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Gegenstand einer selbstständigen Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Temperaturkompensation der Einflüsse der Antriebseinheiten eines Koordinatenmessgerätes.
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Bei den bekannten Verfahren werden Koordinatenmessgeräte (KMGs) in ihrer Gesamtheit Temperaturregelt, indem die Umgebungsluft des Messraumes temperiert wird. Zur Erfassung und Korrektur lokaler Temperaturunterschiede innerhalb des KMGs ist es bekannt, die Temperatur an verschiedenen Komponenten des Koordinatenmessgerätes zu erfassen und daraufhin Korrekturen anzubringen. Beispielhaft ist auf die
EP2284485B1 und die
DE102010060124A1 der Anmelderin hinzuweisen. Auch ist es bekannt, eine Korrektur anzubringen, indem die Temperatur des Werkstücks und/oder der Maßstäbe des Koordinatenmessgerätes während der Messung bestimmt wird.
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Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist es jedoch, dass lediglich die Wirkung unterschiedlicher Temperaturniveaus innerhalb des Koordinatenmessgerätes durch Korrekturen behoben wird.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, den Wärmeeintrag in die relevanten Komponenten des Koordinatenmessgerätes zu vermindern, um Messfehler zu vermeiden oder zumindest zu verringern.
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Zur Lösung sieht die Erfindung die Temperierung einer oder mehrerer der Komponenten des Achsantriebsystems vor, hier auch bezeichnet als Antriebseinheiten. Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass das Antriebselement wie Motor, das Übertragungselement wie Spindel beispielsweise Gewinde-Spindel, zur Übertragung der Bewegung, vorzugsweise Drehbewegung des Antriebselements auf einen Schlitten und/oder die Lagerböcke zur Aufnahme der Spindeln temperiert, also geheizt und/oder gekühlt werden. In einer besonderen Ausgestaltung ist für die Kühlung ein Peltier-Element mit zusätzlicher Wasserkühlung zur Abführung der vom Peltier-Element übertragenen Wärme vorgesehen. Weiterhin sieht die Erfindung für die Temperierung eine Regelung auf Basis angebrachter Temperatursensor und/oder erfasster Motorströme bzw. Motorleistung vor.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung sieht ein Koordinatenmessgerät vor zumindest umfassend zumindest eine, vorzugsweise zwei oder drei Antriebseinheiten, ausgebildet zur Relativbewegung zwischen einem Sensor des Koordinatenmessgerätes und dem zu messenden Werkstück, wobei die Antriebseinheit jeweils zumindest folgende Komponenten umfasst: ein Antriebselement wie Motor, einen beweglichen Schlitten, und ein Übertragungselement wie Spindel zur Übertragung der Bewegung, vorzugsweise Drehbewegung des Antriebselements auf den Schlitten, und vorzugsweise zumindest einen Lagerbock zur Lagerung der Spindel, dass sich dadurch auszeichnet, dass Mittel zur Temperierung, vorzugsweise Heizelement und/oder Kühlelement, an zumindest einer Komponente zumindest einer Antriebseinheit angeordnet sind.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass zumindest ein Heizelement wie Heizplatte und/oder ein Kühlelement an dem Motor und/oder einem zur Aufnahme der Spindel angeordneten Lagerbock und/oder der Spindel angeordnet ist.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass das Kühlelement ein Peltier-Element und/oder eine Wasserkühlung umfassen, vorzugsweise das Peltier-Element direkt mit der Komponente der Antriebseinheit, besonders bevorzug mit dem Lagerbock, verbunden ist und die Wasserkühlung mit der vom Lagerbock abgewandten Seite des Peltier-Elements verbunden ist.
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Hervorzuheben ist des Weiteren, dass Heiz- und/oder Kühlelement mit einer Steuereinheit verbunden ist, wobei die Steuereinheit mit der Steuereinheit des Koordinatenmessgerätes verbunden ist.
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Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass Temperatursensoren an zumindest einer, vorzugsweise mehreren Komponenten der Antriebseinheit angeordnet sind, wobei die Temperatursensoren mit der Steuereinheit der Heiz- bzw. Kühlelemente und/oder der Steuereinheit des Koordinatenmessgerätes verbunden sind.
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Die Erfindung sieht zur Lösung auch ein Verfahren zum Betreiben einer zuvor genannten Vorrichtung vor, das sich dadurch auszeichnet, dass Heiz- und/oder Kühlelemente mithilfe der Steuereinheit der Heiz- und Kühlelemente und/oder der Steuereinheit des Koordinatenmessgerätes gesteuert oder geregelt werden.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Regelung anhand des zumindest einen Temperatursensors und/oder anhand des Ansteuersignals der jeweiligen Antriebseinheit, insbesondere Motorstrom oder Motorleistung erfolgt.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Regelung ausgelegt ist, eine konstante Temperatur zumindest einer Komponente der Antriebseinheit bevorzugt des Lagerbocks zu realisieren, oder zumindest eine festgelegte maximale Temperaturschwankung an der Komponente nicht zu überschreiten.
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Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Regelung weiterer Zustandsparameter des Koordinatenmessgerätes berücksichtigt, insbesondere Zustandsänderungen von Bewegung zu Stillstand oder Stillstand zu Bewegung des Antriebssystems und/oder Aktivierung und Deaktivierung eines Sensors des Koordinatenmessgeräten und/oder Ablegen und Aufnehmen eines Sensors aus einer Wechselstation des Koordinatenmessgerätes berücksichtigt.
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Gegenstand einer selbstständigen Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Drehvorrichtung, insbesondere ein Verfahren zur Korrektur der Lageabweichung der Drehachse der Drehvorrichtung, vorzugsweise beim Betrieb der Drehvorrichtung in einem Koordinatenmessgerät zur Messung von geometrischen Eigenschaften eines Werkstücks.
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Bei den bekannten Verfahren zur Bestimmung der Lage der Drehachse einer Drehvorrichtung wie Drehtisch in einem Koordinatenmessgerät (KMGs) wird ein Meisterteil wie Dorn in das Futter des Drehtisch eingespannt und Messpunkte an dem Dorn in mehreren Drehwinkeln des Drehtischs aufgenommen. Entsprechende Verfahren sind beispielsweise in der
DE102011056819 der Anmelderin und der
DE102011101509 beschrieben.
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Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist es jedoch, dass sich die Lage der Drehachse beim Einspannen eines Werkstücks verändern kann, insbesondere wenn das Werkstück in einer Werkstückaufnahme mit Gegenspitze aufgenommen wird. Hierbei entstehende Kräfte sorgen für eine Lageänderung der Drehachse. Ist die Gegenspitze drehbar, kann die Lageänderung von der Drehlage der Gegenspitze und/oder der Differenzdrehlage der Gegenspitze zum Futter bzw. zur Antriebseinheit der Drehvorrichtung sein.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Korrektur für Lageabweichungen (Position und Richtung) der Drehachse einer Drehvorrichtung anzugeben, insbesondere für den Fall, dass das zu messende Werkstück in einer Werkstückaufnahme mit Gegenspitze aufgenommen wird.
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Zur Lösung sieht die Erfindung vor, dass die Lageänderung der Drehachse der Drehvorrichtung durch die Messung von Messpunkten in mehreren Drehstellungen in axial zum Futter der Drehvorrichtung versetzten Messpunkten, beispielsweise an der Gegenspitze oder dem Werkstück selbst bestimmt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil im Vergleich zur Lagebestimmung der Drehachse an einem Prüfdorn, dass die realen Verhältnisse beim in der Werkstückaufnahme der Drehvorrichtung aufgenommenen Werkstück erfasst und korrigiert werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Korrektur von Abweichungen der Drehwinkelabhängigen Lage (Richtung und/oder Position) der Drehachse bei der Drehung einer Drehvorrichtung, vorzugsweise von Drehtischen und/oder Schwenktischen und/oder Dreh-Schwenk-Tischen, wobei die Drehvorrichtung zur Aufnahme und Drehung eines Werkstücks mit einer Antriebseinheit und einer Werkstückaufnahme ausgebildetes ist, die zumindest ein antreibendes Futter oder Spitze und vorzugsweise eine nicht angetriebene Gegenspitze aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass Lageänderung der Drehachse in mehreren Drehstellungen der Drehvorrichtung ermittelt wird, indem zumindest ein, vorzugsweise zwei oder mehrere, in axialer Richtung zum Futter der Drehvorrichtung versetzter Messpunkt an sich mit der Drehvorrichtung mitdrehendem Teil wie Werkstück oder drehbarer Gegenspitze und/oder an sich mit der Drehvorrichtung nicht mitdrehendem Teil wie fester Gegenspitze erfasst (eingemessen) wird, vorzugsweise mit einem Sensor eines die Drehvorrichtung enthaltendem Koordinatenmessgerätes, besonders bevorzugt dem zur Messung des Werkstücks vorgesehenen Sensor des Koordinatenmessgerätes, und wobei die ermittelte Lageänderung für die Korrektur der Lage der Drehachse berücksichtigt wird.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die gemessenen Lageänderungen dem jeweils eingestelltem Drehwinkel der Antriebseinheit der Drehvorrichtung zugeordnet werden.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die gemessenen Lageänderungen dem gemessenen Drehwinkel der drehbaren Gegenspitze (Gegenspitzenwinkel) und/oder dem Differenzwinkel zwischen drehbarer Gegenspitze und der Antriebseinheit zugeordnet werden, wobei die Gegenspitze vorzugsweise mit einem Winkelmesssystem zur Bestimmung der Drehlage der Gegenspitze ausgerüstet wird.
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Hervorzuheben ist des Weiteren, dass mehrere in axialer Richtung versetzte Punkte in identischer oder in mehreren unterschiedlichen Drehstellung der Antriebseinheit und/oder identischem oder unterschiedlichem Differenzwinkel zwischen drehbarer Gegenspitze und Antriebseinheit, und/oder dass an identischer axialer Position Messpunkte in mehreren Drehstellungen der Antriebseinheit und/oder mehreren unterschiedlichen Differenzwinkeln zwischen drehbarer Gegenspitze und Antriebseinheit zur Bestimmung der Lage der Drehachse und zum Berechnen der Korrektur bestimmt werden.
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Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Lageänderung durch Bestimmen von Messpunkten an nur einer axialen Position erfolgt und zur Berechnung der Korrektur der Lage (Position und/oder Richtung) der Drehachse verwendet wird.
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Aus diesen einen Messpunkt kann zunächst noch nicht die Richtung der Drehachse bestimmt werden, sondern nur eine Position, durch die die Drehachse verläuft. Zumeist liegt jedoch aus den nach dem Stand der Technik bekannten Einmessverfahren für die Lage einer Drehachse zumindest ein weiterer Punkt, durch den die Drehachse verläuft bereits vor. Dieser kann beispielsweise der mechanische Drehpunkt des Drehtisches sein, oder ein an der Werkstückaufnahme oder dem eingespannten Werkstück nahe der Werkstückaufnahme bestimmter Punkt sein. Aus beiden Punkten kann dann eine Richtung für die Lage der Drehachse berechnet werden.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Lageänderung der Drehachse an zumindest zwei axialen Positionen bestimmt wird und zur Berechnung der Korrektur verwendet wird.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Korrekturwerte bei mehreren Differenzwinkeln zwischen Antriebseinheit und Gegenspitze, vorzugsweise drehbarer Gegenspitze aufgenommen werden.
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Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Korrekturwerte für Drehwinkel der Antriebseinheit und/oder Differenzwinkel zwischen Antriebseinheit und Gegenspitze, für die keine Bestimmung der Lage der Drehachse durch Messen von Messpunkten erfolgt, bestimmt werden, indem die Korrekturwerte aus den Korrekturwerten interpoliert werden, für die die Lagebestimmung anhand von Messpunkten erfolgte, vorzugsweise aus Korrekturwerten, die benachbarten Drehwinkeln der Antriebseinheit und/oder benachbarten Differenzwinkel zwischen Antriebseinheit und Gegenspitze zugeordnet sind.
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Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass translatorische und/oder rotatorische Abweichungen der bzw. des für die mechanische Bewegung
- - der Drehvorrichtung vorgesehenen translatorischen Bewegungseinheiten und/oder
- - des Drehtisches vorgesehenen Schwenktisches und/oder
- - des Schwenktisches vorgesehenen Drehtisches,
für eine für die Messung eines Werkstücks einzunehmende Lage bestimmt (eingemessen) werden, vorzugsweise durch Messung eines Meisterteils wie Dorn, und bei der Messung eines Werkstücks in dieser Lage zur Korrektur der Lage der Drehachse berücksichtigt werden.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Drehvorrichtung in einem Koordinatenmessgerät betrieben wird, vorzugsweise Multisensorkoordinatenmessgerät, und besonders bevorzugt Messpunkte an einem von der Drehvorrichtung ausgehendem Werkstück in mehreren Drehwinkeln der Drehvorrichtung bestimmt und besonders bevorzugt zu geometrischen Eigenschaften verknüpft werden.
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Gegenstand einer selbstständigen Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Abstandssensors, insbesondere nach dem chromatischen bzw. chromatisch konfokalen Prinzip, insbesondere eines entsprechenden Sensors mit mehreren Messkanälen.
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Optisch-Chromatische Abstandssensoren mit mehreren entlang einer Linie verteilten Messkanälen bzw. Messstrahlen sind beispielsweise aus der DE 10 2016 123 403.6 der Anmelderin bekannt. Zur Erhöhung der Auflösung in Linienrichtung (laterale Auflösung), also quer zur bevorzugten Scanrichtung, wird vorgeschlagen, die Messlinie leicht verdreht um die Messrichtung zu bewegen. Auch wird vorgeschlagen, die Messkanäle auf mehreren Linien matrixförmig anzuordnen.
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Auch die DE 10 2017 129 221.7 der Anmelderin beschreibt ein Verfahren zur optischchromatischen Abstandsmessung einer Werkstückoberfläche mit mehreren auf zumindest einer Linie verteilten Messstrahlen. Zur Erhöhung der lateralen Auflösung entlang der ursprünglichen Linienrichtung bzw. senkrecht zu einer Scanrichtung wird vorgeschlagen, dass mehrere parallel zueinander verlaufende Linien senkrecht zur Linienrichtung versetzt und zusätzlich in Linienrichtung versetzt um einen Bruchteil des Abstandes der Messstrahlen in Richtung der Linien angeordnet werden.
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Bekannte chromatisch-konfokale Abstandsensoren arbeiten mit Messfrequenzen im Bereich von einigen Hertz (z. B. 50 Hz) bis einigen wenigen kHz (z. B. 4 kHz).
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Entsprechend liegen die maximalen Integrationszeiten für das für die Generierung der Messsignale (meist Amplitudenspektrum eines Spektrometerkanals) notwendige Spektrometer im Bereich von 20 ms bis 0,25 ms. Die Integrationszeit kann bei vorgegebener Messfrequenz aber auch kleiner gewählt werden, das Messsignal zwischen zwei Messpunkten also nur anteilig (prozentual) abgetastet werden. In der Regel erfolgt die Aufnahme von Abstandswerten, aus denen Messpunkte auf der Werkstückoberfläche bestimmt werden, in der Bewegung des Sensors entlang einer Scan-Bahn.
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Für die bekannten chromatisch-konfokale Abstandsensoren ist die Integrationszeit für eine Messung, z. B. den Scan entlang einer Scan-Bahn, für alle Spektrometer-Kanäle gleich groß eingestellt. Beim Vorliegen mehrerer Lichtquellen für die mehreren Messkanäle, wobei eine Lichtquelle auch für mehrere Messkanäle eingesetzt wird, sind diese Lichtquellen in der Regel in ihrer Intensität zueinander fest so eingestellt bzw. abgeglichen, dass unter Berücksichtigung der gegebenenfalls unterschiedlichen Empfindlichkeiten der Spektrometer-Kanäle alle Messkanäle Messsignale nahezu gleicher Amplitudenverläufe aufweisen, also gleich „hell“ sind. Lässt man unterschiedliche Empfindlichkeiten der Spektrometer-Kanäle außen vor, werden die Lichtquellen also mit gleicher Intensität betrieben, wodurch zusammen mit der gleichen Integrationszeit für alle Messkanäle die gleiche Lichtmenge je Abstandswert erfasst wird.
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Dies ist jedoch dann nachteilig, wenn bei der Messung von Werkstückoberflächen entlang der Scan-Bahn und/oder bei Liniensensoren mit mehreren Messkanälen entlang der Linienrichtung, unterschiedliche Oberflächeneigenschaften, insbesondere unterschiedliche Reflexionsverhältnisse, bevorzugt aufgrund unterschiedlicher Oberflächenneigungen vorliegen. Bei realen Werkstücken, beispielsweise Kugeln liegen diese beiden Fälle (1. Neigung entlang Scan-Bahn unterschiedlich / 2. Neigung entlang Linie unterschiedlich), es sei denn, es werden ausschließlich Messpunkte entlang einer Höhenlinie mit nur einem Messstrahl erfasst.
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Am Beispiel einer Kugel sind die Nachteile bei den bekannten Verfahren beispielhaft für einen Liniensensor folgend erläutert. Abgewandelt gilt dies aber auch für Sensoren mit nur einem Messkanal. Ausgehend von einer ersten Messposition des Liniensensors auf dem Pol der Kugel entstehen erste Intensitätsunterschiede entlang der Linienrichtung, da die Oberflächenneigung entlang der Linienrichtung variiert. Die Lichtmenge wird nun anhand des stärksten Messsignals (für das also die höchste Reflexion vorliegt; in der Regel und bei senkrechtem Verlauf des Messstrahls ist das das Messsignal des Messstrahls, der den Pol der Kugel am nächsten trifft) so eingestellt, dass die höchste Amplitude der wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung (also der Peak im Spektrum) des stärksten Messsignals einen Maximalwert nicht überschreitet, also nicht übersteuert. Diese Einstellungen werden für alle Messkanäle und während der gesamte Messung entlang der Scan-Bahn konstant beibehalten. Für die weiteren Messkanäle mit größeren Oberflächenneigungen (bzw. Winkel zwischen Sensorachse und Normalen der Werkstückoberfläche) ergeben sich dadurch geringere Messignal-Amplituden und damit ein verringertes Signal-Rausch-Verhältnis und geringe Messgenauigkeit, bis dahin, dass Messpunkte nicht mehr ermittelt werden können. Wird nun der Liniensensor entlang der Scan-Bahn über die Kugel bewegt, steigt die von den Messstrahlen erfasste Oberflächenneigung weiter an. Dies trifft auch für Sensoren mit einem Messkanal zu. In der Folge steigen die Messabweichungen mit zunehmender Oberflächenneigung und die Anzahl der gültigen Messpunkte nimmt in Richtung des Äquators der Kugel immer weiter ab, Messpunkte können also ab einem bestimmten Neigungswinkel, der auch von der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks abhängt, nicht mehr genau genug oder gar nicht mehr bestimmt werden. Eine Erhöhung der Lichtmenge, um Messpunkte an stark geneigten Flächen besser zu erfassen, würde bei gering geneigten Flächen zur Überstrahlung damit falschen Messpunkten führen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Bestimmung von Messpunkten auf einer Werkstückoberfläche mit einer höherer Genauigkeit zu realisieren. Insbesondere sollen Messpunkte auch bei zunehmender Neigung der Werkstückoberfläche zur optischen Achse des Sensors (Sensorachse bzw. Richtung der Messstrahlen) noch erfasst, insbesondere mit erhöhter Genauigkeit erfasst werden können (am Beispiel einer Kugel also weiter bis zum Äquator).
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Zur Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses sieht die
WO2012156462 der Anmelderin vor, dass beim Betrieb eines Bildinformationen der Werkstückoberfläche erfassenden Bildverarbeitungssensors überlappend aufgenommene Bilder überlagert werden, und zwar durch ein Verfahren zur Erzeugung und Auswertung eines Bildes von zumindest einem Abschnitt eines Objekts mit einer Kamera, bei dem die Messfrequenz besonders hoch eingestellt wird, so dass sich die aufgenommenen Bildinformationen zu einem großen Anteil überlappen, und so dass mit hoher Lichtintensität Bilder aufgenommen werden, die aufgrund der geringen Integrationszeit nicht überstrahlt sind. Das Verfahren ist jedoch auf die Anwendung für Bildverarbeitungssensoren beschränkt, es wird eine Überlappung der Bilder benötigt.
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Zur Erhöhung der Bilddynamik für eine Bildverarbeitungsbasierte Abstandsmessung nach dem Fokusverfahren (allg. auch Fokus-Variation) schlägt die
DE102010017604 der Anmelderin ein Verfahren vor, bei dem während der Änderung der Entfernungen zwischen Sensor und Werkstückoberfläche Bilder mit unterschiedlicher, auf zumindest einen Bildsensor einfallender Lichtmenge je Bild, aufgenommen und/oder errechnet werden, aus denen der eine oder mehrere Oberflächenpunkte nach dem Fokusverfahren berechnet werden.
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Die mehreren Bilder aus unterschiedlichen Entfernungen zwischen Sensor und Werkstückoberfläche werden zu einem Bilderstapel in Abstandsrichtung zusammengefügt. Das Verfahren ist spezifisch für Messverfahren, bei der zur Bestimmung des Abstandswertes eine Verlagerung der Fokusebene zur Werkstückebene in Richtung der optischen Achse (Messrichtung bzw. Abstandsrichtung) erfolgt, beispielsweise durch Bewegen des Sensors in Messrichtung. Eine Anwendung für chromatische bzw. chromatisch-konfokale Sensoren, bei denen diese Verlagerung nicht notwendig ist, sondern stattdessen der Peak in einem Spektrum ausgewertet werden muss, ist nicht vorgesehen.
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Als eine erste Lösung sieht die vorliegende Erfindung vor, dass zur Ermittlung von Messpunkten auf einer Werkstückoberfläche mehrere Abstandswerte ermittelt werden, wobei die von einem Spektrometer-Kanal empfangene Lichtmenge variiert wird, insbesondere die Intensität der zugeordneten Lichtquelle und/oder die Integrationszeit des zugeordnet Spektrometer-Kanals variiert wird.
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Durch die mehrfache Messung mit unterschiedlichen Lichtmengen, insbesondere unterschiedlichen Integrationszeiten, und das Herausfiltern von ungültigen Messpunkten (überstrahlten Messpunkten bei zu hoher Lichtmenge und zu verrauschten Messpunkten bei zu geringer Lichtmenge), können Messpunkte bei geringen und bei erhöhten Oberflächenneigungen genauer bzw. überhaupt ermittelt werden. Das Verfahren ist für chromatisch-konfokale Sensoren mit einem oder mehreren Messkanälen anwendbar. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung bei mehreren Messkanälen, da diese bei nicht ebenen Werkstückoberflächen prinzipbedingt durch den Versatz der mehreren Messkanäle zueinander unterschiedliche Oberflächenneigungen erfassen. Zudem ist bei diesen bisher nicht vorgesehen gewesen, die Intensitäten der mehreren Lichtquellen und die Integrationszeiten der mehreren Spektrometer-Kanäle unterschiedlich einzustellen.
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Nach dem Herausfiltern der ungültigen Messpunkte werden die aus den einzelnen Messungen erzeugten Messpunktewolken zu einer Messpunktewolke zusammengefasst und stehen zur weiteren Auswertung, beispielsweise von geometrischen Eigenschaften des Werkstücks zur Verfügung. Das Verfahren wird bevorzugt in einem den Sensor enthaltenden Koordinatenmessgerät eingesetzt, welches auch weitere Sensoren wie taktile, weitere optische, wie Bildverarbeitungssensoren, taktil-optische Sensoren oder einen Computertomografiesensor enthalten kann.
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Als zweite Lösung sieht die Erfindung vor, dass zur Ermittlung von Messpunkten auf einer Werkstückoberfläche Abstandswerte durch Zusammenfassen nacheinander mit dem jeweiligen Spektrometer-Kanal aufgenommener Signale erfolgt.
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Hierbei werden besonders bevorzugt hohe Messfrequenzen bei geringen Integrationszeiten und möglichst großen Lichtintensitäten eingesetzt. Die Messpunktedichte kann damit erhöht werden, zunächst in Richtung der Scan-Richtung auf einer Scan-Bahn, die für den Fall von Liniensensoren in der Regel senkrecht zur Linienrichtung verläuft. Es ist auch vorgesehen, dass die Scan-Richtung eine Komponente senkrecht zur Linienrichtung aufweist, wodurch auch die Messpunktedichte in Linienrichtung erhöht wird. Bevorzugt ist die Scan-Bahn als Sägezahn ausgeprägt, wobei die Breite des Sägezahn in etwa dem Abstand der Messstrahlen auf der Linie entspricht. Dies erfolgt, weil dann die Komponente senkrecht zur Linienrichtung nach mehreren Messpositionen zu einem Versatz führt, der dem Abstand der Messstrahlen entspricht, dann also entsprechende Werkstückoberfläche lediglich mit dem benachbarten Messstrahl erfasst würde.
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Um eine vom Anwender gewünschte Messpunktedichte zu erzeugen, sieht die Erfindung auch vor, dass aus der Vielzahl der so entstandenen Messpunkten, Messpunkte an den gewünschten Positionen berechnet werden unter Nutzung der die jeweilige gewünschte Position umgebenden Messpunkte, beispielsweise durch lokale Filterung wie Mittelwertfilterung und/oder Resamplingverfahren.
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Zudem ergibt sich aus der Zusammenfassung der Messsignale oder daraus abgeleiteter Signale wie den Peak-Wellenlängen (hier auch spezifische Wellenlänge genannt) ein erhöhtes Signal-Rausch-Verhältnis und ein verringerter Einfluss durch die Messdatenaufnahme während der Bewegung („Bewegungsunschärfe“). Für die erfindungsgemäß vorgesehene Zusammenfassung bzw. Überlagerung der Messsignale ist auch vorgesehen, die vom jeweiligen Spektrometer-Kanal aufgenommenen Werte vor oder nach der Peak-Findung zu nutzen.
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Die beiden Lösungen können auch kombiniert angewendet werden. Sie werden im Folgenden näher beschrieben.
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Die Erfindung sieht zur Lösung ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Abstandssensors, insbesondere nach dem chromatischen bzw. chromatisch konfokalen Prinzip vor, wobei der optische Abstandssensor zumindest einen Messkanal aufweist, wobei jedem Messkanal ein Messstrahl für die Ermittlung eines Abstandswertes (Messpunktes) zwischen dem Sensor und einem zu messenden Werkstück zugeordnet ist, und wobei jedem Messkanal zur Erzeugung des jeweiligen Messstrahls eine Lichtquelle und zur Ermittlung eines Abstandswertes (Messpunktes) ein Teil einer Auswerteeinheit (Spektrometer-Kanal) zugeordnet ist, und wobei Werkstück und Sensor zur Bestimmung einer Vielzahl von Messpunkten auf der Werkstückoberfläche relativ zueinander auf einer Scan-Bahn bewegt werden, wobei die Bewegung auf der Scan-Bahn zumindest eine Komponente senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Messstrahlen (als Scan-Richtung bezeichnet), und vorzugsweise eine Komponente in Ausbreitungsrichtung der Messstrahlen (Regel-Richtung), aufweist, dass sich dadurch auszeichnet, dass mehrere Abstandswerte ermittelt werden, wobei die von zumindest einem Spektrometer-Kanal empfangene Lichtmenge variiert wird, indem die Intensität der zugeordneten Lichtquelle und/oder die Integrationszeit des zugeordnet Spektrometer-Kanals variiert wird und/oder dass zur Ermittlung zumindest eines Abstandswertes nacheinander mit dem jeweiligen Spektrometer-Kanal aufgenommene Signale zusammengefasst, insbesondere aufaddiert werden.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass jeder Spektrometer-Kanal ein Spektrometer, vorzugsweise umfassend jeweils zumindest eine Zeile einer matrixförmigen Kamera, aufweist, das das vom Werkstück reflektierte Licht des Messstrahls empfängt und in ein Messsignal umwandelt, welches eine wellenlängenabhängige Amplitudenverteilung repräsentiert, vorzugsweise Amplitudenverteilung entlang der zumindest einen Zeile der matrixförmigen Kamera vorliegt, und dass zur Bestimmung des Abstandswertes eines Messkanals aus dem Messsignal eine spezifische Wellenlänge, vorzugsweise Wellenlänge mit größter Amplitude, bestimmt wird, wobei vorzugsweise Maximum mittels Interpolation der wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung bestimmt wird.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Variation der Lichtmenge innerhalb der Scan-Bahn zyklisch erfolgt, also mehrere variierte Einstellungen mehrfach nacheinander wiederholt eingestellt werden.
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Die zyklische Anpassung der Lichtmenge umfasst beispielsweise die Einstellung von zwei, drei, vier oder mehr nacheinander eingestellten unterschiedlichen Lichtmengen, beispielsweise, indem die Integrationszeit beginnend mit 1 ms in Schritten von 1 ms bis auf 10 ms erhöht wird. Die Schrittweiten können aber auch deutlich kleiner, beispielweise 0,5 ms oder 0,1 ms betragen.
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Hervorzuheben ist des Weiteren, dass eine Variation der Lichtmenge von Scan-Bahn zu Scan-Bahn erfolgt, wobei insbesondere Scan-Bahnen mit unterschiedlichen Einstellungen für die Lichtmenge sich zumindest teilweise überschneiden oder nahezu identisch sind.
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Bei der Variation der Lichtmenge von Scan-Bahn zu Scan-Bahn wird insbesondere die nahezu identische Scan-Bahn mehrfach mit unterschiedlichen Einstellungen für die Lichtmenge abgefahren. Vorteilhaft im Vergleich zur zyklischen Anpassung der Lichtmenge innerhalb der Scan-Bahn ist es, dass für die Vielzahl der Messpositionen entlang der Scan-Bahn für mehrere Lichtmengen Messpunkte ermittelt werden. Nachteilig ist, dass sich die Gesamtmesszeit vervielfacht.
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Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass bei der Variation der Lichtmenge innerhalb der Scan-Bahn oder bei der Variation der Lichtmenge von Scan-Bahn zu Scan-Bahn die aus den mit dem jeweiligen Spektrometer-Kanal aufgenommenen Signalen erst die Bestimmung der spezifischen Wellenlänge aus den Messsignalen und daraus die Ermittlung jeweils eines Abstandswertes erfolgt, wobei die Abstandswerte zur weiteren Auswertung als eine gemeinsame Messpunktewolke oder je eingestellter Lichtmenge separate Messpunktewolke zur Verfügung gestellt werden.
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Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass die mehreren separaten Messpunktewolken jeweils separat einer Filterung, vorzugsweise unterschiedlicher Filterung, unterzogen werden, wobei vorzugsweise Abstandswerte aus der jeweiligen Messpunktewolke entfernt und/oder Abstandswerte einer lokalen Mittelwertfilterung unterzogen werden, insbesondere als Ausreiser identifizierte Abstandswerte entfernt werden, und vorzugsweise dass die gefilterten separaten Messpunktewolken nach der Filterung zu einer Messpunktewolke zusammengefasst werden, insbesondere ein einem gemeinsamen Koordinatensystem vorliegen.
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Besonders hervorzuheben ist, dass Abstandswerte von der Aufnahme in eine Messpunktewolke ausgeschlossen werden, für die die Messsignale vorgegebene Kriterien, wie beispielsweise vorgegebenen Minimalwert und/oder vorgegebenen Maximalwert für die höchste Amplitude der wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung, nicht erfüllen.
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Bei dieser Amplituden- bzw. Intensitätsfilterung bezüglich der Messsignale können neben dem Maximalwert für die höchste Amplitude der wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung auch andere Messsignaleigenschaften wie Rauschen oder Signal-Rausch-Verhältnis als Kriterium herangezogen werten, um ungültige Abstandswerte herauszufiltern.
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Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass Messpunktewolke einer räumlichen Filterung, insbesondere Mittelwertfilterung oder Median-Filterung unterzogen wird, vorzugsweise innerhalb des jeweiligen Filterbereichs Abstandswerte entsprechend des Grades der Erfüllung eines vorgegebenen Kriteriums wie beispielsweise höchste Amplitude der dem Abstandswert zugeordneten wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung, gewichtet werden, insbesondere Abstandswerte mit Grad der Erfüllung unterhalb eines Grenzwertes ausgeschlossen, besonders bevorzugt nur Abstandswert mit höchstem Grad der Erfüllung weiter verwendet werden.
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Die Erfindung sieht zur Lösung ein Verfahren zur , dass sich dadurch auszeichnet, dass aus einer Messpunktewolke Abstandswerte herausgefiltert werden, die einen Abstand, insbesondere räumlichen Abstand zu weiteren Abstandswerten der Messpunktewolke, größer als ein Maximalwert aufweisen, wobei aus der Betrachtung der Menge der weiteren Abstandswerte bis zu einer vorgegebenen Maximalanzahl und in einem vorgegebenem Maximalabstand zum ggf. herauszufilternden Abstandswert liegende Abstandswerte ausgenommen werden.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass beim Zusammenfassen nacheinander mit dem jeweiligen Spektrometer-Kanal aufgenommener Signale die Messsignale erst zusammengefasst, insbesondere Amplituden der wellenlängenabhängige Amplitudenverteilung, aufaddiert werden, und dann erst die Bestimmung der spezifischen Wellenlänge erfolgt.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass Messsignale vom Zusammenfassen, insbesondere Aufaddieren ausgeschlossen werden, die vorgegebene Kriterien wie beispielsweise vorgegebenen Minimalwert und/oder vorgegebenen Maximalwert für die höchste Amplitude der wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung nicht erfüllen.
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Hervorzuheben ist des Weiteren, dass vor dem Zusammenfassen der Amplituden der wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung für den Fall, dass unterschiedliche Lichtmengen für die mehreren Messsignale vorliegen, die mehreren Amplitudenverteilungen der Messsignale entsprechend einer vorab eingemessenen Kennlinie zueinander korrigiert werden, insbesondere Amplituden skaliert werden und vorzugsweise Amplitudenverlauf in Richtung der Wellenlänge verschoben werden, vorzugsweise unter Nutzung von Interpolationsverfahren für Lichtmengen, für die keine Kennlinie eingemessen wurde.
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Beim Vorliegen unterschiedlicher Lichtmengen ändert sich zum einen die Höhe der Amplituden des Messsignals (bei Halbierung der Lichtmenge halbieren sich die Amplituden in etwa) und zum anderen kann sich auch die Lage der höchsten Amplitude innerhalb der wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung in Richtung einer anderen Wellenlänge leicht verschieben. Ursache hierfür sind unter anderem unterschiedliche, insbesondere Amplituden- und/oder Wellenlängenabhängige Empfindlichkeiten der im Spektrometerkanal vorhandenen Empfängerelemente (Pixel) der Kamera. Um diese Effekte auszugleichen, ist vorgesehen, den Zusammenhang zwischen Lichtmenge und Amplitudenverteilung durch Kennlinien an mehreren Stützstellen für die Lichtmenge vorab einzumessen und bei der Werkstückmessung für die Korrektur (Skalierung der Amplituden und vorzugsweise Verschiebung der Amplituden in Wellenlängenrichtung) der Messsignale einzusetzen. Für Lichtmengen zwischen den Stützstellen der Lichtmenge wird die durch Korrektur durch Interpolation bestimmt
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Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass beim Zusammenfassen nacheinander mit dem jeweiligen Spektrometer-Kanal aufgenommener Signale erst die Bestimmung der spezifischen Wellenlänge aus den Messsignalen erfolgt, und dann erst die mehreren spezifischen Wellenlänge zusammengefasst, insbesondere gemittelt werden.
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Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass spezifischen Wellenlängen vom Zusammenfassen, insbesondere Mitteln, ausgeschlossen werden, bei denen die Messsignale vorgegebene Kriterien wie beispielsweise vorgegebenen Minimalwert und/oder vorgegebenen Maximalwert für die höchste Amplitude der wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung nicht erfüllen.
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Besonders hervorzuheben ist, dass vor dem Zusammenfassen der mehreren spezifischen Wellenlängen für den Fall, dass unterschiedliche Lichtmengen für die mehreren Messsignale vorliegen, die mehreren spezifischen Wellenlängen entsprechend vorab eingemessener Kennlinien zueinander korrigiert werden, insbesondere jeweils ermittelte spezifische Wellenlängen verschoben werden, vorzugsweise unter Nutzung von Interpolationsverfahren für Lichtmengen, für die keine Kennlinie eingemessen wurde.
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Die zuvor erläuterte Abhängigkeit der wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung von der Lichtmenge wird erfindungsgemäß auch auf Basis der aus den wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilungen bereits ermittelten spezifischen Wellenlängen korrigiert. Auch hierzu werden vorab Kennlinien für unterschiedliche Lichtmengen aufgenommen und auf die Werkstückmessung angewendet, ggf. unter Verwendung von Interpolationsverfahren.
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Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass beim Zusammenfassen nacheinander mit dem jeweiligen Spektrometer-Kanal aufgenommener Signale erst die Bestimmung der spezifischen Wellenlänge aus den Messsignalen und daraus die Ermittlung eines Abstandswertes erfolgt, und dann erst die mehreren Abstandswerte zusammengefasst, insbesondere gemittelt werden.
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Die Erfindung sieht zur Lösung ein Verfahren zur , dass sich dadurch auszeichnet, dass Abstandswerte vom Zusammenfassen, insbesondere Mitteln, ausgeschlossen werden, bei denen die Messsignale vorgegebene Kriterien wie beispielsweise vorgegebenen Minimalwert und/oder vorgegebenen Maximalwert für die höchste Amplitude der wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung nicht erfüllen.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass beim Zusammenfassen nacheinander mit dem jeweiligen Spektrometer-Kanal aufgenommener Signale, die Signale mehrerer räumlich entlang der Scan-Bahn und/oder die Signale mehrerer zeitlich benachbart aufgenommener Abstandswerte berücksichtigt werden, vorzugsweise räumlich und/oder zeitlich davor und danach liegend nahezu gleich viele Signale berücksichtigt werden.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass sich von benachbart aufgenommenen Signalen durch den Messstrahl erfasster Bereich des Werkstücks zumindest teilweise überdeckt, vorzugsweise zu mehr als 50 % überdeckt, besonders bevorzugt zu mehr als 75 % überdeckt, indem die Einstellung der Bewegungsgeschwindigkeit entlang der Scan-Richtung und/oder die Einstellung der Integrationszeit des zugeordneten Spektrometer-Kanals im Vergleich zur Größe des vom Messstrahl erfassten Bereichs des Werkstücks eingestellt wird, wobei vorzugsweise die Integrationszeit kleiner eingestellt wird, als eine Standard-Integrationszeit für die die Signale den vorgegebenen Minimalwert für die höchste Amplitude der wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung überschreiten.
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Diese Einstellung einer geringen Integrationszeit führt in der Regel dazu, dass die Signale sehr dunkel sind, und erst durch das Aufaddieren insbesondere der Messsignale (hier Amplituden der wellenlängenabhängige Amplitudenverteilung) den Minimalwert für die höchste Amplitude der wellenlängenabhängigen Amplitudenverteilung überschreiten. Vorteilhaft ist dabei, dass die durch die Bewegung resultierende Bewegungsunschärfe (hier Mittelung über den auf der Werkstückoberfläche überstrichenen Bereich) verringert wird, wodurch Messfehler verringert werden. Es ist also bevorzugt vorgesehen, den Sensor mit maximal möglicher Messfrequenz und daran angepasster Integrationszeit zu betreiben.
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Hervorzuheben ist des Weiteren, dass als Messfrequenz für die Aufnahme von Messpunkten die höchste vom Sensor mögliche Messfrequenz eingestellt wird und vorzugsweise die größte für diese Messfrequenz mögliche Integrationszeit eingestellt wird.
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Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass Intensität der Lichtquelle auf einen vorgegebenen Maximalwert eingestellt wird und/oder die Integrationszeit auf den größten Wert eingestellt wird, für den ein Maximalwert der Amplitude der Messsignale nicht überschritten wird und/oder für den ein Maximalwert nicht überschritten wird, der sich aus der eingestellten Bewegungsgeschwindigkeit entlang der Scan-Richtung ergibt.
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Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass zur Einstellung einer vorgegebenen Messpunktedichte auf der Werkstückoberfläche die Bewegungsgeschwindigkeit entlang der Scan-Bahn und/oder die Scan-Richtung und/oder die Messfrequenz des Sensor eingestellt wird, insbesondere zur Erhöhung der Messpunktedichte die Bewegungsgeschwindigkeit entlang der Scan-Bahn verkleinert wird.
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Für den Fall eine mehrere Messkanäle aufweisenden optischen Abstandsensor (Liniensensor) kann die Messpunktedichte in Scan-Richtung insbesondere durch die Bewegungsgeschwindigkeit entlang der Scan-Bahn in Scan-Richtung angepasst werden. In der Richtung senkrecht zur Linienrichtung (Richtung, in der die mehreren Messkanäle zueinander versetzt sind) kann die Messpunktedichte angepasst werden, indem die Scan-Richtung eine Komponente in Richtung der Linienrichtung aufweist.
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Besonders hervorzuheben ist, dass der optische Abstandssensor mehrere Messkanäle aufweist, wobei zumindest einige der Messstrahlen auf einer ersten Linie (Linienrichtung) senkrecht zur Messrichtung der Messstrahlen zueinander versetzt, vorzugsweise gleichmäßig zueinander versetzt, angeordnet sind.
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Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der Sensor mehrere Lichtquellen aufweist, wobei jede Lichtquelle einem oder mehreren Messkanälen zugeordnet ist.
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Die Erfindung sieht zur Lösung ein Verfahren zur , dass sich dadurch auszeichnet, dass mehreren, vorzugsweise benachbarten Messkanälen die identische Lichtquelle zugeordnet ist.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass für die mehreren Lichtquellen sich voneinander unterscheidende Intensitäten eingestellt werden, vorzugsweise während einer Messung Lichtquellen gleichzeitig mit unterschiedlichen Intensitäten betrieben werden.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Lichtmenge, insbesondere Intensitäten der jeweiligen Lichtquelle abhängig von den auf dem Werkstück von den Messkanälen zugeordneten Messstrahlen erfassten Oberflächeneigenschaften wie Neigungen und/oder Reflexionsgrad, vorzugsweise kleinsten oder größten oder mittleren Oberflächenneigung eingestellt wird.
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Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Lichtmenge, insbesondere Intensitäten der jeweiligen Lichtquelle während der Bewegung entlang der Scan-Bahn abhängig von den jeweils auf dem Werkstück von den Messkanälen zugeordneten Messstrahlen erfassten Oberflächeneigenschaften wie Neigungen und/oder Reflexionsgrad, vorzugsweise kleinsten oder größten oder mittleren Oberflächenneigung eingestellt und nachgeregelt wird.
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Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Einstellung und/oder Regelung der Lichtmenge anhand der Amplitude der Messsignale erfolgt, vorzugsweise so erfolgt, dass Amplituden möglichst hoch, aber für alle der jeweiligen Lichtquelle zugeordneten Messsignale unterhalb eines oberen Maximalwertes bleibt.
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Die Anpassung der Lichtmenge für einzelne Mess-Kanäle ermöglicht eine Anpassung derart, dass trotz entlang der Messlinie vorliegende unterschiedliche Oberflächeneigenschaften des Werkstücks, insbesondere unterschiedliche Oberflächenneigungen, Messpunkte ermittelt werden können.
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Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass die Scan-Richtung weitestgehend in der Richtung senkrecht zur Richtung des Messstrahls und senkrecht zur Linienrichtung verläuft.
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Besonders hervorzuheben ist, dass die Scan-Richtung eine erste Komponente in der Richtung senkrecht zur Richtung des Messstrahls und senkrecht zur Linienrichtung aufweist, und eine zweite Komponente in der Richtung senkrecht zur Richtung des Messstrahls und in Linienrichtung, wobei vorzugsweise die zweite Komponente so klein gewählt wird, dass der Versatz des Sensors in Linienrichtung zwischen zwei Messpositionen entlang der Scan-Bahn kleiner ist, als der Abstand der Messstrahlen in Linienrichtung.
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Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass jedem Messkanal eine optische Faser zugeordnet ist, und jede Faser einem Spektrometer-Kanal, insbesondere jeweils Zeile einer matrixförmigen Kamera, zugeordnet ist.
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Die Erfindung sieht zur Lösung ein Verfahren zur , dass sich dadurch auszeichnet, dass das Verfahren zur Bestimmung von geometrischen Eigenschaften von Werkstücken eingesetzt wird, insbesondere in einem den Sensor enthaltenden Koordinatenmessgerät eingesetzt wird, welches vorzugsweise auch weitere Sensoren wie taktile, weitere optische, wie Bildverarbeitungssensoren, taktil-optische Sensoren und/oder Computertomografiesensor enthält.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmale - für sich und/oder in Kombination - sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung der 1.
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Es zeigt:
- 1 einen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Temperierung einer oder mehrerer der Komponenten des Achsantriebsystems eines Koordinatenmessgerätes.
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Anhand der 1 ist die Erfindung beispielhaft dargestellt. Ein beispielhaftes KMG 1 nach der Bauweise „feste Brücke“ besteht aus einer Basis 2, von der ein festes Gestellt 3 ausgeht. Eine erste Antriebseinheit 4 zur Bewegung des zu messenden Werkstücks 5 in Y-Richtung geht von der Basis 2 aus. Zwei weitere Antriebseinheiten 6 und 7 zur Bewegung des Sensors 8 gehen vom Gestellt 3 aus. Am Beispiel der Antriebseinheit 4 wird die Erfindung im Detail erläutert. Für die Antriebseinheiten 6 und 7 ist bedarfsweise identisches vorgesehen. Die für KMGs typischen Führungs- und Maßstabseinheiten, die zusammen mit den Antriebseinheiten die drei Messachsen (X-, Y- und Z-Messachsen) bilden, sind zur Vereinfachung nicht dargestellt.
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Die Antriebseinheit 4 umfasst zumindest das Antriebselement 18, hier einen Motor, der ein als Spindel, beispielsweise Gewinde-Spindel ausgeprägtes Übertragungselement 9 dreht, welches wiederrum eine Buchse wie Gewinde-Buchse 10 in Y-Richtung bewegt, die ihrerseits mit dem als Messtisch ausgeprägten Schlitten 11 verbunden ist, der das Werkstück 5 aufnimmt. Für die Lagerung der Spindel 9 sind die Lagerböcke 12 vorgesehen. Der dem bei Betrieb Wärme erzeugenden Motor 18 näher angeordnete Lagerbock 12b erwärmt sich über die Spindel 9 mit dem Motor mit. Der auf die Spindel 8 einwirkende Wärmestrom sorgt für eine Ausdehnung der Spindel, wodurch Messfehler auftreten können.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, beispielhaft diese Wärmeeinträge zu verringern. Hierzu werden Heiz-/ und/oder Kühlelemente am Motor 18, dem Lagerbock 12, insbesondere 12a, der Spindel 9 und/oder der Buchse 10 vorgesehen. Für die bewegten Komponenten 9 und 10 ist die Anordnung von Heiz-/ bzw. Kühlelementen sehr aufwändig, da entsprechende Zuführungen mit bewegt werden müssen. Hierzu können Schleppketten vorgesehen werden, wie dies für elektrische Verbindungen für KMGs bekannt sind. Da die Spindel 9 eine gute Wärmekopplung mit den Lagerböcken aufweist, ist hier beispielhaft die Anordnung der Heiz-/ und/oder Kühlelemente am Lagerbock 12a dargestellt, konkret nur der Kühlelemente 13 und 14. Ein Peltier-Element 13 ist mit seiner „warmen“ Seite 13a am Lagerbock 12a angeordnet und transportiert bei Ansteuerung durch die Steuereinheit der Heiz- bzw. Kühlelemente 15 Wärme von der „warmen“ Seite 13a zur „kalten“ Seite 13b. Durch eine an der „kalten“ Seite 13b angeordnete Wasserkühlung 14, die ebenfalls durch die Steuereinheit 15 angesteuert wird, wird diese Wärme abtransportiert. Die Steuereinheit 15 ist mit der Steuereinheit des KMGs 16 verbunden, welche wiederrum mit dem Antriebelement 18 und weiteren hier nicht dargestellten Komponenten des KMGs verbunden ist, wie beispielsweise den Maßstabseinheiten, der Messsoftware, diversen Zustandsgebern für die Belegung von Sensoren in einer Wechselstation usw.
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Zudem ist erfindungsgemäß ein Steuerungs- oder Regelkreis zur Ansteuerung der Heiz- bzw. Kühlelemente 13, 14 vorgesehen. Als Führungs- bzw. Steuergröße sind die Signale (Motorstrom bzw. Motorleistung) an das Antriebselement 18 oder mittels Temperatursensoren 17 erfasste Temperaturen vorgesehen. Beispielhaft sind Temperatursensoren am Motor 18 und/oder dem Lagerbock 12a vorgesehen, die mit der Steuereinheit 15 verbunden sind. Alternativ können diese auch mit der Steuereinheit 16 direkt verbunden sein. Nach einer besonderen Ausgestaltung fließen weitere Zustandsgrößen wie Zustandsänderungen von Bewegung zu Stillstand oder Stillstand zu Bewegung des Antriebssystems und/oder Aktivierung und Deaktivierung eines Sensors des Koordinatenmessgerätes und/oder Ablegen und Aufnehmen eines Sensors aus einer Wechselstation des Koordinatenmessgerätes ein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2284485 B1 [0002]
- DE 102010060124 A1 [0002]
- DE 102011056819 [0016]
- DE 102011101509 [0016]
- WO 2012156462 [0040]
- DE 102010017604 [0041]
