DE19625542A1 - Automatic CNC controlled measuring and checking machine for cutting tools - Google Patents

Automatic CNC controlled measuring and checking machine for cutting tools

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Abstract

The profile is displayed on the monitor of the computer and key features are indicated E1-E8 for each of these points the reference values are indicated along with the measured values and the differences obtained. Intermediate points can be located with a cursor and the coordinate values displayed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Geräteanordnung bzw. einen Meßprogrammgenerator zur Erstellung von vollautomatischen Meß- und Prüfabläufen über eine grafische Bedienoberfläche.The invention relates to a method and a device arrangement and a Measuring program generator for creating fully automatic measuring and Test sequences via a graphical user interface.

Bearbeitungswerkzeuge, meist einschneidige Werkzeuge wurden seither mit Hilfe von Einstell- und Meßgeräten für prozessorgesteuerte, sogenannte CNC (Computer Numeric Controlled)-gesteuerte Bearbeitungsmaschinen gemessen und eingestellt. Da man zunehmend bestrebt ist, für mehrere Ar­ beitsgänge bestimmte Werkzeuge/Schneiden in einem Kombiwerkzeug zu­ sammenzufassen, entstehen komplexere Werkzeuggeometrien, die gemessen und geprüft werden müssen. Mit der Entwicklung von CNC-gesteuerten Einstell- und Meßgeräten und der Bildverarbeitungstechnologie, z. B. der Automatischen Werkzeugvermessung (AWV) entsprechend EP 0 520 396 A1, wurde es möglich, auch solche Werkzeuge vollautomatisch zu messen und zu prüfen. Machining tools, mostly single-edged tools, have been used ever since Help of setting and measuring devices for processor-controlled, so-called CNC (Computer Numeric Controlled) controlled machine tools measured and adjusted. Since one is increasingly striving for several jobs certain tools / cutting in one combination tool collectively, more complex tool geometries are created that are measured and must be checked. With the development of CNC controlled Setting and measuring devices and image processing technology, e.g. B. the Automatic tool measurement (AWV) according to EP 0 520 396 A1, it became possible to measure such tools fully automatically and check.  

Beim Erstellen derartiger, meist kundenspezifischer Meß- und Prüfabläufe werden derzeit von Software-Entwicklern jeweils für ein bestimmtes Werk­ zeug geltende Abläufe programmiert. Dazu zeigt Fig. 1 als Beispiel einen Formfräser, bei dem am Punkt P1 Durchmesser und Länge der Schneide zu messen und die Winkel w1 und w2 zu prüfen sind. Im Arbeitsablauf wird 1.) P1 mit entsprechender Schneidenform durch Bildverarbeitung gemessen. 2.) werden die Winkel w1 und w2 über mehrere Meßpunkte gemessen und geprüft, wobei die einzelnen Punkte CNC-gesteuert angefahren, scharfge­ stellt und gemessen werden. Die Ausgabe der Meßwerte erfolgt als Diffe­ renzmaß. Wenn sich 3.) am Werkzeugumfang mehrere Schneiden befinden, werden die Ablaufschritte 1.) und 2.) wiederholt.When creating such, mostly customer-specific measurement and test sequences, software developers are currently programming processes that are valid for a specific tool. For this purpose, Fig. 1 shows as an example a form cutter to measure at the point P1 on the diameter and length of the cutting edge and the angle w1 and w2 are to be tested. In the workflow, 1.) P1 is measured with an appropriate cutting edge shape by image processing. 2.) the angles w1 and w2 are measured and checked over several measuring points, the individual points being approached by CNC, focused and measured. The measured values are output as a differential measure. If 3.) there are several cutting edges on the tool circumference, the process steps 1.) and 2.) are repeated.

Um diesen Meß- und Prüfablauf auch für ähnliche Werkzeuge anwenden zu können, ist es bekannt, Eingabemasken für die PC-Elektronik entsprechend Fig. 2 zur Verfügung zu stellen, in deren Eingabefelder vom Bediener be­ stimmte Daten oder Parameter einzugeben sind. Diese sog. "Meßprogram­ me" sind in der Erstellung sehr aufwendig, nur von Software-Entwicklern programmier- und änderbar, unflexibel und daher nicht besonders bedien­ freundlich. In order to be able to use this measurement and test sequence also for similar tools, it is known to provide input masks for the PC electronics according to FIG. 2, in the input fields of which certain data or parameters must be entered by the operator. These so-called "measurement programs" are very complex to create, can only be programmed and changed by software developers, are inflexible and therefore not particularly user-friendly.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, für ein bestimmtes Werkzeug jedem Meßpunkt zugehörige Sollmaße für die CNC-Steuerung sowie Parameter für die Bildverarbeitung entsprechend Fig. 4 in die Einstell- und Meßgeräte- Elektronik einzugeben. Sämtliche Meßpunkte werden in einer Werkzeugliste zusammengefaßt, die entsprechend Fig. 3 beliebig viele Meßpunkte enthält. Zur Eingabe der Parameter dient wieder eine Eingabemaske z. B. gemäß Fig. 4. Diese Variante ist teilweise zeitaufwendig und umständlich. Vor allem ist hierbei der Bediener eines Einstell- und Meßgerätes meistens mit der Erstel­ lung solcher Meßlisten überfordert. Eine Simulation des Meß- und Prüfab­ laufes ist nicht möglich. Ebenso fehlt die variable Ausgabe der einzelnen Meßwerte, denn diese Ausgabe ist auf eine der Möglichkeiten: Kettenmaß, Differenzmaß oder Absolutmaß beschränkt. Die Ausgabe auf ein kunden­ spezifisches Meßprotokoll ist wiederum mit hohem Programmieraufwand verbunden.Another possibility is to enter the desired dimensions for the CNC control as well as parameters for the image processing according to FIG. 4 associated with each measuring point in the setting and measuring device electronics. All measuring points are summarized in a tool list which, according to FIG. 3, contains any number of measuring points. An input mask z is used to enter the parameters. As shown in Fig. 4. This variant is sometimes time-consuming and cumbersome. Above all, the operator of a presetting and measuring device is usually overwhelmed with the creation of such measuring lists. A simulation of the measurement and test sequence is not possible. The variable output of the individual measured values is also missing, because this output is limited to one of the options: incremental, differential or absolute. The output to a customer-specific measurement protocol is in turn associated with high programming effort.

Durch Verwendung von vorprogrammierten Schneidenformen (als Unterpro­ gramme der Bildverarbeitung bei automatischer Werkzeugvermessung) ent­ sprechend der in Fig. 5 angedeuteten Übersicht und graphischer Hilfe ist das Messen und Prüfen komplexer Schneiden an Formwerkzeugen mit Bildver­ arbeitung erleichtert bzw. möglich gemacht worden. By using preprogrammed cutting edge shapes (as sub-programs of image processing with automatic tool measurement) corresponding to the overview indicated in FIG. 5 and graphic help, the measurement and testing of complex cutting edges on molding tools with image processing has been made easier or possible.

Ziel der Erfindung ist es, aus den eingegebenen Koordinaten der Meßpunkte und der daraus entstehenden Kontur vollautomatische Meß- und Prüfabläufe zu generieren und die Möglichkeit zu schaffen, gleichzeitig den jeweiligen Ablauf an einem PC-Monitor zu simulieren.The aim of the invention is to use the entered coordinates of the measuring points and the resulting contour fully automatic measuring and testing processes to generate and the opportunity to create the respective Simulate the process on a PC monitor.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Gerätean­ ordnung bzw. einen Meßprogrammgenerator zur Erstellung von vollautoma­ tischen Meß- und Prüfabläufen für CNC-/prozessor-gesteuerte Einstell- und Meßgeräte mit Bildverarbeitung zum Messen und Prüfen von inbesondere für CNC-Bearbeitungsmaschinen bestimmten Werkzeugen erreicht. Die Er­ findung ermöglicht somit das Erstellen vollautomatischer Meß- und Prüfab­ läufe für ein CNC-gesteuertes Einstell- und Meßgerät mit Bildverarbeitung auf der Grundlage der Eingabe des Verlaufes der Werkzeugkontur bzw. der Koordinaten der diese bestimmenden Meßpunkte.This goal is achieved according to the invention by a method and an apparatus order or a measurement program generator for creating fully automatic table measuring and test sequences for CNC / processor-controlled setting and Measuring devices with image processing for measuring and testing in particular tools intended for CNC processing machines. The he Finding thus enables the creation of fully automatic measurement and test reports Barrels for a CNC-controlled presetting and measuring device with image processing based on the input of the course of the tool contour or Coordinates of the measuring points determining these.

Analog zur Eingabe der Koordinaten der Meßpunkte und des Verlaufs der Schneidengeometrie kann diese gleichzeitig an einem PC-Monitor darge­ stellt werden. Erforderliche Parameter der Bildverarbeitung werden automa­ tisch vergeben und daraus der vollautomatische Meß- und Prüfablauf gene­ riert. Vorteilhaft können zusätzliche Meßpunkte eingefügt werden. Ebenso läßt sich die Art der Ausgabe der Meßwerte bestimmen und außerdem der Vorgang des erstellten Meßablaufes am Monitor simulieren.Analogous to entering the coordinates of the measuring points and the course of the Cutting edge geometry can be displayed on a PC monitor at the same time be put. Required parameters of the image processing are automa table and the fully automatic measurement and test sequence riert. Additional measuring points can advantageously be inserted. As well the type of output of the measured values can be determined and also the  Simulate the process of the created measuring process on the monitor.

Bei der Generierung des Meß- und Prüfablaufes am Bedienfeld des Einstell- und Meßgerätes kann die Ansteuerung der CNC-Steuerung und des Bildver­ arbeitungsrechners direkt erfolgen. Bei externer Erstellung erfolgt die Über­ tragung an das Einstell- und Meßgerät per DNC, Netzwerk oder Diskette. In diesem Sinn ist die Erfindung abgekürzt bezeichnet mit MOPS = Measure­ ment and Offset Processing with Simulation.When generating the measurement and test sequence on the control panel of the setting and Measuring device can control the CNC control and the image ver work computer directly. When created externally, the About Transfer to the presetting and measuring machine via DNC, network or diskette. In In this sense, the invention is abbreviated to MOPS = Measure ment and offset processing with simulation.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann direkt am Einstell- und Meßgerät und an einem externen PC angewendet werden. Es bietet die Möglichkeit, durch Eingabe der Koordinaten der einzelnen Meßpunkte des zu messenden oder zu prüfenden Werkzeuges vollautomatische Meß- und Prüfabläufe für ein CNC-gesteuertes Einstell- und Meßgerät mit Bildverarbeitung zu gene­ rieren.The method according to the invention can be carried out directly on the setting and measuring device and can be used on an external PC. It offers the possibility by entering the coordinates of the individual measuring points of the to be measured or tool to be tested fully automatic measurement and test sequences for a CNC-controlled presetting and measuring machine with image processing rieren.

Der Meß- und Prüfablauf kann am PC-Monitor simuliert werden. Ebenso lassen sich unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens anwender­ spezifische Prüfprotokolle herstellen, wobei die Ausgabe der Ergebnisse für jeden Meßpunkt jeweils im Absolut-, Ketten- oder Differenzmaß erfolgen kann. Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren extern erstellter Meß- und Prüfablauf kann per DNC, Netzwerk oder Diskette in das Einstell- und Meßgerät übertragen werden.The measurement and test sequence can be simulated on the PC monitor. As well can be applied using the method according to the invention produce specific test reports, with the output of the results for each measuring point in absolute, chain or differential measure can. A measurement and  The test sequence can be set up via DNC, network or diskette Measuring device are transmitted.

Vorteilhaft ist außerdem, daß eine zeit- und kostenintensive Entwicklung von besonderen kundenspezifischen Meßprogrammen durch Software- Ingenieure nicht mehr benötigt wird. Die Anwender von Einstell- und Meß­ geräten mit CNC-Steuerung und Bildverarbeitung sind aufgrund des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens in der Lage, für ihre unterschiedlichen Werkzeu­ ge schnell, einfach und kostengünstig Meß- und Prüfabläufe zu erstellen.It is also advantageous that time and cost-intensive development of special customer-specific measurement programs through software Engineers is no longer needed. The users of setting and measuring Devices with CNC control and image processing are invented method according to the invention able for their different tools to create measurement and test sequences quickly, easily and inexpensively.

Die Erfindung ist nachfolgend in Verbindung mit weiteren Zeichnungen nä­ hert erläutert, in denenThe invention is nä in connection with other drawings hert explains in which

Fig. 6 den Verlauf einer Werkzeug-Schneidengeometrie aufgrund der eingegebenen Meßpunkt-Koordinaten auf dem Bildschirm einer Bedienoberfläche veranschaulicht, Fig. 6 illustrates the path of a tool cutting-edge geometry based on the input measurement point coordinates on the screen of a user interface,

Fig. 7 schematisch eine CAD-Zeichnung eines Formbohrer-Werkzeuges und Fig. 7 schematically shows a CAD drawing of a form drill tool and

Fig. 8 die Bedienoberfläche mit Bildschirm eines an das erfindungsge­ mäße Verfahren angepaßten CNC-gesteuerten Einstell- und Meß­ gerätes mit dem dort abgebildeten Werkzeug entsprechend Fig. 7 zeigt. Fig. 8, the user interface with a screen Permitted to the erfindungsge method adapted CNC-controlled adjusting and measuring device with the tool shown there as shown in FIG. 7 shows.

Fig. 6 dient zur Veranschaulichung der Dateneingabe, bei der für jeden Meßpunkt P1, P2, usw. nacheinander die Sollmaße eingegeben werden, der jeweilige Meßpunkt eingezeichnet und mit einem davorliegenden Punkt auf die beschriebene Art verbunden wird. Fig. 6 serves to illustrate the data input, in which the target dimensions are entered in succession for each measuring point P1, P2, etc., the respective measuring point is drawn in and connected to a previous point in the manner described.

In Fig. 7 sind auf einer CAD-Zeichnung für einen speziellen Formbohrer die jeweiligen Meß- und Prüfpunkte vermaßt dargestellt. Aus Gründen der Qualitätssicherung müssen vor Einsatz des Formbohrers sämtliche seiner Stufenabstände, Radien, Winkel und Durchmesser vermessen werden.In Fig. 7, the respective measuring and test points are shown dimensioned on a CAD drawing for a special form drill. For quality assurance reasons, all of its step distances, radii, angles and diameters must be measured before using the form drill.

Fig. 8 zeigt schematisch die Bedienoberfläche eines z. B. an ein CNC- gesteuertes Meß- und Prüfgerätes angeschlossenen oder integrierten Meß­ programmgenerators zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Über die entsprechenden Eingabefelder werden die Koordinaten der zuvor entsprechend Fig. 7 festgelegten Meßpunkte eingegeben. Das zur Durchfüh­ rung des Verfahrens eingerichtete Gerät mit Meßprogrammgenerator zeich­ net die Kontur des Formbohrers oder eines anderen Werkzeuges in dem da­ für vorgesehenen Teil der Bedienoberfläche analog auf, vergibt die Parame­ ter der Bildverarbeitung und generiert einen Meß- und Prüfablauf. Am Ein­ stell- und Meßgerät mit CNC-Steuerung und Bildverarbeitung wird der Da­ tensatz des entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren und Meßpro­ grammgenerator erstellten Meß- und Prüfablaufes angewählt und gestartet. Daraufhin wird das im Meß- und Prüfgerät eingespannte Werkzeug in der beschriebenen Art vollautomatisch vermessen. Die Ausgabe der Meß- und Prüfergebnisse erfolgt in der beschriebenen Art auf ein Prüfprotokoll. Fig. 8 shows schematically the user interface of a z. B. connected to a CNC-controlled measuring and testing device or integrated measuring program generator for applying the inventive method. The coordinates of the measuring points previously defined in accordance with FIG. 7 are entered via the corresponding input fields. The device set up to carry out the method with a measuring program generator draws the contour of the form drill or another tool in the part provided for the part of the user interface analogously, assigns the parameters of the image processing and generates a measurement and test sequence. On an actuating and measuring device with CNC control and image processing, the data set of the measurement and test sequence created according to the method and measurement program generator according to the invention is selected and started. The tool clamped in the measuring and testing device is then measured fully automatically in the manner described. The measurement and test results are output in the manner described on a test report.

Die Erfindung ermöglicht ein bequemes einfaches und sicheres Erstellen von vollautomatischen Meß- und Prüfabläufen für CNC-gesteuerte Einstell- und Meßgeräte mit Bildverarbeitung. Das Verfahren kann vom Anwender sofort eingesetzt werden. Ohne Spezialkenntnisse kann er damit für seine spezifi­ schen Werkzeuge Meß- und Prüfabläufe erstellen. Dies ist für nahezu jede Werkzeugkontur möglich, so daß die Erfindung universell anwendbar ist. Als weiterer Vorteil besteht die Möglichkeit der grafischen Simulation des Meß- und Prüfablaufes, und zusätzlich können kundenspezifische Meß- und Prüfprotokolle erzeugt werden.The invention enables a comfortable simple and safe creation of fully automatic measurement and test sequences for CNC-controlled setting and Measuring devices with image processing. The process can be started by the user immediately be used. Without special knowledge, he can use it for his speci tools to create measurement and test sequences. This is for almost everyone Tool contour possible, so that the invention is universally applicable. Another advantage is the possibility of graphically simulating the Measurement and test sequence, and in addition, customer-specific measurement and Test reports are generated.

Claims (7)

1. Verfahren und Geräteanordnung bzw. Meßprogrammgenerator zum Er­ stellen vollautomatischer Meß- und Prüfabläufe für CNC-gesteuerte Ein­ stell- und Meßgeräte mit Bildverarbeitung zum Messen und Prüfen von Werkzeu­ gen der CNC-Bearbeitung durch Eingabe der Koordinatenwerte für vorbe­ stimmte Meßpunkte des jeweiligen Werkzeuges.1. Method and device arrangement or measurement program generator for Er provide fully automatic measurement and test sequences for CNC-controlled on Actuators and measuring devices with image processing for measuring and testing tools CNC processing by entering the coordinate values for prep agreed measuring points of the respective tool. 2. Meßprogrammgenerator für prozeßgesteuerte Einstell- und Meßgeräte mit PC-Elektronik und Bildverarbeitung, insbesondere nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Parameter der Bildverarbeitung automatisch vergeben werden, aber auch manuell änderbar oder erweiterbar sind.2. Measuring program generator for process-controlled setting and measuring devices with PC electronics and image processing, in particular according to claim 1, there characterized in that the parameters of the image processing automatically assigned, but can also be changed or expanded manually. 3. Geräteanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur des zu messenden oder zu prüfenden Werkzeuges analog zur Eingabe der Koordinatenwerte der Meßpunkte auf einem angeschlossenen PC-Monitor darstellbar sind.3. Device arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the contour of the tool to be measured or tested in analogy to Enter the coordinate values of the measuring points on a connected PC monitor can be displayed. 4. Geräteanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß- und Prüfablauf an einem angeschlossenen PC-Monitor grafisch simuliert werden kann.4. Device arrangement according to one of the preceding claims, characterized  characterized in that the measurement and test sequence on a connected PC monitor can be graphically simulated. 5. Geräteanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Format der Ausgabe der Meßergebnisse für jeden Meßpunkt separat gewählt werden kann, z. B. als Differenz-, Ketten-, Radi­ us-, Durchmesser-, Rachenlehre- oder Absolutmaß.5. Device arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized that the format of the output of the measurement results for each Measuring point can be selected separately, e.g. B. as difference, chain, radi us, diameter, pharyngeal or absolute size. 6. Geräteanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Prüfabläufe an einem externen PC oder direkt am PC des Einstell- und Meßgerätes erstellbar sind.6. Device arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the measuring and testing procedures on an external PC or can be created directly on the PC of the presetting and measuring machine. 7. Geräteanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erstellung automatischer Meß- und Prüfabläufe vorgesehene Anweisungs-Schrittfolge unter OS2, Windows 3.x und Win­ dows ′95 auf AT-kompatiblen PC′s anwendbar bzw. lauffähig ist.7. Device arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that for the creation of automatic measurement and test procedures Instruction sequence provided under OS2, Windows 3.x and Win dows '95 applicable to AT-compatible PCs.
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