DE10250814A1

DE10250814A1 - Surface geometry or coordinate measurement method for workpieces in which measured curves are compared with reference curves in order to detect and classify form or shape errors

Info

Publication number: DE10250814A1
Application number: DE2002150814
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Schwarz
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: DE10250814B4

Abstract

Method for measuring the geometry or surface coordinates of workpieces (12) in which a predetermined contour of the workpiece is measured and the determined measurement curve compared with a reference curve. The measurement curve is compared with a multiplicity of patterns each with a particular error in shape. The reference pattern that most closely approximates the measurement curve is output to a display unit (40).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen von Werkstücken, bei dem eine vorbestimmte Kontur des Werkstücks vermessen und der ermittelte Meßverlauf mit einem Referenzverlauf verglichen wird.The invention relates to a method for measuring workpieces, in which a predetermined contour of the workpiece is measured and the determined one measurement profile is compared with a reference curve.

Ein Verfahren der vorstehend genannten Art ist aus der EP 0 275 428 B2 bekannt.A method of the type mentioned above is known from the EP 0 275 428 B2 known.

Das bekannte Verfahren wird auf einem Koordinatenmeßgerät durchgeführt, das in an sich bekannter Weise dazu vorgesehen ist, Werkstücke entlang von drei kartesischen Koordinaten räumlich zu vermessen.The known method is based on a Coordinate measuring device performed that is provided in a manner known per se, along workpieces to be spatially measured by three Cartesian coordinates.

Bei dem bekannten Verfahren werden Anwenderprogramme angewendet, mit denen ein automatisches Scannen von Werkstücken möglich ist, um digitalisierte Profile oder Konturen des Werkstücks zu ermitteln, beispielsweise die Außenform von Zahnrädern und Nocken. Die Meßwerte werden mit vorgegebenen Referenzwerten verglichen, um eine statistische Analyse der Formabweichungen vorzunehmen, beispielsweise in Form einer graphischen Darstellung von Histogrammen.In the known method User programs applied with which automatic scanning of workpieces possible is to determine digitized profiles or contours of the workpiece, for example the outer shape of gears and cams. The measured values are compared with specified reference values to obtain a statistical Analysis of the form deviations, for example in form a graphical representation of histograms.

Aus der DE 195 39 148 A1 ist ein Verfahren zur Koordinatenmessung von Werkstücken bekannt, bei dem ein Koordinatenmeßgerät zunächst in einer Lernphase drei vorbestimmte Meßstellen, nämlich Innendurchmesser, vermißt, wobei diese Meßstellen entlang der drei Ebenen angeordnet sind, die durch ein kartesisches Koordinatensystem definiert werden. Es wird dann festgestellt, ob und wie weit die gemessenen Werte von den tatsächlichen Idealwerten der Meßstellen abweichen und gemessene Abweichungen werden dann zur Bildung von Korrekturwerten verwendet.From the DE 195 39 148 A1 a method for coordinate measurement of workpieces is known in which a coordinate measuring machine first measures three predetermined measuring points, namely the inner diameter, in a learning phase, these measuring points being arranged along the three planes which are defined by a Cartesian coordinate system. It is then determined whether and to what extent the measured values deviate from the actual ideal values of the measuring points, and measured deviations are then used to form correction values.

Die bekannten Verfahren haben damit den gemeinsamen Nachteil, daß lediglich Formfehler ermittelt und hinsichtlich ihres Betrages statistisch aufbereitet werden. Damit steht nur ein für Fachleute der Meßtechnik verwertbares Ergebnis zur Verfügung, nicht jedoch eine Aussage über eine mögliche Ursache für das Auftreten der Formfehler, die indes für den Nutzer derartiger Meßverfahren von Bedeutung wäre.The known methods have the common disadvantage that only Formal errors are determined and their amount is statistical be processed. So there is only one for specialists in measurement technology usable result available, not however a statement about a possible Cause of the occurrence of the form errors, which, however, for the user of such measuring methods would be important.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß unmittelbar aus der Vermessung des Werkstücks eine Aussage darüber abgeleitet werden kann, ob gemessenen Formabweichungen möglicherweise ein systematischer Fehler bei der Bearbeitung oder der Vermessung der Werkstücke zugrunde liegt und wenn ja, worin dieser Fehler liegt.The invention is therefore the object to further develop a method of the type mentioned at the outset, that immediately from the measurement of the workpiece derived a statement about it whether measured form deviations may be a systematic Errors in machining or measuring the workpieces and if so, what is the error.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßverlauf mit einer Mehrzahl von in einem Speicher abgelegten Mustern von Formfehlern verglichen und das dem Meßverlauf am nächsten kommende Muster auf einer Anzeigeeinheit dargestellt wird.In a procedure of the beginning mentioned type, this object is achieved in that the measurement course with a plurality of patterns of shape defects stored in a memory compared and the measurement course the next upcoming pattern is displayed on a display unit.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird damit vollkommen gelöst.The basis of the invention This completely solves the task.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nämlich erstmals möglich, aus gemessenen Meßfehlern unmittelbar eine Aussage darüber abzuleiten, ob und wenn ja, welcher Fehler bei der Bearbeitung oder der Vermessung des Werkstücks aufgetreten ist. Bei der Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere von runden Werkstücken bzw. von Werkstücken mit abschnittsweise runder Formgebung, gibt es nämlich eine ganze Reihe typischer Bearbeitungsfehler, die sich z.B. aus der Einspannung des Werkstücks, aus der Bahnsteuerung der bearbeitenden Werkzeuge, aus der Positionierung und dem Zustand der bearbeitenden Werkzeuge ergeben können. Darüber hinaus können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Fehler lokalisiert werden, die erst systematisch bei der Werkstückvermessung, d.h. beim Einsatz eines Koordinatenmeßgerätes auftreten.With the method according to the invention because it is possible for the first time from measured measurement errors immediately a statement about it derive whether and if so which error in processing or the Measurement of the workpiece occured. When machining workpieces, especially round ones workpieces or of workpieces with sections that are round in shape, there are a number of typical ones Processing errors that e.g. from the clamping of the workpiece, from the Path control of the machining tools, from the positioning and the condition of the machining tools. In addition, with the inventive method errors are also localized, which are only systematic during workpiece measurement, i.e. occur when using a coordinate measuring machine.

Die Erfindung sieht zu diesem Zweck vor, diese typischen Fehler hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Form des Werkstücks zu katalogisieren und mit ihren typischen Merkmalen abzuspeichern, so daß durch einen Vergleich des erfaßten Meßverlaufs am Werkstück mit einer Vielzahl von in einem Speicher abgelegten Mustern derartiger typischer Fehler ermittelt werden kann, ob einer dieser Fehler vorliegt und wenn ja, welcher.The invention provides for this purpose before, these typical mistakes regarding their impact on the Shape of the workpiece to catalog and save with their typical characteristics, so that through a comparison of the detected Measurement course on workpiece with a plurality of such patterns stored in a memory typical error can be determined whether one of these errors is present and If yes, which.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Meßverlauf zunächst mit einem idealen Referenzverlauf verglichen und die sich ergebende Differenz mit den Mustern verglichen.In a preferred further training of the method according to the invention the measurement course is initially with compared an ideal reference course and the resulting Difference compared with the patterns.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß zunächst die generelle Formgebung des Werkstücks aus der Betrachtung eliminiert und die weitere Meßwertverarbeitung dann nur noch anhand der Abweichungen von einem idealen Referenzverlauf vorgenommen wird. Auf diese Weise läßt sich das Verfahren vorteilhaft auch an bestimmten Bereichen von Werkstücken durchführen, beispielsweise an Bohrungen in Werkstücken, weil zunächst alles das, was zur grundsätzlichen Gestalt des Werkstücks gehört, eliminiert wird, um dann nur noch Formabweichungen in dem zu untersuchenden Bereich weiter zu verarbeiten.This measure has the advantage that the general shape of the workpiece of consideration and then the further processing of measured values only based on the deviations from an ideal reference curve becomes. In this way perform the method advantageously also on certain areas of workpieces, for example on bores in workpieces, because first everything that is fundamental Shape of the workpiece heard, eliminated is then only deviations in shape in the to be examined Further processing area.

Die Erfindung wird in bevorzugter Weise dann eingesetzt, wenn die vorbestimmte Kontur ein Umfang des Werkstücks ist.The invention is more preferred Way used when the predetermined contour is a circumference of the workpiece is.

Wenn in diesem Zusammenhang im Rahmen der vorliegenden Anmeldung von "Umfang" gesprochen wird, so ist darunter nicht nur ein Außenumfang des Werkstücks zu verstehen, sondern auch ein Umfang einer Durchgangsbohrung, einer Stufenbohrung, einer Ge windebohrung oder einer anderen Ausnehmung innerhalb eines Werkstücks.If in this context under this application is referred to as "scope", this means not only an outer circumference of the workpiece, but also a circumference of a through hole, a stepped hole, a threaded hole or other recess within one Workpiece.

Wenn die vorbestimmte Kontur ein Umfang des Werkstücks im vorstehend beschriebenen Sinne ist, wird bevorzugt der Meßverlauf mit mindestens einem Meßpunkt je 2° Umfangswinkel des Werkstücks ermittelt.If the predetermined contour is a circumference of the workpiece in the sense described above, the measurement course with at least one is preferred nem measuring point determined for every 2 ° circumferential angle of the workpiece.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch Einsatz der sog. Vielpunktmeßtechnik ein Meßergebnis mit hoher Genauigkeit erzielt werden kann.This measure has the advantage that through use the so-called multi-point measuring technique a measurement result can be achieved with high accuracy.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird der Meßverlauf bzw. die Differenz beim Vergleich mit den Mustern formanalysiert, wobei die Formanalyse das Auffinden von Extremwerten einschließt, die regelmäßig entlang des Meßverlaufes bzw. der Differenz auftreten.In preferred embodiments the invention is the measurement course or the difference in shape when comparing with the samples, the shape analysis includes finding extreme values that along regularly of the measurement process or the difference occur.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein wesentlicher Parameter für das Identifizieren von Fehlern erfaßt wird, die sich z.B. aus einer fehlerhaften Bahnsteuerung oder einer fehlerhaften Positionierung oder einem schlechten Zustand des bearbeitenden Werkzeugs ergeben.This measure has the advantage of being an essential one Parameters for the identification of errors is detected, e.g. out defective path control or positioning or result in poor condition of the machining tool.

Dies gilt insbesondere dann, wenn bei einem im wesentlichen kreisförmigen Meßverlauf die Extremwerte als Maximal- bzw. Minimalabweichungen von einer idealen Kreisform ermittelt werden, die um ein ganzzahliges Vielfaches von 45° oder von 30° regelmäßig über den Umfang des Werkstücks verteilt sind.This applies in particular if at a substantially circular measurement profile the extreme values as maximum or minimum deviations from one ideal circular shape can be determined by an integer multiple of 45 ° or of 30 ° regularly over the Circumference of the workpiece are distributed.

Diese Maßnahme trägt der Tatsache Rechnung, daß übliche Bahnsteuerungen von Werkzeugmaschinen als Vierquadrantensteuerungen ausgebildet sind, so daß sich Fehler in der Bahnsteuerung häufig als Fehler im Übergangsbereich zwischen zwei Quadranten bemerkbar machen, also an vier um 90° zueinander über den Umfang versetzten Positionen. In entsprechender Weise machen sich verschlissene oder ausgeschlagene Werkzeuge, beispielsweise ausgeschlagene Bohrer, beim Anbringen einer Bohrung dadurch bemerkbar, daß die Bohrung die Form eines dreiseitigen Polygons, eines sog. "Gleichdicks" annimmt. In diesem Falle wären die Extremwerte um 3 × 120° über den Umfang zueinander versetzt verteilt.This measure takes into account the fact that usual path controls trained as four-quadrant controls by machine tools are, so that Errors in path control are common as an error in the transition area between two quadrants, ie at four by 90 ° to each other over the Extent shifted positions. Make yourself in a corresponding manner worn or worn out tools, e.g. worn out tools Drill, noticeable when drilling a hole in that the hole Takes the form of a three-sided polygon, a so-called "constant thickness". In this case they would be Extreme values by 3 × 120 ° over the Perimeter offset.

Eine ähnliche Meßwertabweichung mit regelmäßig über den Umfang verteilten Minimal- und Maximalwerten tritt auch dann auf, wenn in dem Koordinatenmeßgerät der Taster falsch kalibriert ist. In diesem Falle täuscht das Koordinatenmeßgerät also einen Formfehler durch falsche Bearbeitung des Werkstücks vor, der in der Realität nicht vorhanden ist. Durch genauere Formanalyse wird daher in derartigen Fällen ermittelt, welche der beiden möglichen Fehlerarten anzunehmen ist.A similar measurement deviation with regularly over the Scope of distributed minimum and maximum values also occurs if the button in the coordinate measuring machine is incorrectly calibrated. In this case, the coordinate measuring machine deceives you Formal errors due to incorrect machining of the workpiece, which in reality is not is available. Through more precise shape analysis is therefore in such make determines which of the two possible types of error is to be assumed.

Bei einer anderen Variante der Erfindung wird ebenfalls der Meßverlauf bzw. die Differenz beim Vergleich mit den Mustern formanalysiert, die Formanalyse schließt in diesem Falle jedoch das Auffinden von Paaren von geraden Abschnitten ein, die im Meßverlauf bzw. der Differenz parallel zueinander auftreten.In another variant of the invention also the measurement course or the difference in shape when comparing with the samples, the shape analysis closes in this case, however, the finding of pairs of straight sections a in the course of measurement or the difference occur in parallel.

Diese Maßnahme trägt der Tatsache Rechnung, daß Einspannungsfehler häufig zu Formabweichungen führen, wenn das Werkstück mit zu großer Klemmkraft eingespannt und dabei gequetscht wird.This measure takes into account the fact that clamping errors often lead to shape deviations, if the workpiece with excessive clamping force clamped and squeezed.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in vielfacher Weise einsetzen, besonders bevorzugt ist jedoch, wenn es auf einem Koordinatenmeßgerät durchgeführt wird.The inventive method can be in use in many ways, but is particularly preferred if it is carried out on a coordinate measuring machine.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.There are further advantages the description and the attached Drawing.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above not only mentioned and the features to be explained below in the specified combination, but also in others Combinations or alone can be used without the frame to leave the present invention.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in the description below explained in more detail. It demonstrate:

1 eine äußerst schematisierte Darstellung, teilweise als Blockschaltbild, einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 an extremely schematic representation, partly as a block diagram, of a device for performing the method according to the invention;

2-4 drei Beispiele für Meßverläufe an zylindrischen Werkstücken, wie sie mit einer Vorrichtung gemäß 1 ermittelt werden können; 2 - 4 three examples of measurement curves on cylindrical workpieces, such as those according to a device 1 can be determined;

5-7 drei Muster von typischen Formfehlern, wie sie zu Vergleichszwecken bei der Vorrichtung gemäß 1 verwendet werden. 5 - 7 three patterns of typical shape defects as used for comparison purposes in the device according to 1 be used.

In 1 bezeichnet 10 insgesamt ein Koordinatenmeßgerät üblicher Bauart. Auf dem Koordinatenmeßgerät befindet sich ein zu messendes Werkstück 12 mit einem im dargestellten Beispiel zylindrischen Umfang 13.In 1 denotes 10 in total a coordinate measuring machine of the usual type. There is a workpiece to be measured on the coordinate measuring machine 12 with a cylindrical circumference in the example shown 13 ,

Es sei als Beispiel angenommen, daß das Koordinatenmeßgerät 10 den kreisförmigen Umfang 13 des Werkstücks 12 vermißt und dabei festgestellt werden soll, ob Formabweichungen gegenüber der zylindrischen Idealform vorliegen und wenn ja, auf welche Fehler bei der Bearbeitung oder bei der Vermessung des Werkstücks diese möglicherweise zurückzuführen sind.As an example, assume that the coordinate measuring machine 10 the circular perimeter 13 of the workpiece 12 is to be measured and it is to be ascertained whether there are any deviations from the shape of the ideal cylindrical shape and, if so, to what errors in the machining or in the measurement of the workpiece this can possibly be attributed.

Die vom Koordinatenmeßgerät 10 ermittelten Meßverläufe werden über eine erste Signalleitung 14 einem ersten Vergleicher 16 zugeführt. Dieser empfängt über eine zweite Signalleitung 18 ideale Referenzverläufe aus einem Sollwertspeicher 20. Im beschriebenen Beispielsfall sind die idealen Referenzverläufe also Kreise.The coordinate measuring machine 10 Determined measurement profiles are a first comparator via a first signal line 14 16 fed. This receives via a second signal line 18 ideal reference curves from a setpoint memory 20 , In the example described, the ideal reference curves are circles.

Die im ersten Vergleicher 16 gebildete Differenz zwischen den Meßverläufen und den idealen Referenzverläufen wird über eine dritte Signalleitung 22 einer Formanalyse-Einrichtung 30 zugeführt. Die Formanalyse-Einrichtung 30 enthält einen zweiten Vergleicher 32, an den die dritte Signalleitung 22 angeschlossen ist. Der zweite Vergleicher 32 empfängt an einem weiteren Eingang über eine vierte Signalleitung Daten von einem Formfehlerspeicher 36. Im Formfehlerspeicher 36 sind Muster von typischen Fehlern abgespeichert, wie sie erfahrungsgemäß beim Bearbeiten und beim Vermessen von Werkstücken auftreten.The one in the first comparator 16 The difference formed between the measurement curves and the ideal reference curves is via a third signal line 22 a shape analysis facility 30 fed. The shape analysis facility 30 contains a second comparator 32 to which the third signal line 22 connected. The second comparator 32 receives data from a shape error memory at a further input via a fourth signal line 36 , In the form error memory 36 samples of typical errors are stored, as experience has shown when machining and measuring workpieces.

Der zweite Vergleicher 32 ist an seinem Ausgang über eine fünfte Signalleitung 38 mit einer Anzeigeeinheit 40 verbunden, auf der das Ergebnis des im zweiten Vergleicher 32 durchgeführten Vergleichs angezeigt, dokumentiert oder weiter übermittelt werden kann.The second comparator 32 is at its output via a fifth signal line 38 with an on display unit 40 connected on which the result of the second comparator 32 carried out comparison can be displayed, documented or passed on.

Zur Erläuterung des auf der Einrichtung gemäß 1 durchgeführten Verfahrens sei nun auf drei beispielhafte Meßverläufe verwiesen, wie sie in den 2, 3 und 4 dargestellt sind.To explain the according to the facility 1 performed method is now referred to three exemplary measurement curves, as shown in the 2 . 3 and 4 are shown.

2 zeigt einen ersten Meßverlauf 50, der vom Koordinatenmeßgerät 10 relativ zu einem Bezugs-Koordinatensystem 52 aufgenommen wurde. Man erkennt, daß der erste Meßverlauf 50 sich von einer idealen Kreisform 54 unterscheidet, wie mit der als schraffierter Bereich angedeuteten Differenz 58 in 2 veranschaulicht. 2 shows a first measurement course 50 from the coordinate measuring machine 10 relative to a reference coordinate system 52 has been recorded. It can be seen that the first measurement course 50 from an ideal circular shape 54 differs, as with the difference indicated as a hatched area 58 in 2 illustrated.

Man erkennt ferner, daß der erste Meßverlauf 50 insgesamt vier auffällige Extremwerte 56a bis 56d aufweist, die jeweils um etwa 90° über den Umfang des Werkstücks verteilt sind.It can also be seen that the first measurement curve 50 a total of four striking extreme values 56a to 56d has, which are each distributed about 90 ° over the circumference of the workpiece.

Bei dem in 3 dargestellten zweiten Meßverlauf 60 ergibt sich ebenfalls eine merkliche Abweichung von der idealen Kreisform 62. Der zweite Meßverlauf 60 weist nämlich näherungsweise gerade Abschnitte 64a, 64b auf, die zueinander im wesentlichen parallel angeordnet sind, wie mit parallelen Linien 66a, 66b angedeutet. Aus 3 erkennt man ferner, daß die Dicke d_z im Bereich der geraden Abschnitte 64a, 64b kleiner ist als die Dicke d_l in einer dazu senkrechten Richtung.At the in 3 second measurement curve shown 60 there is also a noticeable deviation from the ideal circular shape 62 , The second measurement course 60 has approximately straight sections 64a . 64b which are arranged substantially parallel to each other, such as with parallel lines 66a . 66b indicated. Out 3 it can also be seen that the thickness d _z in the region of the straight sections 64a . 64b is smaller than the thickness d _l in a direction perpendicular thereto.

4 zeigt schließlich einen dritten Meßverlauf 70 mit ebenfalls merklicher Abweichung von der idealen Kreisform 72. Beim dritten Meßverlauf 70 treten wiederum Extremwerte auf, nämlich drei Extremwerte 74a bis 74c, die in diesem Fall regelmäßig im Abstand von jeweils 120° über den Umfang des Werkstücks verteilt sind. 4 finally shows a third measurement course 70 with also noticeable deviation from the ideal circular shape 72 , At the third measurement 70 extreme values occur again, namely three extreme values 74a to 74c , which in this case are regularly distributed at 120 ° intervals around the circumference of the workpiece.

Die Meßverläufe 50, 60 und 70 liegen bei der Einrichtung gemäß 1 auf der ersten Signalleitung 14 am Eingang des ersten Vergleichers 16 an. Sie können dort zunächst mit den idealen Referenzverläufen, nämlich den Kreisformen 54, 62 und 72, verglichen und nur die sich ergebende Differenz 58 (2) weiter verarbeitet werden. Es ist jedoch auch möglich, die Meßverläufe 50, 60 und 70 unmittelbar weiter zu verarbeiten, d.h. der Formanalyse-Einrichtung 30 zuzuführen.The measurement curves 50 . 60 and 70 are in accordance with the establishment 1 on the first signal line 14 at the input of the first comparator 16 on. You can start with the ideal reference curves, namely the circular shapes 54 . 62 and 72 , compared and only the resulting difference 58 ( 2 ) are processed further. However, it is also possible to take the measurement curves 50 . 60 and 70 to be processed immediately, ie the shape analysis device 30 supply.

In der Formanalyse-Einrichtung 30 findet, wie bereits erwähnt, ein Vergleich der ermittelten Meßverläufe 50, 60 und 70 mit vorgegebenen Mustern typischer Verläufe statt, wie sie bei ganz bestimmten Fehlern während der Bearbeitung oder Vermessung der Werkstücke auftreten.In the form analysis facility 30 finds, as already mentioned, a comparison of the determined measurement courses 50 . 60 and 70 with predefined patterns of typical courses, as they occur with certain errors during the machining or measurement of the workpieces.

5 zeigt ein erstes Muster 80, bei dem vier Extremwerte 82 um jeweils 90° über den Umfang des Musters verteilt sind. 5 shows a first pattern 80 , in which four extreme values 82 are distributed by 90 ° over the circumference of the pattern.

Derartige Muster 80 ergeben sich insbesondere dann, wenn das Werkstück mittels einer bahngesteuerten Werkzeugmaschine bearbeitet worden ist und die Bahnsteuerung fehlerhaft arbeitet.Such patterns 80 arise in particular when the workpiece has been machined using a path-controlled machine tool and the path control is operating incorrectly.

Wenn z.B. an einem Werkstück eine Stufenbohrung erzeugt werden soll, verwendet man dafür üblicherweise einen Fräser, dessen Außendurchmesser dem Durchmesser des engeren Abschnittes der Stufenbohrung entspricht. Mit diesem Fräser wird zunächst ein Loch durch das Werkstück hindurchgebohrt. Der Abschnitt größeren Durchmessers der Stufenbohrung wird dann mit demselben Frä ser dadurch hergestellt, daß dieser über eine Bahnsteuerung auf einer Kreisbahn um die Achse der soeben angebrachten Bohrung herumgeführt wird.If e.g. on a workpiece Stepped drilling is usually used for this a milling cutter, its outside diameter corresponds to the diameter of the narrower section of the stepped bore. With this cutter will first a hole through the workpiece drilled through. The larger diameter section of the stepped bore is then cut with the same cutter manufactured by this over a Path control on a circular path around the axis of the just attached Bore around becomes.

Übliche Bahnsteuerungen arbeiten nun quadrantenweise, wie mit I bis IV in 5 dargestellt. Wenn nun die Bahnsteuerung bei der Übergabe von einem Quadranten zum anderen Quadranten nicht stetig arbeitet, entstehen am Quadrantenübergang Unstetigkeiten, so daß auch das Werkzeug an diesen vier Positionen nicht auf einer idealen Kreisbahn geführt wird.Conventional path controls now work in quadrants, as with I to IV in 5 shown. If the path control does not work continuously when transferring from one quadrant to the other quadrant, discontinuities occur at the quadrant transition, so that the tool is not guided in an ideal circular path at these four positions.

Das erste Muster 80 gemäß 5 ist daher für derartige Fehler typisch.The first pattern 80 according to 5 is therefore typical of such errors.

Ähnliche Muster 80 treten übrigens auch dann auf, wenn in einem Koordinatenmeßgerät ein Taster falsch kalibriert ist. Man muß daher in einer weiteren Stufe der Formanalyse noch ermitteln, ob ein Verlauf entsprechend dem ersten Muster 80 nun auf die erwähnte erste Fehlerart (Werkzeugbahnführung) oder die zweite Fehlerart (Tasterkalibrierung) zurückzuführen ist.Similar patterns 80 Incidentally, they also occur when a probe is incorrectly calibrated in a coordinate measuring machine. In a further stage of the shape analysis, one must therefore determine whether a course corresponds to the first pattern 80 is now due to the mentioned first type of error (tool path guidance) or the second type of error (probe calibration).

In 6 ist ein zweites Muster 86 dargestellt, bei dem sich eine Abweichung von der idealen Kreisform dadurch ergibt, daß zwei gerade Abschnitte 88a, 88b in kleinerem Abstand D₂ ergeben, verglichen mit dem Abstand D₁ zwischen den beiden anderen (nicht notwendigerweise geraden) Abschnitten.In 6 is a second pattern 86 shown, in which a deviation from the ideal circular shape results from the fact that two straight sections 88a . 88b result in a smaller distance D ₂ compared to the distance D ₁ between the other two (not necessarily straight) sections.

Das zweite Muster 86 tritt typischerweise dann auf, wenn während des Fertigungsprozesses das Werkstück mit zu hoher Klemmkraft eingespannt worden ist, so daß es insgesamt gequetscht wurde.The second pattern 86 typically occurs when the workpiece has been clamped with too much clamping force during the manufacturing process, so that it has been crushed overall.

Das in 7 dargestellte dritte Muster 90 weist wiederum Extremwerte 92 auf, von denen jedoch nur drei über den Umfang verteilt vorhanden sind.This in 7 third pattern shown 90 again shows extreme values 92 , but only three of them are distributed over the circumference.

Die sich dadurch ergebende Form eines dreieckigen Polygons, insbesondere eines sog. "Gleichdicks", deutet darauf hin, daß hier ein falsch orientiertes oder ein verschlissenes Werkzeug verwendet wurde, beispielsweise ein stumpfer Bohrer, der in dem anzubringenden Bohrloch eine entsprechende Taumelbewegung ausgeführt hat.The resulting form of a triangular polygons, especially a so-called "constant thickness", indicates that here a misoriented or worn tool was used for example a blunt drill in the borehole to be drilled has made a corresponding wobble.

Wenn man nun durch eine geeignete Vergleichstechnik die Meßverläufe 50, 60, 70 gemäß den 2 bis 4 mit den Mustern 80, 86, 90 gemäß den 5 bis 7 vergleicht, so erkennt man deutlich, daß der erste Meßverlauf 50 gemäß 2 dem ersten Muster 80 gemäß 5 entspricht, während der zweite Meßverlauf 60 gemäß 3 dem zweiten Muster 86 in 7 und der dritte Meßverlauf 70 gemäß 4 dem dritten Muster 90 in 7 entspricht. Derartige Vergleichsverfahren sind aus der Technik der Bildverarbeitung bekannt und brauchen daher im vorliegenden Zusammenhang nicht nochmals erläutert zu werden.If you now use a suitable comparison technique, the measurement curves 50 . 60 . 70 according to the 2 to 4 with the patterns 80 . 86 . 90 according to the 5 to 7 compares, you can clearly see that the first course of measurement 50 according to 2 the first pattern 80 according to 5 corresponds during the second measurement course 60 according to 3 the second pattern 86 in 7 and the third measurement course 70 according to 4 the third pattern 90 in 7 equivalent. Such comparison methods are known from the art of image processing and therefore need in not to be explained again in the present context.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es daher von Vorteil, wenn durch systematische Analyse eine Typisierung von Fehlern hinsichtlich ihrer Auswirkung auf Formabweichungen am Werkstück vorgenommen wird, damit aus einer möglichst großen Anzahl von Mustern eine möglichst zielgerichtete Analyse und Bewertung von Fehlerursachen möglich wird.When using the method according to the invention it is therefore advantageous if a systematic analysis Typing errors with regard to their impact on shape deviations on workpiece is made so that one of the largest possible number of patterns as targeted as possible Analysis and evaluation of causes of errors is possible.

Claims

Method for measuring workpieces ( 12 ), in which a predetermined contour of the workpiece ( 12 ) and the determined course of measurement ( 60 ; 70 ; 80 ) is compared with a reference curve, characterized in that the measurement curve ( 60 ; 70 ; 80 ) with a plurality of in one memory ( 36 ) filed patterns ( 80 ; 86 ; 90 ) of form errors compared to the measurement process ( 60 ; 70 ; 80 ) closest pattern ( 80 ; 86 ; 90 ) on a display unit ( 40 ) is shown.

A method according to claim 1, characterized in that the measurement course ( 60 ; 70 ; 80 ) first with an ideal reference curve ( 54 ; 62 ; 72 ) compared and the resulting difference ( 58 ) with the patterns ( 80 ; 86 ; 90 ) is compared.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the predetermined contour has a circumference ( 13 ) of the workpiece.

A method according to claim 3, characterized in that the measurement course ( 60 ; 70 ; 80 ) with at least one measuring point per 2 ° circumferential angle of the workpiece ( 12 ) is determined.

Method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the measurement course ( 60 ; 70 ; 80 ) or the difference ( 58 ) when comparing with the samples ( 80 ; 86 ; 90 ) is analyzed in terms of shape, with the shape analysis finding extreme values ( 56a-d ; 74a-c ) that regularly along the course of the measurement ( 60 ; 70 ; 80 ) or the difference ( 58 ) occur.

Method according to Claim 6, in which an essentially circular measurement profile ( 60 ; 70 ; 80 ) is determined, characterized in that the extreme values ( 56a-d ; 74a-d ) are determined as maximum or minimum deviations from an ideal circular shape that are a whole number multiple of 45 ° or 30 ° regularly over the circumference of the workpiece ( 12 ) are distributed.

Method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the measurement course ( 60 ; 70 ; 80 ) or the difference ( 58 ) when comparing with the samples ( 80 ; 86 ; 90 ) is analyzed in terms of shape, the shape analysis finding pairs of straight sections ( 64a-b ) which in the course of the measurement ( 60 ; 70 ; 80 ) or the difference ( 58 ) occur parallel to each other.

Method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that it is carried out on a coordinate measuring machine.