DE10349946B4

DE10349946B4 - Arrangement for measuring surface properties

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Publication number: DE10349946B4
Application number: DE2003149946
Authority: DE
Original assignee: Werth Messtechnik GmbH
Current assignee: Werth Messtechnik GmbH
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2023-10-25
Also published as: WO2005040716A1; DE10349946A1

Abstract

Anordnung zur Messung von Oberflächeneigenschaften eines Objekts wie Werkstücks mittels eines Koordinatenmessgerätes umfassend ein als Tastschnittnadel auf der Oberfläche sich abstützendes und relativ zu dieser bewegbares Antastformelement (30, 52, 60), dem eine Marke (34, 58, 74) zugeordnet ist, sowie Position der Marke unmittelbar bestimmender Abstandssensor, dadurch gekennzeichnet, dass die Marke (34, 58, 74) und das Antastformelement (30, 52, 60) von einem Hebel (36, 40) ausgehen, der um eine Achse (49) schwenkbar ist, dass der Hebel einen ersten Schenkel (48, 66) und einen zweiten Schenkel (50, 72) aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten zu der Achse verlaufen, und dass das Antastformelement von einem Abschnitt (46) des ersten Schenkels und die Marke von einem Abschnitt (44) des zweiten Schenkels ausgehen.arrangement for measuring surface properties an object like a workpiece by means of a coordinate measuring machine comprising a stylet pin on the surface itself support end and relative to this movable sensing element (30, 52, 60), the a mark (34, 58, 74) is assigned, as well as position of the mark Immediately determining distance sensor, characterized in that the mark (34, 58, 74) and the probing element (30, 52, 60) starting from a lever (36, 40) pivotable about an axis (49) in that the lever has a first leg (48, 66) and a second leg Leg (50, 72) which on opposite sides to the Axis run, and that the probe element of a section (46) of the first leg and the mark of a section (44) go out of the second leg.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Messung von Oberflächeneigenschaften eines Objekts wie Werkstücks mittels eines Koordinatenmessgerätes umfassend ein als Tastschnittnadel auf der Oberfläche sich abstützendes und relativ zu dieser bewegbares Antastformelement, dem eine Marke zugeordnet ist, sowie Position der Marke unmittelbar bestimmender Abstandssensor.The The invention relates to an arrangement for measuring surface properties an object like a workpiece by means of a coordinate measuring machine comprising a stylet pin on the surface itself support end and relative to this movable sensing element having a mark assigned as well as position of the brand directly determining Distance sensor.

Die Bestimmung der Oberflächenqualität dient zur Beurteilung der Begrenzungsfläche eines Objekts wie Werkstücks. Dabei können Tastschnittgeräte zur Anwendung gelangen, wobei mittels z. B. einer Saphir-, Diamant- oder einfachen Stahlspitze als Tastnadel die Oberfläche abgetastet wird. Die Auslenkung der Tastnadel kann z. B. induktiv oder aber laserinterferometrisch aufgenommen werden.The Determination of surface quality is used for evaluating the boundary surface of an object such as workpiece. there can stylus instruments come to the application, by means of z. A sapphire, diamond or simple steel tip as a stylus scanned the surface becomes. The deflection of the wand can z. B. inductive or but be recorded by laser interferometry.

So wird nach der DE.Z: Techniker 5/96, Seiten 13 bis 20, zur Bestimmung der Oberflächengenauigkeit eine Tastspitze auf einer Probenfläche geführt. Die Tastspitze geht von einem Cantilever aus. Auf die Außenfläche des Cantilevers wird ein Laserstrahl gerichtet, dessen Reflexion mittels eines PSD-Sensors erfasst wird. Laser und PSD-Sensor bilden folglich einen optischen Sensor.So becomes after DE.Z: technician 5/96, pages 13 to 20, for the determination the surface accuracy a stylus tip guided on a sample surface. The probe tip goes from a cantilever. On the outer surface of the cantilever is a Laser beam directed, its reflection by means of a PSD sensor is detected. Laser and PSD sensor thus form an optical Sensor.

In der DE 198 24 107 A1 wird ein Verfahren zur Messgrößenbestimmung einer Oberfläche eines Prüflings mit einem auf der Oberfläche sich abstützenden Tastelement beschrieben, wobei die Position des Tastelementes unmittelbar oder eine Position zumindest einer dem Tastelement unmittelbar zugeordneten Zielmarke mit einem Bildverarbeitungssensor erfasst und unter Berücksichtigung der Relativbewebung zwischen dem Prüfling und dem Tastelement die Oberflächenmessgröße ermittelt wird.In the DE 198 24 107 A1 a method is described for determining the measurement of a surface of a test object with a contact element supported on the surface, wherein the position of the touch element detects directly or a position of at least one target element directly associated with the touch element with an image processing sensor and taking into account the relative movement between the test object and the touch element the surface measurement is determined.

Verfahren und Geräte zur Ermittlung der Oberflächenqualität von Werkstücken sind beschrieben in T. Pfeifer, Fertigungsmesstechnik, Verlag Oldenbourg, 2. Auflage, Seite 289 bis 298.method and devices for determining the surface quality of workpieces described in T. Pfeifer, production metrology, Verlag Oldenbourg, 2nd edition, pages 289 to 298.

Ein Verfahren zur Bestimmung von Oberflächeneigenschaften eines Werkstückes ist auch der WO 98/30866 A1 zu entnehmen. Dabei werden mit völlig getrennten optischen und mechanischen Messsystemen die Oberflächeneigenschaften gemessen.A method for determining surface properties of a workpiece is also the WO 98/30866 A1 refer to. The surface properties are measured using completely separate optical and mechanical measuring systems.

Um opto-taktil Oberflächeneigenschaften zu messen, wird nach der WO 99/63301 A1 ein Koordinatenmessgerät vorgeschlagen, dass einen entlang zu messender Werkstückoberfläche verfahrbaren Fasertaster aufweist, dessen Position mittels einer Kamera gemessen wird. Kamera und Taster bilden eine gemeinsam verstellbare Einheit, wobei der Taster über eine opto-meschanische Schnittstelle mit einer Justiereinrichtung einer Wechselhalterung verbunden ist.In order to measure opto-tactile surface properties, after the WO 99/63301 A1 proposed a coordinate measuring machine that has a movable along the workpiece surface to be measured fiber probe whose position is measured by means of a camera. Camera and button form a jointly adjustable unit, the button is connected via an opto-mechanical interface with an adjustment of a removable holder.

Nach der WO 03/008905 A1 kann ein opto-eleketronischer Abstandssensor unmittelbar die Oberflächeneigenschaften eines Werkstücks messen. Auch ist mit dem Abstandssensor die Position eines Antastformelementes bestimmbar.After WO 03/008905 A1 For example, an optoelectronic distance sensor can directly measure the surface properties of a workpiece. Also, with the distance sensor, the position of a Antastformelementes determined.

Mit den bekannten Verfahren bzw. den entsprechenden Anordnungen ist es grundsätzlich nur möglich, Oberflächenkonturen auf Werkstücken zu messen, wenn Oberflächennormale der Werkstückoberfläche im Messpunkt in Richtung des optischen Messkopfes weist. Ferner ist zwingende Voraussetzung, dass Rückseite des als Tastschnittnadel zu bezeichnenden Antastformelements für eine Optik frei zugänglich ist.With the known method or the corresponding arrangements it basically only possible, surface contours on workpieces to measure when surface normal the workpiece surface at the measuring point points in the direction of the optical measuring head. Furthermore, it is mandatory Prerequisite that backside of the Tastschnittnadel to be designated Antastformelements for optics freely accessible is.

Aus der DE 100 25 461 A1 ist eine Messeinrichtung bekannt, bei der die Position eines Antastformelementes nach dem Interferenzprinzip bestimmt wird. Hierzu ist es erforderlich, dass von einem das Antastformelement aufnehmenden Hebel ein Beugungsgitter ausgeht, das mit interferenzfähigem Licht beaufschlagt wird, um Maxima zu erzeugen, die mittels Sensoren ausgelesen werden.From the DE 100 25 461 A1 a measuring device is known in which the position of a Antastformelementes is determined according to the interference principle. For this purpose, it is necessary that emanating from a the sensing element receiving lever a diffraction grating, which is acted upon by interference-capable light to produce maxima, which are read by means of sensors.

Bei einem Koordinatenmessgerät nach der US 5,825,666 gehen eine Marke und ein Antastformelement von Abschnitten eines Hebels aus, die sich in versetzt zueinander verlaufenden Ebenen verstrecken. Die Marke ist im Strahlengang einer von einer Diode emittierten Strahlung angeordnet, um in Abhängigkeit der gemessenen Strahlungsintensität Rückschlüsse auf die Position der Marke zu ziehen.In a coordinate measuring machine after the US 5,825,666 A brand and an Antastformelement go of sections of a lever, which stretch in staggered planes. The mark is arranged in the beam path of a radiation emitted by a diode in order to draw conclusions about the position of the mark as a function of the measured radiation intensity.

Der DE 20 19 895 A ein Tastkopf zur dynamischen Messung räumlicher Konturen zu entnehmen, wobei kapazitiv oder induktiv gemessen wird.Of the DE 20 19 895 A to take a probe for the dynamic measurement of spatial contours, being measured capacitively or inductively.

Eine Messanordnung nach der GB 1 449 259 A sieht einen Taster vor, der entlang einer Rampe eines Hebelmechanismus verstellbar ist. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Hebelmechanismus eine Lichtquelle aufweisen, die auf einen optischen Sensor gerichtet ist. Hierdurch kann die Position des Tasters bestimmt werden.A measuring arrangement according to the GB 1 449 259 A provides a button that is adjustable along a ramp of a lever mechanism. In one embodiment, the lever mechanism may include a light source that is directed to an optical sensor. This allows the position of the button to be determined.

Um z. B. die Wandung eines Rohres zu messen, wird nach der US 4,389,786 eine Messvorrichtung vorgeschlagen, die ein Antastformelement umfasst, das von einem Arm ausgeht, der seinerseits über eine Kupplung mit einem weiteren Arm verbunden ist, von dem ein Spulenkern ausgeht, der sich innerhalb einer Spule erstreckt, um in Abhängigkeit von der Stellung des Kerns Messsignale zu erzeugen.To z. B. to measure the wall of a pipe is after the US 4,389,786 proposed a measuring device comprising a Antastformelement starting from an arm, which in turn is connected via a coupling with another arm, from which a spool extends, which extends within a coil, in response to the position of the core measuring signals produce.

Aus der GB 571 775 A ist eine Messanordnung zum Messen der Dimension eines Körpers wie einer Kugel bekannt, bei der eine Messspitze von einem ersten Hebel und ein mit Licht beaufschlagter Reflektor von einem zweiten Hebel ausgehen. Der erste und der zweite Hebel sind über einen Arm verbunden.From the GB 571 775 A a measuring device for measuring the dimension of a body such as a ball is known in which a measuring tip of ei emanating from a second lever leem first lever and a reflector acted upon with light. The first and second levers are connected by an arm.

Die DE 39 33 268 A1 sieht eine Hebelanordnung vor, die mit einer Tastspitze verbunden ist, um Form- und Lageänderungen von Maschinenteilen zu messen. Entsprechend dem Prinzip der GB 571 775 A wird die Änderung einer von einem Lichtwellenleiter abgegebenen Strahlung zur Messung benutzt.The DE 39 33 268 A1 provides a lever assembly which is connected to a stylus tip to measure changes in shape and position of machine parts. According to the principle of GB 571 775 A the change of a radiation emitted by an optical waveguide is used for the measurement.

Die US 5,309,755 bezieht sich auf eine vibrationsunempfindliche Taststiftanordnung eines Profilometers. Um die Oberfläche eines Werkstücks zu messen, geht von einem Drehelement, das um ein Kreuzfedergelenk drehbar ist, ein Arm aus, der an. seinem Ende einen abgewinkelten Draht mit Diamantspitze aufweist, das ein Antastformelement bildet.The US 5,309,755 refers to a vibration insensitive stylus assembly of a profilometer. To measure the surface of a workpiece, an arm extends from a rotary member which is rotatable about a cross-ball joint. has its end an angled wire with diamond tip, which forms a Antastformelement.

Aus der US 4,972,597 ist ein Taster bestimmt für ein Koordinatenmessgerät bekannt, der einen Hebel aufweist, der schwenkbar von einer Halterung aufgenommen ist, die ihrerseits in axialer Richtung des Tastergehäuses verstellbar ist.From the US 4,972,597 a button is determined for a coordinate measuring machine, which has a lever which is pivotally received by a holder, which in turn is adjustable in the axial direction of the probe housing.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass unabhängig von der Ausrichtung des Antastformelementes auf das zu messende Objekt bzw. dessen Oberflächenkontur eine sichere Bestimmung dieser möglich ist. Auch soll die Möglichkeit geschaffen werden, Messungen in geschlossenen Hohlräumen wie Rohren durchzuführen.Of the present invention is based on the object, an arrangement of the type mentioned in such a way that regardless of the orientation of the Antastformelementes on the object to be measured or its surface contour a secure determination of this possible is. Also, the possibility should be be created, measurements in closed cavities like To carry out pipes.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Marke und das Antastformelement von einem Hebel ausgehen, der um eine Achse schwenkbar ist, dass der Hebel einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten zu der Achse verlaufen, und dass das Antastformelement von einem Abschnitt des ersten Schenkels und die Marke von einem Abschnitt des zweiten Schenkels ausgehen.According to the invention Task solved by the brand and the probe element are based on a lever, which is pivotable about an axis that the lever has a first leg and a second leg, which on opposite Pages to the axis run, and that the probe element of a section of the first leg and the mark of a section go out of the second leg.

Erfindungsgemäß wird mittels des opto-elektronischen Abstandssensors die Auslenkung nicht direkt hinter dem Antastformelement, also der Tastschnittnadel, sondern an einem über ein Gelenk mit dieser starr verbundenen Hebelkonstruktion gemessen, die die Marke aufweist. Hierdurch kann sowohl der Arbeitsabstand des Systems erweitert werden, – andere Messebene als direkt messender Strahl bzw. Laserstrahl – als auch in geschlossenen Hohlräumen wie in horizontal liegenden Bohrungen oder Rohren gemessen werden. Es besteht die Möglichkeit, die Messrichtung umzukehren, d. h., ein Messen von nach unten weisenden Flächen ist möglich.According to the invention by means of of the opto-electronic distance sensor, the deflection is not direct behind the Antastformelement, so the Tastschnittnadel, but at one over measured a joint with this rigidly connected lever construction, which has the mark. This allows both the working distance of the system to be extended, - others Measuring plane as direct measuring beam or laser beam - as well in closed cavities like be measured in horizontal holes or pipes. It it is possible, to reverse the measuring direction, d. h., measuring downwards surfaces is possible.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Marke und das Antastformelement mit seinem das Objekt messenden Bereich auf gleicher Seite des Verbindungselementes angeordnet sind, also sensorseitig. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Antastformelement mit seinem messenden Bereich auf sensorabgewandter Seite des Verbindungselementes wie Hebels angeordnet ist.In Further development of the invention is provided that the brand and the Antastformelement with its object measuring range on the same page of the connecting element are arranged, ie sensor side. alternative there is a possibility that the Antastformelement with its measuring range on sensor facing away Side of the connecting element is arranged as levers.

Von von dem Sensor erfasster Bereich der Marke aufgespannte Ebene kann in Weiterbildung der Erfindung einen oder in etwa einen rechten Winkel zur zum Berührungsbereich des Antastformelements aufgespannten Ebene einschließen, also optische Achse des Sensors und Normale des Antastformelementes rechtwinklig oder in etwa rechtwinklig zueinander verlaufen.From of the sensor detected area of the mark spanned plane can in development of the invention one or about a right Angle to the touch area Include the probe form spanned plane, ie optical axis of the sensor and normal of the Antastformelementes perpendicular or approximately at right angles to each other.

Insbesondere gehen die Marke und das Antastformelement von jeweils einem Schenkel des Verbindungselements aus, wobei die Schenkel einen gewünschten Winkel einschließen können. Des Weiteren kann der antastformelementseitige Schenkel mehrere in Bezug auf das zu messende Objekt voneinander abweichende Antastrichtungen aufweisende Antastformelemente aufweisen.Especially Go the brand and the Antastformelement of one leg of the connecting element, wherein the legs of a desired Include angle can. Furthermore, the antastformelementseitige leg can several with respect to the object to be measured deviating Antastrichtungen having having Antastformelemente.

Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass zumindest einer, vorzugsweise jeder Schenkel aus einen Winkel, insbesondere einen stumpfen Winkel einschließenden Abschnitten besteht. Dabei sollte die Marke bzw. das Antastformelement vom jeweiligen äußeren Abschnitt der Schenkel ausgehen, wobei die äußeren Abschnitte ggf. parallel zueinander verlaufen können. Dabei können die äußeren Schenkel in voneinander abweichenden Ebenen verlaufen.Of Furthermore, the invention provides that at least one, preferably each leg from an angle, in particular an obtuse angle enclosing sections consists. The brand or the Antastformelement should from the respective outer section go out of the legs, the outer sections, if necessary, parallel can run to each other. It can the outer thighs in divergent planes.

Ferner kann die Anordnung ein Wechselsystem zum Auswechseln von Verbindungselementen wie Hebeln und/oder deren Lager aufweisen.Further The arrangement can be a change system for replacing fasteners like Have levers and / or their bearings.

Bei dem optischen Sensor handelt es sich erwähntermaßen um einen optoelektronischen Abstandssensor. Zur optischen Achse des Abstandssensors kann Antastrichtung des Antastformelementes aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre einen gewünschten Winkel beschreiben, so z. B. von oder in etwa von 90°.at The optical sensor is, as mentioned, an optoelectronic sensor Distance sensor. To the optical axis of the distance sensor can Antastrichtung the Antastformelementes due to the teaching of the invention a desired one Describe angle, such. B. from or about 90 °.

Des Weiteren kann der oder ein weiterer optischer Sensor mit einer Bildverarbeitung verbunden sein, um eine Verdrehung des bzw. der Antastformelemente über die Bildverarbeitung mittels Lageerfassung von mehreren an dem Verbindungselement angeordneten Marken zu bestimmen und zu verrechnen. Auch kann ein Kippen des Antastformelementes über die Bildverarbeitung als Lageerfassung von mehreren an dem Verbindungselement angeordneten vorzugsweise satellitenförmig ausgebildeten Marken bestimmt und verrechnet werden.Of Further, the or another optical sensor with an image processing be connected to a rotation of the or the Antastformelemente over the Image processing by means of position detection of several on the connecting element determine and allocate the ordered trademarks. Also can one Tilting the Antastformelementes over the image processing as a position detection of several on the connecting element arranged arranged preferably satellite-shaped brands and be charged.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus den nachfolgenden Beschreibungen von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.Further Details, advantages and features of the invention do not arise only from the claims, the characteristics to be taken from these - alone and / or in combination - but also to be taken from the following descriptions of the drawing preferred embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Prinzipdarstellung eines Koordinatenmessgerätes, 1 a schematic diagram of a coordinate measuring machine,

2 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Messeinrichtung und 2 a schematic diagram of a first embodiment of a measuring device and

3 eine zweite Ausführungsform einer Messeinrichtung. 3 a second embodiment of a measuring device.

Der 1 ist rein prizipiell ein Koordinatenmessgerät 10 mit z. B. aus Granit bestehendem Grundrahmen 12 mit Messtisch 14 zu entnehmen, auf dem ein Werkstück 15 anordbar ist, um dessen Oberflächeneigenschaften wie Rauigkeit zu messen.Of the 1 is purely prizipiell a coordinate measuring machine 10 with z. B. granite existing base frame 12 with measuring table 14 to take on which a workpiece 15 can be arranged to measure its surface properties such as roughness.

Entlang dem Grundrahmen ist ein Portal 16 in Y-Richtung verstellbar. Hierzu sind Säulen oder Ständer 18, 20 gleitend auf dem Grundrahmen 12 abgestützt. Von den Säulen 18, 20 geht eine Traverse 22 aus, entlang der, also gemäß der Figur in X-Richtung ein Schlitten 24 verstellbar ist, der seinerseits eine Pinole oder Säule 26 aufnimmt, die in Z-Richtung verstellbar ist. Von der Pinole oder Säule 26 bzw. einer Wechselschnittstelle 28 geht ein ein Antastformelement 30 aufweisender Taster 32 aus, das zur Bestimmung der Oberflächeneigenschaften entlang des Werkstückes 15 gleitet, um aus der Position des Antastformelementes 30 bzw. dessen Tastspitze die Oberflächeneigenschaften messen zu können. Um die Bewegung des Antastformelementes 30 zu messen, ist diesem eine Marke 34 zugeordnet, die über einen optischen Sensor, der in der Pinole oder Säule 26 vorhanden ist, erfasst wird. Die Bezeichnung Marke ist dabei Synonym für ein Mittel auf dem Taster 32, das mit dem Sensor erfasst wird.Along the base frame is a portal 16 adjustable in Y-direction. These are columns or stands 18 . 20 sliding on the base frame 12 supported. From the columns 18 . 20 go a traverse 22 from, along the, so according to the figure in the X direction a carriage 24 adjustable, which in turn is a quill or column 26 absorbs, which is adjustable in the Z direction. From the quill or column 26 or an exchange interface 28 goes in a Antastformelement 30 having a button 32 for determining the surface properties along the workpiece 15 slides to get out of the position of the probe element 30 or its probe tip to be able to measure the surface properties. To the movement of the Antastformelementes 30 to measure, this is a brand 34 assigned via an optical sensor located in the quill or column 26 is present, is detected. The term brand is synonymous with a means on the button 32 that is detected with the sensor.

Hinsichtlich des Abstandssensors 32 ist anzumerken, dass es sich hierbei insbesondere um einen solchen handelt, der nach dem Video-Autofocus-Verfahren, dem Laser-Autofocus-Verfahren und dem Foucoult'schen Schneidenprinzip arbeitet.With regard to the distance sensor 32 It should be noted that this is in particular one which operates according to the video autofocus method, the laser autofocus method and the Foucoult cutting principle.

Erfindungsgemäß gehen das Antastformelement 30 und die diesem zugeordneten Marke 34 von einem Hebel 36 aus, der um ein Lager 38 schwenkbar ist. Dies ergibt sich insbesondere aus den 2 und 3.According to the invention go the Antastformelement 30 and the associated brand 34 from a lever 36 out to a warehouse 38 is pivotable. This results in particular from the 2 and 3 ,

In 2 ist ein Hebel 40 dargestellt, der einen Mittelabschnitt 42 und äußere Abschnitte 44, 46 aufweist. Der Hebel 40 ist in seinem Mittelabschnitt 42 von einem Lager 46 schwenkbar aufgenommen. Das Lager 46 unterteilt folglich den Hebel 42 in einen ersten Schenkel 48 und einen zweiten Schenkel 50. Der erste Schenkel 48 weist im Endbereich seines äußeren Abschnitts 46 ein Antastformelement 52 mit zwei Tastspitzen 54 und 56 auf. Im Endbereich des äußeren Abschnitts 44 des Schenkels 50 ist eine Marke 58 angeordnet, deren Position über einen Abstandssensor 60 gemessen wird. Des Weiteren kann eine optische Bildverarbeitung 62 vorgesehen sein, um mittels Lageerfassung von mehreren an dem Abschnitt 44 angebrachten nicht näher dargestellten Marken eine Verdrehung des Antastformelementes 52, d. h. dessen Tastspitzen 54, 56 zu bestimmen und zu verrechnen. Auch kann ein Verkippen des Antastformelementes 52 über die Bildverarbeitung 62 mittels Lageerfassung von mehreren an dem Hebel 40 angebrachten satellitenförmig ausgebildeten Marken bestimmt und verrechnet werden.In 2 is a lever 40 shown having a central portion 42 and outer sections 44 . 46 having. The lever 40 is in his middle section 42 from a warehouse 46 swivel-mounted. The warehouse 46 thus divides the lever 42 in a first leg 48 and a second leg 50 , The first leg 48 points in the end area of its outer section 46 a probing element 52 with two stylus tips 54 and 56 on. In the end of the outer section 44 of the thigh 50 is a brand 58 arranged, whose position via a distance sensor 60 is measured. Furthermore, an optical image processing 62 be provided by means of position detection of several at the section 44 attached brands not shown a rotation of the sensing element 52 ie its stylus tips 54 . 56 to determine and charge. Also, a tilting of the Antastformelementes 52 about image processing 62 by detecting the position of several on the lever 40 attached satellite-shaped marks are determined and settled.

Wie der 2 zu entnehmen ist, gehen das Antastformelement 52, d. h. die Tastspitzen 54, 56 und die von dem Sensor wie dem Abstandssensor 60 in ihrer Position bestimmte Marke 58 von den im Ausführungsbeispiel parallel zueinander, jedoch in versetzten Ebenen verlaufenden äußeren Abschnitte 44, 46 des Hebels 40 aus. Dies ist jedoch keine zwingende Bedingung. Unabhängig hiervon kann jedoch mittels der Tastspitze 54 eine sensorabgewandte Fläche, also Unterseite eines Objekts gemessen werden. Mit der Tastspitze 56 wird in üblicher Weise eine sensorzugewandte Fläche gemessen.Again 2 can be seen, go the Antastformelement 52 ie the stylus tips 54 . 56 and that of the sensor as well as the distance sensor 60 certain brand in their position 58 from the parallel to each other in the embodiment, but in staggered planes extending outer sections 44 . 46 of the lever 40 out. However, this is not a mandatory condition. Regardless of this, however, by means of the stylus tip 54 a sensor-remote area, so the underside of an object are measured. With the probe tip 56 In the usual way, a sensor-facing surface is measured.

In 3 geht ein Antastformelement 60 mit Tastspitzen 62, 64 von einem ersten Schenkel 66 eines Hebels 68 aus, der um ein Lager 70 schwenkbar ist. Von einem zweiten vorzugsweise senkrecht zu dem ersten Schenkel 66 verlaufenden Schenkel 72 geht eine Marke 74 aus, die vom Strahlengang 76 eines optischen Sensors 78 wie Laserabstandssensor erfasst ist, um also die Position der Marke 74 in Z-Richtung eines Koordinatenmessgerätes zu bestimmen. Durch die Anordnung des Antastformelementes 60 und der Marke 74 an den senkrecht zueinander verlaufenden Schenkeln 66, 72 des Hebels 68 besteht die Möglichkeit, eine Umlenkung der Messrichtung um 90° vorzunehmen. Somit können senkrecht verlaufende Flächen, die sich parallel bzw. entlang dem Strahlengang 76 des Sensors 78 erstrecken, gemessen werden.In 3 is a Antastformelement 60 with stylus tips 62 . 64 from a first leg 66 a lever 68 out to a warehouse 70 is pivotable. From a second, preferably perpendicular to the first leg 66 extending thigh 72 goes a brand 74 from the beam path 76 an optical sensor 78 how laser distance sensor is detected, so as to the position of the mark 74 in the Z direction of a coordinate measuring machine. Due to the arrangement of the Antastformelementes 60 and the brand 74 on the legs perpendicular to each other 66 . 72 of the lever 68 it is possible to make a deflection of the measuring direction by 90 °. Thus, perpendicular surfaces that are parallel or along the beam path 76 of the sensor 78 extend, be measured.

Es wird somit die Möglichkeit eines eine vertikal verlaufende optische Achse aufweisenden Laserabstandssensors des Koordinatenmessgerätes auf die Messung von extrem geneigten oder sogar in entgegengesetzte Richtung zeigenden Flächen ausgedehnt, wie die Erläuterung zu den 2 und 3 verdeutlichen.Thus, the possibility of a laser distance sensor having a vertical optical axis of the coordinate measuring machine is extended to the measurement of extremely inclined or even in the opposite direction facing surfaces, such as the explanation of the 2 and 3 clarify.

Ist zusätzlich ein Bildverarbeitungssensor 80 – wie der in 2 mit 62 bezeichnete – vorhanden, bei dem es sich um eine CCD-Kamera handeln kann, kann durch Auswertung der Lage der Markierung 58, 74 für den optischen Sensor 60, 78 direkt die Verschiebung in X- und Y-Richtung des Koordiantenmessgerätes in Folge von Verdrehung oder Verkippung ermittelt und verrechnet werden.Is additionally an image processing sensor 80 - in again 2 With 62 designated - present, which may be a CCD camera, by evaluating the location of the marker 58 . 74 for the optical sensor 60 . 78 directly the displacement in the X and Y direction of the Koordiantenmessgerätes be determined and accounted for by rotation or tilting.

Claims

Arrangement for measuring surface properties of an object such as a workpiece by means of a coordinate measuring machine comprising a probing element which is supported on the surface as a stylus needle and movable relative thereto ( 30 . 52 . 60 ) to which a trade mark ( 34 . 58 . 74 ), as well as position of the mark immediately determining distance sensor, characterized in that the mark ( 34 . 58 . 74 ) and the probing element ( 30 . 52 . 60 ) from a lever ( 36 . 40 ), which is about an axis ( 49 ) is pivotable that the lever has a first leg ( 48 . 66 ) and a second leg ( 50 . 72 ), which run on opposite sides to the axis, and that the probing element of a section ( 46 ) of the first leg and the mark of a section ( 44 ) of the second leg.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the first and the second leg ( 48 . 50 . 68 . 72 ) include a desired angle.

Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the mark ( 34 . 58 . 74 ) and the probing element ( 30 . 52 . 60 ) with his the object ( 15 ) measuring area on divergent sides of the lever ( 36 . 40 . 68 ) are arranged.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the antastformelementseitige first leg ( 48 . 66 ) with respect to the object ( 15 ) several different Antastrichtungen enabling Antastformelemente ( 30 . 52 . 60 ) or corresponding sections of a sensing element.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first and / or the second leg ( 48 . 50 ) of the lever ( 40 ) from sections ( 42 . 44 ; 42 46 ), which include an angle, in particular an obtuse angle.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mark ( 34 . 58 . 74 ) or the Antastformelement ( 30 . 52 . 60 ) having outer sections ( 44 . 46 ) of the thighs ( 48 . 50 ) parallel to each other.

Arrangement according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the arrangement is a change system for Replacing levers and / or their bearings has.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measuring direction of the sensing element ( 60 ) with respect to the optical axis ( 76 ) of the distance sensor ( 78 ) describes an angle of or about 90 °.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coordinate measuring machine ( 10 ) next to the distance sensor ( 61 . 78 ) an image processing sensor ( 63 . 80 ) such as CCD camera, over which the position of the mark ( 34 . 58 . 74 ) or the position of several marks on the lever ( 40 . 68 ) in the X and Y direction of the coordinate measuring machine ( 10 ) can be determined.

Arrangement according to claim 9, characterized in that for the determination of rotation or tilting of the Antastformelementes ( 32 . 52 . 60 ) by means of the image processing sensor ( 63 . 80 ) several preferably satellite-shaped marks on the lever ( 36 . 40 . 68 ) are arranged.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the probing element ( 30 . 52 . 60 ) at least two pointing in opposite directions probe tips ( 54 . 56 . 62 . 64 ).