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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Koordinatenmeßmaschine
mit einem Taster zum Abfühlen
einer Oberfläche,
der am einen Ende einer Pinole angebracht ist, und einer Steuervorrichtung,
die die Position des Tasters bestimmt und daraus Meßwerte erzeugt,
wobei die Steuervorrichtung eine Korrektur der Meßwerte durchführt und
dazu die Steifigkeit der Pinole ermittelt, damit einen Fehlerwert
für eine
aktuelle Durchbiegung oder Verkippung der Pinole bestimmt und mit
diesem Fehlerwert die Meßwerte
korrigiert. Die Endung bezieht sich weiter auf ein Korrekturverfahren
für die
Messung mit einer Koordinatenmeßmaschine,
die mit einem Taster eine Oberfläche abfühlt, wobei
der Taster an einem Ende einer Pinole angebracht ist und Meßwerte über die
Position des Tasters aufgenommen werden, wobei die Steifigkeit der
Pinole ermittelt und damit ein Fehlerwert für eine aktuelle Durchbiegung
oder Verkippung der Pinole bestimmt wird und mit diesem Fehlerwert
die Meßwerte
korrigiert werden.
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Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit werden bei Koordinatenmeßmaschinen
seit einiger Zeit die Meßergebnisse,
d.h. die Koordinatenmeßwerte,
die für
die Tasterposition beim Abfühlen
einer Oberfläche erhalten
werden, mit rechnerischen Korrekturen hinsichtlich ihrer Genauigkeit
verbessert, wobei unter Abfühlen
hier jede Art der Vermessung verstanden wird, also sowohl kontaktierend
als auch kontaktlos. Beispielsweise können statische Abweichungen
der Führungen
des Tasters der Koordinatenmeßmaschine
von einem geradlinigen und rechtwinkligen Koordinatenmeßsystem
berücksichtigt
werden. Aber auch das elastische Verhalten der Koordinatenmeßmaschine
wird zur Korrektur herangezogen, wie dies die gattungsbildende
DE 195 18 268 A1 zeigt,
die vorschlägt,
die elastische Verformung der Mechanik der Koordinatenmeßmaschine
durch das Eigengewicht an mehreren Meßpunkten des Meßbereiches
der Koordinatenmeßmaschine
zu bestimmen, Korrekturwerte zu berechnen und zur Korrektur der
Meßwerte heranzuziehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Koordinatenmeßmaschine
sowie ein Korrekturverfahren für
die Messung mit einer Koordinatenmeßmaschine der gattungsgemäßen Art
so weiterzubilden, daß die
Meßgenauigkeit
gesteigert wird.
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Diese Aufgabe wird bei einem Korrekturverfahren
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein vom Taster auf die Pinole
ausgeübtes
Moment bei der Bestimmung des Fehlerwertes berücksichtigt wird. Bei einer
Koordinatenmeßmaschine
der eingangs genannten Art wird die Aufgabe gelöst, indem daß die Steuervorrichtung
ein vom Taster auf die Pinole ausgeübtes Moment bei der Bestimmung
des Fehlerwertes berücksichtigt.
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Der erfindungsgemäße Ansatz berücksichtigt
also zusätzlich
zu Verformungen der Mechanik der Meßmaschine, die durch deren
Eigengewicht bedingt sind, nun auch die Auswirkungen des Tasters auf
die Koordinatenmeßmaschine,
indem das vom Taster auf die Pinole ausgeübte Moment, das zu einer Verformung
der Pinole führt,
berücksichtigt
wird. Diesbezüglich
sei darauf hingewiesen, daß der
Begriff Taster hier sowohl einen Taststift als auch einen den Taststift
tragenden Tastkopf ebenso umfaßt,
wie kontaktlos, z. B. optisch, eine Oberfläche abfühlende Sensoren. Unter Moment
wird dabei jede zu einer Verformung der Pinole führende Krafteinwirkung durch
den Taster verstanden, beispielsweise ein Moment um die Längsachse,
das die Pinole in eine Torsion beaufschlagt, oder ein Biegemoment,
das der Pinole eine Biegung aufprägt.
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Durch den erfindungsgemäßen Ansatz
kann nun unabhängig
von der Ausbildung des Tasters eine genaue Messung erreicht werden.
Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund, daß Koordinatenmeßmaschinen
vermehrt mit unterschiedlichen Tastern betrieben werden können, die
sich hinsichtlich Massenträgheitsmoment
und Gewicht deutlich unterscheiden können, vorteilhaft. Insbesondere
mit langen und/oder schweren Tastern ergeben sich ansonsten bei
großen
Auskragungen der Pinole ansonsten merkliche Meßfehler. Indem nun das vom
Taster auf die Pinole ausgeübte
Moment ermittelt und berücksichtigt
wird, werden diese Meßfehler
vermieden. So sind z. B. optische Sensoren im Einsatz, wie z. B.
das System Eagle Eye Navigator der Carl Zeiss, Oberkochen, bei denen
ansonsten durch das hohe Gewicht des Sensors Meßfehler über 0,2 μm entstünden.
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Mit der bekannten Steifigkeit der
Pinole, die üblicherweise
vom Betriebszustand des Koordinatenmeßgerätes, d.h, von Lage und Auskragung
der Pinole, abhängt,
kann eine entsprechende Transformationsmatrix sowie ein Transformationsvektor
berechnet werden, mit dem solche Meßfehler korrigiert werden.
Es ist dadurch nicht mehr erforderlich, die Steifigkeit der Pinole
auf maximale Werte zu bringen, da auch mit kostengünstigeren,
weniger steifen Pinolen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Korrektur
dennoch exakte Meßwerte
erzielt werden.
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Wesentlich für die Fehlerkorrektur ist,
daß Fehler,
die tasterabhängig
sind, mithin bei der üblichen
Korrektur, die von Standardtastern ausgeht, nicht Berücksichtigung
finden, nunmehr durch den Fehlerwert ertaßt und dann korrigiert werden.
Es wird deshalb das von der Pinole ausgeübte Moment, das zu einer Verformung
der Pinole, beispielsweise eine Torsion oder Biegung, bzw. eine
entsprechende Verschiebung in Pinolenlagern, die zu einer Drehung oder
Parallelversetzung der Pinole führen
können, korrigiert.
Ein wesentlicher Tasterparameter ist beispielsweise das Gewicht
eines Tasters. Es ist deshalb bevorzugt, das Gewicht des Tasters
bei der Bestimmung des Fehlerwertes zu berücksichtigen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Meßmaschine
sind besonders dann vorteilhaft, wenn sich die Auswirkung eines
Tasters auf die Verformung der Pinole während des Betriebes ändern kann,
wie dies bei verstellbaren Tastern der Fall ist. Ist beispielsweise
ein Taster am Ende der Pinole über
ein Dreh-Schwenk-Gelenk schwenkbar befestigt, hat die Stellung dieses
Gelenkes, die im Betrieb üblicherweise
variiert wird, Auswirkung auf das Moment um eine Pinolenlängsachse.
Zusammen mit dem Gewicht des Tasters kann dann als Fehlerwert für jeden
aktuellen Betriebszustand eine Transformationsmatrix und ein Transformationsvektor
berechnet werden, die dann zusammen mit den üblichen Korrekturwerten eine
Korrektur der Meßwerte ermöglichen.
Für Anwendungen,
bei denen der Taster am Ende der Pinole über ein Dreh-Schwenk-Gelenk schwenkbar
angebracht ist, ist es bevorzugt, die Stellung des Dreh-Schwenk-Gelenkes
zu ermitteln und bei der Bestimmung des Fehlerwertes zu berücksichtigen.
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Eine ähnliche Problematik mit Tastern,
die während
des Betriebes unterschiedliche Auswirkungen auf die Pinole haben
können,
sind stark seitlich auskragende Taster, bei denen üblicherweise
zur Ausbalancierung ein Gegengewicht verwendet wird. Da jedoch normalerweise
die Gesamtmasse des Tasters begrenzt ist, ist hierbei je nach Auskragung des
Tasters, die durch eine Taststift-Verlängerung vergrößert werden
kann, nur eine unzureichende Kompensierung des Momentes des auskragenden Tasters
möglich.
Durch die endungsgemäße Korrektur
kann bei verschiedensten Verlängerungen
des Taststiftes dennoch ein optimales Ergebnis erreicht werden.
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Bei solchen seitlich auskragenden
Tastern ist es folglich bevorzugt, daß vom Taster verursachtes ein
Moment um die Pinolenachse ermittelt und bei der Bestimmung des
Fehlerwertes berücksichtigt wird.
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Die Steifigkeit der Pinole ist ein
wesentlicher Parameter für
die Verformung, die durch das vom Taster auf die Pinole ausgeübte Moment
entsteht. Eine möglichst
genaue Bestimmung der aktuellen, d.h. zu einem momentanen Betriebspunkt
vorliegenden Steifigkeit, ist deshalb einer exakten Korrektur förderlich.
Es ist deshalb zweckmäßig, betriebsparameterabhängige Werte
für die
Steifigkeit zu hinterlegen, um bei der Korrektur dem momentanen
Steifigkeitswert möglichst
nahe zu kommen. Dabei ist es insbesondere zweckmäßig, die Steifigkeitsparameter getrennt
nach Torsionssteifigkeit und Biegesteifigkeit in einer Datei für gemessene
Stützstellen
der Pinolenauskragung abzulegen. Dann kann beim erfindungsgemäßen Verfahren
bzw. in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei der Ermittlung der Steifigkeit auf eine Tabelle mit Steifigkeitsparametern
zugegriffen werden. Diese Tabelle kann beispielsweise in einer Speichereinheit
angelegt sein.
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Die Tabelle kann mit Werten belegt
sein, die aus der Konstruktion der Koordinatenmeßmaschine, insbesondere den
Aufbau der Pinole und deren Lager, berechnet wurden. Genauer ist
es dagegen, die Biege- und Torsionssteifigkeit der Pinole zu vermessen,
und damit Meßwerte
für die
Tabelle zu generieren. Beispielsweise kann das auskragende Ende
einer Pinole mit einem Gewicht belastet und mit der Koordinatenmeßmaschine
durch Abtastung eines Prüfkörpers die
Durchbiegung erfaßt
werden. Ebenso ist es möglich,
die Biegesteifigkeit mit einer Winkelmeßvorrichtung, die eine mit
einem Biegemoment belastete Pinole abfühlt, zu messen.
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Um erfindungsgemäß das vom Taster auf die Pinole
ausgeübte
Moment bei der Bestimmung des Fehlerwertes zu berücksichtigen,
müssen
Tasterdaten geeignet ausgewertet werden. Dabei kann es sich insbesondere
um einen zu einer Torsion führenden
Moment- oder zu einer Biegung der Pinole führenden Gewichtsparameter handeln.
Gleiches gilt für Daten
von aktiven Tasterkomponenten, wie einem Dreh-Schwenk-Gelenk oder
schaltenden Tastern.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber noch näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Horizontalarm-Meßmaschine mit einer auskragenden
Pinole, an deren Ende mit einem Dreh-Schwenk-Gelenk ein Taster befestigt
ist,
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2 einen
Ausschnitt einer Portal-Meßmaschine
mit einem seitlich auskragenden Taster,
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3 eine
schematische Darstellung einer Torsion, die an einer Koordinatenmeßmaschine
von einem seitlich auskragenden Taster hervorgerufen wird,
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4 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Messung der Torsionssteifigkeit
einer Pinole und
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5 ein
Blockschaltbild eines Verfahrens zur Korrektur von Meßfehlern,
die durch die Verformung einer Pinole einer Meßmaschine auftreten können.
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Bevor nun im Detail auf die Korrektur
von Meßabweichungen
bei einer Koordinatenmeßmaschine
eingegangen wird, sollen zuvor die Unterschiede zwischen elastischen
Abweichungen und Führungsfehlern,
die bereits bekanntermaßen
auch bei beliebig „starren
Meßmaschinen"
auftreten, erläutert
werden. Führungsfehler
sind eine Funktion der Position eines Tastkopfes bzw. eines betreffenden Meßschlittens
auf einer entsprechenden Bewegungsachse. Sie rühren von einer Winkeligkeit
des Führungssystems
her, die von der idealen Rechtwinkligkeit abweicht. Weitere Führungsfehler
entstehen dadurch, daß die
dreiachsige Verschiebung des Tastkopfes nicht exakt mathematischen
Geraden folgt, sondern aufgrund mechanischer Gegebenheiten auf gekrümmten Bahnen
verläuft.
Elastisch bedingte Meßabweichungen
von Koordinatenmeßmaschinen
sind dagegen die Folge von Deformationen unter dem Eigengewicht
bzw. der Eigenmasse der Führungsglieder
einer kinematischen Kette, wobei diese Deformation nicht mehr allein
eine Funktion der Position in der betreffenden Bewegungsrichtung selbst
sind, sondern von weiteren Variablen abweicht. So wirkt sich beispielsweise
die Antastkraft, mit der ein Taster auf einer zu vermessenden Oberfläche vertährt und
die Beschleunigung der Maschinenbewegung. Diese Problematik stellt
sich bei Koordinatenmeßmaschinen
ganz allgemein, also nicht nur bei der in 1 dargestellten Bauweise mit horizontalem
Meßarm,
sondern auch bei der in 2 im Ausschnitt
dargestellten Variante mit nach unten ragendem Meßarm, die
als Portal-Meßmaschine
bezeichnet wird. Diesbezügliche
Fehler werden durch Korrekturtabellen behoben, die für jeden
Meßpunkt eine
von den erwähnten Parametern
abhängende Meßabweichung
zur Meßwertkorrektur
bereitstellen. Dabei gehen diese Tabellen von Standard-Tasterkonfigurationen
aus, die ein Normgewicht aufweisen, dessen Schwerpunkt auf der Pinolenachse
liegt.
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Als weitere Einflußgröße für eine Abweichung
der Ist-Tasterposition von der geometrisch zu erwartenden, erfolgt
durch eine Verformung der Pinole, die weder durch Führungsfehler
noch durch Taster verursacht wird, die von der Standkonfiguration
abweichen. Dies ist in 1 schematisch
dargestellt, die eine Koordinatenmeßmaschine 1 zeigt,
die eine als Horizontalarm auskragende Pinole 2 aufweist. Am
freien Ende der Pinole 2 befindet sich ein Taster 3,
der über
ein Dreh-Schwenk-Gelenk 4 an der Pinole 2 befestigt
ist. Dieses Dreh-Schwenk-Gelenk 4 ermöglicht es, den Taster 3 gegenüber dem
Ende der Pinole 2 zu verstellen, so daß mit der Spitze des Tasters 3 eine
annähernd
halbkugelförmige
Fläche
erreicht werden kann.
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Der Taster 3 kann durch
die Koordinatenmeßmaschine 1 dreiachsig
verstellt werden; dies ist in 1 durch
gestrichelte Doppelpfeile symbolisiert. Diese Verstellung verläuft entlang
dreier, Idealerweise senkrecht zueinander stehender Achsen, die
die Achsen des Koordinatensystems sind, in dem durch Abtasten einer
Oberfläche
mit der Spitze des Tasters 3 Meßwerte erzeugt werden. Ein
in der Koordinatenmeßmaschine 1 vorgesehenes
Steuergerät 15 erfaßt dabei
fortlaufend eine Tasterkoordinate 5, die einen Vektor im
Koordinatensystem darstellt, das in 1 symbolisiert
ist. Es handelt sich dabei um den Vektor vom Ursprung des Koordinatensystems
zur Spitze des Tasters 3. Fährt nun diese Spitze eine zu
vermessende Oberfläche
ab, so stellen die Taster-Koordinaten, die vom Steuergerät 15 registriert
werden, die Koordinaten der abzufühlenden Oberfläche dar.
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Durch die am auskragenden Ende der
Pinole 2 angreifende Gewichtskraft, nämlich das Gewicht des Dreh-Schwenk-Gelenkes 4 und
des Tasters 3, verformt sich die Pinole. Dies ist schematisch
in 1 durch Bezugszeichen 2a bezeichnet.
Das Dreh-Schwenk-Gelenk und der Taster nehmen dabei die in 1 mit 4a bzw. 3a bezeichneten
Lagen ein. Dies wirkt sich natürlich
auch auf die Tasterkoordinate aus,. die nunmehr, wie in 1 mit Bezugszeichen 5a bezeichnet,
liegt. Die Gewichtskraft, die zu dieser Verformung führt, ist
in i mit einem Pfeil G eingetragen.,
sie weicht von der Gewichtskraft der Standardkonfiguration sowohl
hinsichtlich Größe als auch Angriffspunkt
(Massenschwerpunkt von Taster 3 und Gelenk 4)
ab.
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Diese Gewichtskraft verformt die
Pinole 2, so daß sich
sowohl ein translatorischer Versatz als auch eine Verkippung des
Pinolenendes und eine Drehung der Tasterkoordinate ergibt. Der translatorische
Versatz kann, so er einmal ermittelt ist, in Form eines Korrekturvektors
direkt zur Tasterkoordinate addiert werden. Er macht den größten Fehleranteil
aus. Es ist deshalb für
eine Fehlergrobkorrektur ausreichend, den Anteil in Lotrichtung
dieses translatorischen Versatzes zu ermitteln und zur Tasterkoordinate
geeignet zu addieren. Die Verkippung des Pinolenendes und die Drehung
können
mit einer Translationsmatrix beschrieben werden, die zur Korrektur
mit der Tasterkoordinate multipliziert wird.
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Da die Koordinatenmeßmaschine 1 bei
der Montage auf die Tastermasse und -massenverteilung der Standard-Konfiguration
eingestellt wurde, ist für die
Korrektur die Differenz von Gewicht und Massenschwerpunkt der Kombination
aus Taster 3 und Gelenk 4 zu den Standardwerten
maßgebend,
um das Moment zu ermitteln, das der Taster 3 mit dem Dreh-Schwenk-Gelenk 4 auf
die Pinole 2 ausübt
und das die Änderung
der Tasterkoordinaten 5 in die Tasterkoordinaten 5a bewirkt.
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Eine ähnliche Auswirkung der Gewichtskraft G
ist in 2 dargestellt,
die eine Pinole 2 einer Portal-Meßmaschine
zeigt. Hier ist ein Taster 3 mit einer Verlängerung
gezeigt, an deren Spitze eine Tastkugel 6 sitzt. Mit dieser
Tastkugel 6 wird eine zu vermessende Oberfläche abgetastet.
Der Taster 3 wird ebenfalls an einem Dreh-Schwenk-Gelenk 4 befestigt,
so daß er
gegenüber
dem Ende der Pinole 2 verstellt werden kann. Die Gewichtskraft
G des auskragenden Tasters 3 mit Tastkugel 6 und
des Gelenkes 4 verursacht eine Verformung der Pinole 2,
so daß Pinole 2,
Dreh-Schwenk-Gelenk 4 und Taster 3 sowie Tastkugel 6 die
mit Bezugszeichen 2a, 4a, 3a bzw. 6a bezeichnete
Stellung einnehmen. Natürlich
ist in 2 wie auch in 1 die Verformung zur besseren
Verdeutlichung stark überzeichnet
dargestellt. Korrekturbedarf entsteht aber auch ohne Dreh-Schwenk-Gelenk 4.
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Zur Korrektur dieser Verformung wird
das vom Dreh-Schwenk-Gelenk 4 und Taster 3 samt
Tastkugel 6 bewirkte Torsionsmoment, das in die Pinole 2 um
deren Längsachse
eingeleitet wird, berücksichtigt,
indem mit Steifigkeitswerten der Pinole 2 und dem Moment
die Verschiebung der Tastkugel 6 berechnet und das Ergebnis
dieser Berechnung in Form eines Korrekturvektors auf die gemessene
Tasterkoordinate angewendet wird.
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Die Korrektur der Verformung kann
auch bei einer Torsion, wie sie in 3 dargestellt
ist, angewendet werden. 3 zeigt
eine Pinole 2, an deren Ende ein Dreh-Schwenk-Gelenk 4 mit
einem Taster 3 angebracht ist. Das Dreh-Schwenk-Gelenk 4 ist
so gestellt, daß der
Taster 3 über
eine Längsachse 7 der Pinole
seitlich auskragt. Durch die Gewichtskraft G von Dreh-Schwenk-Gelenk 4 und
Taster 3, deren Massenschwerpunkt außerhalb der Längsachse 7 liegt,
wird die Pinole 2 in die mit Bezugszeichen 2a schematisch
eingezeichnete Stellung tordiert. Die Verrechnung der Torsionssteifigkeit
der Pinole 2 mit dem durch das Dreh-Schwenk-Gelenk 4 sowie
den Taster 3 ausgeübte
Moment ergibt eine Transformationsmatrix, die es erlaubt, die Abweichung
zwischen der aktuellen Tasterkoordinate 5a und der bei
Torsionsfreiheit zu erwartenden Tasterkoordinate 5 zu bereinigen.
In das Moment, das Dreh-Schwenk-Gelenk 4 und Taster 3 um
die Längsachse 7 der
Pinole 2 ausüben,
geht die aktuelle Stellung des Dreh-Schwenk-Gelenkes sowie die Konfiguration des
Tasters 3 ein, letztlich also der Massenschwerpunkt und
das Gewicht.
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Zur Korrektur wird aus einer Tabelle
ein Torsions-Steifigkeitswert der Pinole 2 ausgelesen und zusammen
mit dem Moment, das eine weitere Tabelle für die aktuelle Konfiguration
und Stellung von Dreh-Schwenk-Gelenk 4 und Taster 3 liefert,
zu einer Transformationsmatrix verrechnet, die dann durch Multiplikation
mit der Tasterkoordinate 5a die Tasterkoordinate 5 liefert.
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Für
diese Berechnung müssen
natürlich Werte über die
Steifigkeit der Pinole 2 vorliegen. Die Torsionssteifigkeit
kann beispielsweise mit dem in 4 dargestellten
Aufbau bestimmt werden. Am Ende der Pinole 2 wird ein Hebel 9 befestigt,
an dessen Ende ein Gewicht 10 hängt. Aus Größe des Gewichts und Hebelarm
ergibt sich das Moment, daß um
die Pinolenachse eingeleitet wird. Mittels eines Winkelmeßgerätes 10,
das einen Lichtstrahl 11 auf eine an der Pinole 2 befindliche
Spiegelfläche 13 richtet,
wird ein Winkelfehler als Torsionswinkel der Pinole 2 in
der Meßkonfiguration
ermittelt. Diese Messung wird für
verschiedene Stützstellen 14,
d.h. für
unterschiedliche Auskragungen der Pinole 2 wiederholt,
so daß ein
Satz von Steifigkeitsparametern für die Pinole 2 gewonnen
wird. Aus den Winkelfehlern wird eine Transformationsmatrix errechnet,
die dann mit der Tasterkoordinate multipliziert die gewünschte Korrektur
ermöglicht.
Vereinfachend kann auch mit trigonometrischen Funktionen der Fehlervektor
ausgerechnet werden.
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Auf ähnliche Weise wird die Auswirkung
eines Biegemomentes auf die Pinole 2 bestimmt, beispielsweise
indem ein Gewicht auf das Ende der Pinole 2 aufgesetzt
und die Durchbiegung mit einer Meßuhr gemessen wird. Auch hierfür werden
verschiedene Stützstellen 14 bzw.
verschiedene Auskragungen verwendet. Alternativ kann auch die Koordinatenmeßmaschine 1 selbst
zur Messung der Durchbiegung verwendet werden, indem ein bekanntes Gewicht
auf das Ende der Pinole 2 gesetzt und ein Prüfkörper abgetastet
wird. Der dabei festgestellte Meßfehler als Differenz zwischen
bekannter und gemessener Geometrie des Prüfkörpers ist dann durch die Biegung
der Pinole 2 bedingt.
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Auf ähnliche Weise kann auch die
Kippung des Endes der Pinole 2 bestimmt werden, indem wiederum
ein Gewicht auf das Pinolenende aufgesetzt und mit dem Winkelmeßgerät 11,
das dann den Lichtstrahl 12 auf die Stirnfläche der
Pinole 2 richtet, der Kippungswinkel und damit der Winkelfehler
wiederum für
verschiedene Stützstellen
bestimmt werden.
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Um einen aktuellen Steifigkeitsparameter
für eine
momentane Auskragung der Pinole 2 zu erhalten, kann eine
Interpolation zwischen den Stützstellen
der aufgenommenen Steifigkeitsparameter vorgenommen werden. Dabei
sind verschiedene Interpolationen tauglich, wie lineare Interpolation
oder Spline- oder Polynom-Interpolation.
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Das bereits beschriebene Verfahren
zur Korrektur des Meßfehlers
bei einer Koordinatenmeßmaschine
ist in 5 als Blockschaltbild
schematisch dargestellt. in einem Schritt SO werden Steifigkeitswerte
S für unterschiedliche
Stellungen der Koordinatenmeßmaschine,
beispielsweise für
unterschiedliche Auskragungen, gemessen. Dabei wird sowohl die Biege-
als auch die Torsionssteifigkeit ertaßt. Schritt SO muß für jeden
Koordinatenmeßmaschinentyp
mindestens einmal durchgeführt
werden. Eine wiederholte Durchführung
ist verzichtbar, wenn innerhalb von gewissen Fertigungstoleranzen
davon ausgegangen werden kann, daß Koordinatenmeßmaschinen
eines Typs die gleichen Biege- und Torsionssteifigkeits-Eigenschaften
haben.
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Weiter werden in einem Schritt S1
für alle verwendeten
Tastertypen Masse, Schwerpunktsabstand vom Pinolenende und längenspezifische
Masse von Tasterverlängerungen
ermittelt. Schritt S1 stellt sicher, daß alle notwendigen Parameter
zur Bestimmung eines durch einen Taster verursachten Momentes sowie
das Gewicht des Tasters bekannt sind. In diese Daten sind auch mögliche Konfigurationen mit
einem Dreh-Schwenk-Gelenk eingeschlossen, wobei die Werte diesbezüglich zusätzlich nach
der Stellung dieses Gelenks parametrisiert sind. Die Parametrisierung
nach der Stellung des Gelenkes ist aber nicht zwingend nötig. Aus
Tasterparametern einer Grundstellung oder aus Tasterparametern im letzten
Gelenksystem der Pinole kann mit Hilfe eines mathematischen Modells
für das
Gelenk das Moment um das Piolenende in der aktuellen Winkelstellung berechnung
werden.
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In einem Schritt S2 wird eine Korrekturdatei D
(S) erzeugt, die die erwähnte
Tabelle mit Steifigkeitsparametern der Koordinatenmeßmaschine
bzw. deren Pinole enthält.
Analoges erfolgt in einem Schritt S3 mit den Tasterdaten.
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In einem Schritt S4 werden die Korrekturdateien
einem Zielsystem, d.h. einer Koordinatenmeßmaschine bzw. deren Steuersystem 15 eingespielt. Schritt
S4 stellt also in einer Koordinatenmeßmaschine die Voraussetzungen
her, damit das Steuergerät 15 die
entsprechenden Daten zur Verfügung
hat, um das erfindungsgemäße Korrekturverfahren
durchzuführen.
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Das Steuergerät 15 initialisiert
in einem Schritt S5 die Korrekturprogramme, indem die Steifigkeitsparameter
sowie die Tasterdaten in einen Speicher eines Meßrechners geladen werden.
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Dann wird fortwährend in einem Schritt S6 die
Steifigkeit der Pinole für
den aktuellen Betriebszustand, d.h. für die aktuelle Auskragung ermittelt,
wobei eine lineare Interpolation zwischen den einzelnen Stützstellen
der aufgenommenen Steifigkeitsparameter, die in der Datei D (S)
enthalten sind, stattfindet.
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In einem Schritt S7 werden weiter
aus den aktuellen Tasterdaten sowie der Tastenstellung das Torsionsmoment
M um die Achse der Pinole 2 und das Differenzgewicht G
des aktuellen Tasters vom Referenztaster ermittelt. Aus Moment M
und Gewicht G werden dann in Schritt S7 ein Translationsvektor T sowie
eine Transformationsmatrix T errechnet. Der Vektor wird zur Tasterkoordinate
addiert. Die Matrix, die die Verkippung des Pinolenendes sowie die
Torsion der Pinole 2 beschreibt, wird mit der Tasterkoordinate 5 multipliziert,
so daß am
Ende des Schrittes S8 eine Korrektur für die aktuelle Meßposition
vorliegt. Die Schritte S6 bis S8 werden dann im Laufe der Messung
wiederholt.