DE102020200155A1

DE102020200155A1 - Einmessen eines Koordinatenmessgeräts an asphärischem Prüfkörper

Info

Publication number: DE102020200155A1
Application number: DE102020200155.3A
Authority: DE
Inventors: Manuel Kohler; Jürgen Keller
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2021-07-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einmessen von Messsensoren (30, 32) eines Koordinatenmessgeräts (102) an einem Prüfkörper (10),wobei der Prüfkörper (10) eine sich von einer Grundebene (12) erstreckende erste Achse (A) aufweist sowie einen ersten Oberflächenbereich (14), der asphärisch ist, sich entlang der ersten Achse (A) erstreckt und relativ zu der Achse (A) geneigt ist; und einen zweiten Oberflächenbereich (20), der in einem Winkel zu dem ersten Oberflächenbereich (14) verläuft;wobei das Verfahren umfasst:- Erfassen des ersten und zweiten Oberflächenbereichs (14, 20) mit einem ersten Messsensor (30) und mit wenigstens einem weiteren Messsensor (32), der auf einem anderen physikalischen Messprinzip beruht;- Ermitteln wenigstens eines Koordinatenwerts für wenigstens ein Referenzmerkmal des Prüfkörpers (10) auf Basis des Erfassungsvorgangs mit einem jedem Messsensor (30, 32);- Ermitteln einer Lageinformation für wenigstens einen der Messsensoren (30, 32) basierend auf den ermittelten Koordinatenwerten.Außerdem betrifft die Erfindung Prüfkörper (10) zum Erfassen mit Messsensoren (30, 32) eines Koordinatenmessgeräts (102) und eine Anordnung (100) mit derartigen Prüfkörpern (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einmessen von Messsensoren eines Koordinatenmessgeräts an einem Prüfkörper, einen Prüfkörper und eine Anordnung umfassend einen Prüfkörper, ein Koordinatenmessgerät und eine Steuereinrichtung.
Koordinatenmessgeräte sind im Stand der Technik verbreitet. Sie umfassen in der Regel eine Bewegungskinematik, z.B. bestehend aus drei paarweise orthogonal zueinander angeordneten Linearachsen, die dazu eingerichtet ist, einen Messsensor in einem Arbeitsraum zu positionieren. Zusätzlich können Rotationsgelenke (insbesondere sogenannte Dreh-Schwenk-Gelenke) zwischen der Bewegungskinematik und dem Messsensor vorgesehen sein und zusätzliche Freiheitsgrade zur Ausrichtung des Messsensors bereitstellen.
Die Messsensoren erfassen ein zu vermessendes Objekt optisch oder taktil. Dabei weisen sie in der Regel einen Bezugspunkt auf, an bzw. mit dem die Objektoberfläche erfasst wird, d.h. Koordinatenwerte von Punkten auf der Objektoberfläche erfasst werden. Um die erfassten Messwerte in ein globales (Ziel-)Koordinatensystem (oder auch Koordinatensystem des Koordinatenmessgeräts) umzurechnen, ist die Lage dieses Bezugspunktes in dem entsprechenden Koordinatensystem vorab zu ermitteln. Dies geschieht im Rahmen sogenannter Einmessvorgänge.
Bei dem Bezugspunkt kann es sich im Fall eines taktilen Sensors z.B. um den Mittelpunkt einer Antastkugel oder Antastscheibe handeln, wobei die Abmessungen der genannten Antastelemente in Bezug auf diesen Bezugspunkt bekannt sind. Im Fall optischer Sensoren kann es sich zum Beispiel bei einem Weißlichtsensor (auch Abstandssensor genannt) um die Position eines Fokuspunktes handeln (bzw. desjenigen Fokuspunktes, für den ein maximales Messsignal ermittelt wird, siehe unten). Bei einem Bildverarbeitungssensor (oder auch Kamerasensor) kann es sich bei dem Bezugspunkt ebenfalls um eine Fokuslage handeln oder, falls diese variabel ist, um eine jeweils einstellbare Fokuslage oder Fokuslänge.
Die Erfindung richtet sich auch auf andere optische Sensoren, die z.B. aktiv eine Strahlung aussenden und die von einem Messobjekt reflektierte Strahlung erfassen (im Folgenden strahlungsbasierte Sensoren). Als Beispiele sind Laserliniensensoren oder Streifenprojektionssensoren zu nennen.
Im Rahmen des Einmessvorgangs wird in der Regel ein Einmessobjekt (oder auch Referenzobjekt) zunächst mit einem Referenztaster angetastet bzw. einem Referenzsensor erfasst, dessen Dimensionen bekannt sind und, genauer gesagt, dessen Bezugspunktlage im (Ziel-)Koordinatensystem bekannt ist. Durch Vermessen des Referenzobjekts mit dem Referenzsensor können erste Messwerte für wenigstens ein Referenzmerkmal des Referenzobjekts bestimmt werden. Anschließend wird das Referenzobjekt mit dem einzumessenden Messsensor gemessen und werden Koordinaten für dasselbe Referenzmerkmal bestimmt. Aus der Differenz der jeweiligen Koordinatenwerte für das Referenzmerkmal kann das Verhältnis von Messsensor und Referenzsensor bestimmt werden und auch die Lage des Messsensors im (Ziel-)Koordinatensystem.
Allgemein kann unter einem Messsensor diejenige Einheit eines Koordinatenmessgeräts verstanden werden, die in Wechselwirkung mit dem zu vermessenden Objekt tritt und/oder einen Antastvorgang bzw. Erfassungsvorgang (taktil oder optisch) ausführt. Insbesondere im taktilen Fall kann hiervon ein sogenannter Sensorkopf unterschieden werden, der die eigentlichen sensorischen Elemente beinhaltet, um Messwerte (z.B. nach Maßgabe von auf den Messsensor bzw. taktilen Taster einwirkenden Kräften) für die weitere Verarbeitung zu erzeugen und auszugeben.
Bei bisherigen Einmessvorgängen kommen Einmesskugeln zum Einsatz. Diese eignen sich insbesondere für taktile Antastvorgänge, mittels denen z.B. die Kugelmittelpunktskoordinaten als Referenzmerkmal bestimmt werden.
Für optische Sensoren ist das Erfassen einer Einmesskugel jedoch nicht immer zufriedenstellend möglich. Beispielsweise können Weißlichtsensoren nur in einem sehr begrenzten Bereich quer zu ihrer optischen Achse Messwerte erfassen. Anders ausgedrückt sind Weißlichtsensoren für Erfassungen lateral zu ihrer optischen Achse ungeeignet, da ihr sogenannter Akzeptanzwinkel gering ist. Hintergründe zu Weißlichtsensoren und deren Einsatz am Koordinatenmessgerät finden sich in der DE 10 2015 217 637 A1 , wobei insbesondere die dortige Definition eines Weißlichtsensors in [0004] auch im vorliegenden Fall anwendbar ist. Unter einem Akzeptanzwinkel kann derjenige Winkel verstanden werden, unter dem eine vom Objekt reflektierte Strahlung von dem Sensor noch erfassbar und insbesondere in einen Lichtleiter hiervon einkoppelbar ist.
Beim Erfassen von Einmesskugeln bedingt der in der Regel geringe Akzeptanzwinkel von Weißlichtsensoren, dass diese (insbesondere wenn keine Dreh-Schwenk-Systeme vorhanden sind) nur sehr begrenzte Oberflächenbereiche vermessen können, typischerweise nahe Polstellen der Einmesskugel. Da die erfassbaren Punkte somit sehr nahe beieinanderliegen, ergibt sich eine erhöhte Messunsicherheit hinsichtlich der berechneten Mittelpunktkoordinaten.
Im Fall eines Bildverarbeitungssensors ist hingegen eine Erfassung lateral zur optischen Achse gut möglich, nicht jedoch entlang der optischen Achse. Anders ausgedrückt ist die Erfassbarkeit in Tiefenrichtung (typischerweise als Z-Richtung bezeichnet) und somit in der Regel senkrecht zur erfassten Oberfläche begrenzt. Folglich wird von einer Einmesskugel in der Regel lediglich der Äquator erfasst, der in einer Draufsicht als größter Durchmesser in der Bildebene erkennbar ist. Erneut ist also lediglich ein sehr begrenzter Bereich der Einmesskugel vermessbar, was zu entsprechenden Messunsicherheiten führt.
Unter einer optischen Achse kann im Fall des Weißlichtsensors oder allgemeiner strahlungsbasierter Sensoren eine Achse verstanden werden, entlang derer Strahlung auf das Objekt eingestrahlt wird und/oder entlang derer reflektierte Strahlung vom Objekt in den Sensoren bzw. einem Lichtleiter hiervon wieder einkoppelbar ist. Im Fall des Bildverarbeitungssensors kann es sich um eine Achse handeln, die orthogonal zu einer photosensitiven Einheit (zum Beispiel einem Bildsensor, insbesondere CCD-Sensor oder CMOS-Sensor) und/oder einer Pixelebene verläuft.
Es ist auch bekannt, Einmesskugeln mit einer matten Oberfläche zu verwenden, um größere Bereiche der Kugel optisch erfassen zu können. Derartige Einmesskugel weisen allerdings eine größere Formabweichung als optisch glatte Einmesskugeln auf, was sich wiederum negativ auf die Messgenauigkeit auswirkt.
Die geschilderten Einmessvorgänge sind insbesondere auch dann erforderlich, wenn sogenannte Multi-Sensor-Anordnungen verwendet werden. Diese umfassen eine Mehrzahl unterschiedlicher Messsensoren, die auf voneinander abweichenden physikalischen Messprinzipien beruhen (z.B. eine Kombination aus einem taktilen Messtaster mit einem Weißlichtsensor und/oder mit einem Bildverarbeitungssensor). Zusätzlich oder alternativ zum Vermessen eines Referenzobjekts (z.B. einer Einmesskugel) mit einem Referenzsensor können in diesem Fall auch die einzelnen Messsensoren der Multi-Sensor-Anordnung dieses Objekt erfassen und können die jeweils erfassten Koordinatenwerte miteinander verglichen oder, anders ausgedrückt, abgeglichen werden. Dann können beispielsweise auch die einzelnen Sensoren der Multi-Sensor-Anordnung zueinander ins Verhältnis gesetzt werden und können insbesondere Abstandsvektoren zwischen diesen Sensoren bestimmt werden. Dies ist z.B. dann vorteilhaft, wenn einer der Messsensoren bereits eingemessen und/oder ein Referenzsensor ist.
Ein solches Vorgehen wird z.B. in der DE 10 2016 014 509 A1 geschildert. Dort wird eine Multi-Sensor-Anordnung, bestehend aus einem optischen und einem taktilen Sensor, sowie ein Prüfkörper bereitgestellt, um diesen zwecks Bestimmen eines Abstandsvektors zwischen den Messsensoren zu vermessen. Der Prüfkörper weist zum taktilen Antasten einen kugelförmigen Oberflächenbereich auf sowie für eine optische Erfassung mit einem Bildverarbeitungssensor eine in einer Draufsicht erkennbaren Umriss. Ein solcher Prüfkörper ist z.B. mit Weißlichtsensoren aber nach wie vor nur wenig genau erfassbar.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, das Einmessen von Messsensoren eines Koordinatenmessgeräts zu verbessern.
Im Detail schlägt die Erfindung vor, wenigstens einen Oberflächenbereich bereitzustellen, der insbesondere mit einem Weißlichtsensor oder anderweitigen optischen Sensoren (bspw. Laserlinienscanner, Streifenprojektionssensor) zuverlässig erfassbar ist. Dieser Oberflächenbereich ist vorzugsweise asphärisch (d.h. nicht kugelförmig bzw. kugeloberflächenförmig). Dieser ist daher auch mit geringen Akzeptanzwinkeln von Weißlichtsensoren zuverlässig vermessbar sowie auch mit anderen, insbesondere strahlungsbasierten Sensoren. Insbesondere können aufgrund eines gegenüber einer Kugeloberfläche geringeren lokalen Krümmungsgradienten auch vorzugsweise um mehrere Millimeter oder Zentimeter voneinander beabstandete Punkte innerhalb dieses Oberflächenbereichs mit optischen Sensoren und insbesondere einem Weißlichtsensor erfassbar sein, was bei Kugeloberflächen aufgrund des sich dann stets ändernden Reflexionswinkels schwierig sein kann.
Werden aber entsprechend beabstandete Punkte auf dem ersten Oberflächenbereich erfasst (d.h. liegen die erfassbaren Messpunkte prinzipiell weiter auseinander), können zum einen mehr Messpunkte erfasst werden und kann das Ergebnis aussagekräftiger sein, als wenn lediglich ein sehr geringer Ausschnitt eines Oberflächenbereichs erfasst wird (wie derzeit eine Kugeloberfläche).
Wie nachstehend noch näher erläutert, kann dieser erste Oberflächenbereich aber durchaus auch gewölbt sein bzw. um wenigstens eine Achse gekrümmt sein. Vorzugsweise ist er allgemein glatt und besteht z.B. aus einem Metallmaterial oder allgemein aus einem sensorspezifischem optisch geeigneten Material. Sämtliche dieser Eigenschaften erhöhen die Reflexionsfähigkeit und erleichtern somit die Oberflächenvermessung.
Der erste Oberflächenbereich kann zu einer ersten Achse des Prüfkörpers geneigt verlaufen. Richtet man dann eine optische Achse des Weißlichtsensors oder eines anderen, vorzugsweise optischen Messsensors, wie gemäß den Ausführungsbeispielen bevorzugt, parallel zu der ersten Achse aus und/oder neigt diese in einem geringeren Winkel zu der ersten Achse, kann der erste Oberflächenbereich zuverlässig erfasst werden. Insbesondere kann er dann sozusagen quer zur optischen Achse des Sensors verlaufen, sodass mit dem Sensor eingestrahlte Strahlung unter entsprechend kleinen Winkeln reflektiert wird und dadurch präzise erfassbar sein kann.
Weiter weist der Prüfkörper aber auch einen zweiten Oberflächenbereich auf, der in einem Winkel zum ersten Bereich verläuft. Vorzugsweise ist dieser zweite Oberflächenbereich noch stärker zur ersten Achse geneigt als der erste Oberflächenbereich und/oder steht senkrecht auf der ersten Achse. Er kann eine ebene Fläche bilden und insbesondere eine Stirnfläche oder Grundfläche des Prüfkörpers, von der der erste Oberflächenbereich hervorsteht. Im Fall einer Stirnfläche kann der erste Oberflächenbereich an dieser enden. Allgemeine können der erste Oberflächenbereich und der zweite Oberflächenbereich ineinander übergehen und/oder aneinander angrenzen, was nicht zwingend ist, aber eine Prüfkörpervermessung mit begrenzten Achsbewegungen ermöglichen kann.
Dadurch, dass der zweite Oberflächenbereich vorzugsweise noch stärker zur ersten Achse geneigt ist bzw. diese sich allgemein in einem Winkel zum ersten Oberflächenbereich erstreckt, wird eine besonders schnelle Koordinatenermittlung z.B. in Richtung der ersten Achse ermöglicht. Das Erfassen des ersten Oberflächenbereichs kann hingegen allgemein dazu dienen, Koordinaten des Referenzmerkmals in einer Ebene und/oder entlang Achsen zu bestimmen, die sich in einem Winkel zur ersten Achse erstrecken und insbesondere orthogonal hierzu verlaufen. Insbesondere können diese Koordinaten innerhalb der Grundebene liegen bzw. entlang der Achsen, welche die Grundebene aufspannen und/oder parallel oder zu dieser verlaufen.
Unter der Grundebene, aber auch der ersten Achse, können virtuelle Merkmale verstanden werden, deren Lage und/oder Ausrichtung durch körperliche Merkmale bzw. die Form oder auch Erstreckung des Prüfkörpers definiert wird. Andererseits kann die Grundebene auch durch eine tatsächliche physische Fläche bzw. Ebene des Prüfkörpers definiert sein und/oder mit dieser zusammenfallen. Insbesondere kann es sich dabei um eine Ebene handeln, mit der der Prüfkörper an einer angrenzenden Fläche, z.B. eine Halterung, oder eines Messtisches anliegt. Es kann sich aber auch um eine Ebene handeln, die parallel zu der genannten Anlagefläche verläuft (dann vorzugsweise um eine virtuelle Ebene). Die erste Achse kann allgemein orthogonal zur Grundebene verlaufen. Wie geschildert, kann sie entlang einer Achse ausgerichtet sein, für die eine Koordinateninformation bestimmt werden soll, d.h. Koordinaten des Referenzmerkmals können entlang dieser ersten Achse bestimmt werden.
Der erste Oberflächenbereich kann entsprechend auch zu der Grundebene geneigt sein. Der zweite Oberflächenbereich kann hingegen parallel zur Grundebene verlaufen, zumindest aber in einem geringeren Neigungswinkel hierzu geneigt sein als der erste Oberflächenbereich.
Allgemein kann vorgesehen sein, dass der erste Oberflächenbereich in einem Winkel von weniger als 90° relativ zu der ersten Achse geneigt ist und z.B. in einem Winkel von 5° bis 60°.
Unter einem Neigungswinkel kann der Schnittwinkel zwischen der Grundebene und der ersten Achse (oder auch einer parallel hierzu verlaufenden Achse) verstanden werden, wobei es sich vorzugsweise um den kleinsten eintragbaren (d. h. von den Elementen eingeschlossenen) Schnittwinkel handelt.
Der erste Oberflächenbereich kann maßgeblich oder ausschließlich um eine einzelne Achse gekrümmt sein, wobei es sich um die erste Achse handeln kann. Hierunter kann verstanden werden, dass Krümmungskreise, die eine Krümmung des ersten Oberflächenbereichs beschreiben oder annähern und für die Krümmungsradien bestimmbar sind, nur ausgehend von und/oder orthogonal zu dieser ersten Achse eintragbar sind. Andere Krümmungen, insbesondere um eine zweite Achse, die orthogonal zur ersten Achse verläuft, können hingegen nicht vorgesehen sein. Auch dies ermöglicht eine Gestaltung und/oder Ausrichtung des ersten Oberflächenbereichs derart, dass dieser mit einem Weißlichtsensor besonders zuverlässig erfassbar ist.
Insbesondere wird ein Verfahren zum Einmessen von Messsensoren eines Koordinatenmessgeräts (in wenigstens einer Raumrichtung) an einem Prüfkörper vorgeschlagen und insbesondere von einer Multi-Sensor-Anordnung eines Koord i naten messgeräts.
Dabei weist der Prüferkörper eine sich von einer (virtuellen, realen und/oder parallel zu einer realen Fläche verlaufenden) Grundebene erstreckende erste (virtuelle) Achse auf. Weiter weist der Prüfkörper wenigstens einen ersten Oberflächenbereich auf, der asphärisch ist, sich entlang der ersten Achse erstreckt und relativ zu der Achse geneigt ist; und wenigstens einen zweiten Oberflächenbereich, der in einem Winkel zu dem ersten Oberflächenbereich verläuft. Das Verfahren umfasst:

- Erfassen des ersten und zweiten Oberflächenbereichs mit einem ersten Messsensor (z.B. einem optischen Messsensor, der vorzugsweise kein Bildverarbeitungssensor, sondern bspw. ein Weißlichtsensor ist), und mit wenigstens einem weiteren Messsensor, der auf einem anderen physikalischen Messprinzip beruht (z.B. ein taktiler Messsensor ist oder aber ein Bi ldverarbeitungssensor);
- Ermitteln wenigstens eines Koordinatenwerts für wenigstens ein Referenzmerkmal des Prüfkörpers auf Basis des Erfassungsvorgans mit einem jeden Messsensor (zum Beispiel einen ersten Koordinatenwert durch Erfassen mit dem ersten Messsensor und einen zweiten Koordinatenwert durch Erfassen mit dem weiteren Messsensor);
- Ermitteln einer Lageinformation für wenigstens einen der Messsensoren, basierend auf den ermittelten Koordinatenwerten.

Als Koordinatenwerte, die auch als Koordinateninformationen bezeichnet werden können und/oder als Lageinformation, können allgemein die Koordinaten bzw. kann die Lage in einem vorbestimmten Koordinatensystem und insbesondere demselben Koordinatensystem bestimmt werden. Dabei kann es sich um ein Ziel-Koordinatensystem und/oder ein allgemein globales Koordinatensystem handeln. Das Referenzmerkmal kann z.B. die Lage einer (virtuellen) Achse sein, insbesondere der ersten Achse, oder aber eines Punktes entlang dieser Achse. Es kann sich auch um einen geometrischen Mittelpunkt handeln, z.B. von einem der Oberflächenabschnitte, einer nachstehend erläuterten Bohrung oder aber einem anderen in Bezug auf die vermessenen Oberflächenbereiche festgelegten Merkmal.
Insbesondere können die räumlichen Koordinaten des Referenzmerkmals als entsprechende Koordinatenwerte bzw. Koordinateninformation ermittelt werden, und zwar sowohl durch das Antasten bzw. Erfassen mit dem ersten als auch mit dem zweiten Messsensor. Das Ermitteln der Lageinformation kann allgemein basierend auf einem Abgleich (oder auch Vergleich) der Koordinatenwerte stattfinden, die mit den jeweils verwendeten Messsensoren ermittelten. Insbesondere kann eine Differenz der Koordinatenwerte gebildet werden, um einen Abstandsvektor der vorstehend genannten Art zwischen den Sensoren (und insbesondere deren Bezugspunkten) festzustellen. Handelt es sich bei einem der Sensoren um einen Referenzsensor und/oder um bereits eingemessenen Messsensor, kann auf Basis eines entsprechenden Abgleichs als Lageinformation die Lage (insbesondere die räumlichen Koordinaten) eines Bezugspunktes von wenigstens einem der Messsensoren in dem (Ziel-) Koordinatensystem ermittelt werden.
Die Lageinformationen können in der Folge für eine Steuerung des Koordinatenmessgeräts verwendet werden. Insbesondere können sie manuell oder automatisch in eine Steuerung und/oder Messsoftware eingepflegt werden. Darauf basierend können dann z.B. mit einem Messsensor erfasste Messwerte zu Koordinatenwerten in einem Maschinenkoordinatensystem umgerechnet werden und/oder können Bewegungspfade der Messsensoren geeignet angepasst werden. Sind für einen Messsensor bereits Lageinformationen hinterlegt, können diese auf Basis der erfindungsgemäß bestimmten Lageinformationen korrigiert und/oder durch diese ersetzt werden.
Das Verfahren kann allgemein vorsehen, dass einer der Messsensoren ein Referenzsensor ist oder als ein solcher ausgewählt wird und der andere ein einzumessender Sensor ist bzw. als ein solcher ausgewählt wird.
Anders ausgedrückt können mit jedem Messsensor durch Erfassen des ersten und zweiten Oberflächenbereichs Referenzmesswerte für dasselbe Referenzmerkmal des Prüfkörpers bestimmt werden und können diese Referenzmesswerte dann abgeglichen werden. Insbesondere kann die Differenz der mit beiden Messsensoren ermittelten Lage und/oder Koordinaten des Prüfkörpers oder zumindest von dessen Referenzmerkmal bestimmt werden und kann darauf basierend ein Abstandsvektor zwischen den Sensoren und/oder eine allgemeine Lage von wenigstens einem der Sensoren in einem Ziel-Koordinatensystem bestimmt werden.
Beispielsweise kann die räumliche Lage von wenigstens einem Fokuspunkt des Weißlichtsensors oder auch von dessen optischer Achse bestimmt werden. Insbesondere kann dann mittels einer sogenannten Linearisierung auch auf die Lage von anderen Fokuspunkten geschlossen werden, die entlang einer optischen Achse in bekannter Weise aufeinanderfolgen (siehe vorstehend referenzierte DE 10 2015 217 637 A1 ).
Zusammengefasst kann es sich bei der Lageinformation also um einen Abstandsvektor zwischen den Messsensoren oder aber zwischen dem wenigstens einen Messsensor und einem weiteren Referenzpunkt handeln. Ebenso kann es sich bei den Lageinformationen um vorzugsweise räumliche Koordinaten von einem Bezugspunkt des Messsensors gemäß jeglicher hierin geschilderter Varianten und in einem vorbestimmten Ziel-Koordinatensystem handeln.
Die Grundebene kann aus Sicht der Messsensoren zumindest teilweise unterhalb des ersten und/oder zweiten Oberflächenbereichs liegen. Es kann sich um eine Unterseite des Prüfkörpers handeln, die bspw. von dem ersten Oberflächenbereich abgewandt ist und/oder eine hierzu gegenüberliegende Seite des Prüfkörpers bildet. Insbesondere der erste Oberflächenbereich kann entlang der ersten Achse gegenüber der Grundebene hervorstehen oder sich auf einem anderen Höhenniveau als die Grundebene befinden.
Der zweite Oberflächenbereich kann parallel zur Grundebene verlaufen oder durch diese zumindest anteilig gebildet werden. Beispielsweise kann eine Grundplatte bereitgestellt sein, wobei der zweite Oberflächenbereich und die Grundebene gegenüberliegende Seiten dieser Grundplatte sind.
Es können auch mehrere erste und zweite Oberflächenbereiche vorgesehen sein. Auch können sich der erste oder zweite Oberflächenbereich aus mehreren räumlich getrennten Oberflächenabschnitten zusammensetzen und/oder entsprechend getrennte Abschnitte umfassen. Dabei können die Oberflächenabschnitte aber jeweils die hierin geschilderten Eigenschaften des ersten und/oder zweiten Oberflächenbereichs aufweisen, d. h. insbesondere asphärisch und/oder in der hierin geschilderten Weise orientiert bzw. geneigt sein.
Wie erwähnt, kann der erste Messsensor ein Weißlichtsensor sein und eine optische Achse des Weißlichtsensors kann in einem geringeren Winkel zur ersten Achse geneigt werden als der erste Oberflächenbereich. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist für das Erfassen (d.h. also vor dem Erfassen bzw. in Vorbereitung darauf) ferner Folgendes vorgesehen:

- Ausrichten der optischen Achse des Weißlichtsensors parallel zur ersten Achse.

Dies ist dahingehend vorteilhaft, als dass der erste Oberflächenbereich zwar zur ersten Achse geneigt sein kann, aber asphärisch gekrümmt ist. Somit ist er zuverlässig mit dem Weißlichtsensor erfassbar, da ausreichend große Reflexionswinkel einer vom Weißlichtsensor auf den Prüfkörper eingestrahlten Bestrahlung erzeugbar sind oder, allgemein ausgedrückt, Reflexionswinkel, die in mit dem Weißlichtsensor zuverlässig erfassbarer reflektierter Strahlung resultieren.
Wenn der zweite Oberflächenbereich quer zur ersten Achse und insbesondere orthogonal hierzu verläuft, kann der Weißlichtsensor diesen zum Bestimmen einer Koordinate des Prüfkörpers (bzw. von dessen zweitem Oberflächenbereich und/oder dem in Bezug hierauf festgelegten Referenzmerkmal) besonders zuverlässig ermitteln, da dann der Reflexionswinkel einen Extremwert annimmt (d.h. der Ausfallwinkel im Wesentlichen dem Einfallwinkel entspricht und z.B. im Wesentlichen 0° beträgt).
Gemäß einer Variante bildet der erste Oberflächenbereich zumindest einen Abschnitt einer Mantelfläche und insbesondere einer Kegelmantelfläche oder Pyramidenmantelfläche. Allgemein ausgedrückt kann der Prüfkörper also einen kegelförmigen Bereich umfassen und/oder zumindest abschnittsweise kegelförmig sein, insbesondere kreiskegelförmig. Unter den Begriff kegelförmig fallen hierin auch Formen nach Art eines Kegelstumpfes, auch wenn dies im Folgenden nicht immer gesondert wiederholt wird. Insbesondere kann also der erste Oberflächenbereich die Mantelfläche eines Kegels oder eines Kegelstumpfes bilden oder zumindest einen Abschnitt hiervon. Diese Mantelfläche kann geschlossen oder durchbrochen sein, z.B. durch nachstehend diskutierte Kanten, Stufen und/oder Bohrungen. Das Erfassen einer Kegelmantelfläche (oder zumindest Abschnitten hiervon) mit dem ersten Messsensor und insbesondere einem Weißlichtsensor bietet den Vorteil, dass dann mathematisch zuverlässig und insbesondere automatisch Koordinaten des Referenzmerkmals bestimmt werden können. Beispielsweise kann dann eine Lage einer Längs- oder Kegelachse, die von der entsprechenden Mantelfläche umschlossen wird, zuverlässig ermittelt werden.
Es muss dann auch nicht z.B. manuell überprüft werden, auf welcher Fläche bzw. in welchem lokalen Bereich der Weißlichtsensor aktuell den zweiten Oberflächenbereich vermisst, da die Kegelmantelfläche vorzugsweise rotationssymmetrisch ist. Gegenteiliges könnte aber bei geraden, nicht gekrümmten Oberflächenbereichen auftreten, bei denen z.B. mehrere geneigte Flächen aneinander angrenzen. Dann müsste zur mathematischen Beschreibung eines solchen Oberflächenbereichs bzw. Berechnung der Koordinaten eines gewünschten Referenzmerkmals verifiziert werden, welche Flächen und/oder Abschnitte des entsprechenden Oberflächenbereichs aktuell vermessen werden.
Wenn der erste Oberflächenbereich eine Kegelmantelfläche zumindest abschnittsweise bildet, kann diese auch in der vorstehend geschilderten Weise gekrümmt sein, insbesondere um die erste Achse (bzw. Krümmungsradien und/oder Krümmungskreise können sich dann ausgehend von und orthogonal zu dieser ersten Achse erstrecken).
Zudem ist eine Kegelmantelfläche, aber auch eine Pyramidenmantelfläche, präzise fertigbar, was die Kosten reduziert und die mit dem Prüfkörper erzielbare Messgenauigkeit erhöht.
Wie bereits erwähnt, kann sich der erste Oberflächenbereich auch aus einer Mehrzahl von Ebenen zusammensetzen. Diese können aneinander angrenzen oder räumlich voneinander getrennt sein. Auch Mischformen sind möglich, bei denen z.B. zwei Ebenen aneinander angrenzen, zu einer dritten Ebene aber jeweils beabstandet sind. Jede aus der Mehrzahl von Ebenen kann die erwähnten Merkmale des ersten Oberflächenbereichs aufweisen, also asphärisch und zu der ersten Achse geneigt sein. Durch die Ebenen kann zum Beispiel zumindest ein Abschnitt einer Mantelfläche einer Pyramide gebildet werden. Die Ebenen können derart angeordnet sein, dass sie sich in einem gemeinsamen (virtuellen) Punkt schneiden.
Durch Erfassen der Ebenen mit wenigstens einem Messsensor kann deren räumliche Lage bestimmt werden. Darauf basierend kann auch der Schnittpunkt der Ebenen (Ebenenschnittpunkt) bestimmt werden, beispielsweise in zumindest zwei Raumrichtungen. Eine Lage in einer dritten Raumrichtung kann dann zum Beispiel durch Erfassen des zweiten Oberflächenbereichs bestimmt werden. Als schlussendliches Referenzmerkmal können beispielsweise die Koordinaten eines Punktes bestimmt werden, welcher einer Projektion des Ebenenschnittpunkts in eine vorbestimmte Ebene entspricht, zum Beispiel in die Ebene der Grundebene oder des zweiten Oberflächenbereichs.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann insbesondere im Fall der Kegelmantelfläche, aber nicht beschränkt hierauf, der erste Oberflächenbereich rotationssymmetrisch um die erste Achse ausgebildet sein. Dies erleichtert die (insbesondere automatische) Vermessbarkeit des ersten Oberflächenbereichs, wie vorstehend im Vergleich zu pyramidenartigen Oberflächen geschildert.
Ebenfalls erwähnt wurde eine weitere Ausführungsform, wonach der zweite Oberflächenbereich orthogonal zur ersten Achse verläuft, d.h. deren Normalenvektor parallel zur ersten Achse ist. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der Prüfkörper einen kegelstumpfförmigen Bereich aufweist (z.B. zumindest anteilig gebildet durch den ersten Oberflächenbereich). Dieser kegelstumpfförmige Bereich kann eine Deckfläche aufweisen und der zweite Oberflächenbereich kann zumindest einen Abschnitt der Deckfläche bilden. In an sich bekannter Weise kann unter der Deckfläche eines Kegelstumpfes die kleinere der Stirnflächen oder auch Grundflächen verstanden werden (also die kleinere der beiden in einem Winkel zur Mantelfläche verlaufenden Außenflächen). Die Deckfläche kann entsprechend orthogonal zur ersten Achse und/oder parallel zur Grundebene des Prüfkörpers verlaufen. Es kann sich um eine Stirnfläche des Prüfkörpers handeln, die z.B. den Messsensoren des Koordinatenmessgeräts gegenüberliegen.
Gemäß einer allgemeinen Variante umfasst das Koordinatenmessgerät neben dem Weißlichtsensor als weiteren Messsensor einen taktilen Messsensor (oder auch taktilen Taster). Durch Vermessen des Prüfkörpers und insbesondere dessen erstem und zweiten Oberflächenbereich mit dem ersten Messsensor, der vorzugsweise optisch und z.B. ein Weißlichtsensor ist, und dem weiteren Messsensor (insbesondere dem taktilen Sensor) kann als Referenzmerkmal die Lage einer Kegellängsachse und/oder eines geometrischen Mittelpunkts einer Kegelgrundfläche oder Kegelquerschnittsfläche als ein jeweiliges Referenzmerkmal bestimmt werden. Die Koordinaten entlang der ersten Achse werden vorzugsweise durch Vermessen des zweiten Oberflächenbereichs. Die Koordinaten in einer Ebenen orthogonal zu der ersten Achse werden vorzugsweise durch Vermessen des ersten Oberflächenbereichs bestimmt. Der taktile Messsensor ist dann vorzugsweise bereits eingemessen und der erste Messsensor kann durch Abgleich der von ihm erfassten Koordinateninformation (Referenzmesswerte) eingemessen werden.
Wie hierin noch näher erläutert, ist es aber ebenso möglich, dass neben dem ersten Messsensor, der optisch aber optional auch taktil sein kann, als weiterer Messsensor ein Bildverarbeitungssensor vorgesehen ist und durch Abgleichen der hiermit ermittelten Koordinatenwerte einer dieser Sensoren eingemessen wird. Insbesondere ist es auch möglich, sämtliche der genannten Sensoren vorzusehen, also einen Weißlichtsensor, einen taktilen Sensor und einen Bildverarbeitungssensor. Diese können dann an demselben Prüfkörper Vermessungen durchführen, um das Einmessen zu ermöglichen. Dabei kann wahlweise einer der Sensoren als Referenzsensor und wenigsten ein anderer der Sensoren als einzumessender Sensor gewählt werden. Unabhängig von der getroffenen Auswahl kann aber ein und derselbe Prüfkörper zum Durchführen des Einmessvorgangs verwendet werden.
Genauer gesagt ist der vorliegende Prüfkörper dahingehend vorteilhaft, als dass er von sämtlichen drei Sensoren zuverlässig vermessbar ist bzw. für sämtliche dieser Sensoren vermessbare Merkmale aufweist. Je nach der vorliegenden Einmessaufgabe können dann also die zu vermessenden Merkmale bzw. Oberflächenbereiche ausgewählt und mit dem entsprechenden Messsensor (bzw. den entsprechenden Messsensoren) vermessen werden.
Beispielsweise sieht eine Weiterbildung vor, dass der Prüfkörper wenigstens eine Kante umfasst und das Verfahren aufweist:

- Erfassen der Kante mit einem Bildverarbeitungssensor als weiteren Messsensor.

Anders ausgedrückt kann also der weitere Messsensor, dessen Messwerte bezüglich des Referenzmerkmals zum Ermitteln der Lageinformation verwendet werden, ein Bildverarbeitungssensor sein. Unter einer Kante kann der Übergangsbereich zwischen zwei relativ zueinander geneigten Flächen verstanden werden. Insbesondere können die Flächen einen Winkel von zwischen mehr als 0° und weniger als 180° miteinander einschließen, vorzugsweise aber zwischen mehr als 0° und weniger als 120°. Bei den Winkeln kann es sich um einen kleinsten eintragbaren und/oder zwischen den Flächen eingeschlossenen Winkel handeln. Vorzugsweise erstrecken sich die Flächen orthogonal zueinander, d.h. schließen einen Winkel von 90° miteinander ein. Allgemein kann eine Kante durch einen Rand (z.B. Bohrungsrand), eine Durchmesserstufe, eine Höhenstufe, eine Ausnehmung eine Schnittkante oder einen allgemeinen Übergangsbereich zwischen zwei angrenzenden Oberflächenbereichen gebildet werden.
Kanten können von dem Bildverarbeitungssensor zuverlässig erfassbar sein, insbesondere wenn sie sich zumindest anteilig in einer Erfassungs- und/oder Fokusebene des Bildverarbeitungssensors erstrecken oder in hierzu parallelen Ebenen. Dann können sie als zweidimensionale Abbildungen mittels bekannter Bildauswertealgorithmen identifiziert werden und können für eine Kante Koordinaten in der entsprechenden Ebene definiert werden.
Insbesondere kann also vorgesehen sein, dass sich die Kante in oder parallel zur Grundebene oder in oder parallel zu einem der hierin bereits diskutierten ersten und/oder zweiten Oberflächenbereiche erstreckt. Vorzugsweise verläuft sie aber in einer Ebene, die in einem Winkel relativ zur optischen Achse des Bildverarbeitungssensors steht oder anordenbar ist und die insbesondere um vorzugsweise mehr als 20° relativ zu dieser Achse geneigt (z.B. um wenigstens 70°). Erneut kann hierunter der kleinste eintragbare (Schnitt-) Winkel zwischen Achse und Ebene verstanden werden. Insbesondere kann die optische Achse orthogonal auf der die Kante enthaltenden Ebene gerichtet werden. Durch die obigen Ausrichtungen der Ebene relativ zu der optischen Achse kann die Kante zuverlässig erfasst und abgebildet werden, da Bildverarbeitungssensoren bekanntermaßen bestmöglich in lateraler Richtung zu ihrer optischen Achse messen können.
Anhand der Kante kann also der Bildverarbeitungssensor Koordinaten des Referenzmerkmals in z.B. einer ersten Ebene, die parallel zur Grundebene verläuft, bestimmen. Um auch Koordinaten in der dritten Dimension und insbesondere entlang der ersten Achse zu bestimmen, kann der Bildverarbeitungssensor den zweiten Oberflächenbereich erfassen. Hierfür kann dieser derart gestaltet und/oder ausgerichtet sein, dass er mittels bekannter Auto-Fokus-Funktionalitäten eines Bildverarbeitungssensors erfassbar ist und insbesondere der Abstand zwischen dem Sensor und diesem Oberflächenbereich mit der Auto-Fokus-Funktion feststellbar ist.
Unter einer Auto-Fokus-Funktion kann verstanden werden, dass der Bildverarbeitungssensor in der Lage ist, eine Fokusebene, welche beispielsweise den zweiten Oberflächenbereich enthält, selbstständig festzustellen. Durch Identifizieren dieser Fokusebene kann auch der Abstand zum Sensor und somit vorzugsweise der Koordinatenwert entlang der ersten und/oder optischen Achse bestimmt werden. Prinzipiell können jegliche Auto-Fokus-Ansätze aus dem Stand der Technik verwendet werden, insbesondere ein Kontrastkurvenverlauf. Auch mit einem Bildverarbeitungssensor können somit sämtliche räumlichen Koordinatenwerte für ein Referenzmerkmal des Prüfkörpers bestimmt werden.
Allgemein kann eine optische Achse des Bildverarbeitungssensors parallel zu oder allenfalls geringfügig zur ersten Achse geneigt angeordnet werden, um den Erfassungsvorgang und insbesondere die Kantenerfassung durchzuführen. Die optische Achse kann senkrecht auf einer fotosensitiven Einheit des Bildverarbeitungssensors stehen, also z.B. senkrecht auf einem CCD- oder CMOS-Sensor oder allgemein senkrecht auf einer Pixelebene.
Die Kante kann gemäß einer Variante durch einen Bohrungsrand gebildet werden oder, anders ausgedrückt, von diesem umfasst sein. Alternativ oder zusätzlich kann sie durch einen Rand des ersten oder zweiten Oberflächenbereichs gebildet werden, insbesondere durch einen Übergang zwischen diesen Oberflächenbereichen oder von einem der Oberflächenbereiche auf eine angrenzende Fläche (z.B. die Grundebene oder eine parallel zur Grundebene verlaufende Ebene). Wenn die Kante durch einen Bohrungsrand gebildet wird, verläuft diese Bohrung bzw. die Bohrungsachse vorzugsweise parallel zu und/oder entlang der ersten Achse. Zusätzlich oder alternativ kann sie parallel zu einer etwaigen Kegellängsachse verlaufen und/oder entlang dieser Kegellängsachse.
Allgemein kann die Bohrungsachse und/oder die Kante zu einem weiteren Referenzmerkmal in einer definierten Weise positioniert sein, sodass Koordinatenwerte, die mittels der Kante bzw. dem Bohrungsrand ermittelt werden, in ein Verhältnis zu den Koordinatenwerten für das weitere Referenzmerkmal gesetzt werden können. Darauf basierend kann ein Abgleich der jeweiligen Koordinatenwerte zum Bestimmen der Lageinformationen durchgeführt werden.
Gemäß einer Variante verläuft die Kante zumindest abschnittsweise in dem zweiten Oberflächenbereich oder grenzt an diesen an. Eine Projektion der Kante in eine senkrecht zur ersten Achse verlaufenden Ebene kann in einem Bereich liegen, der von einer entsprechenden Projektion des ersten Oberflächenbereichs umschlossen ist. Anders ausgedrückt kann diese Projektion sozusagen innerhalb der Projektion des ersten Oberflächenbereichs liegen. Insbesondere kann die Projektion der Kante in die senkrecht zur ersten Achse verlaufende Ebene (z.B. in die Grundebene) zumindest teilweise bzw. abschnittsweise näher zu der ersten Achse angeordnet sein als eine entsprechende Projektion des ersten Oberflächenbereichs in diese Ebene.
Dies kann z.B. dadurch ermöglicht werden, dass die Bohrung entsprechend positioniert wird und beispielsweise derart, dass sie sich zumindest teilweise in dem zweiten Oberflächenbereich befindet bzw. an diesen angrenzt und/oder in/an eine(r) Deckfläche eines etwaigen Kegelstumpfes. Im letzteren Fall kann der erste Oberflächenbereich die Mantelfläche des Kegelstumpfes bilden. Auf diese Weise wird eine kompakte Struktur des Prüfkörpers geschaffen, der das Einmessen unterschiedlichster Sensoren und Abgleichen von mit diesen Sensoren gewonnenen Messergebnissen ermöglicht.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist ferner ein dritter Messsensor bereitgestellt, der auf einem anderen Messprinzip als der der erste und weitere Messsensor beruht, und wobei der dritte Messsensor ein taktiler Messsensor und der erste und weitere Messsensor vorzugsweise optische Sensoren sind. Bevorzugt ist der weitere Messsensor ein Bildverarbeitungssensor und/oder der erste Messsensor ein Weißlichtsensor. Das Verfahren umfasst gemäß dieser Ausführungsform:

- Auswählen eines von erstem bis drittem Messsensor als Referenzsensor und eines anderen von erstem bis drittem Messsensor als einzumessenden Sensor;
- wobei dann, wenn der weitere Messsensor (Bildverarbeitungssensor) ausgewählt ist, mit diesem die Kante erfasst wird;
- wobei dann, wenn der dritte (taktile) Messsensor ausgewählt ist, mit diesem die Kante oder (als anderes Referenzmerkmal und/oder Geometrieelement) der erste Oberflächenbereich erfasst wird;
- wobei dann, wenn der erste Messsensor (z.B. Weißlichtsensor) ausgewählt ist, mit diesem der erste Oberflächenbereich erfasst wird.

Es kann also vorgesehen sein, mit einem Weißlichtsensor den ersten Oberflächenbereich zu erfassen und mit einem taktilen Messsensor denselben Oberflächenbereich anzutasten. Dann werden vorzugsweise Koordinaten für ein gemeinsames Referenzmerkmal bestimmt und zwecks Einmessen abgeglichen, insbesondere Mittelpunktskoordinaten oder die Lage einer vorbestimmten (virtuellen) Achse.
Es kann auch vorgesehen sein, mit einem Bildverarbeitungssensor die Kante zu erfassen. Ein taktiler Sensor kann ebenfalls die Kante antasten, bspw. um Koordinaten für ein gemeinsames Referenzmerkmal (z.B. eine Bohrung) zu bestimmen und zwecks Einmessen abzugleichen, insbesondere Mittelpunktskoordinaten oder die Lage einer vorbestimmten (virtuellen) Achse. Der taktile Messsensor (aber auch ein Weißlichtsensor) kann aber auch ein anderes Referenzmerkmal/Geometrieelement als der Bildverarbeitungssensor erfassen. In der hierin geschilderten Weise können dann Koordinaten für dieses andere Referenzmerkmal/Geometrieelement und darauf basierend für das nicht erfasste Referenzmerkmal des Bildverarbeitungssensors bestimmt werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass bei jeglichem hierin geschilderten Einmess-, Koordinatenbestimmungs- oder Abgleichvorgang nicht vorausgesetzt wird, dass darauf basierend ein Einmessen in sämtlichen Raumrichtungen erfolgt. Es kann auch lediglich ein Einmessen in wenigstens einer Raumrichtung erfolgen. Eine Bezugnahme auf ein Einmessen kann hierin folglich als Einmessen in wenigstens einer Richtung verstanden werden, sofern nicht anders angegeben oder ersichtlich. Insbesondere können bei jeglichen ausgewählten Sensoren zum Einmessen in wenigstens einer Raumrichtung gemeinsame Referenzmerkmale/Geometrieelemente angetastet bzw. erfasst werden (insbesondere in Richtung der ersten Achse bzw. in Z-Richtung). Zum Einmessen in anderen Raumrichtungen (z.B. in Y und/oder X) können dann aber auch verschiedene Referenzmerkmale/Geometrieelemente erfasst werden.
Gemäß einem allgemeinen Aspekt des Verfahrens ist vorgesehen, dass mit dem ersten Messsensor (z.B. Weißlichtsensor) Koordinatenwerte für ein erstes Referenzmerkmal (insbesondere durch Erfassen dieses Referenzmerkmals mit dem Messsensor) und mit dem wenigstens einem weiteren Messsensor Koordinatenwerte für ein weiteres Referenzmerkmal (insbesondere durch Erfassen mit dem weiteren Messsensor) bestimmt werden. Für wenigstens einen der Sensoren können dann (z.B. auf Basis der jeweiligen per Erfassung gewonnenen Koordinatenwerte und/oder in Kenntnis einer bekannten Relativlage der Referenzmerkmale zueinander) Koordinatenwerte für das entsprechend andere und nicht von diesem Sensor erfasste Referenzmerkmal ermittelt und, genauer gesagt, berechnet werden. Anders ausgedrückt können auf Basis der von einem von erstem Messsensor und weiterem Messsensor bestimmten Koordinatenwerte, Koordinatenwerte für das von dem entsprechend anderen Messsensor erfasste Referenzmerkmal berechnet werden.
Allgemein ist unter dem Ermitteln von Koordinatenwerten für ein Referenzmerkmal hierin also auch ein (z.B. mittelbares) Berechnen dieser Werte basierend auf dem Erfassen eines anderen Referenzmerkmals und/oder dessen Koordinatenwerte zu verstehen. Trotz Erfassen verschiedener Referenzmerkmale sind also Koordinaten für ein gemeinsames Referenzmerkmal ermittelbar. Es kann aber auch vorgesehen, dasselbe Referenzmerkmal mit verschiedenartigen Sensoren zu erfassen und darauf basierend jeweils Koordinatenwerte für dieses Referenzmerkmal (z.B. direkt) zu bestimmen bzw. zu berechnen und abzugleichen. Allgemein können die Referenzmerkmale durch verschiedene Geometrieelemente des Prüfkörpers verkörpert sein oder durch Erfassen verschiedener Geometrieelemente vermessen werden.
Sind die von verschiedenen Messsensoren erfassten Referenzmerkmale in vorbestimmter bzw. definierter Weise zueinander angeordnet bzw. ist der Prüfkörper derart gefertigt, dass diese Referenzmerkmale in einem definierten räumlichen Verhältnis zueinander stehen, können Koordinatenwerte für diese unterschiedlichen Referenzmerkmale zwecks Einmessen miteinander abgeglichen werden.
Beispielsweise kann das Verhältnis dieser Referenzmerkmale zueinander eine Soll-Lage in einem definierten Koordinatensystem (und genauer gesagt eine Soll-Relativlage) definieren. Ist eines der Referenzmerkmale vermessen worden und wurden hierfür entsprechende Koordinatenwerte bestimmt, kann dann durch z.B. die Soll-Lage (oder auch die Soll-Koordinaten) des weiteren Referenzmerkmals anhand des vorgegebenen Verhältnisses bestimmt werden. Wird dieses weitere Referenzmerkmal dann mit dem weiteren Messsensor vermessen, können die Koordinatenwerte mit diesen Soll-Koordinatenwerten zwecks Abgleich verglichen werden und kann darauf basierend die Lageinformation ermittelt werden.
Zusammengefasst sind bei einer Ausführungsform durch Erfassen des Prüfkörpers mit dem ersten Messsensor Koordinatenwerte für ein erstes Referenzmerkmal und durch Erfassen des Prüfkörpers mit dem wenigstens einen weiteren Messsensor Koordinatenwerte für ein weiteres Referenzmerkmal bestimmbar und/oder ermittelbar und für wenigstens einen der Messsensoren können Koordinaten für das entsprechend andere Referenzmerkmal berechnet werden. Es liegen dann für ein gemeinsames Referenzmerkmal jeweils auf die unterschiedlichen Sensoren bzw. Erfassungsvorgänge zurückzuführende Koordinatenwerte vor.
Allgemein wird auf diese Weise ermöglicht, dass für eine Erfassung bzw. Vermessung mit einem jeden Messsensor besonders geeignete Referenzmerkmale bereitstellbar und vermessbar sind.
Insbesondere kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass das erste Referenzmerkmal eine Kegellängsachse oder wenigstens ein Punkt entlang der Kegellängsachse ist, das zweite Referenzmerkmal eine Bohrungslängsachse oder wenigstens ein Punkt entlang der Bohrungslängsachse ist und wobei der Prüfkörper derart gefertigt ist, dass die Bohrungslängsachse und Kegellängsachse in definierter Weise zueinander angeordnet sind. Insbesondere können diese in definierter Weise relativ zueinander ausgerichtet und/oder positioniert sein. Beispielsweise können diese Achsen koaxial (d.h. parallel zueinander) verlaufen.
Wurde beispielsweise mit einem vorzugsweise bereits eingemessenen Weißlichtsensor die Lage der Kegellängsachse im Ziel-Koordinatensystem ermittelt, kann aufgrund des bekannten Relativverhältnisses bzw. der bekannten Relativanordnung von Kegellängsachse und Bohrungslängsachse, wie im Prüfkörper fertigungstechnisch realisiert, auch eine Lage der Bohrungslängsachse sozusagen aus Sicht des Weißlichtsensors rechnerisch bestimmt werden. Die letzteren Koordinatenwerten nähern diejenigen Koordinatenwerte an, die bei realer Erfassung durch den Weißlichtsensor bestimmbar wären.
Anschließend kann die Bohrungslängsachse durch Vermessung mit dem einzumessenden weiteren Sensor (insbesondere Bildverarbeitungssensor) ermittelt werden und kann aufgrund der Differenz zur vorstehend erläuterten rechnerisch bestimmten Soll-Lage dann der Bildverarbeitungssensor eingemessen werden.
Übergeordnet ist darauf hinzuweisen, dass der Prüfkörper auch aktiv relativ zu den Messsensoren bewegbar sein kann, z.B. mittels eines Dreh- und/oder Kipptisches.
Die Erfindung betrifft auch einen Prüfkörper zum Einmessen Messsensoren eines Koordinatenmessgeräts; wobei der Prüfkörper eine sich von einer Grundebene erstreckende erste Achse aufweist sowie: einen ersten Oberflächenbereich, der asphärisch ist, sich entlang der ersten Achse erstreckt und relativ zu der ersten Achse geneigt ist; und einen zweiten Oberflächenbereich, der in einem Winkel zu dem ersten Oberflächenbereich verläuft.
Ebenso betrifft die Erfindung einen Prüfkörper zum Einmessen von Messsensoren eines Koordinatenmessgeräts (in wenigstens einer Raumrichtung), mit: einem ersten Geometrieelement, das sich entlang einer ersten Achse erstreckt; einem zweiten Geometrieelement, das sich entlang einer zweiten Achse erstreckt, wobei die erste Achse und die zweite Achse parallel zueinander verlaufen. Das erste Geometrieelement kann den ersten und/oder zweiten Oberflächenbereich gemäß jeglicher hierin geschilderten Variante umfassen. Insbesondere kann es sich um ein erhabenes und vorzugsweise vorsprungartiges Element handeln, z.B. einen Kegel oder eine Pyramide. Das zweite Geometrieelement kann eine Kante und/oder eine Bohrung umfassen.
Die Prüfkörper können jegliches weitere hierin geschilderte Merkmal aufweisen, insbesondere jegliches, das vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geschildert wurden. Beispielsweise können die Prüfkörper als ersten Oberflächenbereich eine Kegelmantelfläche aufweisen und/oder als zweiten Oberflächenbereich eine Deckfläche eines Kegelstumpfes. Beispielsweise können die Prüfkörper einen Kegel oder Kegelstumpf aufweisen sowie eine Bohrung, die sich zwecks Platzeinsparung in dem Kegel erstrecken oder aber abseits des Kegels positioniert sein kann. Beispielsweise kann eine Grundplatte bereitgestellt werden, auf der die Bohrung und der Kegel oder Kegelstumpf in einem Abstand zueinander positioniert sind.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Einmessen von Messsensoren eines Koordinatenmessgeräts (in wenigstens einer Raumrichtung) sieht vor, dass der obige Prüfkörper umfassend das erste und zweite Geometrieelement wie folgt erfasst wird: Erfassen des ersten Geometrieelements mit einem ersten Messsensor und darauf basierendes Ermitteln von Koordinatenwerten für ein erstes Referenzmerkmal; Erfassen des zweiten Geometrieelements mit einem weiteren Messsensor und darauf basierendes Ermitteln von Koordinatenwerten für ein zweites Referenzmerkmal; Ermitteln einer Lageinformation für wenigstens einen der Messsensoren basierend auf den ermittelten Koordinatenwerten.
Dabei können sämtliche weiteren Merkmale, Schritte und Varianten vorgesehen sein, die vorstehend in Zusammenhang mit dem Erfassen unterschiedlicher Referenzmerkmale geschildert wurden. Dies betrifft insbesondere das Berechnen von Koordinatenwerte für ein von einem Messsensor nicht erfasstes Referenzmerkmale auf Basis von Koordinatenwerten, die durch Erfassen eines anderen Referenzmerkmals mit diesem Messsensor ermittelt wurden.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung mit einem Prüfkörper nach jeglichem hierin geschilderten Aspekt; einem Koordinatenmessgerät, an dem ein erster Sensor und ein zweiter Messsensor gleichzeitig oder aufeinanderfolgend anbringbar sind; und einer Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Koordinatenmessgerät zum Ausführen eines Verfahrens nach jeglichem vorangehenden oder nachstehenden Aspekt zu steuern.
Das Koordinatenmessgerät kann gemäß jeglicher bekannten Bauart ausgebildet sein. Es kann eine Bewegungskinematik der einleitend geschilderten Art aufweisen und/oder einen Sensorkopf. Die Messsensoren können Bestandteil einer Multi-Sensor-Anordnung sein, die als gesondert ankoppelbares Modul mit dem Koordinatenmessgerät verbindbar ist. Auf diese Weise können die Messsensoren gleichzeitig an dem Koordinatenmessgerät angebracht und von diesem im Arbeitsraum positionierbar sein. Ein aufeinanderfolgendes Anbringen der Messsensoren kann durch z.B. automatisches Einwechseln der Messsensoren in eine Sensorschnittstelle des Koordinatenmessgeräts realisiert werden.
Die Steuereinrichtung kann ein Computer sein, z.B. ein gewöhnlicher PC. Sie kann in das Koordinatenmessgerät integriert sein und/oder hiermit über eine Datenverbindung verbunden sein. Sie kann dazu eingerichtet sein, Antriebe der Bewegungskinematik des Koordinatenmessgeräts (insbesondere elektrische Achsantriebe) derart anzusteuern, dass die Messsensoren hiervon in gewünschter Weise im Arbeitsraum positionierbar sind und jegliche hierin geschilderten Erfassungsvorgänge ausführen können. Die Steuereinrichtung kann manuelle Vorgaben eines Bedieners in entsprechende Bewegungen des Koordinatenmessgeräts umsetzen. Sie kann auch z.B. auf Basis automatisch identifizierter oder aber vorgegebener Punkte auszuführende Achsbewegungen selbständig ermitteln und durchführen.
Allgemein kann die Steuereinrichtung wenigstens eine Prozessoreinrichtung umfassen. Weiter kann sie eine Speichereinrichtung umfassen, auf der Algorithmen und/oder Programmanweisungen hinterlegt sind. Durch Ausführen der Algorithmen und/oder Programmanweisungen mittels der Prozessoreinrichtung kann das Koordinatenmessgerät gemäß jeglichem hierin geschilderten Aspekt angesteuert und/oder betrieben werden.
Die Anordnung und der Prüfkörper können jegliches weitere Merkmal, jegliche Weiterbildung und jeglichen Aspekt umfassen, wie er im Zusammenhang mit dem Verfahren geschildert wird/wurde. Insbesondere kann die Anordnung dazu eingerichtet sein, ein Verfahren gemäß jeglichem hierin geschilderten Aspekt auszuführen und kann hierfür auch jegliches weitere Merkmal umfassen. Sämtliche Ausführungen zu und Weiterbildungen von Verfahrensmerkmalen können auf die gleichlautenden Merkmale der Anordnung und/oder des Prüfkörpers ebenfalls zutreffen bzw. bei diesen vorgesehen sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Merkmale können darin mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.

1 zeigt einen Prüfkörper gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, der zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens vermessbar ist.
1a zeigt eine Prinzipskizze einer Anordnung mit einem Koordinatenmessgerät und dem Prüfkörper aus 1.
2 zeigt den Prüfkörper aus 1 in einer Querschnittsansicht.
2a zeigt ein Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vermessen des Prüfkörpers aus 1 und 2.
3 zeigt eine Möglichkeit, eine Mehrzahl von Prüfkörpern der 1 und 2 zum Vermessen aus unterschiedlichen Richtungen in einem Arbeitsraum eines Koordinatenmessgeräts anzuordnen.
4 zeigt einen Prüfkörper gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
5a-5b zeigen einen Prüfkörper gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ( 5a: in Draufsicht, 5b in Querschnittsansicht).
6-10C zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines Prüfkörpers.

In 1 ist ein Prüfkörper 10 in einer perspektivischen Einzeldarstellung gezeigt. Im Folgenden wird dieser in Zusammenschau mit der Querschnittsansicht aus 2 erläutert. Die Lage der Querschnittsebene ergibt sich aus dem Vergleich der Koordinatensysteme der 1 und 2 (Schnittebene verläuft parallel zur X-Z-Ebene).
Der Prüfkörper 10 weist eine Grundfläche 12 auf, mit der er an einer nicht gezeigten Tragestruktur, Halterung oder separaten Grundplatte anbringbar ist. Bei der Grundfläche 12 handelt es sich also um einen mechanischen Schnittstellenbereich zu einer angrenzenden Komponente.
Die Grundfläche 12, aber auch jegliche parallel hierzu verlaufende Ebene, bildet eine Grundebene des Prüfkörpers 10. Orthogonal hierzu (d.h. entlang der Z-Achse) erstreckt sich eine erste Achse A des Prüfkörpers 10.
Der Prüfkörper 10 weist einen ersten Oberflächenbereich 14 auf. Dieser bildet eine Kegelmantelfläche eines kegelstumpfförmigen Abschnitts 16 des Prüfkörpers 10. Dieser kegelstumpfförmige Abschnitt 16 ist in 2 strichliert umrissen und weist eine Höhe H1 in Z-Richtung auf. Er umfasst eine parallel zur Grundfläche 12 verlaufende Grundebene sowie eine sich parallel hierzu erstreckende nach außen weisende Deckfläche 18.
In 1 erkennt man, dass die Deckfläche 18 planar ist und sich ebenfalls parallel zur Grundfläche 12 erstreckt (also horizontal in der Y-X-Ebene). Die Deckfläche 18 bildet einen zweiten Oberflächenbereich 20 des Prüfkörpers 10. Aus 2 verdeutlicht sich, dass dieser zweite Oberflächenbereich 20 senkrecht zur ersten Achse A verläuft (im Folgenden auch lediglich als Achse A bezeichnet) und allgemein eine Stirnfläche des Prüfkörpers 10 bildet. Weiter grenzt dieser zweite Oberflächenbereich 20 an den ersten Oberflächenbereich 14 an bzw. geht in diesen über. Der Übergangsbereich bildet eine Kante 22, die in der nachstehend erläuterten Weise optisch erfassbar ist.
Ein Neigungswinkel W1 zwischen dem ersten Oberflächenbereich 14 und der Deckfläche 20 ist in 2 schematisch angedeutet (also der Winkel, der von diesen Abschnitten 14, 20 eingeschlossen wird bzw. sich zwischen diesen erstreckt). Er beträgt lediglich beispielhaft weniger als 180°, ist aber vorzugweise größer oder gleich als der Akzeptanzwinkel eines zum Vermessen verwendeten (optischen) Messsensors.
Gezeigt ist auch ein Neigungswinkel N1, den der erste Oberflächenbereich 14 mit der Achse A einschließt (oder einer hierzu parallelen Achse). Bei diesem Neigungswinkel N1 handelt es sich um den Schnittwinkel des ersten Oberflächenbereichs 14, insbesondere in der achsenthaltenden Schnittansicht aus 2, mit der Achse A. Genauer gesagt handelt es sich hierbei um den kleinsten Winkel, den die Achse A mit dem Oberflächenbereich 14 (bzw. dem Querschnitt) einschließt. Dieser Neigungswinkel N1 weist vorzugsweise einen Wert auf, der nicht größer als der Wert des Akzeptanzwinkels eines zum Vermessen verwendeten (optischen) Messsensors ist. Beispielhaft beträgt er zwischen 60° und 120°.
Der erste Oberflächenbereich 14 erstreckt sich rotationssymmetrisch um die Achse A. Er ist auch um diese Achse A gewölbt (und vorzugsweise ausschließlich um diese Achsje A), da nur in Bezug auf diese Achse A bzw. orthogonal hierzu Krümmungsradien und Krümmungskreise definierbar sind.
Diese Form des ersten Oberflächenbereichs 14 bietet den Vorteil, dass ein Weißlichtsensor 30, wie nachstehend noch erläutert, sich vorzugsweise entlang der ersten optischen Achse annähern kann und den ersten Oberflächenbereich an mehreren Messpunkten erfassen kann. Aus den erfassten Messpunkten kann dann unabhängig von der genauen Position des Messpunktes (insbesondere aufgrund der Rotationssymmetrie) ein gewünschtes Referenzmerkmal berechnet werden, z.B. ein geometrischer Mittelpunkt des Kegels oder aber eine Lage der Kegellängsachse A in der X-Y-Ebene.
Wäre der erste Oberflächenbereich 14 z.B. durch wenigstens eine gerade Ebene definiert, müsste zusätzlich zum gemessenen Messwert (in der Regel Abstandswert) auch die Information übermittelt werden, welche Ortslage aktuell vermessen wird, um dann Koordinatenwerte für das Referenzmerkmal ermitteln zu können.
Vorzugsweise werden wenigstens fünf Messpunkte mit einem jeden nachstehend erläuterten Messsensor auf dem ersten Oberflächenbereich 14 erfasst und wenigstens einer im zweiten Oberflächenbereich 20. Es kann aber auch eine deutlich höhere Anzahl zur Steigerung der Messgenauigkeit erfasst werden. Beispielsweise kann der erste Oberflächenbereich 14 entlang einer helixförmigen, oder auch schrauben- oder spiralförmigen Bewegungsbahn, oder über Mantellinien, mit Hilfe von Kreisschnitten oder über Freiformflächen an einer Vielzahl von Messpunkten vermessen werden.
Als ein bevorzugtes zusätzliches Merkmal weist der Prüfkörper 10 auch eine Bohrung 24 auf. Diese erstreckt sich entlang der Achse A. Dabei nimmt ein Durchmesser der Bohrung hin zur Deckfläche 18 ab. Vorzugsweise weist sie dort den kleinsten Durchmesser D1 auf. Der Abschnitt mit diesem entsprechenden Durchmesser D1 (oder allgemein der Bohrungsabschnitt nahe der Deckfläche 18) weist dabei eine vorzugsweise geringe Länge entlang der Achse A auf und z.B. weniger als 5mm und/oder eine Länge in Abhängigkeit der Abbildung des Bildverarbeitungssystems.
Allgemein und nicht auf die weiteren Details des Ausführungsbeispiels beschränkt, ist die Bohrungsachse parallel zur Achse A, orthogonal zur Deckfläche 18 und koaxial zur nachstehend erläuterten Kegellängsachse K. In der Folge bedeutet dies, dass ein Bohrungsrand 26 mit einer hohen Genauigkeit in der Y-X-Ebene bzw. parallel hierzu liegt sowie parallel zur Deckfläche 18 verläuft.
Dieser Bohrungsrand 26 bildet eine weitere Kante 22, die in der nachstehend erläuterten Weise optisch erfassbar ist. Lediglich beispielhaft ist auch angedeutet, dass ein äußerer umlaufender Rand des ersten Oberflächenbereichs 14 ebenfalls eine solche optisch erfassbare Kante 22 bildet. Jegliche hierin erfassten Kanten 22 sind vorzugsweise ohne Abrundungen, fasenfrei und/oder spitzkantig ausgebildet.
In 2 ist auch eine Höhe H1 des kegelstumpfförmigen Abschnitts 16 des Prüfkörpers 10 eingetragen. Diese erstreckt sich ebenfalls entlang der ersten Achse A. Man erkennt also, dass der erste Oberflächenbereich 14 sich von einem unteren Punkt mit einer geringen Höhe zu einem oberen Punkt nahe der Deckfläche 18 erstreckt und somit auch entlang der Achse A verläuft bzw. gegenüber z.B. der Grundfläche 12 entlang der Achse A hervorsteht (z.B. in Richtung der Deckfläche 18). Allerdings ist der Oberflächenbereich 14 dabei relativ zu der Achse A verkippt. In der Folge führt dies dazu, dass ein Durchmesser dieses Oberflächenbereichs 14, der in der X-Y-Ebene verläuft, entlang der Achse A und in Richtung der Deckfläche 18 sukzessive abnimmt und Vorzugsweise kontinuierlich abnimmt.
In 1a ist sehr schematisch und ohne Widergabe realistischer Größenverhältnisse ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt, die den Prüfkörper 10 der 1 und 2 umfasst. Die Anordnung 100 umfasst auch ein Koordinatenmessgerät 102, dessen Bewegungskinematik 104 nur sehr schematisch angedeutet ist. Das angedeutete Koordinatensystem soll zum Ausdruck bringen, dass drei paarweise orthogonal zueinander verlaufende Linearachsen von der Bewegungskinematik 104 umfasst sind. Es könne auch andere Kinematik mit anderen zugrundeliegenden Koordinatensysteme verwendet werden. Hierüber ist eine Multisensoranordnung 106 in einem Arbeitsraum frei positionierbar. Die Multisensoranordnung 106 umfasst drei Messsensoren. Zwei davon sind optisch bzw. führen eine optische Erfassung des Prüfkörpers 10 durch. Hierbei handelt es sich um einen Weißlichtsensor 30 und einen Bildverarbeitungssensor 32. Ferner umfasst ist auch ein taktiler Messsensor 34, bei dem es sich um einen Taststift mit Antastkugel handelt. Alternative Sensoranzahlen und Sensortypen, wie Laserliniensensor, Laserpunktsensoren, Fasertaster oder Bohrlochsensoren, sind möglich.
Schließlich umfasst die Anordnung 100 auch eine Steuereinrichtung 108, die in an sich bekannter Weise dazu eingerichtet ist, die Bewegungskinematik 104 des Koordinatenmessgeräts 102 zum Ausführen der gewünschten Sensorbewegungen bzw. Erfassungsvorgänge anzusteuern.
In 2a und bezugnehmend auf die vorangehenden Figuren wird im Folgenden ein möglicher Ablauf eines Einmessvorgangs mit der Anordnung aus 1a erläutert. Dabei wird davon ausgegangen, dass der taktile Messsensor 34 bereits eingemessen und/oder ein Referenzsensor ist. Dessen Lage in ein Zielkoordinatensystem (z.B. einem in 1a angedeuteten globalen Koordinatensystem) kann also bereits bekannt sein, wobei dies insbesondere für die Position eines Mittelpunkts der Antastkugel dieses Messsensor 34 als Bezugspunkt gelten kann.
Eingemessen werden soll also in diesem Fall der Weißlichtsensor 30.
In einem Schritt S1 wird der erste Oberflächenbereich 14 an wenigstens fünf Punkten mit dem taktilen Messsensor 34 vermessen. Anders ausgedrückt werden für fünf Punkte im Oberflächenbereich 14 (also auf der Kegelmantelfläche) Koordinaten durch taktiles Antasten erfasst. Darauf basierend kann dann in der X-Y-Ebene die Lage der ersten Achse A ermittelt werden, die aufgrund der rotationssymmetrischen Ausbildung auch einer Kegellängsachse K (siehe 1) des kegelstumpfförmigen Bereichs 16 entspricht. Diese Achse A, K, vorzugsweise aber ein bestimmter Punkt entlang dieser Achse A, K, kann ein Referenzmerkmal bilden. Beispielsweise kann als entsprechender Punkt der Mittelpunkt der Deckfläche 18 oder aber einer (virtuellen) Grundebene des kegelstumpfförmigen Bereichs 16 betrachtet werden. Im Folgenden wird beispielhaft von der erstgenannten Variante ausgegangen.
In einem Schritt S2 wird mit dem taktilen Messsensor 34 dann die Lage der Deckfläche 18 bzw. des zweiten Oberflächenbereichs 20 in Z-Richtung bestimmt. Anders ausgedrückt wird also die Z-Koordinate des Mittelpunkts der Deckfläche 18 bestimmt, für den vorab in der geschilderten Weise bereits die X- und Y-Koordinatenwerte ermittelt wurden.
In einem Schritt S3 wird daraufhin mit dem Weißlichtsensor 30 der erste Oberflächenbereich 14 erfasst. Dabei wird der Weißlichtsensor 30 derart relativ zum Prüfkörper 10 ausgerichtet, dass dessen optische Achse parallel zur Achse A verläuft. In an sich bekannter Weise kann durch Erfassen von Abstandswerten und bei bekannter Positionierung des Weißlichtsensors 30 durch das Koordinatenmessgerät 102 für einen jeweils erfassten Punkt im Oberflächenbereich 14 dessen räumliche Position bestimmt werden. Dies erfolgt erneut an zumindest fünf Punkten und vorzugsweise an deutlich mehr (z.B. entlang eines scannend abgefahrenen Bewegungspfades). Analog zur vorstehenden Weise ist also die Lage der Achse A, K in der X-Y-Ebene bestimmbar. Dies ist gleichbedeutend mit einer Ermittlung der X- und Y-Koordinatenwerte des Mittelpunkts der Deckfläche 18.
Mit dem Weißlichtsensor 30 kann dann im Schritt S4 wiederum die Höhe der Deckfläche 18 in Z-Richtung vermessen werden, können also die Z-Koordinaten von deren Mittelpunkt ermittelt werden.
In einem Schritt S5 liegen dann für das gemeinsame Referenzmerkmal „geometrischer Mittelpunkt der Deckfläche 18“ jeweils ein Satz von räumlichen Koordinatenwerten vor, wie sie mit dem taktilen Messsensor 34 und dem Weißlichtsensor 30 erfasst wurden. Aus einem Abgleich dieser Koordinatenwerte und insbesondere dem Bilden einer Differenz hierzwischen kann dann eine Relativverschiebung oder auch ein Abstandsvektor zwischen den Bezugspunkten der beiden Sensoren ermittelt werden und kann allgemein die Lage des Weißlichtsensors 30 (bzw. von dessen Bezugspunkt) im Zielkoordinatensystem bestimmt werden. In einem bekannten Einmessverfahren (Linearisierung) des optischen Sensormessbereichs vom Weißlichtsensor 30 kann anschließend ein Bezug zwischen dem bestimmten Fokuspunkt und den verbleibenden Fokuspunkten hergestellt werden.
Die auf diese Weise ermittelten Lageinformation des Weißlichtsensors 30 können bevorzugt automatisch in einer Steuerung des Koordinatenmessgeräts hinterlegt und z.B. bei Ermitteln zukünftiger Koordinatenwerte und/oder beim Bewegen des Weißlichtsensors 30 berücksichtigt werden.
Die vorstehende Schrittfolge ist lediglich beispielhaft. Die Vermessungen könnten auch in jeder beliebigen anderen Reihenfolge durchgeführt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann der Prüfkörper 10 auch zum Einmessen eines jeglichen der anderen Sensoren verwendet werden, wobei dann z.B. ein jeweils anderer der Sensoren 30-34 als eine Referenz dienen kann.
Beispielsweise kann der Prüfkörper 10 mit dem Bildverarbeitungssensor 32 wie folgt vermessen werden: Die optische Achse des Bildverarbeitungssensors 32 kann parallel zur Achse A ausgerichtet werden, sodass z.B. die Grundfläche 12 parallel zu einer Bildebene dieses Sensors 32 liegt. Anders ausgedrückt kann der Bildverarbeitungssensor 32 den Prüfkörper 10 sozusagen in einer Draufsicht betrachten und erfassen. Mittels einer entsprechenden Bildaufnahme kann dann jegliche der in 2 eingetragenen Kanten 22 identifiziert werden und kann darauf basierend eine Kreisform bestimmt werden (z.B. ein Umriss der äußersten Kante 22 des ersten Oberflächenbereichs 14 in 2, des Bohrungsrands 26 oder des Übergangsbereichs zwischen den Oberflächenbereichen 14, 20). Anhand dieses identifizierten Merkmals können als ein Referenzmerkmal wiederum die X- und Y-Koordinaten eines Punktes bestimmt werden, der entlang der Achse A liegt (nämlich durch Ermitteln der entsprechenden Koordinatenwerte des Mittelpunkts eines solchen Kreises). Die dann noch fehlende Z-Koordinate kann z.B. dadurch bestimmt werden, dass der Bildverarbeitungssensor 32 mittels einer Auto-Fokus-Funktion den zweiten Oberflächenbereich 20 automatisch scharf stellt und darüber den Abstand hierzu (also den Z-Abstand) ermittelt. Erneut kann also als Referenzmerkmal schlussendlich der Mittelpunkt der Deckfläche 18 vermessen und können hierfür die räumlichen X-, Y- und Z-Koordinaten ermittelt werden. Diese ermittelten Koordinaten können dann mit den Koordinaten eines der anderen Sensoren 30, 34 oder beiden hiervon abgeglichen bzw. verglichen werden, wobei diese Sensoren 30, 34 dann vorzugsweise bereits eingemessen sind.
In 3 ist eine Variante gezeigt, bei der eine Mehrzahl von Prüfkörpern 10 mit der jeweiligen Grundfläche 12 an einer gemeinsamen Halterung 200 angebracht ist. Die Prüfkörper 10 sind jeweils gleichartig ausgebildet, allerdings an unterschiedlichen Seiten der beispielhaft quaderförmigen Halterung 200 angeordnet. In 3 ist wiederum dasselbe Zielkoordinatensystem aus 1a eingetragen, woraus sich die Orientierung der Halterung 2 ergibt. Diese wird über eine optionale Grundplatte 202 auf einem Messtisch des Koordinatenmessgeräts 102 befestigt.
Insgesamt sind die Prüfkörper 10 derart angeordnet, dass deren Achsen A entlang drei orthogonal zueinander verlaufender Raumrichtungen bzw. Raumachsen verlaufen. Sie können daher auch aus entsprechend unterschiedlichen Raumrichtungen erfasst werden. Dies ist vorteilhaft für Varianten, bei denen die Multi-Sensor-Anordnung 106 an einem Drehgelenk und insbesondere einem Dreh-Schwenk-Gelenk angebracht ist, das die Multi-Sensor-Anordnung 106 relativ zu den Achsen der Bewegungskinematik 104 verschwenken kann. Dann kann es von Interesse sein, Einflüsse des Drehgelenks auf den Einmessvorgang dadurch zu kompensieren, dass man die Messsensoren 30-34 mit unterschiedlichen Stellungen dieses Gelenks an einem Prüfkörper 10 einmisst.
Die Anzahl und die bereitgestellten Orientierungen der Prüfkörper 10 können variieren. Unterschiedliche Orientierungen können auch durch Bewegen eines Prüfkörpers 10 mit einem Dreh- und/oder Kipptisch erreicht werden.
In 4 ist ein Prüfkörper 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Prüfkörper 10 umfasst eine Grundplatte 15 mit einer vom Betrachter abgewandten Grundfläche 12. Der Prüfkörper 10 erfasst erneut einen kegelförmigen Bereich 16, der in diesem Fall (lediglich beispielhaft) mit einer ausgeprägten Spitze und nicht als Kegelstumpf ausgebildet ist. Eine Kegelmantelfläche dieses Bereichs 16 bildet den ersten Oberflächenbereich 14. Dieser erstreckt sich rotationssymmetrisch um eine erste Achse A, die auch eine Kegellängsachse K bildet. Diese Achse A verläuft orthogonal zur Grundfläche 12. Gezeigt ist auch eine optionale Kante 22, die durch den Übergangsbereich des ersten Oberflächenbereichs 14 und der Grundplatte 15 gebildet wird.
Mittels dieser Anordnung könnte bereits der Weißlichtsensor 30 eingemessen werden, insbesondere wenn der taktile Messsensor 34 als eingemessene Referenz verwendet wird. Dann kann eine Oberfläche der Grundplatte 50 als zweiter Oberflächenbereich 20 dienen und können analog wie zur 2a erläutert die Oberflächenbereiche 14, 20 vermessen werden, um X-Y-Z-Koordinaten eines Punktes entlang der Achse A, K zu bestimmen. Insbesondere kann als Referenzmerkmal dann ein Mittelpunt M2 einer (virtuellen bzw. verdeckten) Grundfläche des Kegels 16 bestimmt werden. Diese Grundfläche entspricht dem Kreis, der von der Kante 22 eingegrenzt bzw. umlaufen wird.
Als optionales zusätzliches Merkmal weist der Prüfkörper 10 aus 4 aber auch eine Bohrung 24 mit einem nach außen weisenden Bohrungsrand 26 auf. Diese bildet wiederum eine Kante 22. Letztere kann mit dem Bildverarbeitungssensor 32 präzise erfasst werden, sodass eine Lage der Bohrungsachse B in X- und Y-Richtung präzise bestimmbar ist.
Zum Einmessen des Bildverarbeitungssensors 32 kann dann, analog wie vorstehend beschrieben, als Referenzmerkmal ein Bohrungsmittelpunkt MB bestimmt werden, der in der Ebene des zweiten Oberflächenbereichs 20 (also auf der Vorderseite der Grundplatte 50) liegt. Die Z-Koordinaten dieses Punktes MB kann wiederum mittels einer Auto-Fokus-Funktion und dem Scharfstellen des ersten Oberflächenbereichs 20 mit dem Bildverarbeitungssensor 32 ermittelt werden.
Es ist aber auch möglich, Sätze von Koordinatenwerten miteinander abzugleichen, die vom Weißlichtsensor 30 und Bildverarbeitungssensor 32 erfasst wurden. Hierfür kann wie folgt vorgegangen werden: Mit dem eingemessenen Weißlichtsensor 30 und Bildverarbeitungssensor 32 werden die jeweiligen geschilderten Referenzmerkmale M2, MB bzw. deren Koordinaten bestimmt. Da diese Referenzmerkmale M2, MB durch den jeweils anderen Sensor nur ungenau erfassbar sind, wird aufgrund der fertigungsbedingten, bekannten Relativlage der Referenzmerkmale M2, MB ein mit dem entsprechend eingemessenen Sensor 30, 32 theoretisch erfasster oder erfassbarer Koordinatensatz für dieses jeweils anderen Referenzmerkmal M2, MB rechnerisch ermittelt.
Beispielsweise kann mit einem eingemessenen Weißlichtsensor 30 zuverlässig die Lage des Mittelpunkts M2 als Referenzmerkmal bestimmt werden, nicht aber die Mittelpunklage MB der Bohrung 24. Es kann aber bekannt sein, dass die Bohrungsachse B und die Achse A, K des Kegels 16 koaxial sind, und vorzugsweise auch, in welchem Abstand diese zueinander positioniert sind. Dies kann über die Fertigung des Prüfkörpers 10 vorgegeben und/oder am Prüfkörper 10 bestimmt werden. Aufgrund dieses kalibrierten Relativverhältnisses kann ein Abstandsvektor ausgehend von M2 zur Bohrungsachse B definiert werden und können die Koordinaten des Bohrungsmittelpunkts MB in der Ebene des ersten Oberflächenbereichs 20 rechnerisch ermittelt werden.
Die auf diese Weise rechnerisch bestimmten Mittelpunktkoordinaten des Bohrungsmittelpunktes MB können durch Bildverarbeitungssensor 32 Messungen bestimmter Mittelpunktkoordinaten MB vergleichen und, genauer gesagt, abgeglichen werden.
Ist der Bildverarbeitungssensor 32 eingemessen, nicht aber der Weißlichtsensor 30, kann in umgekehrter Reihenfolge vorgegangen werden, können also die Mittelpunktkoordinaten M2 des Kegels 16 rechnerisch bestimmt werden.
In den 5a-5b ist ein Prüfkörper 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Der Prüfkörper 10 ist wiederum kegelförmig ausgebildet und genauer gesagt als ein Kegelstumpf. Er umfasst einen ersten Oberflächenbereich 14, der die Kegelmantelfläche bildet bzw. von dieser gebildet wird. Der zweite Oberflächenbereich 20 bildet erneut die Deckfläche 18 des Kegelstumpfes. Mittels dieser Merkmale können ein taktiler Sensor 34 und/oder ein Weißlichtsensor 30 eingemessen werden.
Als optionale weitere Merkmale sind aber auch Bohrungen 24 innerhalb des Prüfkörpers 10 vorgesehen, wobei eine der Bohrungen 24 prinzipiell ausreichen würde. Mittels der Bohrungen können wiederum mit dem optischen Bilderfassungssensor 32 erfassbare Bohrungsränder bzw. Kanten 26, 22 bereitgestellt werden. Als eine weitere Option ist eine stufenförmige Ausnehmung 28 vorgesehen, über die eine besonders deutliche Kante 22 gebildet werden kann (nämlich durch einen rechtwinkligen Flächenübergang im Bereich der Kante 22). Diese ist beispielhaft als ein vergrößerter Bohrungsabschnitt oder auch Senkbohrung an der Oberseite der in 5b linken Bohrung 24 ausgebildet. Sämtliche Bohrungsachsen B verlaufen wiederum parallel zur Achse A, K des Prüfkörpers 10, sodass die Vermessung, wie am Beispiel von 4 erläutert, erfolgen kann.
In 6 ist ein Prüfkörper 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieser ähnelt weitestgehend der Variante der 1 und 2, bis auf dass die Bohrung 24 größer dimensioniert ist und keine Durchmesserstufen aufweist. Hierbei schließt die Grundfläche 12 direkt an die Kegelmantelfläche bzw. den ersten Oberflächenbereich 14 an.
In 7 ist ein weiteres Beispiel eines Prüfkörpers 10 gezeigt, der als ein Kegelstumpf ohne gesonderte Bohrungen ausgebildet ist. Analog wie der spitz zulaufende Kegel 16 in 4 kann dieser z.B. zum gemeinsamen Vermessen durch den taktilen Messsensor 34 und den Weißlichtsensor 30 verwendet werden, wobei dann aber vorzugsweise die Deckfläche 18 als zweiter Oberflächenbereich 20 verwendet wird.
In 8 ist eine auf der Variante aus 7 aufbauende Ausführungsform eines Prüfkörpers 10 gezeigt. In diesem Fall ist in der Deckfläche 18 eine Bohrung 24 positioniert, die sich entlang einer parallel zur Achse A, K des Kegelstumpfes verlaufende Bohrungsachse B erstreckt. Diese Bohrung 24 kann wiederum mit einem Bildverarbeitungssensor 32 zuverlässig erfassbar sein. Es können dann sämtliche Messvorgänge ausgeführt werden, wie auch anhand der 1 und 2 erläutert, wobei dann aber analog wie bei 4 auf die Besonderheiten der zueinander versetzten Achsen B, A, K und somit auch der jeweils entlang dieser Achsen bestimmbaren Referenzmerkmale M2, MB Rücksicht zu nehmen ist.
In den 9A-C und 10A-C sind weitere Ausführungsbeispiele eines Prüfkörpers 10 gezeigt. Diese betreffen jeweils Varianten mit einer Mehrzahl von zu einer Grundebene 12 geneigten Oberflächenabschnitten in Form einzelner Ebenen E1-E3, die einen ersten Oberflächenbereich 14 bilden.
Im Fall der 9A-C ist der Prüfkörper 10 pyramidenartig ausgebildet und genauer gesagt als ein Pyramidenstumpf, was hierin aber von dem Begriff pyramidenartig oder pyramidenförmig mit erfasst ist.
Der erste Oberflächenbereich 14 setzt sich aus drei zueinander geneigten Ebenen bzw. Seitenflächen E1, E2, E3 zusammen. Die Ebenen E1, E2, E3 sind jeweils zu einer Längsachse der Pyramide geneigt, wobei diese Längsachse mit einer nachstehend erläuterten Bohrungsachse B zusammenfällt (siehe 9C, die eine Schnitt an sich gemäß der Achse B-B aus 9B zeigt). Der Neigungswinkel N1 ist in 9C beispielhaft für eine der Ebenen E1-E3 eingezeichnet. Die Bohrungsachse B entspricht auch einer ersten Achse A, die orthogonal zur Grundebene 12 des Prüfkörpers 10 verläuft, wobei Letztere der Unterseite des Prüfkörpers 10 entspricht.
Analog zur Variante aus zum Beispiel 1 weist der Prüfkörper 10 eine ebene Deckfläche 18 auf, die einen zweiten Oberflächenbereich 20 bildet. Die Ebenen E1, E2, E3 des ersten Oberflächenbereichs 14 schließen jeweils gleiche oder, wie im gezeigten Fall, verschiedene Winkel W1 mit dem zweiten Oberflächenbereich 20 ein, sind also entsprechend relativ zu diesem geneigt (sh. 9C).
Die Ebenen E1, E2, E3 sind derart angeordnet, dass sie sich in einem gemeinsamen (virtuellen) Punkt M3 schneiden (würden). Dieser liegt auf der bereits erwähnten Bohrungsachse B. Die dazugehörige Bohrung 24 erstreckt sich entlang der Bohrungsachse B orthogonal zu und ausgehend von dem zweiten Oberflächenbereich 20 in den Prüfkörper 10 hinein. Der Übergang zum zweiten Oberflächenbereich 20 wird erneut durch eine Kante 22 bzw. einen Bohrungsrand 26 gebildet. Gezeigt ist auch die Lage eines Bohrungsmittelpunkts MB, der auf derselben Bohrungsachse B unterhalb des Ebenenschnittpunkts M3 liegt, sowie ein Durchmesser D1 der Bohrung 24.
Der Prüfkörper 10 kann mit den verschiedenen Messsensoren 30, 32, 34 analog zu demjenigen aus 1 und 2 vermessen werden. Durch Bestimmen der räumlichen Lage der Ebenen E1-E3, beispielsweise mit einem taktilen Messsensor 34 oder einem Weißlichtsensors 30, kann die Lage des Ebenenschnittpunkts M3 in X und Y bestimmt werden. Eine Z Komponente kann durch Erfassen des zweiten Oberflächenbereichs 20 ermittelt werden. Da der Ebenenschnittpunkt M3 auf derselben Bohrungsachse B liegt, entsprechen die auf diese Weise bestimmten X,Y,Z- Komponenten bzw. -Koordinaten den Koordinaten des in 9C eingetragenen Bohrungsmittelpunkts MB in der Ebene des zweiten Oberflächenbereichs 20.
Mit dem Bildverarbeitungssensor 32 (prinzipiell aber auch mit dem taktilen Messsensor 34) können durch Erfassen der Kante 22 ebenfalls Koordinaten des Bohrungsmittelpunkts MB in derselben Ebene bestimmt und mit den oben geschilderten Koordinatenwerten zwecks Einmessen abgeglichen werden.
Bei der Variante der 10A-C, bei der 10C eine Schnittansicht gemäß der Achse A-A aus 10B zeigt, setzt sich der erste Oberflächenbereich 14 aus drei räumlich getrennten Ebenen E1-E3 zusammen. Der zweite Oberflächenbereich 20 wird durch die Oberfläche einer Grundplatte 50 gebildet. In der Grundplatte 50 ist auch eine Bohrung 24 ausgebildet, deren Bohrungsachse B orthogonal zur Ebene der Grundplatte 50 verläuft. Eine Grundebene 12 wird analog zu 4 durch Unterseite der Grundplatte 50 definiert. Orthogonal hierzu sowie parallel zur Bohrungsachse B erstreckt sich eine erste Achse A.
Jede der Ebenen E1 bis E3 ist zum ersten Oberflächenbereich 20 und zur ersten Achse A geneigt, wobei beispielhaft für eine der Ebenen E3 in 10A ein entsprechender Neigungswinkel W1 eingetragen ist. Nicht gesondert gezeigt ist ein Neigungswinkel N1 zur Achse A, der zum Beispiel einem Schnittwinkel der jeweils (virtuell) verlängerten Ebenen E1-E3 mit der Achse A oder einem Schnittwinkel dieser Ebenen E1-E3 mit einer zur Achse A parallelen Achse entspricht. Es versteht sich, dass die Ebenen E1 bis E3 auch jeweils asphärisch sind.
Die Ebenen E1 bis E3 sind erneut derart angeordnet, dass sie sich in einem gemeinsamen Punkt M3 (virtuell) schneiden, der auf der ersten Achse A liegt. Analog zu der Ausführungsform der 9A-C können durch Erfassen der Lage der Ebenen E1-E3 die X-und Y Koordinaten des Punktes M3 bestimmt werden. Eine Z-Koordinate von einem dann entsprechend unterhalb dieses Punktes M3 auf dem zweiten Oberflächenbereich 20 liegenden Punktes M2 kann durch Erfassen des zweiten Oberflächenbereichs 20 bestimmt werden. Dieser Punkt M2 bildet ein Referenzmerkmal analog zu dem Punkt M2 aus 4.
Wie zur 4 erläutert, können zusätzlich die Koordinaten des Bohrungsmittelpunkts MB der Bohrung 24 durch Erfassen der Kante 22 bestimmt werden. Fertigungstechnisch kann eine relative räumliche Lage der Punkte M2, MB definiert vorgegeben sein. Sollen Koordinatenwerte von Messsensoren 30, 32, 34 abgeglichen werden, die die Bohrung 24 und die Ebenen E1-E3 als voneinander unterschiedliche Referenzmerkmale erfassen, kann in der vorstehend geschilderten Weise vorgegangen werden und können theoretisch erfassbaren Koordinaten eines entsprechend anderen (nicht erfassten) Referenzmerkmals bestimmt werden.
Wie zur 4 erläutert, ist es aber auch möglich, allein durch Erfassen der Ebenen E1-E3 der Grundplatte 50 zum Beispiel einen taktilen Messsensor 34 und einen Weißlichtsensor 30 einzumessen bzw. abzugleichen. In jedem Fall bieten die Prüfkörper 10 der 9 A-C und 10 A-C erneut die Möglichkeit, die einzelnen Messsensoren 30, 32, 34 einer Multisensoranordnung an nur einem Prüfkörper 10 einzumessen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015217637 A1 [0009, 0035]
DE 102016014509 A1 [0015]

Claims

Verfahren zum Einmessen von Messsensoren (30, 32) eines Koordinatenmessgeräts (102) an einem Prüfkörper (10), wobei der Prüfkörper (10) eine sich von einer Grundebene (12) erstreckende erste Achse (A) aufweist sowie wenigstens einen ersten Oberflächenbereich (14), der asphärisch ist, sich entlang der ersten Achse (A) erstreckt und relativ zu der Achse (A) geneigt ist; und einen zweiten Oberflächenbereich (20), der in einem Winkel zu dem ersten Oberflächenbereich (14) verläuft; wobei das Verfahren umfasst: - Erfassen des ersten und zweiten Oberflächenbereichs (14, 20) mit einem ersten Messsensor (30) und mit wenigstens einem weiteren Messsensor (32), der auf einem anderen physikalischen Messprinzip beruht; - Ermitteln wenigstens eines Koordinatenwerts für wenigstens ein Referenzmerkmal des Prüfkörpers (10) auf Basis des Erfassungsvorgangs mit einem jedem Messsensor (30, 32); - Ermitteln einer Lageinformation für wenigstens einen der Messsensoren (30, 32) basierend auf den ermittelten Koordinatenwerten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Messsensor (30) ein Weißlichtsensor ist und für das Erfassen ferner folgendes vorgesehen ist: - Ausrichten der optischen Achse des Weißlichtsensors (30) parallel zur ersten Achse (A).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Oberflächenbereich (14): - zumindest einen Abschnitt einer Kegelmantelfläche bildet; oder - zumindest einen Abschnitt einer Pyramidenmantelfläche bildet; oder - sich aus einer Mehrzahl relativ zueinander geneigten Ebenen (E1-E3) zusammensetzt, die aneinander angrenzen oder räumlich voneinander getrennt sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Oberflächenbereich (14) rotationssymmetrisch um die erste Achse (A) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Oberflächenbereich (20) orthogonal zur ersten Achse (A) verläuft.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Prüfkörper (10) einen kegelstumpfförmigen Bereich mit einer Deckfläche (18) aufweist und der zweite Oberflächenbereich (20) zumindest einen Abschnitt der Deckfläche (18) bildet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Prüfkörper (10) wenigstens eine Kante (22) umfasst, insbesondere wobei die Kante (22) durch einen Bohrungsrand (26) gebildet wird und/oder durch einen Rand des ersten oder zweiten Oberflächenbereichs (14, 20), und wobei das Verfahren aufweist: - Erfassen der Kante (22) mit einem Bildverarbeitungssensor als weiteren Messsensor (32).
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem ferner einen dritten Messsensor bereitgestellt ist, der auf einem anderen Messprinzip als der der erste und weitere Messsensor (30, 32) beruht, und wobei der dritte Messsensor (32) ein taktiler Messsensor ist, und wobei das Verfahren umfasst: - Auswählen eines von erstem bis drittem Messsensor (30, 32) als Referenzsensor und eines anderen von erstem bis drittem Messsensor (30, 32) als einzumessenden Sensor; - wobei dann, wenn der weitere Messsensor (32) ausgewählt ist, mit diesem die Kante (22) erfasst wird; - wobei dann, wenn der dritte Messsensor ausgewählt ist, mit diesem die Kante (22) oder der erste Oberflächenbereich (14) erfasst wird; - wobei dann, wenn der erste Messsensor (30) ausgewählt ist, mit diesem der erste Oberflächenbereich (14) erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei durch Erfassen des Prüfkörpers (10) mit dem ersten Messsensor (30) Koordinatenwerte für ein erstes Referenzmerkmal und durch Erfassen des Prüfkörpers (10) mit dem wenigstens einen weiteren Messsensor (32) Koordinatenwerte für ein weiteres Referenzmerkmal bestimmt werden und auf Basis der von einem von erstem Messsensor (30) und weiterem Messsensor (32) bestimmten Koordinatenwerte Koordinatenwerte für das von dem entsprechend anderen Messsensor (30, 32) erfasste Referenzmerkmal berechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das erste Referenzmerkmal eine Kegellängsachse (K) oder wenigstens ein Punkt entlang der Kegellängsachse (K) ist; wobei das zweite Referenzmerkmal eine Bohrungslängsachse (B) oder wenigstens ein Punkt entlang der Bohrungslängsachse (B) ist, insbesondere wobei der Prüfköper (10) derart gefertigt ist, dass die Bohrungslängsachse (B) und Kegellängsachse (K) in definierter Weise zueinander angeordnet sind.
Prüfkörper (10) zum Einmessen von Messsensoren (30, 32) eines Koordinatenmessgeräts (102); wobei der Prüfkörper (10) eine sich von einer Grundebene (12) erstreckende erste Achse (A) aufweist, sowie: wenigstens einen ersten Oberflächenbereich (14), der asphärisch ist, sich entlang der ersten Achse (A) erstreckt und relativ zu der ersten Achse (A) geneigt ist; einen zweiten Oberflächenbereich (20), der in einem Winkel (W1) zu dem ersten Oberflächenbereich (20) verläuft.
Prüfkörper (10) zum Einmessen von Messsensoren (30, 32) eines Koordinatenmessgeräts (102), mit: einem ersten Geometrieelement (100), das sich entlang einer ersten Achse (A, K) erstreckt; einem zweiten Geometrieelement (102), das sich entlang einer zweiten Achse (B) erstreckt, wobei die erste Achse (A, K) und die zweite Achse (B) parallel zueinander verlaufen.
Verfahren zum Einmessen von Messsensoren (30, 32) eines Koordinatenmessgeräts (102) durch Erfassen eines Prüfkörpers (10) nach Anspruch 12, aufweisend: - Erfassen des ersten Geometrieelements (100) mit einem ersten Messsensor (30) und darauf basierendes Ermitteln von Koordinatenwerten für ein erstes Referenzmerkmal; - Erfassen des zweiten Geometrieelements (102) mit einem weiteren Messsensor (32) und darauf basierendes Ermitteln von Koordinatenwerten für ein zweites Referenzmerkmal; - Ermitteln einer Lageinformation für wenigstens einen der Messsensoren (30, 32) basierend auf den ermittelten Koordinatenwerten.
Anordnung (100), mit - einem Prüfkörper (10) nach Anspruch 11 oder 12; - einem Koordinatenmessgerät (102), an dem ein erster und zweiter Messsensor (30, 32) gleichzeitig oder aufeinanderfolgend anbringbar sind; und - einer Steuereinrichtung (108), die dazu eingerichtet ist, das Koordinatenmessgerät (102) zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zu steuern.