DE10250814B4

DE10250814B4 - Method for measuring workpieces

Info

Publication number: DE10250814B4
Application number: DE2002150814
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Schwarz Wolfgang
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2013-04-11
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: DE10250814A1

Abstract

Verfahren zum Vermessen von Werkstücken (12), bei dem eine vorbestimmte Kontur des Werkstücks (12) vermessen und der ermittelte Meßverlauf (60; 70; 80) mit einem Referenzverlauf verglichen wird, wobei der Meßverlauf (60; 70; 80) mit einer Mehrzahl von in einem Speicher (36) abgelegten Mustern (80; 86; 90) von Formfehlern verglichen und das dem Meßverlauf (60; 70; 80) am nächsten kommende Muster (80; 86; 90) auf einer Anzeigeeinheit (40) dargestellt wird, wobei der Meßverlauf (60; 70; 80) bzw. die Differenz (58) beim Vergleich mit den Mustern (80; 86; 90) formanalysiert wird, wobei die Formanalyse das Auffinden von Extremwerten (56a–d; 74a–c) einschließt, die regelmäßig entlang des Meßverlaufes (60; 70; 80) bzw. der Differenz (58) auftreten, wobei bei einem im wesentlichen kreisförmigen Meßverlauf (60; 70; 80) die Extremwerte (56a–d; 74a–d) als Maximal- bzw. Minimalabweichungen von einer idealen Kreisform ermittelt werden, die um ein ganzzahliges Vielfaches von 45° oder von 30° regelmäßig über den Umfang...Method for measuring workpieces (12), in which a predetermined contour of the workpiece (12) is measured and the determined measuring profile (60; 70; 80) is compared with a reference profile, wherein the measuring profile (60; 70; 80) with a plurality of patterns (80; 86; 90) stored in a memory (36) is compared with form errors and the pattern (80; 86; 90) closest to the course of measurement (60; 70; 80) is displayed on a display unit (40), wherein the trace (60; 70; 80) or difference (58) is shape parsed when compared to the patterns (80; 86; 90), wherein the shape analysis includes finding extreme values (56a-d; 74a-c), which occur regularly along the course of the measurement (60; 70; 80) or the difference (58), the extreme values (56a-d; 74a-d) being determined as a maximum or a minimum in a substantially circular measurement profile (60; Minimal deviations from an ideal circular shape can be determined by an integer multiple of 45 ° or from 30 ° regularly over the circumference ...

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, und 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.The invention relates to a method for measuring workpieces, in which a predetermined contour of the workpiece is measured and the determined measuring curve is compared with a reference curve, and the measuring curve is compared with a plurality of patterns stored in a memory of shape errors and that coming closest to the measuring curve Pattern is displayed on a display unit.

Aus der DE 198 03 021 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt zur Musteruntersuchung, bei denen das Bild einer Probe erzeugt wird und ein auf der Probe ausgebildetes Muster untersucht wird. Das Verfahren beinhaltet das Einspeichern eines Referenzbildes, das einem Bild der Probe entspricht, in einen Speicher und das anschließende Vergleichen des aus dem Speicher ausgelesenen Referenzbilds mit dem Bild der Probe. Im nächsten Schritt erfolgt das Erkennen von Unterschiedsabschnitten zwischen dem Referenzbild und dem Probebild als Defekte und die Bestimmung eine Wahrscheinlichkeit, dass die Probe in ihrer fertiggestellten Form einen Defekt aufweist, der einen Ausfall verursacht, auf Grundlage der erkannten Unterschiedsabschnitte.From the DE 198 03 021 A1 An apparatus and method is known for patterning in which the image of a sample is generated and a pattern formed on the sample is examined. The method includes storing a reference image corresponding to an image of the sample into a memory and then comparing the reference image read from the memory with the image of the sample. In the next step, recognizing difference portions between the reference image and the sample image as defects, and determining a probability that the sample in its finished form has a defect causing failure based on the detected difference portions.

Die EP 0 275 428 B2 zeigt ein Verfahren, das auf einem Koordinatenmeßgerät durchgeführt wird und das in an sich bekannter Weise dazu vorgesehen ist, Werkstücke entlang von drei kartesischen Koordinaten räumlich zu vermessen.The EP 0 275 428 B2 shows a method which is performed on a coordinate measuring machine and which is provided in a conventional manner to spatially measure workpieces along 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 are used, with which an automatic scanning of workpieces is possible to determine digitized profiles or contours of the workpiece, such as the outer shape of gears and cams. The measured values are compared with predetermined reference values in order to carry out a statistical analysis of the shape deviations, for example in the form of 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 is a method for coordinate measurement of workpieces known in which a coordinate measuring initially in a learning phase, three predetermined measuring points, namely inner diameter, measures, these measuring points along the three levels are arranged, which are defined by a Cartesian coordinate system. It is then determined whether and how far the measured values deviate from the actual ideal values of the measuring points, and measured deviations are then used to form correction values.

Aus der DE 197 13 521 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung falsch orientierter und/oder von einem vorgegebenen Muster abweichender Teile bekannt. Die Teile werden dabei mittels einer Fördereinrichtung an einer die Konturen der Teile erfassenden Kamera vorbeigeführt und bei einer vorgebbaren Abweichung von gespeicherten Musterwerten als fehlerhaft erkannt und ausgesondert.From the DE 197 13 521 A1 a method and a device for detecting incorrectly oriented and / or deviating from a predetermined pattern parts is known. In this case, the parts are guided past a camera which detects the contours of the parts by means of a conveying device and are identified as defective in a predefinable deviation from stored pattern values and rejected.

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 thus have the common disadvantage that only form errors are determined and statistically processed in terms of their amount. Thus, only a result that can be used by experts in metrology is available, but not a statement about a possible cause for the occurrence of the shape errors, which would, however, be of importance to the user of such measuring methods.

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 of developing a method of the type mentioned in that directly from the measurement of the workpiece a statement can be derived whether measured form deviations may be based on a systematic error in the processing or measurement of the workpieces and if yes, what this error is.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßverlauf bzw. die Differenz beim Vergleich mit den Mustern formanalysiert wird, wobei die Formanalyse das Auffinden von Extremwerten einschließt, die regelmäßig entlang des Meßverlaufes bzw. der Differenz auftreten, wobei 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 und/oder wobei die Formanalyse das Auffinden von Paaren von geraden Abschnitten einschließt, die im Meßverlauf bzw. der Differenz parallel zueinander auftreten.In a method of the type mentioned above, this object is achieved in that the measurement curve or the difference in the comparison with the patterns is form-analyzed, the shape analysis includes the finding of extreme values that occur regularly along the measurement path or the difference, wherein in the case of a substantially circular measuring profile, the extreme values are determined as maximum or minimum deviations from an ideal circular shape which are regularly distributed over the circumference of the workpiece by an integer multiple of 45 ° or 30 ° and / or wherein the shape analysis determines the finding of Includes pairs of straight sections that occur in the course of the measurement or the difference parallel to each other.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird damit vollkommen gelöst.The object underlying the invention is thus completely solved.

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, it is possible for the first time to deduce directly from measured measuring errors a statement as to whether and, if so, which error has occurred during the machining or measuring of the workpiece. In the machining of workpieces, in particular of round workpieces or of workpieces with sections of round shape, there is namely a whole series of typical processing errors that z. B. from the clamping of the workpiece from the path control of the machining tools, the positioning and the state of the tools to be machined. In addition, errors can also be localized with the method according to the invention, which only occur systematically in the workpiece measurement, ie when using a coordinate.

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.For this purpose, the invention provides to catalog these typical errors with regard to their effect on the shape of the workpiece and to store them with their typical features, so that by comparing the detected measurement profile on the workpiece with a plurality of stored in a memory patterns of such typical error It can be determined whether one of these errors is present and, if so, which one.

Vorteilhaft ist weiterhin, 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.A further advantage is that an essential parameter for the identification of errors is detected, the z. B. result from a faulty path control or incorrect positioning or a poor state of the machining tool.

Weiterhin sind übliche Bahnsteuerungen von Werkzeugmaschinen als Vierquadrantensteuerungen ausgebildet, 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.Furthermore, conventional path control systems of machine tools are designed as four-quadrant controllers, so that errors in the path control frequently make themselves felt as errors in the transitional region between two quadrants, ie at four positions offset by 90 ° from one another over the circumference. Similarly, worn or worn out tools, such as worn drills, make themselves noticeable when mounting a bore, in that the bore takes the form of a three-sided polygon, a so-called "diked". In this case, the extreme values would be distributed offset by 3 × 120 ° over the circumference.

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 distributed over the circumference minimum and maximum values also occurs when the probe is calibrated incorrectly in the coordinate. In this case, the coordinate measuring machine thus simulates a shape error due to incorrect machining of the workpiece, which is not present in reality. By more accurate form analysis is therefore determined in such cases, which of the two possible types of errors is to be assumed.

Ebenso trägt die Erfindung der Tatsache Rechnung, daß Einspannungsfehler häufig zu Formabweichungen führen, wenn das Werkzeug mit zu großer Klemmkraft eingespannt und dabei gequetscht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in vielfacher Weise einsetzen, besonderes bevorzugt ist jedoch, wenn es auf einem Koordinatenmeßgerät durchgeführt wird.Likewise, the invention takes into account the fact that Einspannungsfehler often lead to deviations in shape, when the tool is clamped with excessive clamping force and thereby squeezed. The method according to the invention can be used in many ways, but is particularly preferred when it is carried out on a coordinate measuring machine.

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 development of the method according to the invention, the course of the measurement is first compared with an ideal reference profile 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 first the general shaping of the workpiece is eliminated from consideration and the further measured value processing is then carried out only on the basis of the deviations from an ideal reference profile. In this way, the method can advantageously be carried out on certain areas of workpieces, for example holes in workpieces, because initially everything that belongs to the basic shape of the workpiece is eliminated, then only form deviations in the area to be examined on to process.

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

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 Gewindebohrung oder einer anderen Ausnehmung innerhalb eines Werkstücks.In this context, in the context of the present application, "circumference" is to be understood as meaning not only an outer circumference of the workpiece, but also a circumference of a through-hole, a stepped bore, a threaded bore or another recess within a 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 profile is preferably determined with at least one measuring point per 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 by using the so-called. Vielpunktmeßtechnik 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 of the invention, the measurement curve or the difference in the comparison with the patterns is form-analyzed, wherein the shape analysis includes the finding of extreme values that occur regularly along the course of the measurement or the difference.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages will become apparent from the description and the accompanying drawings.

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 features mentioned above and those yet to be explained not only in the particular combination given, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: 1 eine äußerst schematisierte Darstellung, teilweise als Blockschaltbild, einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail in the following description. Show it: 1 an extremely schematic representation, partly as a block diagram, of an apparatus for carrying out 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 Meßverläufe on cylindrical workpieces, as with a device according to 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 errors, as for comparison purposes in the apparatus 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 designated 10 a total of a coordinate measuring machine of conventional design. On the coordinate measuring machine is a workpiece to be measured 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.For example, assume that the coordinate measuring machine 10 the circular circumference 13 of the workpiece 12 measured and it should be determined whether form deviations from the cylindrical ideal shape are present and if so, which errors in the machining or in the measurement of the workpiece these may be due.

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 from the coordinate measuring machine 10 determined measuring curves are via a first signal line 14 a first comparator 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 thus 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 first comparator 16 The difference formed between the measuring curves and the ideal reference curves is transmitted 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 at a further input via a fourth signal line data from a shape error memory 36 , In the form error memory 36 are stored patterns of typical errors, as experience has shown when editing 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 a display unit 40 connected on the result of the second comparator 32 comparison can be displayed, documented or forwarded.

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 on the device according to 1 procedure is now referred to three exemplary Meßverläufe, 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 course of measurement 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 course 50 a total of four striking extreme values 56a to 56d each distributed by about 90 ° about 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 d₂ im Bereich der geraden Abschnitte 64a, 64b kleiner ist als die Dicke d₁ in einer dazu senkrechten Richtung.At the in 3 shown second measurement course 60 also results in a noticeable deviation from the ideal circular shape 62 , The second measurement course 60 namely has approximately straight sections 64a . 64b on, which are arranged substantially parallel to each other, as with parallel lines 66a . 66b indicated. Out 3 can be seen further that the thickness d ₂ in the region of the straight sections 64a . 64b is smaller than the thickness d ₁ 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 course of measurement 70 with also noticeable deviation from the ideal circular shape 72 , At the third measurement course 70 in turn extreme values occur, namely three extreme values 74a to 74c , which are distributed in this case regularly at intervals of 120 ° over 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 measuring curves 50 . 60 and 70 lie in the device according to 1 on the first signal line 14 at the entrance of the first comparator 16 at. You can start there 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, the Meßverläufe 50 . 60 and 70 immediately further process, 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 Meßverläufe 50 . 60 and 70 with predetermined patterns of typical gradients, as they occur in certain errors during 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 , where four extreme values 82 are distributed at 90 ° each 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 processed by means of a web-controlled machine tool and the path control is working 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 Fräser dadurch hergestellt, daß dieser über eine Bahnsteuerung auf einer Kreisbahn um die Achse der soeben angebrachten Bohrung herumgeführt wird.If z. B. a stepped bore is to be produced on a workpiece, one usually uses a milling cutter whose outer diameter corresponds to the diameter of the narrower portion of the stepped bore. With this cutter, a hole is first drilled through the workpiece. The larger diameter portion of the stepped bore is then made with the same cutter by passing it over a path control in a circular path around the axis of the bore just attached.

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.Usual orbit controls now work in quadrants, as with I to IV in 5 shown. If now the path control does not work steadily during the transfer from one quadrant to the other quadrant, discontinuities occur at the quadrant transition, so that also the tool is not guided on these four positions on an ideal circular path.

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) zurückzufahren ist.Similar patterns 80 Incidentally, even if a probe is calibrated incorrectly in a coordinate measuring machine. It is therefore necessary in a further stage of the form analysis to determine whether a course corresponds to the first pattern 80 Now back 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 represented, in which a deviation from the ideal circular shape results from the fact that two straight sections 88a . 88b at 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 during the manufacturing process, the workpiece has been clamped with too high a clamping force, so that it was squeezed altogether.

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 illustrated third pattern 90 again has extreme values 92 of which, however, only three 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 shape of a triangular polygon, particularly a so-called "dagger", indicates that a misoriented or worn tool has been used, such as a blunt drill that has made a corresponding tumbling motion in the wellbore to be drilled.

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 one now by 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 clearly, it can be clearly seen that the first measurement course 50 according to 2 the first pattern 80 according to 5 corresponds during the second measurement 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 not 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.In the application of the method according to the invention, it is therefore advantageous if a typing of errors with regard to their effect on form deviations on the workpiece is made by systematic analysis, so that the most targeted possible analysis and assessment of causes of error from the largest possible number of patterns possible.

Claims

Method for measuring workpieces ( 12 ), in which a predetermined contour of the workpiece ( 12 ) and the determined measuring curve ( 60 ; 70 ; 80 ) is compared with a reference curve, wherein the measuring curve ( 60 ; 70 ; 80 ) with a plurality of in a memory ( 36 ) stored patterns ( 80 ; 86 ; 90 ) of form errors and the the measurement ( 60 ; 70 ; 80 ) closest to coming ( 80 ; 86 ; 90 ) on a display unit ( 40 ) is shown, wherein the measuring curve ( 60 ; 70 ; 80 ) or the difference ( 58 ) when compared with the patterns ( 80 ; 86 ; 90 ), whereby the shape analysis determines the finding of extreme values ( 56a -d; 74a -C) that runs regularly along the course of the measurement ( 60 ; 70 ; 80 ) or the difference ( 58 ) occur, wherein in a substantially circular measurement curve ( 60 ; 70 ; 80 ) the extreme values ( 56a -d; 74a -D) are determined as maximum or minimum deviations from an ideal circular shape, which is an integer multiple of 45 ° or 30 ° regularly over the circumference of the workpiece ( 12 ) and / or wherein the shape analysis involves locating pairs of straight sections ( 64a -B), which in the course of measurement ( 60 ; 70 ; 80 ) or the difference ( 58 ) occur parallel to each other.

Method according to claim 1, characterized in that the measuring curve ( 60 ; 70 ; 80 ) first with an ideal reference course ( 54 ; 62 ; 72 ) 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.

Method according to Claim 3, characterized in that the measuring curve ( 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 it is carried out on a coordinate measuring machine.