DE102020124568B4

DE102020124568B4 - Method, control device and measuring arrangement for detecting an accuracy of fit of respective surfaces of two components relative to one another

Info

Publication number: DE102020124568B4
Application number: DE102020124568.8A
Authority: DE
Inventors: István Török; Gábor Szalai
Original assignee: Audi Hungaria Kft
Current assignee: Audi Hungaria Kft
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2023-04-20
Anticipated expiration: 2040-09-23
Also published as: DE102020124568A1

Abstract

Verfahren zum Erfassen einer Passgenauigkeit jeweiliger Oberflächen zweier Bauteile relativ zueinander, mit den Schritten:- Bestimmen einer ersten Punktmenge (1) in einem ersten Koordinatensystem, wobei die erste Punktmenge (1) die Oberfläche eines ersten der zwei Bauteile charakterisiert, und wobei das erste Koordinatensystem an einem Fixpunkt (3) des ersten Bauteils ausgerichtet wird,- Bestimmen einer zweiten Punktmenge (2) in einem zweiten Koordinatensystem, wobei die zweite Punktmenge (2) die Oberfläche eines zweiten der zwei Bauteile charakterisiert, und wobei das zweite Koordinatensystem an einem Fixpunkt (3) des zweiten Bauteils ausgerichtet wird,- Bestimmen eines gemeinsamen Koordinatensystems (9) für die erste und die zweite Punktmenge (1, 2) aus dem ersten und dem zweiten Koordinatensystem anhand der jeweiligen Fixpunkte (3) des ersten und des zweiten Bauteils,- Bestimmen dreier Punktpaare (6), wobei die Punktpaare (6) jeweils einen Berührpunkt zwischen der ersten und der zweiten Punktmenge (1, 2) repräsentieren,- Bestimmen einer ersten Ebene (4), welche durch die Berührpunkte verläuft, welche durch die drei Punktpaare festgelegt sind, und- Bestimmen eines maximalen Abstands (8) der ersten Punktmenge (1) zur zweiten Punktmenge (2) senkrecht zur ersten Ebene (4).Method for detecting an accuracy of fit of respective surfaces of two components relative to one another, with the steps:- determining a first set of points (1) in a first coordinate system, the first set of points (1) characterizing the surface of a first of the two components, and the first coordinate system is aligned at a fixed point (3) of the first component,- determining a second set of points (2) in a second coordinate system, with the second set of points (2) characterizing the surface of a second of the two components, and with the second coordinate system being at a fixed point ( 3) the second component is aligned, - determining a common coordinate system (9) for the first and the second set of points (1, 2) from the first and the second coordinate system using the respective fixed points (3) of the first and the second component, - Determining three pairs of points (6), the pairs of points (6) each representing a point of contact between the first and the second set of points (1, 2),- determining a first plane (4) which runs through the points of contact and which runs through the three pairs of points are fixed, and determining a maximum distance (8) of the first set of points (1) to the second set of points (2) perpendicular to the first plane (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer Passgenauigkeit jeweiliger Oberflächen zweier Bauteile relativ zueinander. Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Messanordnung, wobei beide jeweils zum Erfassen einer Passgenauigkeit jeweiliger Oberflächen zweier Bauteile relativ zueinander ausgebildet sind.The invention relates to a method for detecting an accuracy of fit between the respective surfaces of two components relative to one another. A second aspect of the present invention relates to a control device and a third aspect of the present invention relates to a measuring arrangement, both of which are designed to detect a fitting accuracy of respective surfaces of two components relative to one another.

Auf dem Gebiet des Maschinenbaus ist es häufig erforderlich, dass zwei Bauteile mit hoher Präzision aneinander gebaut beziehungsweise aneinander gefügt werden. Es kommt bei der Fertigung der beiden Bauteile somit stark auf die jeweilige Passgenauigkeit der jeweiligen Oberflächen beider Bauteile relativ zueinander an. Um resultierende Probleme bereits frühzeitig zu erkennen, ist es vorteilhaft, diese Passgenauigkeit bereits vor dem Zusammenbau beider Bauteile zu überprüfen. Ein Beispiel hierfür stellt beispielsweise die jeweilige Oberfläche von Zylinderkopf und Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors dar. Die jeweiligen Oberflächen von Zylinderkopf und Kurbelgehäuse müssen möglichst gut zueinander passen beziehungsweise möglichst passgenau zueinander sein, um eine hohe Dichtigkeit gewährleisten zu können. Umso besser die Passgenauigkeit in diesem Beispiel ist, umso besser kann eine Abdichtung mit einer Zylinderkopfdichtung gelingen. Selbstverständlich ist das Erfassen der Passgenauigkeit jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern kann in allen Bereichen des Maschinenbaus eingesetzt werden.In the field of mechanical engineering, it is often necessary for two components to be built or joined to one another with great precision. In the manufacture of the two components, the respective accuracy of fit of the respective surfaces of both components relative to one another is therefore very important. In order to identify any resulting problems at an early stage, it is advantageous to check this accuracy of fit before the two components are assembled. An example of this is the respective surface of the cylinder head and crankcase of an internal combustion engine. The respective surfaces of the cylinder head and crankcase must match each other as well as possible or be as precise as possible in order to be able to guarantee a high degree of tightness. The better the accuracy of fit in this example, the better sealing with a cylinder head gasket can be. Of course, registering the accuracy of fit is not limited to this example, but can be used in all areas of mechanical engineering.

In diesem Kontext offenbart die DE 10 2015 107 859 A1 beispielsweise ein Montagesystem zum Zusammensetzen eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils mit einem Stützträger, der das erste Bauteil ohne irgendwelche Spannvorrichtungen funktionell abstützt, mit einem Sichtsystem, das dafür ausgelegt ist, das abgestützte erste Bauteil und das zweite Bauteil optisch zu erfassen und deren Lagen zu bestimmen, einem Robotersystem, das dafür ausgelegt ist, das zweite Bauteil relativ zu dem ersten Bauteil zu bewegen und zu positionieren, und einem Controller, der mit dem Sichtsystem und dem Robotersystem funktional verbunden ist und dazu dient, das Robotersystem derart zu steuern, dass dieses das zweite Bauteil relativ zu dem ersten Bauteil basierend auf deren zuvor durch das Sichtsystem bestimmte Lagen positioniert.In this context, the DE 10 2015 107 859 A1 for example an assembly system for assembling a first component and a second component with a support beam that functionally supports the first component without any fixtures, with a vision system designed to optically detect the supported first component and the second component and their positions determine, a robotic system that is designed to move and position the second component relative to the first component, and a controller that is operatively connected to the vision system and the robotic system and is used to control the robotic system such that this positioning the second component relative to the first component based on their locations previously determined by the vision system.

Die DE 10 2016 224 456 A1 betrifft ein Verfahren zum zueinander Ausrichten von Bauteilen, wobei ein erstes Bauteil von einem ersten Roboter mit einem zweiten Bauteil in Berührung gebracht wird und das erste Bauteil durch ein an dem ersten Bauteil angeordnetes erstes Ausrichtungsmittel und ein an dem zweiten Bauteil angeordnetes zweites Ausrichtungsmittel sowie durch eine von dem ersten Roboter in Richtung des zweiten Bauteils geführte Bewegung des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil ausgerichtet wird.The DE 10 2016 224 456 A1 relates to a method for aligning components with one another, a first component being brought into contact with a second component by a first robot and the first component being brought into contact by a first alignment means arranged on the first component and a second alignment means arranged on the second component, and by a guided by the first robot in the direction of the second component movement of the first component is aligned with respect to the second component.

Die DE 10 2010 040 931 A1 betrifft auch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Nachbearbeitung von zwei Bauteilen, insbesondere um deren passgenaues Zusammenfügen zu ermöglichen und dadurch, dass Abweichungen zwischen einer Sollkontur und einer Istkontur mittels eines Laserkopfes erfassbar und im Fall von Abweichungen mithilfe des Laserkopfes zugleich Material von mindestens einem der Bauteile abtragbar ist, können die Bauteile sehr schnell und mit hoher Genauigkeit in einer weitgehend automatisch ablaufenden Mess- und Abtragsprozedur aneinander angepasst werden. Zuletzt offenbart die DE 10 2016 110 349 A1 ein Verfahren zum Ermitteln einer Montageebene für ein Bauteil, aufweisend die Schritte: Erfassen einer Messposition für jeden einer Anzahl von mehr als zwei Messpunkten einer Außenfläche einer Montagewand eines Bauteils, wobei jede Messposition eines Messpunktes durch einen zugehörigen X-Wert in X-Richtung, einen zugehörigen Y-Wert in Y-Richtung und einen zugehörigen Z-Wert in Z-Richtung repräsentiert ist, wobei sich die Z-Richtung von einer zu der Außenfläche gegenüberliegenden Innenfläche der Montagewand in Richtung der Außenfläche der Montagewand erstreckt; Ermitteln einer minimalen Wandstärkenposition für jede der Messpositionen, wobei jede minimale Wandstärkenposition durch den Y-Wert und den X-Wert der jeweiligen Messposition und einen Z-Wert repräsentiert ist und wobei der Z-Wert einer jeden minimalen Wandstärkenposition durch einen jeweils vorbestimmten Abstand zu der Innenfläche der Montagewand bestimmt ist; Ermitteln einer maximalen Wandstärkenposition für jede der Messpositionen, wobei jede maximale Wandstärkenposition durch den Y-Wert und X-Wert der jeweiligen Messposition und einen Z-Wert repräsentiert ist und wobei der Z-Wert einer jeden maximalen Wandstärkenposition durch Addition eines jeweils vorbestimmten Zusatzwerts zu dem Z-Wert der jeweiligen Messposition bestimmt wird; und Ermitteln einer Montageebene für das Bauteil, wobei die Montageebene durch eine zu der Anzahl von Messpositionen korrespondierenden Anzahl von Referenzpositionen repräsentiert ist, wobei die Y-Werte und X-Werte der Referenzpositionen durch die Y-Werte und X-Werte der Messpositionen bestimmt sind und wobei die Referenzpositionen jeweils einen Z-Wert in Z-Richtung aufweisen, wobei die Z-Werte der Referenzpositionen derart ermittelt werden, so dass der Z-Wert einer jeden der Referenzpositionen größer als der Z-Wert der korrespondierenden, minimalen Wandstärkenposition ist, und der Z-Wert einer jeden der Referenzpositionen kleiner als der Z-Wert der korrespondierenden, maximalen Wandstärkenposition ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung die zum Ausführen des Verfahrens ausgebildet ist.The DE 10 2010 040 931 A1 also relates to a device and a method for post-processing two components, in particular to enable them to be joined together with a precise fit and because deviations between a target contour and an actual contour can be detected using a laser head and, in the event of deviations, the laser head can also be used to detect material from at least one of the components can be removed, the components can be adapted to one another very quickly and with great accuracy in a largely automatic measurement and removal procedure. Last revealed the DE 10 2016 110 349 A1 a method for determining a mounting level for a component, comprising the steps of: detecting a measurement position for each of a number of more than two measurement points of an outer surface of a mounting wall of a component, each measurement position of a measurement point being defined by an associated X value in the X direction, a an associated Y value is represented in the Y direction and an associated Z value is represented in the Z direction, the Z direction extending from an inner surface of the mounting wall opposite to the outer surface toward the outer surface of the mounting wall; Determining a minimum wall thickness position for each of the measurement positions, with each minimum wall thickness position being represented by the Y value and the X value of the respective measurement position and a Z value, and with the Z value of each minimum wall thickness position being represented by a respectively predetermined distance from the Inner surface of the mounting wall is determined; Determination of a maximum wall thickness position for each of the measurement positions, with each maximum wall thickness position being represented by the Y value and X value of the respective measurement position and a Z value, and with the Z value of each maximum wall thickness position being determined by adding a respective predetermined additional value to the Z value of the respective measuring position is determined; and determining a mounting level for the component, the mounting level being represented by a number of reference positions that corresponds to the number of measurement positions, the Y-values and X-values of the reference positions being determined by the Y-values and X-values of the measurement positions and wherein the reference positions each have a Z value in the Z direction, the Z values of the reference positions being determined in such a way that the Z value of each of the reference positions is greater than the Z value of the corresponding minimum wall thickness position, and the Z value of each of the reference positions is less than the Z value of the corresponding maximum wall thickness position. The invention also relates to a device that is designed to carry out the method.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bestimmen der Passgenauigkeit zweier Bauteile relativ zueinander bereits vor dem Zusammenbau beider Bauteile zu ermöglichen.Against this background, it is the object of the present invention to make it possible to determine the fitting accuracy of two components relative to one another even before the two components are assembled.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous embodiments with expedient developments are the subject matter of the dependent claims.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer Passgenauigkeit jeweiliger Oberflächen zweier Bauteile relativ zueinander. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Bestimmen einer ersten Punktmenge in einem ersten Koordinatensystem, wobei die erste Punktmenge die Oberfläche eines ersten der zwei Bauteile charakterisiert, und wobei das erste Koordinatensystem an einem Fixpunkt des ersten Bauteils ausgerichtet wird,
- Bestimmen einer zweiten Punktmenge in einem zweiten Koordinatensystem, wobei die zweite Punktmenge die Oberfläche eines zweiten der zwei Bauteile charakterisiert, und wobei das zweite Koordinatensystem an einem Fixpunkt des zweiten Bauteils ausgerichtet wird,
- Bestimmen eines gemeinsamen Koordinatensystems für die erste und die zweite Punktmenge aus dem ersten und dem zweiten Koordinatensystem anhand der jeweiligen Fixpunkte des ersten und des zweiten Bauteils,
- Bestimmen dreier Punktpaare, wobei die Punktpaare jeweils einen Berührpunkt zwischen der ersten und der zweiten Punktmenge repräsentieren,
- Bestimmen einer ersten Ebene, welche durch die Berührpunkte verläuft, welche durch die drei Punktpaare festgelegt sind, und
- Bestimmen eines maximalen Abstands der ersten Punktmenge zur zweiten Punktmenge senkrecht zur ersten Ebene.

A first aspect of the present invention relates to a method for detecting an accuracy of fit of respective surfaces of two components relative to one another. The procedure has the following steps:

- determining a first set of points in a first coordinate system, the first set of points characterizing the surface of a first of the two components, and the first coordinate system being aligned with a fixed point of the first component,
- determining a second set of points in a second coordinate system, the second set of points characterizing the surface of a second of the two components, and the second coordinate system being aligned with a fixed point of the second component,
- determining a common coordinate system for the first and the second set of points from the first and the second coordinate system based on the respective fixed points of the first and the second component,
- Determining three pairs of points, the pairs of points each representing a point of contact between the first and the second set of points,
- determining a first plane passing through the touch points defined by the three pairs of points, and
- Determining a maximum distance of the first set of points to the second set of points perpendicular to the first plane.

Die Schritte des Bestimmens der ersten Punktmenge beziehungsweise der zweiten Punktmenge können dadurch realisiert werden, dass die erste beziehungsweise die zweite Punktmenge jeweils mittels einer Sensoreinheit erfasst beziehungsweise bestimmt werden. Mit anderen Worten kann die Oberfläche des ersten Bauteils und/oder die Oberfläche des zweiten Bauteils mittels der Sensoreinheit erfasst beziehungsweise vermessen werden. Bei dem jeweiligen Erfassen beziehungsweise Vermessen kann das jeweilige Koordinatensystem, also das erste beziehungsweise das zweite Koordinatensystem, an dem jeweiligen Fixpunkt des jeweiligen Bauteils, also des ersten beziehungsweise zweiten Bauteils, ausgerichtet werden. Die erste Punktmenge kann sich dabei auf das erste Koordinatensystem beziehungsweise die zweite Punktmenge kann sich auf das zweite Koordinatensystem beziehen.The steps of determining the first set of points or the second set of points can be implemented in that the first or the second set of points are each detected or determined by means of a sensor unit. In other words, the surface of the first component and/or the surface of the second component can be detected or measured using the sensor unit. During the respective detection or measurement, the respective coordinate system, ie the first or the second coordinate system, can be aligned with the respective fixed point of the respective component, ie the first or second component. The first set of points can relate to the first coordinate system or the second set of points can relate to the second coordinate system.

Die erste Punktmenge beziehungsweise die zweite Punktmenge können jeweils eine Vielzahl an Messpunkten enthalten. Jeder der Messpunkte der ersten Punktmenge kann jeweilige Koordinaten aufweisen, welche sich auf das erste Koordinatensystem beziehen. Jeder der Messpunkte der zweiten Punktmenge kann jeweilige Koordinaten aufweisen, die sich auf das zweite Koordinatensystem beziehen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem jeweils um ein dreidimensionales Koordinatensystem. Jeder der Messpunkte der ersten beziehungsweise zweiten Punktmenge kann somit insbesondere dreidimensionale Koordinaten aufweisen. Somit ist die jeweilige Oberfläche des jeweiligen Bauteils durch die jeweilige Punktmenge charakterisiert beziehungsweise vermessen.The first set of points or the second set of points can each contain a large number of measurement points. Each of the measurement points of the first set of points can have respective coordinates which relate to the first coordinate system. Each of the measurement points of the second set of points can have respective coordinates that relate to the second coordinate system. Preferably, the first coordinate system and the second coordinate system are each a three-dimensional coordinate system. Each of the measurement points of the first or second set of points can thus have three-dimensional coordinates in particular. The respective surface of the respective component is thus characterized or measured by the respective set of points.

Eine Ausrichtung des ersten beziehungsweise zweiten Koordinatensystems an dem jeweiligen Fixpunkt kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass der jeweilige Ursprung des jeweiligen Koordinatensystems an dem Fixpunkt ausgerichtet wird oder in den Fixpunkt gelegt wird. Zusätzlich kann anhand des jeweiligen Fixpunkts ein Ausrichten einer jeweiligen Hochachse des ersten und/oder zweiten Koordinatensystems erfolgen. Im Falle einer jeweiligen Bohrung als Fixpunkt kann die Hochachse des entsprechenden (ersten/zweiten) Koordinatensystems parallel zu einer radialen Ausdehnung der Bohrung, insbesondere parallel zu einer Skelettlinie der Bohrung, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann in der ersten und/oder zweiten Punktmenge ein jeweiliger Ausrichtungspunkt bestimmt werden. Dieser jeweilige Ausrichtungspunkt kann ein jeweiliger zweiter Fixpunkt sein. Eine Koordinatenachse des ersten beziehungsweise zweiten Koordinatensystems kann beispielhaft an einem durch den jeweiligen Fixpunkt und den jeweiligen Ausrichtungspunkt aufgespannten Vektor ausgerichtet werden. Beispielsweise wird eine Koordinatenachse des ersten Koordinatensystems an einem durch den Fixpunkt und den Ausrichtungspunkt des ersten Bauteil beziehungsweise der ersten Punktmenge aufgespannten Vektor ausgerichtet, vorzugsweise parallel und/oder deckungsgleich zu diesem Vektor. Beispielsweise wird eine Koordinatenachse des zweiten Koordinatensystems an einem durch den Fixpunkt und den Ausrichtungspunkt des zweiten Bauteils beziehungsweise der zweiten Punktmenge aufgespannten Vektor ausgerichtet, vorzugsweise parallel und/oder deckungsgleich zu diesem Vektor.An alignment of the first or second coordinate system at the respective fixed point can be determined, for example, by aligning the respective origin of the respective coordinate system with the fixed point or by placing it in the fixed point. In addition, a respective vertical axis of the first and/or second coordinate system can be aligned using the respective fixed point. In the case of a respective borehole as a fixed point, the vertical axis of the corresponding (first/second) coordinate system can be parallel to a radial extent of the borehole, in particular parallel to a mean line of the borehole. Alternatively or additionally, a respective alignment point can be determined in the first and/or second set of points. This respective alignment point can be a respective second fixed point. A coordinate axis of the first or second coordinate system can, for example, be aligned with a vector spanned by the respective fixed point and the respective alignment point. For example, a coordinate axis of the first coordinate system is aligned with a vector spanned by the fixed point and the alignment point of the first component or the first set of points, preferably parallel and/or congruent to this vector. For example, a coordinate axis of the second coordinate system at one is defined by the fixed point and the alignment point of the two th component or the second point set spanned vector aligned, preferably parallel and / or congruent to this vector.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Erfassen beziehungsweise Vermessen der jeweiligen Oberfläche nicht Teil des Verfahrens ist. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass das Bestimmen der ersten Punktmenge und/oder das Bestimmen der zweiten Punktmenge durch ein Empfangen der jeweiligen Punktmenge von der Sensoreinheit realisiert ist. Beispielsweise kann eine Steuervorrichtung, welche das Verfahren durchführt, die erste und/oder die zweite Punktmenge von der Sensoreinheit empfangen. Das Empfangen erfolgt insbesondere über eine Datenverbindung. Eine entsprechende Steuervorrichtung kann daher eine Empfangseinheit beziehungsweise eine Schnittstelle zum Empfangen der jeweiligen Punktmenge aufweisen.Alternatively, it can be provided that the detection or measurement of the respective surface is not part of the method. In this case it can be provided that the determination of the first set of points and/or the determination of the second set of points is realized by receiving the respective set of points from the sensor unit. For example, a control device that performs the method can receive the first and/or the second set of points from the sensor unit. The receiving takes place in particular via a data connection. A corresponding control device can therefore have a receiving unit or an interface for receiving the respective set of points.

Bei dem Bestimmen des gemeinsamen Koordinatensystems können die erste und die zweite Punktmenge in das gemeinsame Koordinatensystem überführt werden. Das gemeinsame Koordinatensystem kann dabei anhand der jeweiligen Fixpunkte des ersten und des zweiten Bauteils ausgerichtet werden. Beispielsweise kann ein Ursprung des gemeinsamen Koordinatensystems anhand der jeweiligen Fixpunkte und/oder anhand des jeweiligen Ursprungs des ersten und zweiten Koordinatensystems ausgerichtet werden. Die Vielzahl jeweiliger Messpunkte der ersten und der zweiten Punktmenge können jeweils in das gemeinsame Koordinatensystem überführt werden. Mit anderen Worten kann das gemeinsame Koordinatensystem die Vielzahl jeweiliger Messpunkte der ersten und der zweiten Punktmenge beinhalten.When determining the common coordinate system, the first and the second set of points can be converted into the common coordinate system. The common coordinate system can be aligned using the respective fixed points of the first and second component. For example, an origin of the common coordinate system can be aligned based on the respective fixed points and/or based on the respective origin of the first and second coordinate system. The multiplicity of respective measuring points of the first and the second set of points can each be transferred to the common coordinate system. In other words, the common coordinate system can contain the multiplicity of respective measuring points of the first and the second point set.

In dem gemeinsamen Koordinatensystem können die erste und die zweite Punktmenge beziehungsweise deren jeweiligen Datenpunkte aneinander ausgerichtet werden. Dieses aneinander Ausrichten der jeweiligen Messpunkte erfolgt insbesondere anhand der jeweiligen Fixpunkte des ersten und des zweiten Bauteils. Insbesondere werden die beiden Punktmengen dabei derart aneinander ausgerichtet, dass sich die beiden Punktmengen in genau drei Berührpunkten berühren. Mit anderen Worten können die beiden Punktmengen einander tangierend in dem gemeinsamen Koordinatensystem ausgerichtet werden, wobei das Tangieren genau in drei Punkten erfolgt. Durch eine derartige Ausrichtung der ersten und der zweiten Punktmenge relativ zueinander wird insbesondere ein Aufeinanderlegen der jeweiligen Oberflächen des ersten und des zweiten Bauteils simuliert. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass beim Zusammenfügen der zwei Bauteile diese so weit aneinander angenähert werden können, bis sich deren jeweilige Oberfläche zumindest in drei Punkten berührt. Anschließend ist eine weitere Annäherung beider Bauteile verformungsfrei nicht möglich.The first and the second set of points or their respective data points can be aligned with one another in the common coordinate system. This mutual alignment of the respective measurement points is carried out in particular using the respective fixed points of the first and second component. In particular, the two sets of points are aligned with one another in such a way that the two sets of points touch at exactly three points of contact. In other words, the two sets of points can be aligned so that they are tangent to one another in the common coordinate system, with the tangency occurring at exactly three points. Such an orientation of the first and the second set of points relative to one another in particular simulates a superimposition of the respective surfaces of the first and the second component. This is based on the knowledge that when the two components are assembled, they can be brought together until their respective surfaces touch at least at three points. A further approach of both components without deformation is then not possible.

In jedem der drei Berührpunkte berühren sich jeweils ein Punkt der ersten Punktmenge und ein Punkt der zweiten Punktmenge. Die Punkte der ersten und der zweiten Punktmenge, die sich in einem der drei Berührpunkte berühren, bilden jeweils eines der drei Punktpaare. Mit anderen Worten werden die drei Punktpaare bestimmt, wobei jedes der drei Punktpaare in einem der drei Berührpunkte liegt beziehungsweise sich befindet. Insbesondere sind die drei Punktpaare beziehungsweise die drei Berührpunkte nicht identisch. Es handelt sich somit insbesondere bei allen drei Punktpaaren beziehungsweise bei den drei Berührpunkten jeweils um unterschiedliche Punkte im gemeinsamen Koordinatensystem.In each of the three contact points, one point from the first set of points and one point from the second set of points touch each other. The points of the first and the second set of points that touch at one of the three points of contact form one of the three pairs of points. In other words, the three pairs of points are determined, with each of the three pairs of points lying or being located in one of the three points of contact. In particular, the three pairs of points or the three points of contact are not identical. Thus, in particular, all three pairs of points or the three points of contact are different points in the common coordinate system.

Mittels der drei Punktpaare beziehungsweise der Berührpunkte wird die erste Ebene bestimmt beziehungsweise festgelegt. Dabei wird die erste Ebene insbesondere durch die drei Berührpunkte beziehungsweise die drei Punktpaare, wobei sich die Punkte eines jeweiligen Punktpaares jeweils berühren, gelegt. Auf diese Weise ist die erste Ebene eindeutig festgelegt durch die Berührpunkte beziehungsweise die Punktpaare. Der Abstand der ersten Punktmenge zur zweiten Punktmenge beziehungsweise der Abstand beider Punktmengen relativ zueinander wird dann senkrecht zu der ersten Ebene bestimmt. Insbesondere wird ein Wert für den maximalen Abstand zwischen der ersten und der zweiten Punktmenge bestimmt. Hierfür kann beispielsweise eine Vielzahl von Abstandswerten für den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Punktmenge bestimmt werden und der Wert, welcher den größten Abstand repräsentiert, als der maximale Abstand ausgewählt werden. Mit anderen Worten wird bestimmt, welchen maximalen Abstand die erste und die zweite Punktmenge relativ zueinander senkrecht zu der ersten Ebene aufweisen.The first level is determined or defined by means of the three pairs of points or the contact points. In this case, the first plane is laid in particular by the three contact points or the three pairs of points, with the points of a respective pair of points touching each other. In this way, the first level is clearly defined by the touch points or the pairs of points. The distance between the first set of points and the second set of points or the distance between the two sets of points relative to one another is then determined perpendicular to the first plane. In particular, a value for the maximum distance between the first and the second set of points is determined. For this purpose, for example, a large number of distance values can be determined for the distance between the first and the second set of points and the value which represents the largest distance can be selected as the maximum distance. In other words, it is determined which maximum distance the first and the second set of points have relative to one another perpendicularly to the first plane.

Das Maß des maximalen Abstands ist dabei ein einfaches Maß für die Passgenauigkeit der jeweiligen Oberflächen der beiden Bauteile relativ zueinander. Umso kleiner der maximale Abstand zwischen den beiden Punktmengen ist, umso größer ist die Passgenauigkeit der jeweiligen Oberflächen der beiden Bauteile relativ zueinander. Umso größer der maximale Abstand zwischen den beiden Punktmengen relativ zueinander ist, desto schlechter ist die Passgenauigkeit. Beispielsweise kann ein vorbestimmter Schwellwert eine maximale Toleranz für die Passgenauigkeit vorgeben. Insbesondere ist die Passgenauigkeit innerhalb der Toleranz beziehungsweise in Ordnung, wenn der maximale Abstand kleiner ist als der vorbestimmte Schwellwert. Beispielsweise ist die Passgenauigkeit außerhalb der Toleranz beziehungsweise nicht in Ordnung, wenn der maximale Abstand größer ist als der vorbestimmte Schwellwert. Auf diese Weise kann bereits vor dem Verbinden, Zusammenfügen oder Verbauen der beiden Bauteile bestimmt werden, ob diese eine ausreichende Passgenauigkeit aufweisen.The measure of the maximum distance is a simple measure of the fitting accuracy of the respective surfaces of the two components relative to one another. The smaller the maximum distance between the two sets of points, the greater the fitting accuracy of the respective surfaces of the two components relative to one another. The greater the maximum distance between the two sets of points relative to each other, the worse the accuracy of fit. For example, a predetermined threshold value can specify a maximum tolerance for the accuracy of fit. In particular, the accuracy of fit is within the tolerance or OK if the maximum distance is less than the predetermined threshold value. example For example, the accuracy of fit is outside the tolerance or not OK if the maximum distance is greater than the predetermined threshold value. In this way, before the two components are connected, assembled or installed, it can be determined whether they have a sufficient accuracy of fit.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem zusätzlichen Verfahrensschritt ein Signal zum Anpassen einer Fertigung des ersten Bauteils und/oder des zweiten Bauteils und/oder eines Dichtelements ausgegeben wird, wenn der Wert des maximalen Abstands den vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Bei dem Dichtelement kann es sich dabei insbesondere um ein Dichtelement zur Anordnung zwischen den Oberflächen der zwei Bauteile handeln. Mit anderen Worten wird das Signal zum Anpassen der Fertigung ausgegeben, wenn der maximale Abstand größer ist als der vorbestimmte Schwellwert.According to a further development it is provided that in an additional method step a signal for adapting a production of the first component and/or the second component and/or a sealing element is output if the value of the maximum distance exceeds the predetermined threshold value. The sealing element can in particular be a sealing element for arrangement between the surfaces of the two components. In other words, the production adjustment signal is output when the maximum distance is greater than the predetermined threshold.

Durch das Signal beziehungsweise durch das Ausgeben des Signals kann somit abhängig von der Passgenauigkeit Einfluss auf die Fertigung des ersten Bauteils und/oder des Dichtelements genommen werden. Beispielsweise kann durch die Ausgabe des Signals ein Warnsignal für einen Bediener einer Fertigungsmaschine erzeugt werden, die jeweilige Fertigung gestoppt werden und/oder eine Erneuerung eines Werkzeugs der Fertigungsmaschine angestoßen werden. Durch den Wechsel des Werkzeugs kann insbesondere ein abgenutztes Werkzeug ausgetauscht werden, sobald mit diesem keine Fertigung des ersten und/oder zweiten Bauteils mit einer Passgenauigkeit innerhalb der Toleranz mehr möglich ist.The production of the first component and/or the sealing element can thus be influenced by the signal or by the outputting of the signal, depending on the accuracy of fit. For example, a warning signal for an operator of a production machine can be generated by the output of the signal, the respective production can be stopped and/or a replacement of a tool of the production machine can be initiated. By changing the tool, a worn tool can in particular be exchanged as soon as it is no longer possible to manufacture the first and/or second component with a fitting accuracy within the tolerance.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine zweite Ebene bestimmt wird, welche senkrecht zu der ersten Ebene ausgerichtet ist. Mit anderen Worten wird eine senkrecht zu der ersten Ebene verlaufende zweite Ebene erzeugt. Die zweite Ebene repräsentiert dabei einen Abstand zwischen den Oberflächen beider Bauteile im montierten Zustand beziehungsweise liegt der Abstand innerhalb dieser Ebene.According to a development, it is provided that a second plane is determined, which is oriented perpendicular to the first plane. In other words, a second plane running perpendicular to the first plane is generated. The second level represents a distance between the surfaces of both components in the assembled state or the distance is within this level.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Vielzahl an zusätzlichen Abstandswerten für einen Abstand zwischen der ersten Punktmenge und der zweiten Punktmenge parallel zur zweiten Ebene bestimmt wird. Mit anderen Worten wird die zweite Ebene herangezogen, um parallel zu diese die zusätzlichen Abstandswerte zu bestimmen. Die Abstandswerte werden dabei insbesondere anhand von dem Abstand zwischen zwei auf der zweiten Ebene liegenden Punkten der ersten und der zweiten Punktmenge bestimmt. Auf diese Weise kann auf besonders einfache Weise parallel zu der zweiten Ebene die Vielzahl an zusätzlichen Abstandswerten zum Charakterisieren der Passgenauigkeit der jeweiligen Oberflächen der zwei Bauteile relativ zueinander bestimmt werden.According to one development, it is provided that a large number of additional distance values for a distance between the first set of points and the second set of points are determined parallel to the second plane. In other words, the second plane is used in order to determine the additional distance values parallel to it. In this case, the distance values are determined in particular on the basis of the distance between two points of the first and the second set of points lying on the second plane. In this way, the multiplicity of additional distance values for characterizing the fitting accuracy of the respective surfaces of the two components relative to one another can be determined in a particularly simple manner parallel to the second plane.

Vorzugsweise wird eine Differenzpunktmenge bestimmt, welche den Abstand zwischen der ersten Punktmenge und der zweiten Punktmenge parallel zu der zweiten Ebene betrifft. Mit anderen Worten kann der Abstand der ersten Punktmenge von der zweiten Punktmenge beziehungsweise umgekehrt parallel zu der zweiten Ebene durch die Differenzpunktmenge charakterisiert werden. Die Differenzpunktmenge gibt somit mit einer Vielzahl an Punkten an, wie passgenau die jeweiligen Oberflächen relativ zueinander sind. Jeweilige Koordinaten von Punkten der Differenzpunktmenge in dem gemeinsamen Koordinatensystem können dabei jeweils den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Punktmenge parallel zur zweiten Ebene in dem jeweiligen Punkt betreffen. Insbesondere geben die Punkte der Differenzpunktmenge somit jeweils den Abstand zwischen erster und zweiter Punktmenge an. Insgesamt kann die Differenzpunktmenge, insbesondere mit einer Vielzahl an Punkten der Differenzpunktmenge, den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Punktmenge über einen Großteil der Oberflächen beider Bauteile hinweg charakterisieren. Auf diese Weise ist ein besonders genaues Maß zum Bewerten der Passgenauigkeit gegeben.Preferably, a difference point set is determined which relates to the distance between the first point set and the second point set parallel to the second plane. In other words, the distance of the first set of points from the second set of points or vice versa parallel to the second plane can be characterized by the set of difference points. The difference point set thus indicates with a large number of points how precisely the respective surfaces are relative to one another. The respective coordinates of points in the set of difference points in the common coordinate system can in each case relate to the distance between the first and the second set of points parallel to the second plane in the respective point. In particular, the points of the difference point set thus each indicate the distance between the first and second point set. Overall, the difference point set, in particular with a large number of points of the difference point set, can characterize the distance between the first and the second point set over a large part of the surfaces of both components. In this way, a particularly precise measure for assessing the accuracy of fit is provided.

Bei dem ersten Bauteil kann es sich insbesondere um einen Zylinderkopf und bei dem zweiten Bauteil kann es sich insbesondere um ein Kurbelgehäuse handeln. Die jeweiligen Oberflächen eines Zylinderkopfes und eines Kurbelgehäuses benötigen eine Passgenauigkeit relativ zueinander, um einen optimalen und effizienten Betrieb eines Verbrennungsmotors zu gewährleisten. Ist die Passgenauigkeit zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors nicht gut genug, so kann es zum Austreten von Gasen aufgrund von Undichtigkeiten kommen. Dies kann auch durch eine zwischen den Oberflächen des Zylinderkopfes und des Kurbelgehäuses angeordnete Zylinderkopfdichtung nur innerhalb gewisser Grenzen ausgeglichen werden. Durch das vorliegende Verfahren bietet sich die Möglichkeit, die relative Passgenauigkeit von Zylinderkopf und Kurbelgehäuse zueinander bereits vor der Montage abzuschätzen beziehungsweise zu bestimmen. Auf diese Weise kann besonders frühzeitig in die Montage des Verbrennungsmotors eingegriffen werden, falls die Passgenauigkeit außerhalb der oben beschriebenen Toleranz liegt.The first component can in particular be a cylinder head and the second component can be in particular a crankcase. The respective surfaces of a cylinder head and a crankcase require registration relative to each other to ensure optimal and efficient operation of an internal combustion engine. If the fitting accuracy between the cylinder head and crankcase of a combustion engine is not good enough, gases can escape due to leaks. This can only be compensated within certain limits by a cylinder head gasket arranged between the surfaces of the cylinder head and the crankcase. The present method offers the possibility of estimating or determining the relative fitting accuracy of the cylinder head and crankcase to one another even before assembly. In this way, it is possible to intervene in the assembly of the internal combustion engine at a particularly early stage if the accuracy of fit is outside of the tolerances described above.

Bei dem Zylinderkopf als erstes Bauteil und dem Kurbelgehäuse als zweites Bauteil können als jeweiliger Fixpunkt korrespondierende Stiftbohrungen des Zylinderkopfes und des Kurbelgehäuses herangezogen werden. Insbesondere wird als Fixpunkt für das Ausrichten des ersten Koordinatensystems relativ zur ersten Punktmenge die Stiftbohrung des Zylinderkopfes herangezogen. Insbesondere wird als Fixpunkt für das Ausrichten des zweiten Koordinatensystems an dem zweiten Bauteil, also dem Kurbelgehäuse, dessen Stiftbohrung herangezogen. Dadurch, dass die Stiftbohrungen des Zylinderkopfes und des Kurbelgehäuses zueinander korrespondieren, ermöglichen beide Fixpunkte auch eine besonders vorteilhafte Ausrichtung des gemeinsamen Koordinatensystems. Mit anderen Worten können die erste und die zweite Punktmenge anhand der jeweils korrespondierenden Stiftbohrungen besonders vorteilhaft abgeleitet werden. Die jeweiligen Ausrichtungspunkte können jeweils durch einen oder mehrere zusätzliche (korrespondierende) Stiftbohrungen des ersten/zweiten Bauteils bereitgestellt sein.With the cylinder head as the first component and the crankcase as the second component, corresponding pin bores in the cylinder head and the crankcase can be used as the respective fixed point be used. In particular, the pin bore of the cylinder head is used as a fixed point for aligning the first coordinate system relative to the first set of points. In particular, its pin bore is used as a fixed point for aligning the second coordinate system on the second component, ie the crankcase. Due to the fact that the pin bores of the cylinder head and the crankcase correspond to one another, both fixed points also enable a particularly advantageous alignment of the common coordinate system. In other words, the first and the second set of points can be derived particularly advantageously using the respective corresponding pin bores. The respective alignment points can each be provided by one or more additional (corresponding) pin holes of the first/second component.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Erfassen einer Passgenauigkeit jeweiliger Oberflächen zweier Bauteile relativ zueinander. Die Steuervorrichtung weist eine Empfangseinheit auf, welche ausgebildet ist zum

• Empfangen einer ersten Punktmenge mit einem ersten Koordinatensystem aus einer Sensoreinheit, wobei die erste Punktmenge die Oberfläche eines ersten der zwei Bauteile charakterisiert, und wobei das erste Koordinatensystem an einem Fixpunkt des ersten Bauteils ausgerichtet ist, sowie zum
• Empfangen einer zweiten Punktmenge mit einem zweiten Koordinatensystem aus der Sensoreinheit, wobei die zweite Punktmenge die Oberfläche eines zweiten der zwei Bauteile charakterisiert, und wobei das zweite Koordinatensystem an einem Fixpunkt des zweiten Bauteils ausgerichtet ist.

A second aspect of the present invention relates to a control device for detecting a fitting accuracy of respective surfaces of two components relative to one another. The control device has a receiving unit which is designed for

• Receiving a first set of points with a first coordinate system from a sensor unit, the first set of points characterizing the surface of a first of the two components, and the first coordinate system being aligned with a fixed point of the first component, and for
• Receiving a second set of points with a second coordinate system from the sensor unit, wherein the second set of points characterizes the surface of a second of the two components, and wherein the second coordinate system is aligned with a fixed point of the second component.

Die Steuervorrichtung weist außerdem eine Recheneinheit auf, welche ausgebildet ist

• zum Bestimmen eines gemeinsamen Koordinatensystems für die erste und die zweite Punktmenge aus dem ersten und dem zweiten Koordinatensystem anhand der jeweiligen Fixpunkte des ersten und des zweiten Bauteils,
• zum Bestimmen dreier Punktpaare, wobei die Punktpaare jeweils einen Berührpunkt zwischen der ersten und der zweiten Punktmenge repräsentieren,
• zum Bestimmen einer ersten Ebene, welche durch die Berührpunkte verläuft, welche durch die drei Punktpaare festgelegt sind, und
• zum Bestimmen eines maximalen Abstands der ersten Punktmenge zur zweiten Punktmenge senkrecht zur ersten Ebene.

The control device also has a computing unit, which is designed

• to determine a common coordinate system for the first and the second set of points from the first and the second coordinate system based on the respective fixed points of the first and the second component,
• to determine three pairs of points, each pair of points representing a point of contact between the first and the second set of points,
• to determine a first plane passing through the touch points defined by the three pairs of points, and
• to determine a maximum distance of the first set of points to the second set of points perpendicular to the first plane.

Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Messanordnung zum Erfassen einer Passgenauigkeit jeweiliger Oberflächen zweier Bauteile relativ zueinander mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und der Sensoreinheit. Die Sensoreinheit ist dazu ausgebildet, die erste Punktmenge bezüglich des ersten Bauteils und die zweite Punktmenge bezüglich des zweiten Bauteils zu bestimmen. Insbesondere ist die Sensoreinheit dazu ausgebildet, die jeweiligen Oberflächen des ersten beziehungsweise des zweiten Bauteils zu vermessen und die erste beziehungsweise die zweite Punktmenge als Ergebnis dieser Vermessung auszugeben.A third aspect of the present invention relates to a measuring arrangement for detecting a fitting accuracy of respective surfaces of two components relative to one another with the control device according to the invention and the sensor unit. The sensor unit is designed to determine the first set of points with regard to the first component and the second set of points with regard to the second component. In particular, the sensor unit is designed to measure the respective surfaces of the first or the second component and to output the first or the second set of points as the result of this measurement.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Die Prozessoreinrichtung kann die Empfangseinheit und/oder die Recheneinheit implementieren. Mit anderen Worten können die Empfangseinheit und/oder die Recheneinheit durch die Prozessoreinrichtung bereitgestellt sein. Alternativ kann für die Empfangseinheit und die Recheneinheit jeweils eine separate Prozessoreinrichtung vorgesehen sein. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.The control device according to the invention can have a data processing device or a processor device which is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the processor device can have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor). The processor device can implement the receiving unit and/or the computing unit. In other words, the receiving unit and/or the computing unit can be provided by the processor device. Alternatively, a separate processor device can be provided for the receiving unit and the computing unit. Furthermore, the processor device can have program code which is set up to carry out the embodiment of the method according to the invention when executed by the processor device. The program code can be stored in a data memory of the processor device.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und der erfindungsgemäßen Messanordnung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und der erfindungsgemäßen Messanordnung hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the control device according to the invention and the measuring arrangement according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the control device according to the invention and the measuring arrangement according to the invention are not described again here.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes the combinations of features of the described embodiments. The invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments unless the embodiments have been described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 beispielhaft eine erste Punktmenge, welche eine Oberfläche eines ersten Bauteils, insbesondere eines Zylinderkopfs, charakterisiert, in einer schematischen Perspektivansicht;
2 die erste Punktmenge sowie eine zweite Punktmenge, welche eine Oberfläche eines zweiten Bauteils, insbesondere eines Kurbelgehäuses, charakterisiert, in einem gemeinsamen Koordinatensystem; und
3 die erste und die zweite Punktmenge in demselben gemeinsamen Koordinatensystem sowie zwei Ebenen zum Bestimmen eines Abstands zwischen den Punktmengen.

Exemplary embodiments of the invention are described below. For this shows:

1 by way of example, a first set of points which characterizes a surface of a first component, in particular a cylinder head, in a schematic perspective view;
2 the first set of points and a second set of points, which characterizes a surface of a second component, in particular a crankcase, in a common coordinate system; and
3 the first and second sets of points in the same common coordinate system, and two planes for determining a distance between the sets of points.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.

1 zeigt eine erste Punktmenge 1, welche mit einer Vielzahl an Messpunkten eine Oberfläche eines ersten Bauteils charakterisiert. Vorliegend handelt es sich bei dem ersten Bauteil um einen Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors beziehungsweise für einen Verbrennungsmotor. Die erste Punktmenge 1 wird beispielsweise erzeugt mittels einer Sensoreinheit, mittels welcher die Oberfläche des ersten Bauteils erfasst beziehungsweise vermessen wird. Die erste Punktmenge 1 ist somit insbesondere Ergebnis der Vermessung der Oberfläche des ersten Bauteils. Insbesondere wird die erste Punktmenge 1 durch die Sensoreinheit ausgegeben. Auf analoge Weise wird auch eine zweite Punktmenge 2 (siehe 2) bestimmt, welche eine Oberfläche eines zweiten Bauteils charakterisiert beziehungsweise beschreibt. Bei dem zweiten Bauteil kann es sich insbesondere um ein Kurbelgehäuse handeln. Zum Bestimmen der zweiten Punktmenge 2 kann analog mittels der Sensoreinheit oder einer weiteren gleichartigen Sensoreinheit die Oberfläche des zweiten Bauteils erfasst beziehungsweise vermessen werden. Bei der jeweiligen Punktmenge 1, 2 handelt es sich insbesondere um ein Ergebnis der Vermessung des jeweiligen Bauteils. 1 shows a first set of points 1, which characterizes a surface of a first component with a large number of measuring points. In the present case, the first component is a cylinder head of an internal combustion engine or for an internal combustion engine. The first set of points 1 is generated, for example, by means of a sensor unit, by means of which the surface of the first component is recorded or measured. The first set of points 1 is thus in particular the result of measuring the surface of the first component. In particular, the first set of points 1 is output by the sensor unit. In an analogous way, a second set of points 2 (see 2 ) determines which characterizes or describes a surface of a second component. The second component can in particular be a crankcase. To determine the second set of points 2, the surface of the second component can be recorded or measured analogously by means of the sensor unit or another similar sensor unit. The respective set of points 1, 2 is in particular a result of the measurement of the respective component.

Die jeweilige Punktmenge 1, 2 wird dabei insbesondere in einem jeweiligen ersten beziehungsweise zweiten Koordinatensystem bestimmt. Insbesondere wird die erste Punktmenge 1 in einem ersten Koordinatensystem bestimmt. Insbesondere wird die zweite Punktmenge 2 in einem zweiten Koordinatensystem bestimmt. Dabei kann das jeweilige Koordinatensystem, also das erste beziehungsweise das zweite Koordinatensystem, vorzugsweise an dem jeweiligen Bauteil, also dem ersten Bauteil beziehungsweise dem zweiten Bauteil, ausgerichtet sein. Für das Ausrichten des jeweiligen Koordinatensystems kann insbesondere ein jeweiliger Fixpunkt 3 herangezogen werden. Beispielsweise wird das erste Koordinatensystem an dem Fixpunkt 3 des ersten Bauteils ausgerichtet. Analog kann das zweite Koordinatensystem an einem Fixpunkt des zweiten Bauteils ausgerichtet werden. Bei dem Ausrichten wird insbesondere ein Ursprung beziehungsweise Nullpunkt des jeweiligen Koordinatensystems in den Fixpunkt 3 gelegt. Vorteilhafterweise ist somit vorgesehen, dass der Fixpunkt 3 des ersten Bauteils den Nullpunkt beziehungsweise Ursprung des ersten Koordinatensystems vorgibt und/oder der Fixpunkt des zweiten Bauteils den Nullpunkt oder Ursprung des zweiten Koordinatensystems vorgibt. Dabei wird eine Hochachse z des jeweiligen Koordinatensystems insbesondere an einer Hochachse, die durch den jeweiligen Fixpunkt 3 definiert ist, ausgerichtet. Insbesondere verläuft die jeweilige Hochachse z des jeweiligen Koordinatensystems dementsprechend parallel zu der jeweiligen Hochachse, die durch den jeweiligen Fixpunkt 3 vorgegeben ist.The respective set of points 1, 2 is determined in particular in a respective first or second coordinate system. In particular, the first set of points 1 is determined in a first coordinate system. In particular, the second set of points 2 is determined in a second coordinate system. The respective coordinate system, ie the first or the second coordinate system, can preferably be aligned with the respective component, ie the first component or the second component. In particular, a respective fixed point 3 can be used for aligning the respective coordinate system. For example, the first coordinate system is aligned with fixed point 3 of the first component. Similarly, the second coordinate system can be aligned with a fixed point of the second component. In particular, an origin or zero point of the respective coordinate system is placed in the fixed point 3 during the alignment. It is therefore advantageously provided that the fixed point 3 of the first component specifies the zero point or origin of the first coordinate system and/or the fixed point of the second component specifies the zero point or origin of the second coordinate system. In this case, a vertical axis z of the respective coordinate system is aligned in particular with a vertical axis that is defined by the respective fixed point 3 . In particular, the respective vertical axis z of the respective coordinate system accordingly runs parallel to the respective vertical axis that is specified by the respective fixed point 3 .

Dabei wird im Beispiel eine Koordinatenachse des ersten Koordinatensystems an einem durch den Fixpunkt 3 und einem zusätzlichen Ausrichtungspunkt des ersten Bauteil beziehungsweise der ersten Punktmenge aufgespannten Vektor ausgerichtet, vorzugsweise parallel und/oder deckungsgleich zu diesem Vektor. Zusätzlich wird im Beispiel eine Koordinatenachse des zweiten Koordinatensystems an einem durch den Fixpunkt und einem Ausrichtungspunkt des zweiten Bauteils beziehungsweise der zweiten Punktmenge aufgespannten Vektor ausgerichtet, vorzugsweise parallel und/oder deckungsgleich zu diesem Vektor. Die jeweiligen Ausrichtungspunkte stellen jeweils zusätzliche Fixpunkte des ersten/zweiten Bauteils dar.In the example, a coordinate axis of the first coordinate system is aligned with a vector spanned by the fixed point 3 and an additional alignment point of the first component or the first set of points, preferably parallel and/or congruent to this vector. In addition, in the example, a coordinate axis of the second coordinate system is aligned with a vector spanned by the fixed point and an alignment point of the second component or the second set of points, preferably parallel and/or congruent to this vector. The respective alignment points each represent additional fixed points of the first/second component.

Vorzugsweise handelt es sich im Beispiel des Zylinderkopfes und des Kurbelgehäuses bei dem jeweiligen Fixpunkt 3 um jeweils korrespondierende Stiftbohrungen. Die Stiftbohrungen können als Verbindungsmittel zum Verbinden des Zylinderkopfes und des Kurbelgehäuses ausgebildet sein. Auf diese Weise korrespondieren die Stiftbohrungen des Zylinderkopfes und des Kurbelgehäuses miteinander. Beispielsweise kann über die korrespondierenden Stiftbohrungen ein Verschrauben des Zylinderkopfes und des Kurbelgehäuses erfolgen beziehungsweise vorgesehen sein. Da die Stiftbohrungen üblicherweise eine zylinderartige Form haben beziehungsweise aufweisen, kann die Hochachse z daran besonders leicht ausgerichtet werden. Insbesondere wird die Hochachse z parallel zu einer durch die Stiftbohrung gebildete Mantelfläche ausgerichtet. Die jeweiligen Ausrichtungspunkte können jeweils durch einen oder mehrere zusätzliche Stiftbohrungen des ersten/zweiten Bauteils bereitgestellt sein.In the example of the cylinder head and the crankcase, the respective fixed point 3 is preferably a corresponding pin bore. The pin holes can be used as connecting means for connecting the cylinder head and the crankcase. In this way, the pin holes of the cylinder head and the crankcase correspond to each other. For example, the cylinder head and the crankcase can be screwed together or provided via the corresponding pin bores. Since the pin bores usually have or have a cylindrical shape, the vertical axis z can be aligned with it particularly easily. In particular, the vertical axis z is aligned parallel to a lateral surface formed by the pin bore. The respective alignment points can each be provided by one or more additional pin holes of the first/second component.

Dadurch, dass die beiden Punktmengen 1, 2 jeweils auf ein Koordinatensystem bezogen sind, das an die jeweiligen Fixpunkte 3 des jeweiligen Bauteils ausgerichtet ist, können beide Punktmengen 1, 2 besonders leicht in ein gemeinsames Koordinatensystem 9 überführt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei der Überführung beider Punktmengen 1, 2 in das gemeinsame Koordinatensystem 9 beide Punktmengen 1, 2 jeweils ausschließlich parallel zur Hochachse z verschoben sind. Mit anderen Worten können das erste und das zweite Koordinatensystem derart übereinandergelegt werden, dass hinsichtlich der übrigen Koordinatenachsen x, y keine Verschiebung vorhanden ist. Es kann somit vorgesehen sein, dass die übrigen Koordinaten x, y in dem ersten Koordinatensystem, dem zweiten Koordinatensystem sowie dem gemeinsamen Koordinatensystem 9 jeweils gleich sind.Because the two sets of points 1, 2 are each related to a coordinate system that is aligned with the respective fixed points 3 of the respective component, both sets of points 1, 2 can be transferred to a common coordinate system 9 particularly easily. For example, it can be provided that when both sets of points 1, 2 are transferred to the common coordinate system 9, both sets of points 1, 2 are shifted exclusively parallel to the vertical axis z. In other words, the first and the second coordinate system can be superimposed in such a way that there is no shift with regard to the other coordinate axes x, y. Provision can thus be made for the other coordinates x, y in the first coordinate system, the second coordinate system and the common coordinate system 9 to be the same in each case.

Parallel zu der Hochachse z können beide Punktmengen 1, 2 oder eine der beiden Punktmengen 1, 2 so ausgerichtet beziehungsweise verschoben werden, dass die erste Punktmenge 1 und die zweite Punktmenge 2 genau drei Berührpunkte aufweisen. Die Berührpunkte sind dabei jeweils durch Punktpaare 6 (siehe 3) definiert, welche den kleinsten Abstand voneinander aufweisen. Die Punktpaare 6 stellen dabei insbesondere diejenigen Punkte dar, in welchen die Oberflächen der beiden Bauteile nach einer Montage sich berühren würden. Durch diese Punktpaare 6 beziehungsweise die Berührpunkte wird eine erste Ebene 4 gelegt. Die erste Ebene 4 ist durch die drei Berührpunkte beziehungsweise die Punktpaare 6 eindeutig festgelegt. Parallel to the vertical axis z, both sets of points 1, 2 or one of the two sets of points 1, 2 can be aligned or shifted in such a way that the first set of points 1 and the second set of points 2 have exactly three points of contact. The points of contact are each represented by pairs of points 6 (see 3 ) defined, which have the smallest distance from each other. The pairs of points 6 represent in particular those points at which the surfaces of the two components would touch after assembly. A first plane 4 is laid through these pairs of points 6 or the points of contact. The first level 4 is clearly defined by the three contact points or the point pairs 6 .

Mit anderen Worten enthält die erste Ebene 4 alle drei Berührpunkte beziehungsweise alle Punkte der drei Punktpaare 6.In other words, the first level 4 contains all three touch points or all points of the three pairs of points 6.

Senkrecht zu der ersten Ebene 4 wird eine zweite Ebene 5 gebildet. Parallel zu der zweiten Ebene 5 kann nun punktweise ein Abstand zwischen der ersten Punktmenge 1 und der zweiten Punktmenge 2 bestimmt werden. Insbesondere kann ein weiteres Punktpaar 7 bestimmt werden, wobei das weitere Punktpaar 7 durch jeweils einen Punkt beider Punktmengen 1, 2 gebildet wird. Die beiden Punkte des weiteren Punktpaares 7 weisen dabei insbesondere einen maximalen Abstand 8 relativ zueinander auf. Es wird somit mittels des weiteren Punktpaares 7 der maximale Abstand 8 zwischen den beiden Punktmengen 1, 2 bestimmt. Dieser maximale Abstand 8 ist dabei insbesondere ein gutes Maß, um die Passgenauigkeit der Oberflächen beider Bauteile relativ zueinander zu charakterisieren.A second plane 5 is formed perpendicularly to the first plane 4 . Parallel to the second plane 5, a distance between the first set of points 1 and the second set of points 2 can now be determined point by point. In particular, a further pair of points 7 can be determined, with the further pair of points 7 being formed by one point of each of the two sets of points 1, 2. The two points of the further pair of points 7 have in particular a maximum distance 8 relative to one another. The maximum distance 8 between the two sets of points 1, 2 is thus determined by means of the further pair of points 7. This maximum distance 8 is in particular a good measure for characterizing the accuracy of fit of the surfaces of both components relative to one another.

In einem ersten, willkürlichen Beispiel bestehen die jeweiligen Punktmengen 1, 2 jeweils aus 55.000 bis 75.000 Messpunkten. In einem zweiten, willkürlichen Beispiel können die erste Punktmenge 1 beziehungsweise die zweite Punktmenge 2 jeweils aus 12.000 Messpunkten gebildet sein. Dabei ist eine Genauigkeit im zweiten Beispiel für einen Zylinderkopf und ein Kurbelgehäuse hinreichend.In a first, random example, the respective sets of points 1, 2 each consist of 55,000 to 75,000 measurement points. In a second, random example, the first set of points 1 and the second set of points 2 can each be formed from 12,000 measurement points. In this case, accuracy in the second example is sufficient for a cylinder head and a crankcase.

Zusammengefasst beschreibt die vorliegende Erfindung eine Abstandsermittlung zwischen zwei aufeinanderliegenden Oberflächen zweier Bauteile. Hierfür werden zunächst die jeweiligen Oberflächen der Bauteile vermessen und dementsprechend eine jeweilige Punktmenge 1, 2 gebildet. Dabei können die erste und die zweite Punktmenge 1, 2 auf diejenigen Punkte der jeweiligen Dichtspur des jeweiligen Bauteils reduziert werden. Anschließend werden die Punktmengen 1, 2 aufeinander gelegt und punktweise der Abstand zwischen den zwei Punktmengen 1, 2 bestimmt. Durch diejenigen Punktpaare 6, welche den geringsten Abstand voneinander aufweisen beziehungsweise die Berührpunkte bilden, wird die erste Ebene 4 festgelegt. Parallel zu der dazu rechtwinklig ausgerichteten zweiten Ebene 5 kann dann der Abstand zwischen den Punktmengen 1, 2 punktweise bestimmt werden beziehungsweise durchgescannt werden.In summary, the present invention describes a distance determination between two superimposed surfaces of two components. For this purpose, the respective surfaces of the components are first measured and a respective set of points 1, 2 is formed accordingly. The first and the second set of points 1, 2 can be reduced to those points of the respective sealing track of the respective component. The sets of points 1, 2 are then placed one on top of the other and the distance between the two sets of points 1, 2 is determined point by point. The first plane 4 is defined by those pairs of points 6 which are at the shortest distance from one another or form the contact points. Parallel to the second plane 5 oriented at right angles thereto, the distance between the sets of points 1, 2 can then be determined point by point or scanned.

Auf diese Weise können die jeweiligen Oberflächen beider Bauteile detailliert ausgewertet werden. Auf diese Weise können aus einem fortschreitenden Werkzeug für Verschleiß entstehende Gegebenheitsänderungen beziehungsweise Änderungen der Passgenauigkeit frühzeitig erkannt werden. Die Passgenauigkeit beider Bauteile beziehungsweise Werkstücke kann vor der Montage beziehungsweise vor dem Zusammenbauen beider Bauteile anhand der Messergebnisse bestimmt werden und innerhalb einer Toleranz gehalten werden.In this way, the respective surfaces of both components can be evaluated in detail. In this way, changes in circumstances or changes in the accuracy of fit resulting from a progressive tool for wear can be detected at an early stage. The accuracy of fit of the two components or workpieces can be determined before assembly or before the two components are assembled using the measurement results and can be kept within a tolerance.

Der maximale Abstand 8 zwischen den Punktmengen 1, 2 und damit auch zwischen den jeweiligen Bauteilen kann bestimmt werden. Zudem ist feststellbar, an welcher Stelle dieser maximale Abstand 8 auftritt. Dies ist beispielsweise entlang der Dichtspur beider Bauteile. Parallel zur zweiten Ebene 5 kann der Abstand zwischen den Punktmengen 1, 2 an jeder beliebigen Stelle bestimmt werden. Der Abstand kann sowohl über die gesamte Oberfläche gescannt werden als auch punktuell bestimmt werden. Die beiden Bauteile können vor deren Zusammenbau darauf überprüft werden, ob undichte Stellen auftreten würden.The maximum distance 8 between the sets of points 1, 2 and thus also between the respective components can be determined. In addition, it can be determined at which point this maximum distance 8 occurs. This is for example along the sealing track of both components. Parallel to the second level 5, the distance between the point men Gen 1, 2 can be determined at any point. The distance can be scanned over the entire surface or determined selectively. The two components can be checked for leaks before they are assembled.

Die beschriebenen Verfahrensschritte können insbesondere durch ein 3D-Messgerät als Sensoreinheit in Zusammenarbeit mit einer Steuervorrichtung, die ein entsprechend programmiertes Messprogramm aufweist, durchgeführt werden. Das Messprogramm sollte dabei die folgenden Rahmenbedingungen erfüllen. Im Messprogramm werden die beiden Bauteile durch die jeweilige Punktmenge 1, 2 modelliert. Beide Punktmengen 1, 2 sind auf jeweiliges Koordinatensystem bezogen, das an dem jeweiligen Fixpunkt 3, insbesondere der Stiftbohrung, ausgerichtet ist. Die Dichtspur kann in dem Messprogramm programmiert beziehungsweise parametrisiert werden. Auf diese Weise können nur diejenigen Messpunkte betrachtet werden, welche die Dichtspur betreffen. Die Programmierung erfolgt für beide Bauteile beziehungsweise Punktmengen 1, 2 vorzugsweise analog. Die Benennung der Achsen, vorliegend x, y, z, ist dabei beliebig. Die jeweiligen Punktmengen 1, 2 können in einem Datenformat gespeichert werden. Insbesondere kann das Messprogramm durch die Software Matlab bereitgestellt werden.The method steps described can be carried out in particular by a 3D measuring device as a sensor unit in cooperation with a control device which has a correspondingly programmed measuring program. The measurement program should fulfill the following framework conditions. In the measuring program, the two components are modeled by the respective set of points 1, 2. Both sets of points 1, 2 are related to the respective coordinate system, which is aligned with the respective fixed point 3, in particular the pin hole. The sealing track can be programmed or parameterized in the measuring program. In this way, only those measuring points that relate to the sealing track can be considered. Programming is preferably carried out analogously for both components or sets of points 1, 2. The naming of the axes, in this case x, y, z, is arbitrary. The respective sets of points 1, 2 can be stored in a data format. In particular, the measurement program can be provided by the Matlab software.

Insgesamt zeigt die vorliegende Anmeldung, wie eine Abstandsermittlung zwischen den Oberflächen zweier Bauteile möglich ist.Overall, the present application shows how it is possible to determine the distance between the surfaces of two components.

Claims

Method for detecting an accuracy of fit of respective surfaces of two components relative to one another, with the steps: - determining a first set of points (1) in a first coordinate system, the first set of points (1) characterizing the surface of a first of the two components, and the first coordinate system being aligned with a fixed point (3) of the first component, - determining a second set of points (2) in a second coordinate system, the second set of points (2) characterizing the surface of a second of the two components, and the second coordinate system being aligned with a fixed point (3) of the second component, - determining a common coordinate system (9) for the first and the second set of points (1, 2) from the first and the second coordinate system using the respective fixed points (3) of the first and the second component, - determining three pairs of points (6), the pairs of points (6) each representing a point of contact between the first and the second set of points (1, 2), - determining a first plane (4) passing through the touch points defined by the three pairs of points, and - Determining a maximum distance (8) of the first set of points (1) to the second set of points (2) perpendicular to the first plane (4).

procedure after claim 1 , characterized in that a signal for adapting a production of the first component and/or the second component and/or a sealing element for arrangement between the surfaces is output if the value of the maximum distance (8) exceeds a predetermined threshold value.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that a second plane (5) is determined, which is aligned perpendicular to the first plane (4).

procedure after claim 3 , characterized in that a plurality of additional distance values for the distance between the first set of points (1) and the second set of points (2) parallel to the second plane (5) is determined.

Procedure according to one of claims 3 or 4 , characterized in that a difference point set is determined which relates to the distance between the first point set (1) and the second point set (2) parallel to the second plane (5).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first component is a cylinder head and the second component is a crankcase.

procedure after claim 6 , characterized in that corresponding pin bores of the cylinder head and the crankcase are used as the respective fixed point (3).

Control device for detecting an accuracy of fit of respective surfaces of two components relative to one another, with - a receiving unit which is designed to • receive a first set of points (1) with a first coordinate system from a sensor unit, the first set of points (1) being the surface of a first of the two Characterized components, and wherein the first coordinate system is aligned with a fixed point (3) of the first component, and for • receiving a second set of points (2) with a second coordinate system from the sensor unit, the second set of points (2) the upper surface of a second of the two components, and wherein the second coordinate system is aligned with a fixed point (3) of the second component, - and with a computing unit which is designed • to determine a common coordinate system (9) for the first and the second set of points (1, 2) from the first and the second coordinate system using the respective fixed points (3) of the first and the second component, • for determining three pairs of points (6), the pairs of points (6) each having a point of contact between the first and the second point set (1, 2), • to determine a first plane (4) which runs through the touching points, which are defined by the three point pairs (6), and • to determine a maximum distance (8) of the first point set (1 ) to the second set of points (2) perpendicular to the first plane (4).

Measuring arrangement for detecting an accuracy of fit of respective surfaces of two components relative to one another, with - a control device claim 8 , and - a sensor unit, which is designed to determine the first set of points (1) with respect to the first component and the second set of points (2) with respect to the second component.