DE19543763A1

DE19543763A1 - Verfahren zur automatischen Erkennung von Sensoren bei Koordinatenmeßgeräten sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19543763A1
Application number: DE1995143763
Authority: DE
Inventors: Falk Dipl Ing Dettmar; Heinz-Eckhard Dr Habermehl
Original assignee: Leitz Messtecknik GmbH
Current assignee: Hexagon Metrology GmbH
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2015-11-25
Also published as: DE19543763B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Erkennung von verschiedenen Sensoren bei Koordinatenmeßge räten sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens.

Nach dem Stand der Technik werden Sensoren vom Bedien personal je nach Anwendungsfall ausgewählt und für die be treffende Messung eingesetzt. Hierbei werden beispielsweise schaltende oder messende Tastköpfe eingesetzt, das heißt, es werden dimensionelle Messungen mit dem Koordinatenmeßge rät durchgeführt.

Andere Prüfungen oder Messungen, die mit nichtdimen sionellen Sensoren durchgeführt werden, werden nach dem Stand der Technik auf zusätzlichen Geräten durchgeführt, wobei die Sensoren entweder an der Pinole oder an anderen nicht auswechselbaren Teilen des Koordinatenmeßgerätes fest angeordnet werden.

Bei der Auswechslung der verschiedenen mechanischen und/oder optischen Taster zur dimensionellen Antastung, be ziehungsweise bei der Auswechslung von Hilfssensoren, zum Beispiel Temperatursensoren, kann aufgrund von Bedienfeh lern ein falscher Sensortyp ausgewählt und ausgewechselt werden, wodurch Fehler verursacht werden, wie zum Beispiel Meßfehler. Die Auswechslung eines Sensors gegen einen falschen Sensortyp kann sogar zur Zerstörung des Sensors führen.

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren anzugeben, bei dem unter schiedliche Sensortypen vollautomatisch gewechselt werden können, ohne daß Bedienpersonal den Sensortyp wählen und die nachverarbeitende Elektronik und/oder Software an den Sensortyp anpassen muß. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Dieses technische Problem wird durch die Merkmale des Anspruches 1 und/oder die Merkmale des Anspruches 20 ge löst.

Dadurch, daß für jeden Sensortyp eine spezifische Kenngröße erfaßt wird und mit Hilfe der Kenngröße eine Se lektion der nachverarbeitenden Elektronik durchgeführt wird, kann bei einem vollautomatischen Einwechseln der Sen soren keine Fehlbedienung vorkommen.

Das Koordinatenmeßgerät erkennt, welcher Sensortyp vorhanden ist und schaltet die Signalpfade mittels elektri scher Weichen derart, daß die Signalpfade in der nachverar beitenden Elektronik direkt zu der entsprechenden Signalan passung des betreffenden Sensortyps führen.

An die Elektronik ist die entsprechende Software ange schlossen, so daß vom Bedienpersonal bezüglich der ver schiedenen Sensortypen keine Einstellung mehr vorzunehmen ist.

Die für die verschiedenen Sensortypen spezifische Kenngröße wird von einer Schaltung in jedem Sensor gelie fert.

Die Schaltungen der verschiedenen Sensoren weisen er findungsgemäß unterschiedliche Anzahlen von Dioden auf, beispielsweise Silizium-Dioden.

Der erste Sensor vom Typ 1 weist beispielsweise eine Diode auf, der zweite Sensor vom Typ 2 weist zwei Dioden auf, der dritte Sensor vom Typ 3 weist drei Dioden auf und so weiter.

Diese Schaltungen werden über zwei Kontakte, nach An ordnung des Sensors an dem Koordinatenmeßgerät, mit der Meßelektronik des Koordinatenmeßgerätes in Verbindung ge bracht.

Durch Aufschalten einer Referenzspannung mit Arbeits widerstand an einen Kontakt und Anlegen eines Bezugspoten tials an dem anderen Kontakt ist für jeden Sensor eine andere Dioden-Durchlaßspannung meßbar.

Der Sensortyp 1 mit einer Diode weist eine Dioden-Durchlaßspannung von 0,7 Volt auf. Der Sensortyp 2 weist eine Dioden-Durchlaßspannung von 1,4 Volt auf, der Sensor typ 3 eine Dioden-Durchlaßspannung von 2,1 Volt und so wei ter.

Eine Komparatorschaltung, die die entsprechende Hard- und/oder Software aufweist, erfaßt die Kenngröße des be treffenden Sensortyps, im vorliegenden Fall die Dioden-Durchlaßspannung.

Mittels der Komparatorschaltung nachgeschalteter Re lais werden die Signalpfade geschaltet, und zwar derart, daß bei einer Dioden-Durchlaßspannung von 0,7 Volt (Kenn größe für den Sensortyp 1) die Signalanpassung für den Sen sortyp 1 direkt die Meßsignale erhält.

Wird eine Dioden-Durchlaßspannung von 1,4 Volt von der Komparatorschaltung erfaßt, schaltet das betreffende Relais die Signalpfade so, daß die Signale direkt zur Signalanpas sung für den Sensortyp 2 geleitet werden.

Dieses wird für sämtliche Sensortypen in gleicher Weise durchgeführt.

Da die Signalpfade durch die Relais in beschriebener Art und Weise auf die Signalanpassung geschaltet werden, können sich die nachverarbeitenden elektronischen Schaltun gen nicht gegenseitig beeinflussen.

Durch diese Art der Sensortyperkennung ist die Zahl der Kontakte, die am Sensor und am Koordinatenmeßgerät benötigt werden, beschränkt. Erfindungsgemäß werden mit ei ner geringfügigen Anzahl von Kontakten 10 bis 15 verschie dene Sensoren oder auch mehr Sensoren an dem Koordinaten meßgerät angeordnet, und es kann über die wenigen Kontakte zum einen die Sensortyperkennung durchgeführt werden und zum anderen die sensorspezifische Messung.

Vorteilhaft sind die Kontakte multifunktionell ausge bildet, so daß erfindungsgemäß fünf Kontakte bei einem Sen sor ausreichen.

Anstelle der Schaltungen in dem Sensor mit verschiede ner Anzahl von Dioden können auch Schaltungen vorgesehen sein, die es ermöglichen, Kenngrößen bezüglich des Stromes, der Frequenz, der Spannung, der Induktivität und der Kapa zität zu erfassen.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können nicht nur dimensionelle Sensoren vollautomatisch eingewechselt wer den, sondern es ist auch möglich, nichtdimensionelle Senso ren automatisch einzuwechseln und über die Erfassung der entsprechenden Kenngröße zu erkennen.

Bei den nichtdimensionellen Sensoren ist es möglich, Härteprüfer, Wirbelstromprüfer, Ultraschallprüfer, Spektro meter mit Funkenanregung, Streulichtsensoren, Potentialson den, Leitfähigkeitsprüfer, Rauhigkeitsprüfer, elektrostati sche Oberflächensensoren, Schichtdickenmesser, Kameras, Temperaturfühler, Farbsensoren, Feuchte-Sensoren und chemi sche Sensoren einzuwechseln.

Es besteht auch die Möglichkeit, den Sensor des Koor dinatenmeßgerätes gegen einen Farbstift zum Markieren und/oder Beschriften von Werkstücken einzuwechseln oder gegen einen Sensor, mit dem Markierungen an Paletten oder Werkstücken gelesen werden können.

Für die vollautomatische Wechslung der Sensoren weist das Koordinatenmeßgerät erfindungsgemäß eine Adapterhälfte auf und die einzuwechselnden Sensoren die korrespondierende Adapterhälfte.

Die Adapterhälfte am Koordinatenmeßgerät weist Kon takte zur Übertragung der Sensorsignale und mindestens einen Kontakt zur Übertragung des Sensortyps auf.

Die Adapterhälfte am Sensor weist ebenfalls die ent sprechenden Kontakte zur Übertragung der Sensorsignale so wie mindestens einen Kontakt zur Übertragung des Sensortyps auf. Darüber hinaus weist der Sensor die Schaltung zur Er zeugung der Kenngröße für den Sensortyp auf.

Erfindungsgemäß kann die Schaltung anstelle der Dioden Zenerdioden oder EPROMs aufweisen.

Die Adapterhälften am Koordinatenmeßgerät sowie am Sensor müssen eine reproduzierbare Lagerung zueinander auf weisen. Dieses wird vorteilhaft durch mechanische Lager er reicht, beispielsweise durch die Anordnung von Triple-, V- oder Planlagern am Koordinatenmeßgerät sowie mit drei gela gerten Kugeln in der Adapterhälfte des Sensors, die sich in die Triple-, V- oder Planlager einsetzen und den Sensor orientieren.

Die Adapterhälfte am Koordinatenmeßgerät weist darüber hinaus eine Spannvorrichtung auf, zum Beispiel einen Haken, der pneumatisch betätigt wird und die beiden Adapterhälften miteinander arretiert.

Mit Hilfe der elektronischen Schaltung zur Erkennung des Sensortyps ist eine Plausibilitätsprüfung möglich durch Redundanz, wobei beispielsweise bei der oben beschriebenen Dioden-Kaskadenschaltung eine Dioden-Durchlaßspannung von 0 Volt einen Kurzschluß und somit eine Fehlererkennung be deutet und beispielsweise 5 Volt einen Leitungsbruch und damit ebenfalls eine Fehlererkennung.

Es ist möglich, daß jeder der Kontakte für die Signal übertragung je nach Sensor und je nach nachverarbeitender Elektronik ein Ein- und/oder Ausgangssignal übertragen kann.

Die zu übertragenden Signale können unterschiedlicher Art sein, beispielsweise können sie analog, digital, nie der- oder hochfrequent sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den Unteran sprüchen und der Zeichnung zu entnehmen.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel darge stellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsskizze;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein auswechselbares Tastsystem;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.

Fig. 1 zeigt Sensoren (1, 2, 3). Die Sensoren (1, 2, 3) sind Sensoren unterschiedlichen Typs. Beispielsweise stellt der Sensor (1) einen messenden Tastkopf dar, der Sensor (2) einen Temperatursensor und der Sensor (3) einen Rauhigkeitssensor.

Die Sensoren weisen Kontakte (4a bis 4e; 5a bis 5e; 6a bis 6e) auf.

Je nach Auswahl des Sensors (1, 2 oder 3) wird von ei nem Koordinatenmeßgerät eine Verbindung zu den Kontakten (4a bis 4e), den Kontakten (5a bis 5e) oder den Kontakten (6a bis 6e) mit Kontakten (47 bis 51) hergestellt.

Die Kontakte (4d, 4e; 5d, 5e; 6d, 6e, 50, 51) dienen hierbei zur Übermittlung der Kenngröße der verschiedenen Sensortypen. Die Sensoren (1, 2, 3) weisen Schaltungen (7, 8, 9) auf. In der Schaltung (7) ist eine Diode (10), in der Schaltung (8) sind zwei Dioden (11, 12), in der Schaltung (3) drei Dioden (13, 14, 15) angeordnet.

Wird ein Sensor ausgewählt, beispielsweise der Sensor typ (2), so greifen die Signalleitungen (16, 17) mit Kon takten (47, 48) an die Kontakte (5a, 5b). Der Kontakt (5c) ist frei, und die Leitungen (18, 19) greifen mit Kontakten (50, 51) an die Kontakte (5d, 5e). Die an den Kontakten (5d, 5e) angeordnete Schaltung (8) weist zwei Dioden (11, 12) auf, so daß bei Aufschalten einer Referenzspannung an dem Kontakt (5d) und Anlegen eines Bezugspotentials an dem Kontakt (5e) eine Dioden-Durchlaßspannung von 1,4 Volt ge messen wird.

Die in der Fig. 1 dargestellten Schaltungen (7, 8, 9) weisen folgende Dioden-Durchlaßspannungen auf:
0 Volt → Kurzschluß (Fehlererkennung),
0,7 Volt → Sensortyp 1,
1,4 Volt → Sensortyp 2,
2,1 Volt → Sensortyp 3,
2,8 Volt, 3,5 Volt, 4,2 Volt → weitere mögliche Sensortypen,
5 Volt → Leitungsbruch (Fehlererkennung).

Die Dioden-Durchlaßspannung der Schaltungen (7, 8, 9) wird von einer Komparatorschaltung (20) erfaßt. Von der Komparatorschaltung (20) werden Relais (21, 22, 23) gesteu ert. Die Relais (21, 22, 23) schalten die Signalpfade (16, 17) je nach Dioden-Durchlaßspannung auf die Leitungen (24, 25; 26, 27; 28, 29). Die Leitungen (24, 25) führen zur Si gnalanpassung des Sensortyps (1), die Leitungen (26, 27) zur Signalanpassung des Sensortyps (2) und die Leitungen (28, 29) zur Signalanpassung des Sensorstyps (3).

Ist nun der Sensor (2) an dem Koordinatenmeßgerät an geschlossen, so erkennt die Komparatorschaltung eine Di oden-Durchlaßspannung von 1,4 Volt und schaltet das Relais (22), so daß die Leitungen (16, 17) an den Leitungen (26, 27) anliegen und die Signale, die über die Kontakte (5a, 5b) kommen, direkt zur Signalanpassung (31) weitergeleitet werden.

Ist der Sensor (1) angeschlossen, so sind die Leitun gen (18, 19) über Kontakte (47, 48) mit den Kontakten (4d, 4e) verbunden. Die Komparatorschaltung erkennt eine Dioden-Durchlaßspannung von 0,7 Volt und schaltet das Relais (23), so daß die Leitungen (16, 17) an den Leitungen (24, 25) und somit an der Signalanpassung (30) anliegen.

Dieses wird entsprechend für die weiteren Sensortypen durchgeführt.

Es ist möglich, eine höhere Referenzspannung anzule gen, so daß mehr als sechs Sensortypen erkannt werden kön nen.

Anstelle der Dioden (10 bis 15) können auch Wider stände, Kondensatoren oder andere elektrische Bauelemente verwendet werden, und es werden anstelle der Dioden-Durch laßspannungen Ströme, Kapazitäten, Induktivitäten, Frequen zen oder dergleichen gemessen.

Der Signalanpassung (30, 31, 32) ist eine nachverar beitende Elektronik mit einer entsprechenden Software nach geschaltet.

Fig. 2 zeigt eine Adapterhälfte (33) an einem Koordi natenmeßgerät sowie eine Adapterhälfte (34) an einem Sensor (1).

Eine Tasteraufnahmeplatte (35) mit einem Taststift (36) ist auswechselbar in der Adapterhälfte (33) angeord net.

Die Adapterhälfte (34) weist Kugeln (37, 38) auf, die in Lagern (39, 40) der Adapterhälfte (33) angeordnet sind. Hierdurch wird eine reproduzierbare Lagerung der Adapter hälfte (34) des Sensors (1) zu der Adapterhälfte (33) des Koordinatenmeßgerätes erreicht.

Fixiert wird die Adapterhälfte (34) über eine Spann vorrichtung (41). Die Spannvorrichtung (41) weist einen Ha ken (42) der Adapterhälfte (33) auf, der hinter einen Haken (43) der Adapterhälfte (34) des Sensors greift. Der Haken (42) der Adapterhälfte (33) des Koordinatenmeßgerätes ist in Richtung des Pfeiles A bewegbar. Zur Fixierung wird der Haken (42) pneumatisch betätigt und fixiert die Adapter hälfte (34) an der Adapterhälfte (33).

Die Lager (38, 39) können gemäß Fig. 3 als Planlager (44), V-Lager (Prismenlager (45)) oder Triple-Lager (Kegel lager (46)) ausgebildet sein.

Bezugszeichenliste

1 bis 3 Sensoren
4a bis 4e Kontakte
5a bis 5e Kontakte
6a bis 6e Kontakte
7, 8, 9 Schaltungen
10 bis 15 Dioden
16 bis 19 Leitungen
20 Komparatorschaltung
21 bis 23 Relais
24 bis 29 Leitungen
30 Signalanpassung
31 Signalanpassung
32 Signalanpassung
33 Adapterhälfte
34 Adapterhälfte
35 Tasteraufnahmeplatte
36 Taststift
37, 38 Kugeln
39, 40 Lager
41 Spannvorrichtung
42 Haken
43 Haken
44 Planlager
45 V-Lager
46 Triple-Lager
47 bis 51 Kontakte
A Pfeil

Claims

1. Verfahren zur automatischen Erkennung von Sensoren bei Koordinatenmeßgeräten, bei denen die Sensoren vollauto matisch gewechselt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine für jeden Sensortyp spezifische Kenngröße des Sensors (1, 2, 3) erfaßt wird, und daß mit Hilfe der Kenngröße eine Selektion der nachverarbeitenden Elektronik durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für jeden Sensortyp spezifische Kenngröße mit einer im Sensor (1, 2, 3) angeordneten Schaltung (7, 8, 9) er zeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Signalpfade (16, 17) der Meßsignale je nach Sensortyp mittels einer elektrischen Weiche (20, 21, 22, 23) gestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der elektrischen Weiche (20, 21, 22, 23) über eine Komparatorschaltung (20) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparatorschaltung (20) nachgeordnete Relais (21, 22, 23) die von dem Sensor (1, 2, 3) kommenden Meßsignale an die nachfolgende Elektronik mit Signalanpassung (30, 31, 32) weiterschalten.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Plausibilitätsprüfung durch Redundanz durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikroprozessorsystem zur Erfassung der Kenngröße vorgesehen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngröße die Spannung erfaßt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngröße der Strom erfaßt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngröße die Frequenz erfaßt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngröße die Induktivität erfaßt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngröße die Kapazität erfaßt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kenngröße von Sensoren zur nichtdimensionellen Mes sung erfaßt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kenngröße von Sensoren zur dimensionellen Messung erfaßt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenden Signale analog sind.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenden Signale digital sind.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenden Signale hochfrequent sind.

18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenden Signale niederfrequent sind.

19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die nachverarbeitenden elektronischen Schaltungen (30, 31, 32) nicht gegenseitig beeinflussen.

20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auswechselbare Sensor (1, 2, 3) des Koordinatenmeß gerätes eine Schaltung (7, 8, 9) zur Erzeugung einer für den Sensortyp spezifischen Kenngröße aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß die Schaltung (7, 8, 9) wenigstens eine Diode (10 bis 15) aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß die Schaltung (7, 8, 9) wenigstens eine Zenerdiode aufweist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß in der Schaltung (7, 8, 9) wenigstens ein seriel les EPROM vorgesehen ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß das Koordinatenmeßgerät eine Adapterhälfte (33) und der Sensor (1) eine korrespondierende Adapterhälfte (34) aufweist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß die Adapterhälfte (34) des Sensors (1, 2, 3) und die Adapterhälfte (33) des Koordinatenmeßgerätes wenigstens je einen Kontakt (4a, 4b; 5a, 5b; 6a, 6b; 47, 48) zur Über tragung der Sensorsignale aufweisen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß die Adapterhälfte (34) des Sensors (1, 2, 3) und die Adapterhälfte (33) des Koordinatenmeßgerätes wenigstens einen Kontakt (4d, 4e; 5d, 5e; 6d, 6e, 50, 51) zur Übertra gung des Sensortyps aufweisen.

27. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß die Adapterhälfte (34) des Sensors (1, 2, 3) und die Adapterhälfte (33) des Koordinatenmeßgerätes mechani sche Lager (39, 40) zur reproduzierbaren Orientierung des Sensors (1) aufweisen.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeich net, daß als mechanische Lager (39, 40) Triple-Lager (46) vorgesehen sind.

29. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß als mechanische Lager (39, 40) V-Lager (45) vorge sehen sind.

30. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß als mechanische Lager (39, 40) Planlager (44) vor gesehen sind.

31. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß die Adapterhälfte (33) des Koordinatenmeßgerätes eine Spannvorrichtung (41) zur Fixierung des Sensors (1, 2, 3) aufweist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeich net, daß die Spannvorrichtung (41) einen Haken (42) auf weist.