 2 527 782 B1 bekannt.
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EP 2 527 782 B1 offenbart ein Verfahren zum Messen eines Querschnittsprofils an einem Messobjekt mit Hilfe eines taktilen Messkopfes. Bei diesem Verfahren wird die Tastspitze des Messkopfes an einem ausgewählten Punkt mit der Messobjektoberfläche in Kontakt gebracht. Anschließend wird der Messkopf im Kontakt zu der Messoberfläche über eine definierte Wegstrecke beschleunigt, bis eine definierte Startposition erreicht ist. Sobald der Messkopf die Startposition erreicht, wird der Messkopf entlang einer definierten ersten Messbahn um das Messobjekt herum bewegt, wobei die Tastspitze im Kontakt mit der Messoberfläche gehalten wird. Auslenkungen der Tastspitze relativ zu dem Messkopf werden aufgezeichnet und für die Berechnung von Messpunktkoordinaten entlang der definierten ersten Messbahn verwendet. Sobald der Messkopf den Startpunkt der Messbahn wieder erreicht, wird der Messkopf abgebremst, während er sich noch ein Stück weit entlang der bereits einmal durchlaufenen Messbahn bewegt. Sobald der Messkopf zum Stillstand gekommen ist, wird er entlang einer geradlinigen Bahn entgegen der bisherigen Bewegungsrichtung zu einer zweiten Messebene bewegt. In der zweiten Messebene wird der Messkopf entlang einer zweiten definierten Messbahn bewegt, wobei der Messkopf auch hier zunächst eine definierte Beschleunigungsstrecke durchläuft. Wichtig für das Verfahren gemäß
EP 2 527 782 B1 ist, dass die definierte Verbindungsbahn den Versatz ausgleicht, der durch das Beschleunigen und Abbremsen des Messkopfes entsteht, so dass die Startpunkte der verschiedenen Messbahnen entlang einer gemeinsamen Achse senkrecht zu den Messebenen ausgerichtet sind.
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DE 197 12 029 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern einer Messvorrichtung nach Solldaten, wobei die Steuerdaten auf Basis der Sollpositionen bestimmt werden. Wahlweise können das Werkstück und/oder der taktile Messkopf im Verlauf der Messung um gedreht werden.
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WO 90/07097 A1 und
US 2008/021672 A1 offenbaren jeweils Verfahren zum Bestimmen von dimensionalen Eigenschaften von Messobjekten, bei denen ein taktiler Messkopf gemäß einer helixförmigen Messbahn relativ zu einem Messobjekt bewegt wird.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben. Wünschenswert sind ein Verfahren und eine Vorrichtung, die eine Minimierung der Gesamtmesszeit beim Messen eines Objekts in mehreren Schnittebenen ermöglichen. Wünschenswert ist insbesondere, Überlapp- und Transferwege des Messkopfes beim Messen in mehreren Schnittebenen zu optimieren.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Verbindungsbahn die erste definierte Schnittebene in der ersten Umlaufrichtung verlässt und wobei die Verbindungsbahn in der zweiten Umlaufrichtung in die zweite definierte Schnittebene einmündet.
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Mit dem neuen Verfahren und der neuen Vorrichtung bilden die erste definierte Messbahn und die Verbindungsbahn in ihrem Übergangsbereich einen gemeinsamen Kurvenabschnitt, der der Startkurve eines Flugzeugs ähnelt. Bei einem taktilen Messkopf mit einem Taststift, dessen Spitze die Messobjektoberfläche berührt, bewegt sich die Tastspitze also entlang einer zunächst flachen „Startkurve“ aus der ersten Schnittebene heraus. Die Tastspitze führt eine Bewegung mit einem Richtungsvektor aus, der mit dem Richtungsvektor unmittelbar vor Verlassen der ersten Schnittebene einen geringen Winkel von beispielsweise kleiner oder gleich 5° einschließt. Erst nach Verlassen der ersten Schnittebene und Erreichen eines definierten Abstandes senkrecht zu der ersten Schnittebene („Flughöhe“) erfährt die Tastspitze größere Richtungsänderungen, so wie ein Flugzeug auch erst nach Erreichen einer definierten Flughöhe Kurs auf das eigentliche Flugziel nimmt. In gleicher Weise „landet“ die Tastspitze des taktilen Messkopfes am Ende der Verbindungsbahn mit einem flachen „Landeanflug“ richtungsgleich zu der zweiten Umlaufrichtung auf der zweiten definierten Schnittebene. Zwischen dem „Start“ von der ersten Schnittebene und der „Landung“ in der zweiten Schnittebene kann die Verbindungsbahn einen oder mehrere Kurvenverläufe aufweisen, die sich von den Kurvenverläufen beim Verlassen der ersten Schnittebene und beim Einmünden in die zweite Schnittebene signifikant unterscheiden, ähnlich wie das auch bei einem Flugzeug der Fall ist. Insbesondere kann die Verbindungsbahn nach Verlassen der ersten Schnittebene und vor dem Einmünden in die zweite Schnittebene enge Kurvenradien bis hin zu einer Richtungsumkehr beinhalten. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen bleibt der taktile Messkopf über die gesamte Bewegung entlang der ersten definierten Messbahn, der Verbindungsbahn und der zweiten definierten Messbahn im Kontakt mit dem Messobjekt. In weiteren Ausführungsbeispielen ist es jedoch möglich, dass die Tastspitze des Messkopfes von dem Messobjekt „abhebt“, um etwa über eine Nut oder eine andere Vertiefung „zu springen“ oder auch um die zweite Schnittebene schneller zu erreichen.
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In einer weiteren symbolhaften Analogie entspricht die Bewegung des Messkopfes derjenigen eines Kraftfahrzeugs, das an einem Autobahnkreuz mit einer kontinuierlichen Bewegung von einer ersten Fahrspur auf einer ersten Autobahn auf eine zweite Fahrspur einer zweiten Autobahn wechselt. Dabei entspricht die erste Fahrspur der ersten definierten Messbahn und die zweite Fahrspur entspricht der zweiten definierten Messbahn. Sowohl das Verlassen der ersten Fahrspur (erste Messbahn) als auch das Auffahren auf die zweite Fahrspur (zweite Messbahn) erfolgen jeweils mit kleinen Änderungen des jeweils momentanen Richtungsvektors. Nach Verlassen der ersten Fahrspur kann das Fahrzeug jedoch im engen Kurvenradius des Autobahnkreuzes größere Richtungsänderungen erfahren.
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Mit anderen Worten verlässt die Verbindungsbahn die erste definierte Schnittebene hier ohne Richtungsumkehr. Der Messkopf folgt beim Verlassen der ersten Schnittebene weitgehend richtungsgleich der Bewegung, die er entlang der ersten definierten Messbahn ausgeführt hat. Weitgehend richtungsgleich bringt hier zum Ausdruck, dass der momentane Richtungsvektor der Bewegung beim Verlassen der ersten Schnittebene, d.h. im Übergang von der ersten definierten Messbahn zu der Verbindungsbahn, zwar eine geringe Änderung senkrecht zu der ersten Schnittebene erfahren muss, da die Verbindungsbahn andernfalls nicht aus der Schnittebene austreten würde. Diese Änderung ist jedoch klein im Vergleich zu späteren Richtungsänderungen, die der Messkopf in einem mittleren Abschnitt der Verbindungsbahn erfährt. Beispielsweise kann die Richtungsänderung der Verbindungsbahn auf den ersten 5% der Länge der Verbindungsbahn (gemessen von dem Verlassen der ersten Schnittebene an) auf 10% der maximalen Richtungsänderung entlang des weiteren Verlaufs der Verbindungsbahn begrenzt sein.
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In bevorzugten Ausführungsbeispielen beschreibt die Verbindungsbahn eine Kurve, die im Bereich der jeweiligen Schnittebene stetig und differenzierbar an die jeweilige Messbahn anschließt. Mit anderen Worten ist die gemeinsame Bahnkurve im Bereich des Übergangs von der ersten definierten Messbahn zu der Verbindungsbahn und im Bereich des Übergangs von der Verbindungsbahn zu der zweiten definierten Messbahn in den bevorzugten Ausführungsbeispielen stetig und differenzierbar. Vorzugsweise ist die gemeinsame Bahnkurve in den genannten Bereichen mehrfach differenzierbar. In einigen Ausführungsbeispielen kann die gemeinsame Bahnkurve in den genannten Übergangsbereichen einer Splinefunktion, insbesondere einer kubischen Splinefunktion entsprechen.
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Das neue Verfahren und die neue Vorrichtung ermöglichen eine sehr effiziente Messung eines Messobjekts in mehreren voneinander entfernten Schnittebenen, weil durch einen sanften Übergang von der ersten definierten Messbahn zur Verbindungsbahn und von der Verbindungsbahn zur zweiten definierten Messbahn Überlappungen in den genannten Messbahnen minimiert werden können. Insbesondere kann das Abbremsen und Beschleunigen des Messkopfes entlang der Verbindungsbahn erfolgen. Der Messkopf kann entlang der Verbindungsbahn mit einer variierenden Geschwindigkeit bewegt werden, ohne dass dies die Bewegungsgeschwindigkeit des Messkopfes entlang der definierten Messbahnen beeinträchtigt. Wie sich gezeigt hat, können die jeweiligen Startpunkte der ersten definierten Messbahn und der zweiten definierten Messbahn entgegen der Lehre der
EP 2 527 782 B1 an verschiedenen Stellen (in der jeweiligen Umlaufrichtung gesehen) liegen, d.h. die jeweiligen Startpunkte müssen nicht zueinander ausgerichtet sein. Durch den sanften Übergang zwischen Messbahnen und Verbindungsbahn kann man gleichwohl eine gleichbleibend hohe Messgenauigkeit erreichen. Vorteilhaft können das neue Verfahren und die entsprechende Vorrichtung verwendet werden, um ein Messobjekt in mehreren Schnittebenen zu messen, die nicht parallel zueinander liegen.
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Insgesamt ermöglichen das neue Verfahren und die entsprechende Vorrichtung daher eine zeiteffiziente Bestimmung von dimensionalen und/oder geometrischen Eigenschaften eines Messobjekts entlang von mehreren Schnittebenen mit einer hohen Genauigkeit. Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des neuen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung sind die erste Umlaufrichtung und die zweite Umlaufrichtung gleich.
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In dieser Ausgestaltung kann der Messkopf die erste definierte Messbahn und die zweite definierte Messbahn an in Umfangsrichtung relativ zueinander versetzten Startpunkten beginnen, aber im Übrigen kann die Bewegung des Messkopfes entlang der ersten und zweiten definierten Messbahn gleich sein. Dementsprechend wirken sich systematische Einflüsse, beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen in den Maschinenführungen oder Temperatureinflüssen in der Vorrichtung in weitgehend gleicher Weise auf die Messwerte entlang der ersten und zweiten definierten Messbahn aus. Die systematischen Einflüsse können in gleicher Weise korrigiert werden und die Vergleichbarkeit der Messergebnisse entlang der ersten und zweiten definierten Messbahn wird erhöht.
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In einer weiteren Ausgestaltung verläuft die Verbindungsbahn umkehrungsfrei in der ersten Umlaufrichtung.
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In dieser Ausgestaltung wird der Messkopf entlang der ersten definierten Messbahn, entlang der definierten Verbindungsbahn und entlang der zweiten definierten Messbahn einheitlich entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt. Insbesondere entlang der Verbindungsbahn kann die momentane Bewegungsrichtung durchaus variieren, aber die Variation findet hier ohne Richtungsumkehr statt. Die maximale Variation der Bewegungsrichtung liegt daher zwischen +90° und -90° (jeweils einschließlich) bezogen auf die erste Umlaufrichtung. Die Ausgestaltung trägt vorteilhaft zu einer zeiteffizienten Messung mit einer hohen Messgenauigkeit bei, da die Bewegung des Messkopfes sehr fließend erfolgen können. Störeinflüsse aufgrund von Trägheitskräften und/oder Vibrationen werden vorteilhaft minimiert.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird der Messkopf entlang der ersten definierten Messbahn, entlang der definierten Verbindungsbahn und entlang der zweiten definierten Messbahn durchgehend mit einer Momentangeschwindigkeit größer null bewegt.
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In dieser Ausgestaltung wird der Messkopf mit einer kontinuierlichen Bewegung ohne Zwischenstopp von der ersten definierten Messbahn zu der zweiten definierten Messbahn überführt. Der Messkopf verlässt die erste definierte Schnittebene mit einer kontinuierlichen Bewegung und mündet mit einer eben solchen Bewegung in die zweite definierte Schnittebene ein. Auch diese Ausgestaltung trägt dazu bei, das Messobjekt zeiteffizient und mit einer gleichbleibend hohen Messgenauigkeit zu messen.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird der Messkopf mit einer Momentangeschwindigkeit bewegt, die entlang der ersten definierten Messbahn unterhalb einer ersten Maximalgeschwindigkeit liegt, die entlang der zweiten definierten Messbahn unterhalb einer zweiten Maximalgeschwindigkeit liegt, und die entlang der definierten Verbindungsbahn unterhalb einer dritten Maximalgeschwindigkeit liegt, wobei die dritte Maximalgeschwindigkeit höher ist als die erste und die zweite Maximalgeschwindigkeit.
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In dieser Ausgestaltung wird die Momentangeschwindigkeit des Messkopfes in Abhängigkeit von der jeweils durchlaufenden Bahn auf eine andere Maximalgeschwindigkeit begrenzt. Die jeweilige Momentangeschwindigkeit kann entlang der ersten und zweiten definierten Messbahn, vor allem aber entlang der definierten Verbindungsbahn variieren. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Messkopf entlang der ersten definierten Messbahn und entlang der zweiten definierten Messbahn mit einer jeweils konstanten Momentangeschwindigkeit bewegt werden, die für die erste definierte Messbahn und die zweite definierte Messbahn unterschiedlich oder gleich sein kann. Vorteilhaft kann der Messkopf entlang der Verbindungsbahn jedoch mit einer höheren Momentangeschwindigkeit bewegt werden. In all diesen Fällen ist die Bewegung des Messkopfes oder Messelements relativ zu dem Messobjekt auf eine Maximalgeschwindigkeit begrenzt, die vorteilhaft als Parameter in der Vorrichtung abgespeichert ist. Die Geschwindigkeitsbegrenzung entlang der definierten Verbindungsbahn ist hier höher als entlang der ersten und zweiten Messbahn. Die Ausgestaltung trägt vorteilhaft dazu bei, den Messkopf in kurzer Zeit von der ersten definierten Schnittebene zu der zweiten definierten Schnittebene zu überführen und die Messgenauigkeit entlang der Messbahnen zu optimieren. Die Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft in Ausführungsbeispielen, bei denen die Bahnplanung in der Auswerte- und Steuereinheit der Vorrichtung erfolgt, weil vorhandene und bekannte Bahnplanungsalgorithmen verwendet werden können. Dadurch dass der Parameter für die dritte Maximalgeschwindigkeit separat von dem oder den Parametern für die erste und/oder zweite Maximalgeschwindigkeit festgelegt ist, kann die zeiteffiziente Implementierung des neuen Verfahrens auf sehr einfache und kostengünstige Weise erreicht werden.
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In besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen wird der Messkopf außerdem mit einer jeweiligen Momentanbeschleunigung bewegt, die entlang der ersten definierten Messbahn unterhalb einer ersten Maximalbeschleunigung liegt, die entlang der zweiten definierten Messbahn unterhalb einer zweiten Maximalbeschleunigung liegt, und die entlang der definierten Verbindungsbahn unterhalb einer dritten Maximalbeschleunigung liegt, wobei die dritte Maximalbeschleunigung höher ist als die erste und die zweite Maximalbeschleunigung. Mit anderen Worten wird in diesen Ausführungsbeispielen ein individueller Parameter für die Maximalbeschleunigung entlang der definierten Verbindungsbahn festgelegt, der sich von der Maximalbeschleunigung entlang der ersten und zweiten definierten Messbahn unterscheiden kann und insbesondere höher sein kann. Auch diese Ausgestaltung trägt vorteilhaft dazu bei, das neue Verfahren und die entsprechende Vorrichtung kostengünstig und zeiteffizient zu implementieren.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird der Messkopf entlang der ersten definierten Messbahn, entlang der definierten Verbindungsbahn und entlang der zweiten definierten Messbahn durchgehend mit einer Ruckbegrenzung bewegt.
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Eine Ruckbegrenzung im Sinne dieser Ausgestaltung bedeutet, dass die zeitliche Ableitung des Beschleunigungsprofils, gemäß dem der Messkopf entlang der ersten definierten Messbahn, entlang der Verbindungsbahn und entlang der zweiten definierten Messbahn bewegt wird, auf einen definierten Maximalwert begrenzt ist. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen des Verfahrens und der Vorrichtung ist der Maximalwert für die Ruckbegrenzung als Parameter in einem geeigneten Speicher hinterlegt und die Bahnplanung und Bahnsteuerung erfolgt in Abhängigkeit von diesem Parameter. Mit anderen Worten wird der Messkopf entlang der Messbahnen und entlang der Verbindungsbahn in Abhängigkeit von dem definierten Parameter für die Ruckbegrenzung bewegt. Die Ausgestaltung trägt vorteilhaft dazu bei, eine fließende und möglichst vibrationsfreie Bewegung des Messkopfes relativ zu dem Messobjekt zu implementieren. Mittelbar trägt die Ausgestaltung dazu bei, eine zeiteffiziente Messung mit hoher Messgenauigkeit entlang der ersten und zweiten definierten Messbahn zu erreichen.
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In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die Verbindungsbahn zwischen der ersten definierten Schnittebene und der zweiten definierten Schnittebene eine definierte Bahnlänge, die einen Anfangsabschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen Endabschnitt beinhaltet, wobei sich der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt jeweils über < 10% der Bahnlänge erstrecken und den mittleren Abschnitt begrenzen, und wobei Tangentialwinkel zwischen der ersten Schnittebene und Tangentialvektoren an den Anfangsabschnitt jeweils kleiner als 45° sind. Vorzugsweise sind die Tangentialvektoren an den Anfangsabschnitt jeweils kleiner als 30° und weiter bevorzugt jeweils kleiner als 10°. Dabei beziehen sich diese Gradangaben jeweils auf den spitzen Winkel zwischen den Tangentialvektoren und der ersten Schnittebene. Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die genannten Winkelangaben alternativ oder ergänzend auch für die Tangentialwinkel zwischen der zweiten Schnittebene und dem Endabschnitt gelten. Vorzugsweise sind die Tangentialwinkel auf den ersten 5% und den letzten 5% der Verbindungsbahn jeweils kleiner als 10°.
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In dieser Ausgestaltung wird die „Start- und Landebewegung“ des Messkopfes in Bezug auf die erste definierte Schnittebene und/oder in Bezug auf die zweite definierte Schnittebene auf einen Winkelbereich konkretisiert, der sich in bevorzugten Ausführungsbeispielen als vorteilhaft gezeigt hat. Alternativ hierzu können das neue Verfahren und die entsprechende Vorrichtung in anderen Ausführungsbeispielen mit Tangentialwinkeln implementiert werden, die größer als 45° sind, wobei die Vorteile des neuen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung umso deutlicher zutage treten, je kleiner die genannten Tangentialwinkel sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der mittlere Abschnitt zumindest einen gekrümmten Bahnteil und/oder zumindest einen geradlinigen Bahnteil auf.
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In einigen Ausführungsbeispielen kann der mittlere Abschnitt der Verbindungsbahn einen Bahnteil aufweisen, der senkrecht zu der ersten und/oder zweiten definierten Schnittebene verläuft. Die Ausgestaltung macht es möglich, die benötigte Zeit für die Überführung des Messkopfes von der ersten definierten Messbahn zu einer weit entfernten zweiten Messbahn zu minimieren.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird der Messkopf entlang der ersten definierten Messbahn und entlang der zweiten definierten Messbahn jeweils mit einem definierten Abstand zu den ausgewählten Messpunkten bewegt, wobei der definierte Abstand mit Hilfe eines geschlossenen Regelkreises eingestellt wird.
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In dieser Ausgestaltung wird der Messkopf im sogenannten Abstandsregelmodus oder Scanningmodus entlang der Messbahnen bewegt. In einigen Ausführungsbeispielen besitzt der Messkopf einen Taststift mit einer Tastspitze, die mit den Messpunkten in Kontakt gebracht wird. Der Messkopf erfasst Auslenkungen des Taststiftes relativ zur Messkopfbasis und die Schnittebenenkoordinaten entlang der Messbahnen werden unter Verwendung der erfassten Taststiftauslenkungen bestimmt. Im Abstandsregelmodus bzw. Scanningmodus wird der Messkopf in diesen Ausführungsbeispielen häufig so bewegt, dass der Taststift in seiner Ruhelage gehalten wird, d.h. die Auslenkungen des Taststiftes werden mit Hilfe des geschlossenen Regelkreises minimiert. Der definierte Abstand zu den ausgewählten Messpunkten wird in diesen Ausführungsbeispielen vorteilhaft eingestellt, indem die Taststiftauslenkungen während der Bewegung des Messkopfes entlang der jeweiligen Messbahn minimiert werden. In vergleichbarer Weise ist eine Bewegung des Messkopfes in einem Abstandsregelmodus bzw. Scanningmodus auch mit einem berührungslos messenden Messkopf möglich, indem der Messkopf beispielsweise mit Hilfe einer optischen und/oder kapazitiven Entfernungsmessung und mit Hilfe eines geschlossenen Regelkreises bewegt wird. Die Ausgestaltung ermöglicht eine sehr schnelle Erfassung einer hohen Anzahl von Messpunkten entlang der definierten Messbahnen und ist daher sehr vorteilhaft, um eine zeiteffiziente Messung mit hohem Detailgrad zu ermöglichen.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird der Messkopf entlang der Verbindungsbahn mit einem definierten Überführungsabstand zu dem Messobjekt bewegt, wobei der definierte Überführungsabstand mit Hilfe eines geschlossenen Regelkreises eingestellt wird.
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In dieser Ausgestaltung wird der Messkopf auch entlang der Verbindungsbahn in einem Abstandsregelmodus bzw. Scanningmodus bewegt. Vorzugsweise ist der Überführungsabstand gleich dem zuvor genannten Messabstand. Die Ausgestaltung trägt zur einem besonders fließenden Übergang von der Bewegung des Messkopfes entlang der ersten definierten Messbahn zu der Bewegung entlang der Verbindungsbahn und weiter zu der zweiten definierten Messbahn bei, weil der Messkopf durchgehend im selben Modus bewegt wird. Darüber hinaus können Messwerte entlang der Verbindungsbahn für die Bestimmung der dimensionalen und/oder geometrischen Eigenschaften des Messobjekts verwendet werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird der Messkopf entlang der Verbindungsbahn unter Verwendung von definierten Sollpositionen bewegt.
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In dieser Ausgestaltung wird der Messkopf entlang der Verbindungsbahn vorteilhaft mit einem Lageregler bzw. in einem Lagereglermodus bewegt. Bei einer Lageregelung bewegt sich der Messkopf entlang von vordefinierten Sollpositionen, die mit Hilfe des Lagereglers angefahren werden, wobei es in diesem Fall nicht darauf ankommt, ob sich der relative Abstand zwischen dem Messkopf und dem Messobjekt verändert. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass der Messkopf entlang der Verbindungsbahn mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt werden kann. Dementsprechend kann diese Ausgestaltung vorteilhaft dazu beitragen, die Gesamtmesszeit zu minimieren.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird die Verbindungsbahn in Abhängigkeit von der ersten definierten Messbahn und der zweiten definierten Messbahn mit Hilfe eines Routenplanungsalgorithmus bestimmt, der die Gesamtmesszeit minimiert.
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Die Gesamtmesszeit ergibt sich in dieser Ausgestaltung als Summe der Zeiten für die Bewegung des Messkopfes entlang der ersten definierten Messbahn, entlang der zweiten definierten Messbahn und entlang der Verbindungsbahn. In dieser Ausgestaltung wird die Gesamtmesszeit als primäres Optimierungskriterium verwendet, wobei diese Priorisierung in bevorzugten Ausführungsbeispielen auf die Bestimmung der Verbindungsbahn beschränkt ist. Dementsprechend kann die Bahnplanung für die erste definierte Messbahn und die zweite definierte Messbahn in einigen Ausführungsbeispielen mit einer Priorisierung auf die Messgenauigkeit erfolgen, wohingegen die Bahnplanung für die Bewegung des Messkopfes entlang der Verbindungsbahn die Minimierung der Gesamtmesszeit als primäres Optimierungskriterium verwendet. In bevorzugten Ausführungsbeispielen werden insbesondere die jeweiligen Momentangeschwindigkeiten und die jeweiligen Momentanwinkel, unter denen der Messkopf Richtungsänderungen erfährt, als Variablen verwendet, deren aktuelle Werte mit Hilfe des Routenplanungsalgorithmus und dem Optimierungskriterium „Gesamtmesszeit minimiert“ bestimmt werden. Für die Routenplanung an sich kann jeder Routenplanungsalgorithmus verwendet werden, der den einschlägigen Fachleuten auf diesem Gebiet zur Verfügung steht, sofern er die Minimierung der Gesamtmesszeit als Optimierungskriterium ermöglicht.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das Messobjekt eine Vorderseite und eine Rückseite in der ersten Umlaufrichtung auf, wobei die Verbindungsbahn die erste definierte Schnittebene auf der Vorderseite verlässt und auf der Rückseite in die zweite definierte Schnittebene einmündet.
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In dieser Ausgestaltung liegen die Startpunkte der ersten definierten Messbahn und der zweiten definierten Messbahn auf verschiedenen Seiten des Messobjekts. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn das Messobjekt einen flachen und insbesondere quaderförmigen Körper aufweist, wie dies beispielsweise bei Smartphones oder Turbinenschaufeln der Fall ist. Die Platzierung der jeweiligen Startpunkte der ersten und zweiten Messbahn auf unterschiedlichen Seiten des Messobjekts ermöglicht eine besonders zeiteffiziente Messung mit hoher Präzision, weil der Messkopf sehr schnell zu einem definierten Startpunkt der zweiten Messbahn geführt werden kann. Außerdem kann mit dieser Ausgestaltung auf einfache Weise vermieden werden, dass Startpunkte der definierten Messbahnen an weitgehend ebenen Flächen des Messobjekts zu liegen kommen, was die Messgenauigkeit erhöht.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist die erste definierte Messbahn einen ersten Startpunkt auf und die zweite definierte Messbahn weist einen zweiten Startpunkt auf, wobei der erste Startpunkt und der zweite Startpunkt in der ersten Umfangsrichtung versetzt zueinander liegen.
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Auch in dieser Ausgestaltung profitieren das neue Verfahren und die entsprechende Vorrichtung von dem Vorteil, dass eine versetzte Platzierung der Startpunkte der jeweiligen Messbahnen eine Minimierung der gesamten Messzeit auf einfache Weise ermöglicht.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der Messkopf eine Lichtquelle auf, die ein Lichtmuster auf dem Messobjekt erzeugt, insbesondere eine Lichtlinie.
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In dieser Ausgestaltung ist der Messkopf vorzugsweise ein Laserscanner. Das neue Verfahren zeigt nicht nur mit einem taktilen Messkopf große Vorteile, sondern auch bei Verwendung eines solchen optischen Messkopfes. Insbesondere mit einem Laserscanner, der eine Lichtlinie auf dem Messobjekt erzeugt, kann ein Messobjekt mit dem neuen Verfahren sehr schnell und mit hoher Genauigkeit gescannt werden. Man kann auf diese Weise sehr schnell einen sogenannten 3D-Scan des gesamten Messobjekts erhalten.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird das Messobjekt auf einem Drehtisch gehalten, wobei der Messkopf mit Hilfe des Drehtisches relativ zu dem Messobjekt bewegt wird.
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Das neue Verfahren und die entsprechende Vorrichtung sind besonders vorteilhaft in Verbindung mit einem Drehtisch, da der Messkopf hier sehr schnell (relativ gesehen) um das Messobjekt herum bewegt werden kann. Die oben genannten Vorteile wirken sich besonders deutlich aus.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels der neuen Vorrichtung,
- 2 eine vereinfachte Darstellung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des neuen Verfahrens,
- 3 eine vergrößerte Darstellung des Übergangs von der ersten definierten Messbahn zu der definierten Verbindungsbahn in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, und
- 4 ein Detail der Vorrichtung aus 1.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 ist hier ein Koordinatenmessgerät in Portalbauweise mit einem Tisch 12, auf dem ein Messobjekt 14 platziert werden kann. Ein Portal 16 trägt einen Schlitten 18. Der Schlitten 18 trägt eine Pinole 20. Am unteren freien Ende der Pinole 20 ist hier ein Dreh-Schwenk-Gelenk 22 angeordnet, das hier einen taktilen Messkopf 24 trägt. Das Portal 16 kann mit Hilfe geeigneter Antriebe (hier nicht gesondert dargestellt) relativ zu dem Tisch 12 entlang einer Achse bewegt werden, die in 1 als Y-Achse bezeichnet ist. Der Schlitten 18 kann relativ zu dem Portal entlang einer weiteren Achse verfahren werden, die hier als X-Achse bezeichnet ist. Die Pinole 20 kann relativ zu dem Schlitten 18 entlang einer dritten Achse verfahren werden, die hier als Z-Achse bezeichnet ist. Die Bewegungsachsen X, Y und Z spannen ein Messvolumen 25 auf, in dem der Messkopf 24 bewegt werden kann.
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Außerdem kann der Messkopf 24 in diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe des Dreh-Schwenk-Gelenks 22 um eine oder mehrere Drehachsen bzw. Schwenkachsen bewegt werden. Eine jeweilige Position des Portals 16, des Schlittens 18, der Pinole 20 und des Dreh-Schwenk-Gelenks 22 kann in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Encodern bestimmt werden. Beispielhaft sind in 1 drei Maßstäbe 26x, 26y und 26z dargestellt. Die Maßstäbe können beispielsweise Glasmaßstäbe sein, die mit einem optischen Sensor (hier nicht dargestellt) erfasst werden, um eine jeweilige aktuelle Position des Messkopfes 24 entlang der drei Achsen X, Y und Z zu bestimmen. Eine Auswerte- und Steuereinheit 28 kann die Bewegungen des Messkopfes 24 entlang der X-, Y- und Z-Achse und entlang der Drehachsen des Dreh-Schwenk-Gelenks 22 steuern und die jeweilige Raumposition mit Hilfe der Maßstäbe 26 und Encoder bestimmen.
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Abweichend von dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung 10 in weiteren Ausführungsbeispielen einen Messkopf 24 aufweisen, der auf andere Weise relativ zu einem Messobjekt 14 bewegbar ist. Beispielsweise kann das Portal 16 feststehend sein und der Tisch 12 kann entlang der Y-Achse bewegt werden. Des Weiteren kann der Messkopf 24 an einem Koordinatenmessgerät in Brückenbauweise, Ständerbauweise oder Horizontalarmbauweise angeordnet sein. Ferner kann der Messkopf 24 in weiteren Ausführungsbeispielen an einem Roboterarm oder einer Parallelkinematik angeordnet sein. Das Messobjekt 14 kann zudem auf einem Drehtisch gelagert sein und/oder in eine andere bewegbare Halterung eingespannt sein.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 besitzt der Messkopf 24 einen Taststift 30 mit einem freien Ende, das dazu dient, ausgewählte Messpunkte an dem Messobjekt 14 zu berühren. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Messkopf ausgewählte Messpunkte an einem Messobjekt 14 berührungslos erfassen, insbesondere optisch, kapazitiv oder induktiv. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen beinhaltet der Messkopf eine Lichtquelle, insbesondere eine Laserlichtquelle, die einen Lichtpunkt, eine Lichtlinie oder ein flächiges Lichtmuster auf dem Messobjekt erzeugt, sowie einen optischen Detektor, der den Lichtpunkt, die Lichtlinie oder das Lichtmuster auf dem Messobjekt erfasst. Beispielsweise kann der Messkopf ein Laserlinienscanner sein, wie er von der Anmelderin unter der Produktbezeichnung LineScan angeboten wird.
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In allen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung 10 in der Lage, den Messkopf 24 gemäß definierter Messbahnen relativ zu dem Messobjekt 14 zu bewegen, um Messpunkte entlang der Messbahnen zu erfassen. Mit Hilfe der Auswerte- und Steuereinheit werden Raumkoordinaten der erfassten Messpunkte in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Messkopfes 24 relativ zu dem Messobjekt 14 bestimmt. In weiteren Schritten können dann dimensionale und/oder geometrische Eigenschaften des Messobjektes anhand der Raumkoordinaten bestimmt werden, wie beispielsweise der Durchmesser einer Bohrung oder der Abstand von zwei Kanten des Messobjekts 14.
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Die Auswerte- und Steuereinheit 28 kann in bevorzugten Ausführungsbeispielen einen oder mehrere Computer beinhalten, auf denen ein oder mehrere Softwaremodule ausgeführt werden. Beispielhaft ist in 1 ein Softwaremodul 32 dargestellt, das die Bewegung des Messkopfes 24 relativ zu dem Messobjekt 14 steuert. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuerung dieser Bewegungen mit Hilfe einer speicherprogrammierbaren Steuerung realisiert sein. Mit der Bezugsziffer 34 ist hier ein weiteres Softwaremodul bezeichnet, mit dem die Raumkoordinaten der erfassten Messpunkte und die dimensionalen und/oder geometrischen Eigenschaften des Messobjekts bestimmt werden. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das Softwaremodul 34 ein Softwarepaket, wie es von der Anmelderin unter der Bezeichnung Calypso kommerziell angeboten wird.
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Mit der Bezugsziffer 36 ist hier ein Speicher bezeichnet, in dem diverse Parameter gespeichert werden können, die für die Bewegung des Messkopfes 24 relativ zu dem Messobjekt 14 und für die Bestimmung der Raumkoordinaten und Eigenschaften des Messobjekts benötigt werden (wird ausgeführt).
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In 2 ist ein Messobjekt 14 als Zylinder dargestellt, dessen Außenumfang in mehreren zueinander versetzten Schnittebenen 40, 42 gemessen werden soll. Dazu wird der Taststift 30 entlang einer ersten definierten Messbahn 44 im Kontakt zu dem Messobjekt 14 bewegt. Anschließend wird der Taststift 30 entlang einer definierten Verbindungsbahn 46 zu einer zweiten definierten Messbahn 48 überführt. Die Messbahn 48 liegt in der zweiten Schnittebene 42. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 liegen die erste Messbahn 44 und die zweite Messbahn 48 in parallel zueinander versetzten Schnittebenen 40, 42. Abweichend hiervon können die erste Messbahn 44 und die zweite Messbahn 48 in anderen Ausführungsbeispielen in schräg zueinander versetzten Schnittebenen liegen (hier nicht dargestellt).
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Wie in 2 dargestellt ist, definiert die erste Messbahn 44 eine erste Umlaufrichtung 50 um das Messobjekt 14 herum. Die zweite Messbahn 48 definiert eine zweite Umlaufrichtung 52. In einigen Ausführungsbeispielen können die erste Umlaufrichtung 50 und die zweite Umlaufrichtung 52 gleich oder weitgehend gleich sein. In anderen Ausführungsbeispielen können die erste Umlaufrichtung 50 und die zweite Umlaufrichtung 52 verschieden voneinander sein, insbesondere entgegengesetzt zueinander. In einigen Ausführungsbeispielen kann eine Richtungsumkehr von der ersten Umlaufrichtung 50 zu einer entgegengesetzten zweiten Umlaufrichtung 52 entlang der Verbindungsbahn 46 erfolgen. Im Gegensatz dazu zeigt 2 ein Ausführungsbeispiel, in dem der Messkopf 24 umkehrungsfrei entlang der ersten definierten Messbahn 44, entlang der definierten Verbindungsbahn 46 und entlang der zweiten definierten Messbahn 48 um das Messobjekt 14 herum bewegt wird. Beispielsweise kann der Messkopf 24 in diesem Ausführungsbeispiel einheitlich im Uhrzeigersinn (hier nicht dargestellt) oder entgegen dem Uhrzeigersinn (wie hier dargestellt) bewegt werden.
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Wie bereits weiter oben angedeutet, werden hier Messpunkte entlang der definierten Messbahnen 44, 48 mit Hilfe des Messkopfes 24 erfasst und Raumkoordinaten der erfassten Messpunkte bestimmt. Beispielhaft sind in 2 einige Messpunkte mit den Bezugszeichen 54 und 56 bezeichnet. Zu jedem erfassten Messpunkt 54, 56 werden entsprechende Raumkoordinaten bestimmt. Die Raumkoordinaten entlang der ersten Messbahn 44 liegen in der ersten Schnittebene 40 und werden im Folgenden als erste Schnittebenenkoordinaten bezeichnet. Die Raumkoordinaten der Messpunkte 56 entlang der zweiten Messbahn 48 liegen in der zweiten Schnittebene 42 und werden im Folgenden als zweite Schnittebenenkoordinaten bezeichnet.
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Wie in 2 angedeutet ist, besitzt die erste definierte Messbahn 44 einen ersten Startpunkt 60, der in diesem Ausführungsbeispiel ferner den Endpunkt der ersten definierten Messbahn 44 bildet. Mit anderen Worten ist die erste Messbahn 44 hier überlappungsfrei. In anderen Ausführungsbeispielen kann die erste Messbahn 44 eine Überlappung beinhalten, d.h. der Taststift 30 wird über einen Umfangswinkel von mehr als 360° auf der ersten Messbahn 44 bewegt.
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In jedem Fall schließt die Verbindungsbahn 46 im Bereich des Endpunktes an die erste definierte Messbahn 44 an. Der Taststift 30 beginnt die erste Messbahn 44 hier am Startpunkt 60 und wird in der Umlaufrichtung 50 bewegt, bis er nach 360° Umfangswinkel den Punkt 60 erneut erreicht. Hier verlässt der Taststift 30 die erste Messbahn 44 unter Beibehaltung einer Bewegung in der ersten Umlaufrichtung 50 und mit einem sehr flachen „Startwinkel“ in Richtung der zweiten Schnittebene 42. Der Taststift 30 wird entlang der Verbindungsbahn 46 zu der zweiten Schnittebene 42 überführt und „landet“ mit einem flachen „Landewinkel“ im Startpunkt 62 der zweiten definierten Messbahn 48.
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Die Verbindungsbahn 46 besitzt eine definierte Bahnlänge zwischen der ersten Schnittebene 40 und der zweiten Schnittebene 42. Die Bahnlänge kann man in einen Anfangsabschnitt 66, einen mittleren Abschnitt 68 und einen Endabschnitt 70 unterteilen. Wie in 3 angedeutet ist, kann man gedanklich an jeden Punkt der Verbindungsbahn 46 eine Tangente 72, 74 anlegen, die jeweils einen entsprechenden Tangentialvektor 72', 74' definiert. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die Tangentialwinkel 76, 78 zwischen den Tangenten 72, 74 bzw. den entsprechenden Tangentialvektoren 72', 74' und der ersten Schnittebene 40 spitze Winkel in der ersten Umlaufrichtung 50 gesehen. In einigen Ausführungsbeispielen erstreckt sich der Anfangsabschnitt 66 über etwa 5% der Bahnlänge der Verbindungsbahn 46 und die Tangentialwinkel 76, 78 in diesem Anfangsabschnitt sind jeweils spitze Winkel kleiner oder gleich 45°, vorzugsweise kleiner oder gleich 15° und weiter bevorzugt kleiner oder gleich 5°. In einigen Ausführungsbeispielen können die Tangentialwinkel auf den ersten 5% der Verbindungsbahn 46 kleiner oder gleich 3° sein.
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In gleicher Weise können Tangentialwinkel zwischen Tangenten an den Endabschnitt 70 der Verbindungsbahn 46 und der zweiten Schnittebene 42 spitze Winkel sein, die kleiner oder gleich 45° sind, vorzugsweise kleiner oder gleich 30° und weiter bevorzugt kleiner oder gleich 10° (hier nicht gesondert dargestellt). Dementsprechend verlässt die Verbindungsbahn 46 die erste definierte Schnittebene 40 hier in der ersten Umlaufrichtung 50 unter Tangentialwinkeln von wenigen Grad und die Verbindungsbahn 46 mündet unter Tangentialwinkeln von wenigen Grad in der zweiten Umlaufrichtung 52 in die zweite definierte Schnittebene 42 ein.
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Im mittleren Abschnitt 68 kann die Verbindungsbahn 46 einen oder mehrere gekrümmte Bahnteile 80 und/oder einen oder mehrere gerade Bahnteile 82 beinhalten. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Verbindungsbahn 46 im mittleren Abschnitt 68 einen Bahnverlauf aufweisen, der mit der ersten Schnittebene 40 und/oder der zweiten Schnittebene 42 Winkel größer 45° bis hin zu 90° einschließt. Im letztgenannten Fall kann die Verbindungsbahn 46 dementsprechend einen Bahnteil aufweisen, der weitgehend senkrecht zu der ersten Schnittebene 40 und/oder zweiten Schnittebene 42 verläuft (hier nicht dargestellt).
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Wie in 2 dargestellt ist, können der erste Startpunkt 60 und der zweite Startpunkt 62 in der ersten Umlaufrichtung 50 und/oder der zweiten Umlaufrichtung 52 versetzt zueinander liegen. In einige Ausführungsbeispielen kann das Messobjekt 14 einen quaderförmigen Körper mit einer ebenen Vorderseite und einer ebenen Rückseite aufweisen, wobei der erste Startpunkt 60 auf der ebenen Vorderseite liegt, während der zweite Startpunkt 62 auf der ebenen Rückseite liegt. Gleichermaßen können der erste Startpunkt 60 und der zweite Startpunkt 62 auf verschiedenen Seiten eines Messobjekts 14 liegen, deren Flächennormalen (hier nicht dargestellt) in unterschiedliche Richtungen zeigen, wie dies in 2 dargestellt ist. Vorteilhaft kann das neue Verfahren verwendet werden, um Smartphonegehäuse oder Turbinenschaufeln (hier nicht dargestellt) zeiteffizient zu messen, wobei die Verbindungsbahn 46 die erste Schnittebene 40 auf der Vorderseite des Messobjekts verlässt und auf der Rückseite des Messobjekts in die zweite definierte Schnittebene 42 einmündet.
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In einigen Ausführungsbeispielen kann der Taststift 30 sowohl entlang der ersten definierten Messbahn 44 und der zweiten definierten Messbahn 48 als auch entlang der Verbindungsbahn 46 in einem Abstandsregelmodus bzw. Scanningmodus bewegt werden. In diesem Modus wird der Messkopf 24 mit einem definierten Abstand 84 zu der Messobjektoberfläche bewegt, wobei der definierte Abstand 84 mit Hilfe eine Scanningreglers 86 in einem geschlossenen Regelkreis eingestellt wird (4). Der Scanningregler 86 regelt die Bewegung des Messkopfes 24 relativ zu der Messobjektoberfläche so, dass der Taststift 30 relativ zu dem Messkopf 24 in seiner Ruhelage gehalten wird. Dementsprechend wird der Messkopf 24 in einigen Ausführungsbeispielen nicht nur entlang der Messbahn 44, 48, sondern auch entlang der Verbindungsbahn 46 in Kontakt mit der Messobjektoberfläche gehalten.
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In anderen Ausführungsbeispielen wird der Messkopf
24 nur entlang der Messbahnen
44,
48 im Scanningmodus bzw. Abstandsregelmodus bewegt. Entlang der Verbindungsbahn
46 wird der Messkopf
24 dann in einem Lagereglermodus bzw. mit Hilfe eines Lagereglers
88 bewegt. Der Lageregler
88 erhält eine Vielzahl von Sollpositionen
90 (siehe
1) als Eingangsgrößen und bewegt den Messkopf
24 von einer Sollposition
90 zur nächsten. Die Sollpositionen können in einem Speicher
92 gespeichert sein, der beispielsweise in der Auswerte- und Steuereinheit
28 enthalten ist. Die Auswerte- und Steuereinheit
28 bewegt den Messkopf
24 entlang der definierten Sollpositionen
90 unabhängig davon, ob sich dabei der Abstand zwischen dem Messkopf
24 und der Messobjektoberfläche verändert. Dementsprechend können die Antriebe
94 der Vorrichtung
10 wahlweise mit Hilfe des Scanningreglers
86 oder mit Hilfe des Lagereglers
88 angesteuert werden, wie dies in
4 angedeutet ist. Vorzugsweise sind sowohl der Scanningregler
86 als auch der Lageregler
88 geschlossene Regelkreise, wie dies den Fachleuten auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik von gattungsgemäßen Vorrichtungen bekannt ist. Beispielsweise kann die Bewegung des Messkopfes
24 entlang der Messbahnen
44,
48 und entlang der Verbindungsbahn
46 nach einem Verfahren bewegt werden, wie es in der eingangs genannten
DE 197 12 029 A1 , die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist, beschrieben ist.
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In einigen vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann die Verbindungsbahn 46 mit Hilfe eines Routenplanungsalgorithmus 96 bestimmt werden, der in der Auswerte- und Steuereinheit 28 als Softwaremodul implementiert sein kann. Der Routenplanungsalgorithmus 96 kann beispielsweise die Position 60 als Startposition für die Verbindungsbahn 46 und die Position 62 als Endposition für die Verbindungsbahn 46 erhalten und in Abhängigkeit davon eine Verbindungsbahn 46 berechnen, indem Bewegungsparameter des Messkopfes 24 einschließlich Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung entlang von mehreren möglichen Verbindungsbahnen in einem iterativen Optimierungsverfahren so lange variiert werden, bis die Zeit für die Überführung des Messkopfes 24 von der Position 60 zur Position 62 und damit die Gesamtmesszeit minimal wird. Die Minimierung der Zeit kann dazu führen, dass der Messkopf 24 entlang der Verbindungsbahn 46 mit einer konstanten oder mit einer variierenden Momentangeschwindigkeit bewegt wird, die höher ist als die Momentangeschwindigkeit des Messkopfes 24 entlang der ersten definierten Messbahn 44 und/oder entlang der zweiten definierten Messbahn 48.
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In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen sind Parameterwerte, die eine erste Maximalgeschwindigkeit 98 entlang der ersten definierten Messbahn 44, eine zweite Maximalgeschwindigkeit 100 entlang der zweiten definierten Messbahn 48 und eine dritte Maximalgeschwindigkeit 102 entlang der Verbindungsbahn 46 repräsentieren, in einem Speicher der Auswerte- und Steuereinheit 28 bereitgestellt. Der Routenplanungsalgorithmus 96 bestimmt die Verbindungsbahn 46 in diesen Ausführungsbeispielen in Abhängigkeit von den Parametern 98 bis 102. Vorteilhaft ist die dritte Maximalgeschwindigkeit 102 dabei höher als die erste und/oder zweite Maximalgeschwindigkeit 98, 100, so dass der Messkopf 24 entlang der Verbindungsbahn 46 mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt werden kann als entlang der Messbahnen 44, 48. Ferner kann ein weiterer Parameter in dem Speicher einen maximalen Ruck (= zeitliche Ableitung der Beschleunigung) definieren und der Routenplanungsalgorithmus 96 kann die Verbindungsbahn 46 in Abhängigkeit von dem maximalen Ruck bestimmen.
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In bevorzugten Ausführungsbeispielen wird der Messkopf 24 entlang der definierten Messbahnen 44, 48 und entlang der definierten Verbindungsbahn 46 durchgehend mit einer Momentangeschwindigkeit bewegt, die größer null ist. Dementsprechend wird der Messkopf 24 in den bevorzugten Ausführungsbeispielen ohne Zwischenstopp von der ersten Messbahn 44 zu der zweiten Messbahn 48 bewegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2527782 B1 [0003, 0004, 0013]
- DE 19712029 A1 [0005, 0065]
- WO 9007097 A1 [0006]
- US 2008021672 A1 [0006]
