DE19753303A1 - Verfahren zur Steuerung von Koordinatenmeßgeräten und Koordinatenmeßgerät - Google Patents
Verfahren zur Steuerung von Koordinatenmeßgeräten und KoordinatenmeßgerätInfo
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- G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von
Koordinatenmeßgeräten, bei dem ein Tastkopf mit einem daran
beweglich befestigten Taster verfahren wird und bei dem der
Taster mit einer Meßkraft gegenüber dem Tastkopf beaufschlagt
wird, sowie ein entsprechendes Koordinatenmeßgerät.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der deutschen
Patentschrift DE 42 12 455 C2 bekannt. Bei diesem bekannten
Verfahren werden Geometriedaten von Geometrieelementen des
Werkstücks in Form von Solldaten von einem Rechner an die
Steuerung des Koordinatenmeßgerätes übergeben. In der Steuerung
werden die Solldaten in das Maschinenkoordinatensystem
transformiert und anschließend an einen Interpolator gegeben,
der die Lagesollwerte generiert, auf denen der Tastkopf mit dem
daran beweglich befestigen Taster gesteuert verfahren wird.
Außerdem wird in einem Ausführungsbeispiel zusätzlich von dem
besagten Rechner an die Steuerung des Koordinatenmeßgeräts eine
Sollmeßkraft übergeben, aufgrund derer ein Kraftregler den
Taster laufend mit einer Meßkraft gegenüber dem Tastkopf
beaufschlagt, die dem Betrag nach konstant ist und immer normal
auf die zu vermessende Oberfläche des Werkstückes steht.
Die Besonderheit des hierin gezeigten Verfahrens ist darin zu
sehen, daß der Betrag der eingestellten Meßkraft während des
gesamten Meßablaufes konstant ist und der vorgegebenen Soll
meßkraft entspricht. Die tatsächliche Tastkraft, mit der die
Tastkugel des Tasters an die Oberfläche des zu vermessenden
Werkstückes angepreßt wird verändert sich jedoch bedingt durch
Massenträgheitskräfte die bei Beschleunigungen des Tasters
auftreten. Insbesondere beim Abtasten von gekrümmten Ober
flächenabschnitten des Werkstückes treten Zentrifugal
beschleunigungen auf, die bei konkaven Krümmungen in Richtung
der Meßkraft wirken, so daß die tatsächliche Kraft, mit der die
Kugel des Tasters auf die Oberfläche des zu vermessenden Werk
stückes gepreßt wird sich erhöht. Bei konvexen Krümmungen
wirken die Zentrifugalbeschleunigungen der Meßkraft entgegen
und verringern somit die tatsächliche Kraft mit der die Kugel
des Tasters auf die Oberfläche des zu vermessenden Werkstückes
gepreßt wird. Beim schnellen Abfahren von konvexen Krümmungen
kann sogar die Zentrifugalkraft die aufgeschaltete Meßkraft
übersteigen, so daß hierdurch der Taster, bzw. die hieran
befestigte Kugel von der Werkstückoberfläche abhebt. In jedem
Falle werden durch die besagten Wirkungen die Meßergebnisse
verfälscht, so daß zur Vermeidung der besagten Effekte die
Bahngeschwindigkeit des Tasters vor dem Erreichen von
gekrümmten Oberflächenabschnitten des Werkstückes stark
vermindert wurden, wie dies beispielsweise detailliert in der
nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 195 29 547.1
beschrieben ist.
Die Verminderung der Bahngeschwindigkeit führt jedoch
insbesondere bei Werkstücken, die viele Krümmungen aufweisen,
wie beispielsweise Zahnräder, Wellen, Motorblöcke etc. zu hohen
Meßzeiten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein
Verfahren zur Steuerung von Koordinatenmeßgeräten vorzu
schlagen, bei dem die Meßzeit stark verringert werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 5
gelöst.
Der gemeinsame Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen,
daß sich die aufgeschaltete Meßkraft (mess) zusammensetzt
- - aus einer dem Betrag nach konstanten, normal auf die Ober fläche der zu vermessenden Werkstückes (15) gerichteten Sollmeßkraft (soll) und
- - einer Korrekturmeßkraft (korr), die der zumindest teilweisen Kompensation von durch die Beschleunigung des Tasters (24) auftretenden Massenträgheitskräfte (tr, zp) dient.
Der besondere Vorteil des Verfahrens ist insbesondere darin zu
sehen, daß auch gekrümmte Oberflächenabschnitte mit einer
relativ hohen Bahngeschwindigkeit abgetastet werden können,
ohne daß sich hierdurch die Kraft ändert, mit der die am Taster
befestigte Kugel auf die Werkstückoberfläche gepreßt wird.
Hierdurch kann die Meßzeit insbesondere bei Werkstücken mit
einer Vielzahl von gekrümmten Oberflächenabschnitten, wie
beispielsweise Zahnrädern, Zylindern, Motorblöcken, etc.
erheblich schneller vermessen werden, als dies bisher möglich
war.
Die Ermittlung der Korrekturmeßkraft kann hierbei auf unter
schiedliche Weise erfolgen. Eine Möglichkeit besteht beispiels
weise darin beim Auftreten von Massenträgheitskräften, eine dem
Betrag nach konstante Korrekturmeßkraft vorzugeben, die von
ihrer Richtung her der Massenträgheitskraft entgegenwirkt.
Hierdurch können auf einfache Weise in einem Koordinatenmeß
gerät Massenträgheitskräfte des Tasters kompensiert werden, so
daß die am Taster befestigte Kugel zumindest beim abtasten von
konvex gekrümmten Oberflächenabschnitten nicht mehr abheben
kann. Das Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß die
auftretenden Massenträgheitskräfte nur sehr undifferenziert
korrigiert werden, so daß es hierbei nach wie vor zu Meßfehlern
kommt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die
Korrekturmeßkraft proportional zu den besagten Massenträgheits
kräfte gewählt, wobei der Proportionalitätsfaktor vorteilhaft
so gewählt wird, daß die Richtung der Korrekturmeßkraft genau
entgegengesetzt zur resultierenden Massenträgheitskraft ist und
der Betrag der Korrekturmeßkraft gleich dem Betrag der
resultierenden Massenträgheitskraft ist.
Die Korrekturmeßkraft wird üblicherweise aus der Bahn
beschleunigung des Tastkopfes ermittelt, wobei sich die Bahn
beschleunigung besonders vorteilhaft entweder aus der
zeitlichen Ableitung der gemessenen Maschinenpositionen oder
aus der zeitlichen Ableitung der Lagesollwerte ermitteln läßt.
Weiterhin ließe sich die Bahnbeschleunigung auch rein
qualitativ aus der Krümmung der Bahn abschätzen.
Selbstverständlich kann die Beschleunigung auch durch einen
Beschleunigungsaufnehmer ermittelt werden, der beispielsweise
im Tastkopf untergebracht sein kann.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung sind den
Figuren zu entnehmen.
Hierin zeigen:
Fig. 1 eine einfache Prinzipskizze mit wesentlichen
Komponenten der Steuerung eines Koordinatenmeß
gerätes, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren
durchgeführt werden kann;
Fig. 2 eine Prinzipskizze eines Abtastvorganges eines Werk
stückes mit einer Steuerung gemäß Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine einfache Prinzipskizze der Steuerung (1)
eines Koordinatenmeßgerätes, die einen Tastkopf (2) und einen
daran beweglich befestigten Taster (24) nach Solldaten
gesteuert verfährt.
Bevor die Funktion der Steuerung (1) beschrieben wird, soll an
dieser Stelle auf die genaue Definition des Begriffes Taster
(24) eingegangen werden. Im Zusammenhang mit der hier gezeigten
Steuerung (1) sollen unter dem Begriff Taster (24) all
diejenigen Komponenten verstanden werden, die beweglich am
Tastkopf (2) befestigt sind. Hierzu zählen bei dem hier nur
beispielhaft gezeigten Taster (24) neben dem Taststift (19) und
der Tastkugel (7) auch die nicht gezeigte Wechselhalterung,
über die der Taststift (19) auswechselbar am Tastkopf (2)
befestigt ist, die Mechanik die den Taststift (19), die Tast
kugel (7) und die Wechselhalterung beweglich am Tastkopf (2)
lagert, die Tauchspulen der Meßkraftgeneratoren sowie die
Tauchspulen, die der Messung der Taststiftauslenkung dienen.
Die genaue Funktion des Koordinatenmeßgeräts soll nun im
folgenden erläutert werden. Die Steuerung (1) des Koordinaten
meßgerätes ist über die Eingangsschnittstelle (10) und die
Sendeschnittstelle (17) mit dem Auswerterechner (20) des
Koordinatenmeßgerätes verbunden. Über die Eingangsschnittstelle
(10) werden vom Rechner (20) u. a. folgende Daten an die
Steuerung (1) übergeben:
- a) die Transformationsmatrix (T), die die Lage des Werkstück koordinatensystems (WKS) im Maschinenkoordinatensystem (MKS) des Koordinatenmeßgeräts beschreibt;
- b) der Vektor (), der die Ablage des Mittelpunkts der verwendeten Tastkugel (7) im Maschinenkoordinatensystem (MKS) von einem Bezugspunkt am Tastkopf (2) des Koordinatenmeßgeräts beschreibt;
- c) der Betrag der Sollmeßkraft (Fsoll), die der Taststift (19) bzw. die daran befestigte Tastkugel (7) auf das abzutastende Werkstück (15) ausüben soll.
Außerdem werden über die Eingangsschnittstelle (10) die
Informationen übergeben, die zur Beschreibung der von dem Tast
stift (19) bzw. der daran befestigten Tastkugel (7)
abzufahrenden Sollkontur erforderlich sind. Das sind beispiels
weise Punktefolgen (Pi(x, y, z)). Gleichzeitig können auch,
soweit vorhanden, für die einzelnen Punkte (Pi (x, y, z))
jeweils zugeordnete Normalenvektoren (i) übergeben werden, die
die normale Richtung auf die Oberfläche des zu vermessenden
Werkstückes (15) an den betreffenden Punkten beschreiben.
Das wichtigste Bauelement der Steuerung (1) sind ein oder
mehrere Mikroprozessoren. Demzufolge sind einige der in Fig. 1
bezeichneten Funktionsbaugruppen nicht in Hardware realisiert,
sondern Teil der Firmware dieser Mikroprozessoren. Das gilt
beispielsweise auch für die auf die Eingangsschnittstelle (10)
folgende Funktionsbaugruppe (11) "Transformation Steuerdaten".
Die Funktionsbaugruppe (11) "Transformation Steuerdaten"
berechnet aus den erhaltenen Informationen die Bahndaten, mit
denen die Tastkugel (7) gegenüber dem Werkstück (15) verfahren
wird. Diese Bahndaten werden durch eine Koordinatentransfor
mation in das Steuersystem, d. h. das Maschinenkoordinatensystem
(MKS) übertragen.
In der Funktionsbaugruppe (12) "Interpolation" werden im
steuereigenen Systemtakt die aufbereiteten diskreten
abzufahrenden Bahndaten (Si) nach einem vorgegebenen
Algorithmus, beispielsweise linear oder nach einem Spline-Al
gorithmus interpoliert und Lagesollwerte (Li) an den
nachgeordneten Lageregler (3) für die Antriebe der drei Meß
achsen des Koordinatenmeßgerätes übergeben.
Die im Lageregler (3) erzeugten Lagesollwerte werden
anschließend von digital nach analog gewandelt und als analoge
Stellgrößen an die drei Antriebe (4) für die x-, y- und z-Achse
des Koordinatenmeßgerätes übergeben. Ebenfalls an den Lage
regler (3) angeschlossen sind die Wegmeßsysteme (5) des
Koordinatenmeßgerätes und zwar über die Funktionsbaugruppe (6)
Meßwerterfassung. Diese Funktionsbaugruppe (6) sorgt für eine
zyklische Erfassung der Maschinenpositionen (xm, ym, zm), also
der Position des Tastkopfs (2) im Maschinenkoordinatensystem
(MKS) und schließt den Positionsregelkreis für die drei Meß
achsen des Koordinatenmeßgeräts.
Die Steuerung (1) nach Fig. 1 enthält ebenfalls die Elektronik
(8) zur Weiterverarbeitung der von den Meßwertgebern im Tast
kopf (2) abgegebenen Signale, die das Auslenken des Tasters
(24) beim Kontakt der am Taststift (19) befestigten Tastkugel
(7) mit dem Werkstück (15) in den drei Raumrichtungen
beschreiben. Die von diesen Meßwertgebern kommenden und in der
Elektronik (8) aufbereiteten Lagesignale werden in der
Funktionsbaugruppe (9) in digitale Signale, im folgenden die
Tasterauslenkung (xT, yT, zT) umgewandelt. Die Tasterauslenkung
(xT, yT, zT) ist ebenso wie die Maschinenpositionen (xm, ym,
zm) über eine noch weiter unten zu beschreibende Funktions
baugruppe (23) "Korrektur" auf die Sendeschnittstelle (17)
gelegt und werden vom Rechner (20) zur Berechnung des Meßergeb
nisses benötigt.
Außerdem weist die Steuerung (1) einen mit der Funktions
baugruppe (9) verbundenen Regler (16) auf, der die Taster
auslenkung (xT, yT, zT), die die Auslenkung des Taststifts in
den drei Raumrichtungen beschreibt, überwacht. Überschreitet
die Tasterauslenkung (xT, yT, zT) gewisse vorgegebene Werte, so
schaltet der Regler (16) auf die Funktionsbaugruppe (12)
"Interpolator" eine Störgröße, durch die die Bahn derart
korrigiert wird, daß die Auslenkung des Tasters (24) wieder in
den zulässigen Bereich zurückgeführt wird.
Im folgenden soll nun der Kraftregler (18) beschrieben werden
mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden
kann.
Der in der Steuerung (1) angeordnete Kraftregler (18) stellt
die Beaufschlagung des Tasters (24) mit einer Meßkraft (mess)
gegenüber dem Tastkopf (2) ein, wobei sich die Meßkraft (mess)
zusammensetzt
- - aus einer dem Betrag nach konstanten, normal auf die Ober fläche des zu vermessenden Werkstückes (15) gerichteten Sollmeßkraft (soll) und
- - einer Korrekturmeßkraft (korr), die der zumindest teilweisen Kompensation von durch die Beschleunigung des Tasters (24) auftretenden Massenträgheitskräfte (tr, zp) dient.
Zum Erzeugen der Meßkraft sind im Tastkopf (2) entweder, wie im
hier gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, einstellbare
Meßkraftgeneratoren oder aber Federn, die eine der Auslenkung
des Tasters (24) in den Meßrichtungen (x, y, z) proportionale
Meßkraft erzeugen, vorgesehen.
Die hier verwendeten Meßkraftgeneratoren, sind in Form von z. B.
Linearmotoren oder Tauchspulenmagneten realisiert. Die Meß
kraftgeneratoren lenken den Taster (24) auf ein vorgegebenes
Signal (mess) hin in den drei Raumrichtungen (x, y, z) aus.
Die entsprechende Funktionsbaugruppe (13) "Antriebe Tako"
erhält die Information über Betrag und Richtung der einzu
stellenden Meßkraft (mess) sowohl von der Funktionsbaugruppe
(11) "Transformation Steuerdaten" in Form des Signals einer
Sollmeßkraft (soll), wie auch von der Funktionsbaugruppe (21)
"Berechnung Korrekturmeßkraft" in Form eines Signals, das die
Korrekturmeßkraft (korr) angibt.
Das Signal für die Sollmeßkraft (soll) gibt für jede der drei
Raumrichtungen (x, y, z) Richtung und Betrag der
einzustellenden Meßkraft an, so daß die hierdurch eingestellte
Meßkraft (mess) normal auf die Oberfläche des zu vermessenden
Werkstückes (15) steht und der Betrag der hieraus
resultierenden Meßkraft dem Betrag des durch den Rechner (20)
an die Funktionsbaugruppe (11) "Transformation Steuerdaten"
übergebenen Wertes der Sollmeßkraft (soll) entspricht. Das an
der Funktionsbaugruppe (13) "Antriebe Tako" anliegende Signal
der Sollmeßkraft (soll) wird in der Funktionsbaugruppe (11)
"Transformation Steuerdaten" über den vom Rechner (20)
eingegebenen Betrag der Sollmeßkraft (soll) und aus den zu den
einzelnen Punkten (Pi) gehörenden Normalenvektoren (i)
generiert.
Darüberhinaus wird die Meßkraft (mess) durch die Funktions
baugruppe (13) "Antriebe Tako" zusätzlich auf Basis des
Signales für die Korrekturmeßkraft (korr) eingestellt, die der
Sollmeßkraft (soll) überlagert wird. Auch die Korrektur
meßkraft (korr) gibt für jede der drei Raumrichtungen (x, y,
z) nach Betrag und Richtung die zusätzlich aufzuschaltende
Korrekturmeßkraft vor. Das Signal der Korrekturmeßkraft (korr)
wird hierbei durch die Baugruppen (22) "Berechnung Bahn
beschleunigung" und durch die Funktionsbaugruppe (21)
"Berechnung Korrekturmeßkraft" wie folgt ermittelt.
Die Funktionsbaugruppe (22) "Berechnung Bahnbeschleunigung"
ermittelt aus den durch die Funktionsbaugruppe (6)
"Meßwerterfassung" erfaßten Maschinenpositionen (xm, ym, zm)
für jede der Raumrichtungen (x, y, z) die zweite Ableitung nach
der Zeit, so daß hierdurch ein dreidimensionaler Bahn
beschleunigungsvektor () ermittelt wird:
Der so berechnete Bahnbeschleunigungsvektor () wird dann an
die Funktionsbaugruppe (21) "Berechnung Korrekturmeßkraft"
weitergegeben, in der der Bahnbeschleunigungsvektor () mit der
Tastermasse (mtast) wie folgt multipliziert wird,
korr = mtast .
um hierdurch einen Vektor für die Korrekturmeßkraft (korr) zu
erhalten.
Die Tastermasse (mtast) ist hierbei die Gesamtmasse des Tasters
(24) und kann wie folgt ermittelt werden. Das Koordinatenmeß
gerät mit dem ungeklemmten Taster (24) wird so verfahren, daß
der Taster (24) einer sowohl richtungs- wie auch betragsmäßig
konstanten Bahnbeschleunigung (tm) ausgesetzt ist, wobei hier
bei die Kraft (halt) gemessen wird, die benötigt wird, um den
Taster (24) in seiner Ruheposition zu halten. Über die
Beziehung
läßt sich dann einfach die Tastermasse (mtast) errechnen. Es
gilt hierbei, wie bereits oben ausgeführt, zu beachten, daß in
die Tastermasse (mtast) nicht ausschließlich der Taststift (19)
und die Tastkugel (7) eingehen, sondern gleichfalls alle hier
mit festverbundenen Teile, die beweglich gegenüber dem Tastkopf
(2) gelagert sind.
Der berechnete Vektor der Korrekturmeßkraft (korr) wird hier
bei, wie bereits beschrieben an die Funktionsbaugruppe (13)
"Antriebe Tako" übergeben und hierin mit der Sollmeßkraft
(soll) durch eine Vektor-Addition überlagert und der hieraus
resultierende Vektor der Meßkraft (mess) verwendet, um den
Taster (24) mit der besagten Meßkraft (mess) gegenüber dem
Tastkopf (2) zu beaufschlagen.
Da die in der Funktionsbaugruppe (21) "Berechnung Korrekturmeß
kraft" berechnete Korrekturmeßkraft (mess) betragsmäßig
identisch der durch die Bahnbeschleunigung () erzeugten
Massenträgheitskraft (tr, zp) entspricht und richtungsmäßig
genau entgegengesetzt zur Massenträgheitskraft (tr, zp)
wirkt, stellt also der Kraftregler (18) die Korrekturmeßkraft
(korr) proportional zu den besagten Massenträgheitskräften
(tr, zp) ein, wobei der Kraftregler (18) die Korrekturmeß
kraft (korr) aus der Bahnbeschleunigung () des Tastkopfes (2)
bestimmt. Die Bahnbeschleunigung () kann dabei entweder wie in
der Steuerung (1) gemäß Fig. 1 aus der zeitlichen Ableitung
der gemessenen Maschinenpositionen (xm, ym, zm) oder aber
genauso gut auch aus der zeitlichen Ableitung der Bahnstütz
punkte (Li) ermittelt werden.
Selbstverständlich kann die Beschleunigung auch durch einen
Beschleunigungsaufnehmer ermittelt werden, der beispielsweise
im Tastkopf untergebracht sein kann. Es sind hierbei seismische
oder piezoelektrische Beschleunigungsaufnehmer denkbar.
Die bei beschleunigten Bewegungen des Tasters (24) bzw. des
Tastkopfes (2) auftretenden Massenträgheitskräfte verursachen
jedoch neben einer Veränderung der Meßkraft (mess) auch Durch
biegungen der Komponenten des Koordinatenmeßgerätes wie
insbesondere des Taststiftes (19) und der Mimik, an der der
Tastkopf (2) aufgehängt ist. Selbst wenn keine Massenträgheits
kräfte auftreten, kann der Taststift (19) alleine schon
aufgrund der anliegenden Meßkraft (mess) verbogen werden. Es
ist deshalb besonders vorteilhaft in der Steuerung (1) gemäß
Fig. 1 eine Funktionsbaugruppe (23) "Korrektur" vorzusehen, in
der die Tasterauslenkung (xT, yT, zT) sowie die Maschinen
positionen (xm, ym, zm) entsprechend einer vorher abge
speicherten Korrekturtabelle in Abhängigkeit von den Lagesoll
werte (Li) und den Daten der Baugruppe 11 "Transformation
Steuerdaten" korrigiert werden. Die genaue Vorgehensweise zur
Korrektur der entsprechenden Signale ist beispielsweise
detailliert in den Offenlegungsschriften
DE 44 36 507 A1 und DE 195 18 268 A1 der Patentanmelderin
beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Es ist somit also eine Funktionsbaugruppe (23) vorgesehen, die
sowohl die statische, wie auch die dynamische Biegung des Tast
stiftes (19) und der Mimik des Koordinatenmeßgerätes
korrigiert.
Weitere Informationen zu einzelnen Funktionsbaugruppen der
beschriebenen Steuerung (1) befinden sich in der eingangs
genannten DE 42 12 455 C2 der Anmelderin, auf die an dieser
Stelle ausdrücklich Bezug genommen wird.
Die genaue Funktionsweise der Steuerung 1 soll im folgenden
anhand von Fig. 2 noch einmal verdeutlicht werden. Mit S ist
hierbei die Bahn bezeichnet, auf der die Tastkugel (7)
verfahren werden soll. (S1, S2, S3, . . .) sind hierbei die
einzelnen Bahndaten (Si), die von der Funktionsbaugruppe 11
"Transformation Steuerdaten" an die Funktionsbaugruppe (12)
"Interpolation" übergeben wurden, wobei die Funktionsbaugruppe
(12) "Interpolation" dann zwischen den Bahndaten (S1, S2,
S3, . . .) wie oben beschrieben die Lagesollwerte (L1, L2, . . .)
berechnet auf denen die Tastkugel (7) in einem fest
vorgegebenen Zeittakt von Lagesollwert (Li) zu Lagesollwert
(Li+1) verfährt. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, befindet sich
die Tastkugel (7) am Lagesollwert (L1) in einer Bewegung mit
konstanter Geschwindigkeit, so daß keine Massenträgheitskräfte
auftreten. Der Taster (24) wird hier deshalb nur mit der
Betragsmäßig konstanten und normal auf die Oberfläche des Werk
stückes (15) wirkenden Sollmeßkraft (soll) beaufschlagt. Die
Kraft (tast), mit der die Tastkugel (7) auf die Werkstückober
fläche des Werkstückes (15) aufgepreßt wird entspricht deshalb
betrags- und richtungsmäßig der Sollkraft (soll). Am Lagesoll
wert (L6) wird der Taster (24) über einen konkav gekrümmten
Oberflächenabschnitt des Werkstückes (15) geführt, so daß
hierbei eine Massenträgheitskraft in Form einer Zentrifugal
kraft (zp) auftritt. Die Baugruppen (22) "Berechnung Bahn
beschleunigung" und (21) "Berechnung Korrekturmeßkraft"
ermitteln deshalb wie oben detailliert beschrieben eine
Korrekturmeßkraft (korr), die zusätzlich zur normal auf die
Werkstückoberfläche stehende Sollmeßkraft (soll) aufgeschaltet
wird, so daß sich die resultierende Meßkraft (mess) aus der
Sollmeßkraft (soll) und der Korrekturmeßkraft (korr)
zusammensetzt. Da die Korrekturmeßkraft (korr) die
Zentrifugalkraft (zp) kompensiert entspricht die tatsächlich
wirkende Kraft (tast), mit der die Tastkugel (7) auf der
Werkstückoberfläche angepreßt wird folglich der Sollmeßkraft
(soll). Analog verhält sich die Situation im Lagesollwert
(L12) mit dem einzigen Unterschied, daß hier ein konkav
gekrümmter Oberflächenabschnitt vermessen wird, so daß eine
Zentrifugalkraft (zp) auf die Oberfläche zu gerichtet ist,
während die Korrekturmeßkraft (korr) von der Werkstückober
fläche wegzeigt.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die hier
gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Es sollen vielmehr auch
alle Ausführungsformen miterfaßt sein, die dem Sinngehalt der
Erfindung entsprechen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Steuerung von Koordinatenmeßgeräten, bei dem
ein Tastkopf (2) mit einem daran beweglich befestigten
Taster (24) verfahren wird und bei dem der Taster (24) mit
einer Meßkraft (mess) gegenüber dem Tastkopf (2)
beaufschlagt wird, wobei sich die Meßkraft (mess)
zusammensetzt
- - aus einer dem Betrag nach konstanten, normal auf die Oberfläche des zu vermessenden Werkstückes (15) gerichteten Sollmeßkraft (soll) und
- - einer Korrekturmeßkraft (korr), die der zumindest teilweisen Kompensation von durch die Beschleunigung des Tasters (24) auftretenden Massenträgheitskräfte (tr, zp) dient.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Korrekturmeßkraft
(korr) proportional zu den besagten Massenträgheitskräften
(tr, zp) gewählt wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1-2, wobei die Korrekturmeßkraft
(korr) aus der Bahnbeschleunigung () des Tastkopfes (2)
bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Bahnbeschleunigung
() des Tastkopfes (2) entweder aus der zeitlichen
Ableitung der gemessenen Maschinenpositionen (xm, ym, zm)
oder aus der zeitlichen Ableitung der Lagesollwerte (Li)
ermittelt wird.
5. Koordinatenmeßgerät mit
- - einer Steuerung (1), die einen Tastkopf (2) und einen daran beweglich befestigten Taster (24) verfährt
- - einem Kraftregler (18), der die Beaufschlagung des Tasters (24) mit einer Meßkraft (mess) gegenüber dem Tastkopf (2) einstellt, wobei sich die Meßkraft (mess) zusammensetzt
- - aus einer dem Betrag nach konstanten, normal auf die Oberfläche des zu vermessenden Werkstückes (15) gerichteten Sollmeßkraft (soll) und
- - einer Korrekturmeßkraft (korr), die der zumindest teilweisen Kompensation von durch die Beschleunigung des Tasters (24) auftretenden Massenträgheitskräfte (tr, zp) dient.
6. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 5, wobei die Korrektur
meßkraft (korr) durch den Kraftregler (18) ermittelbar
ist und proportional zu den besagten Massenträgheitskräften
(tr, zp) gewählt wird.
7. Koordinatenmeßgerät nach Ansprüchen 5-6, wobei der Kraft
regler (18) die Korrekturmeßkraft (korr) aus der Bahn
beschleunigung () des Tastkopfes (2) bestimmt.
8. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 7, wobei der Kraftregler
(18) die Bahnbeschleunigung () entweder aus der
zeitlichen Ableitung der gemessenen Maschinenpositionen
(xm, ym, zm) oder aus der zeitlichen Ableitung der Lage
sollwerte (Li) ermittelt.
9. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 5, wobei der Tastkopf
(2) zum Erzeugen der Meßkraft entweder einstellbare Meß
kraftgeneratoren umfaßt oder Federn, die eine der
Auslenkung des Tasters (24) in den Meßrichtungen (x, y, z)
proportionale Meßkraft erzeugen.
10. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 5, wobei eine Funktions
baugruppe (23) vorgesehen ist, die die statische und
dynamische Biegung des Taststiftes (19) und der Mechanik
zur Bewegung des Tastkopfes (2) korrigiert.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19753303A DE19753303A1 (de) | 1996-12-21 | 1997-12-02 | Verfahren zur Steuerung von Koordinatenmeßgeräten und Koordinatenmeßgerät |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19653771 | 1996-12-21 | ||
DE19753303A DE19753303A1 (de) | 1996-12-21 | 1997-12-02 | Verfahren zur Steuerung von Koordinatenmeßgeräten und Koordinatenmeßgerät |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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