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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Tasters eines elektronisch gesteuerten Koordinatenmeßgerätes mit einem Kalibrierkörper, sowie ein Koordinatenmeßgerät, mit dem das betreffende Verfahren durchgeführt wird.
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Derartige Verfahren sind aus dem Stand der Technik bereits hinreichend bekannt und werden üblicherweise dazu verwendet, um die Position des Mittelpunktes und den Radius der am Ende des Tasters befestigten Tastkugel oder Tastscheibe im Maschinenkoordinatensystem zu bestimmen. Dies ist notwendig, da in den heute verwendeten Koordinatenmeßgeräten eine Vielzahl von Tastern mit unterschiedlicher Geometrie eingesetzt werden, wobei zur Vermessung eines Werkstückes dann die genaue Geometrie des entsprechenden Tasters bekannt sein muß.
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Zur Kalibrierung der Taster wird hierbei heute häufig als Kalibrierkörper eine Kugel verwendet, die von dem zu kalibrierenden Taster an einer Vielzahl von unterschiedlichen Stellen einzeln angetastet wird. Aus den gemessenen Meßwerten, kann dann, da die Geometrie der als Kalibrierkörper genutzten Kugel sehr genau bekannt ist, der Mittelpunkt und der Radius der am Ende des Tasters angebrachten Tastkugel bzw. Tastscheibe bestimmt werden.
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Eine solche Kalibrierung ist beispielsweise in dem Artikel „Prüfkörper für Koordinatenmeßgeräte, Werkzeugmaschinen und Meßroboter”, erschienen in der Zeitschrift „Technisches Messen”, 51. Jahrgang 1984 Heft 3, Seiten 83 bis 95 gezeigt. Hierin ist unter anderem die Kalibrierung eines Tasters an einem kugelförmigen Kalibrierkörper beschrieben, wobei hierdurch die Position des Tastkugelmittelpunktes einer Tastkugel des Tasters oder der Tastkugelradius einer Tastkugel des Tasters bestimmt wird. Eine kontinuierliche Abtastung des Prüfkörpers ist nicht vorgeschlagen.
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Das bislang verwendete Kalibrierverfahren weist eine Reihe von Besonderheiten auf. So muß bei dem bislang bekannten Kalibrierverfahren der Kalibrierkörper mit dem Taster angetastet werden und nach der Antastung wieder vom Kalibrierkörper entfernt werden. Diese Vorgehensweise muß für alle abzutastenden Punkte durchgeführt werden, was relativ viel Zeit kostet. Darüberhinaus lassen sich bei der besagten Kalibrierung Reibungseinflüsse nur in lotrecht auf den Kalibrierkörper wirkender Richtung berücksichtigen.
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Die Druckschrift
DE 195 39 148 A1 zeigt ferner ein Verfahren zur Korrektur der dynamischen Abweichungen eines Koordinatenmessgerätes. Hierbei wird ein Prüfkörper, der mehrere aufeinander angeordnete Ringe mit unterschiedlichen Durchmessern umfasst in unterschiedlichen Lagen am Koordinatenmessgerät angeordnet. Bei den Ringen handelt es sich um zuvor kalibrierte und zertifizierte Normale. Die unterschiedlichen Ringe des Prüfkörpers werden hierbei vom Koordinatenmessgerät mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abgetastet und die Abweichungen der hierbei gemessenen Messwerte gegenüber der kalibrierten Nominalform als Korrekturwerte gespeichert und bei anschließenden Messungen von Werkstücken als Korrekturwerte verwendet.
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Das US-Patent
US 4 875 177 zeigt ein Verfahren zur Bestimmung eines Winkels zwischen der Messrichtung eines messenden Tastkopfes und einer Messachse des Koordinatenmessgerätes. Dabei wird unter anderem eine Prüfkugel an einer Vielzahl von Einzelpunkten mit dem messenden Tastkopf abgetastet.
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Das US-Patent
US 5 189 806 zeigt ein Verfahren zum Scannen eines Werkstückes, wobei die Abtastbewegung des Tasters nicht nur über eine Mechanik zum Verstellen des Tasters in den drei Koordinatenrichtungen erzeugt wird, sondern auch über ein Dreh-Schwenkgelenk, mit dem der Taster um eine Achse gedreht und um eine dazu senkrechte Achse geschwenkt werden kann. Die gegebenenfalls durch die Messkräfte verursachte Verbiegung des Tasters kann durch eine Kalibrierung berücksichtigt werden.
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Hiervon ausgehend liegt unserer Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kalibrierverfahren und ein entsprechendes Koordinatenmeßgerät anzugeben.
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Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 13 gelöst.
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Der Grundgedanke unserer Erfindung ist hierbei darin zu sehen, daß zumindest Teile der Oberfläche des Kalibrierkörpers kontinuierlich durch den Taster entlang einer Linie abgetastet werden, wobei die Linie derart ausgestaltet ist, daß sie nicht auf eine Ebene beschränkt ist. Dies hat eine Reihe von besonderen Vorteilen. So ergibt sich hierdurch ein erheblicher Zeitvorteil, da auf dem Kalibrierkörper eine Vielzahl von zur Kalibrierung notwendigen Meßpunkten aufgenommen werden können, ohne ständig mit dem Taster die Oberfläche des Kalibrierkörpers verlassen und wieder neu antasten zu müssen. Darüber hinaus kann die Oberfläche des Kalibrierkörpers unter denselben Meßbedingungen abgetastet werden, wie dies hinterher bei der kontinuierlichen Abtastung von zu vermessenden Werkstücken geschieht, so daß unmittelbar im Zuge der Kalibrierung Einflüsse, wie beispielsweise Reibung, bei der Meßwertaufnahme mitberücksichtigt werden können.
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Die Linie weist hierbei eine Vielzahl von Teillinien auf, die sich beim Schnitt von vertikalen Ebenen mit der Kugeloberfläche ergeben.
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Der abgetastete Kalibrierkörper ist kugelförmig ausgebildet. Ein solcher Kalibrierkörper weist den erheblichen Vorteil auf, daß der Taster die Oberfläche des Kalibrierkörpers in nahezu jeder beliebigen Antastrichtung antasten kann. Darüberhinaus läßt sich ein derartiger Kalibrierkörper sehr einfach kontinuierlich abtasten, da der Kalibrierkörper keinerlei Kanten aufweist und somit beim kontinuierlichen Abtasten der Oberfläche des Kalibrierkörpers keinerlei abrupte Richtungswechsel notwendig sind. Außerdem handelt es sich hierbei um Standardformkörper, wie sie bereits bei der herkömmlichen antastenden Kalibrierung von Tastern verwendet wurden.
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Die Ermittlung der dem Taster zugeordneten Kalibrierdaten erfolgt dann wie folgt. Der Tastkopf wird entsprechend besagter Bahn verfahren. Beim Verfahren werden hierbei während des Abtastens des Kalibrierkörpers mit dem Taster die Meßwerte aufgenommen, aus denen sich unter Kenntnis der Geometrie des Kalibrierkörpers die besagten, dem Taster zugeordneten Kalibrierdaten ermitteln lassen. Dies sind bezogen auf den Taster die Position des Mittelpunktes der Tastkugel oder der Tastscheibe im Maschinenkoordinatensystem oder ihr Radius.
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Aus der
DE 44 34 014 A1 ist zwar bereits ein Kalibrierverfahren bekannt, bei dem ein Kalibrierkörper kontinuierlich abgetastet wird. Hierbei handelt es sich jedoch um ein manuell geführtes Koordinatenmeßgerät. Insbesondere vermag das Koordinatenmeßgerät deshalb nicht selbsttätig eine Bahn abzufahren. Außerdem wird der Kalibrierkörper hierbei nur entlang einer Linie abgetastet, die in einer Ebene liegt.
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Aus der
DE 44 36 507 A1 und der
EP 769 677 A2 ist es ferner bekannt, die Biegung einzelner Komponenten eines Koordinatenmeßgerätes, die durch die auf die Komponenten wirkenden Kräfte verursacht wird, zu bestimmen, indem mit dem Taster des Koordinatenmeßgerätes ein Lehrring oder der Äquator einer Kalibrierkugel abgetastet wird. Hierzu ist zu sagen, daß es sich zunächst einmal hierbei nicht um eine Kalibrierung des Tasters im Sinne der Erfindung handelt, da nicht die Lage des Mittelpunktes und der Radius der Tastkugel bzw. der Tastscheibe bestimmt wird. Außerdem wird der Lehrring bzw. der Äquator der Kalibrierkugel immer nur entlang einer Linie abgetastet, die in einer Ebene liegt.
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Bei dem elektronisch gesteuerten Koordinatenmeßgerät kann es sich hierbei um die unterschiedlichsten Varianten handeln. Es kann beispielsweise ein sogenanntes Ständermeßgerät sein. Bei derartigen Ständermeßgeräten ist ein in einer horizontalen Richtung verschieblich gelagerter, vertikal ausgerichteter Ständer vorgesehen, an dem in vertikaler Richtung ein sogenannter Kreuzschieber verschoben werden kann. An dem besagten Kreuzschieber ist seinerseits ein horizontal ausgerichteter Meßarm in einer dritten Meßrichtung verschieblich gelagert, wobei am Ende des Meßarms der Tastkopf mit dem zu kalibrierenden Taster befestigt ist.
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Eine andere Ausführungsvariante könnte ein Koordinatenmeßgerät vom sogenannten Portaltyp sein, bei dem ein horizontal verschiebliches Portal einen Meßtisch überspannt, auf dem das zu vermessende Werkstück angeordnet ist. Im überspannenden Bereich des Portals ist ein sogenannter Pinolenträger entlang des überspannenden Bereiches verschieblich gelagert, wobei der Pinolenträger seinerseits eine vertikal ausgerichtete Pinole in vertikaler Richtung verschieblich lagert. Am unteren Ende der Pinole ist ein Tastkopf mit dem daran befestigten Taster angeordnet.
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Auch als Taster kommen die unterschiedlichsten Varianten in Frage. So können beispielsweise Taster mit einer Tastkugel als Antastkörper oder mit einer Scheibe als Antastkörper vorgesehen werden. Darüberhinaus können selbstverständlich die Durchmesser der Tastkugel bzw. der Tastscheibe variieren oder auch die Position der Tastkugel bzw. der Tastscheibe gegenüber dem Tastkopf unterschiedlich ausgestaltet sein.
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Insbesondere die Linie entlang derer der Kalibrierkörper abgetastet wird kann hierbei unterschiedlich sein. Beispielsweise könnte in einer Vielzahl von halbkreisförmigen Teillinien, die gegeneinander versetzt sind, der Kalibrierkörper ausgehend vom Äquator aus über den Pol bis zum Äquator auf der gegenüberliegenden Seite vom Taster abgetastet werden.
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Bei der eben beschriebenen Linie entlang derer der Kalibrierkörper abgetastet wird muß der Taster, nachdem er den Kalibrierkörper abgetastet hat, von der Oberfläche des Kalibrierkörpers, abgehoben werden und erneut an einer anderen Stelle aufgesetzt werden, was einige Zeit kostet. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn der Taster den Kalibrierkörper derart entlang einer Linie abtastet, daß alle Meßwerte ohne Abheben des Tasters von und erneutes Aufsetzen auf die Oberfläche des Kalibrierkörpers des Tasters aufgenommen werden können, sodaß die Meßwerte in einem Zug aufgenommen werden.
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Dies kann beispielhaft bezogen auf eine Kugel als Kalibrierkörper dadurch geschehen, indem der Taster zwischen den oben beschriebenen halbkreisförmigen abzutastenden Teillinien auf dem Äquator bewegt wird.
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Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß als Pol der Kalibrierkugel hierbei der oberste Punkt der Kugel (11) bezeichnet ist und als Äquator der Schnitt der Kugeloberfläche mit einer durch den Mittelpunkt der Kugel (11) gehenden Horizontalebene.
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Die eben beschriebene Weiterbildung des Antastvorganges weist jedoch die Besonderheit auf, daß hierbei trotzdem rechtwinklige abrupte Richtungswechsel erforderlich sind, so daß für den besagten Richtungswechsel der Tastkopf immer noch nahezu vollständig angehalten werden muß, was trotzdem noch Zeit kostet.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Tastkugel derart entlang einer Linie über die Oberfläche des Kalibrierkörpers bewegt, so daß in der Linie keine rechtwinkligen Knicke vorliegen. Dies hat den besonderen Vorteil, daß die gesamte Linie ohne Anhalten des Tastkopfes abgetastet wird, da er nicht, wie bei rechtwinkligen Richtungsänderungen bzw. Knicken zwangsläufig notwendig, angehalten werden muß, um die Richtungsänderung exakt vornehmen zu können. Es versteht sich hierbei von alleine, daß die Formulierung ”die gesamte Linie ohne Anhalten des Tastkopfes abgetastet wird” natürlich nicht den Startpunkt und den Endpunkt der Linie beinhaltet, auf denen der Tastkopf natürlich üblicherweise angehalten werden wird, um auf das Werkstück aufzusetzen oder vom Werkstück abzuheben.
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Um bei dem Meßvorgang gleichzeitig auch die entstehenden Meßfehler mitzuberücksichtigen, können hierbei eine Reihe von Maßnahmen vorgesehen werden. So könnte der Taster während des kontinuierlichen Abtastens entlang der Linie mit unterschiedlichen Antastkräften beaufschlagt werden, um hierbei den Einfluß der Antastkraft auf das Meßergebnis der Kalibrierung zu verifizieren. Besonders vorteilhaft kann jedoch während eines Abtastvorganges die auf den Taster wirkende Meßkraft dynamisch verändert werden, so daß die Abhängigkeit des Kalibrierwertes von der Antastkraft in einer definierten Richtung als kontinuierliche Funktion aufgezeichnet werden kann. D. h. daß somit die Biegung des Tasters ermittelt und korrigiert werden kann.
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Gleichfalls ist es auch möglich, die sich ergebenden Abweichungen aufgrund der Reibung der Tastkugel auf der Oberfläche des Kalibrierkörpers dadurch zu bestimmen, indem der Kalibrierkörper zumindest Abschnitte der Linie in beiden möglichen Richtungen abtastet. Beispielsweise könnte hierzu der Äquator zunächst im Uhrzeigersinn abgetastet werden und danach der Äquator entgegen dem Uhrzeigersinn abgetastet werden.
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Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Figuren.
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Hierin zeigen:
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1 ein Koordinatenmeßgerät vom sogenannten Portaltyp bei dem ein Taster an einem hierbei beispielhaft als Kugel ausgebildeten Kalibrierkörper kalibriert wird;
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2a und 2b Taster eines Koordinatenmeßgerätes gemäß 1 mit unterschiedlicher Geometrie;
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3 ein kugelförmiger Kalibrierkörper, auf der die Linie, bzw. die Teillinien entlang derer der Kalibrierkörper abgetastet wird gemäß eines ersten Ausführungsbeispieles eingezeichnet ist;
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4 eine Weiterbildung der Linie gemäß 3 bei der der Taster zusätzlich entlang dem Äquator der Kugel bewegt wird;
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5 eine alternative Variante der Linie gemäß 4, bei der der Taster während des Abtastens nicht von der Oberfläche des Kalibrierkörpers abgehoben werden muß.
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1 zeigt ein Koordinatenmeßgerät, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Wie hierin zu sehen, weist das Koordinatenmeßgerät einen Meßtisch (1) auf, auf dem ein zu vermessendes Werkstück angeordnet werden kann. Auf dem Meßtisch (1) ist hierbei in Richtung des Pfeiles (Y) ein Portal (2) verschieblich gelagert. Dazu weist der Meßtisch (1) hier nicht näher gezeigte Führungen auf, auf denen das Portal (2) bewegt wird, sowie einen ebenfalls nicht näher gezeigten Antrieb, z. B. einen Reibradantrieb sowie einen Maßstab, über den durch einen am Portal (2) angebrachten optischen Abtastkopf die Verschiebung in Richtung (Y) gemessen werden kann. Mit demselben Antrieb und Meßaufbau ist auf dem Querträger (2a) des Portals (2) ein Pinolenträger (3) in Richtung des Pfeiles (X) verschieblich gelagert sowie an dem Pinolenträger (3) in Richtung des Pfeiles (Z) eine Pinole (4) beweglich gelagert, so daß der am unteren Ende der Pinole (4) befestigte messende Tastkopf in allen drei aufeinander senkrecht stehenden Meßrichtungen (X, Y, Z) bewegt werden kann und seine Position im Maschinenkoordinatensystem über besagte Maßstäbe bestimmt werden kann. An besagten messenden Tastkopf (5) ist hierbei beispielhaft ein Taster (6) befestigt, der gegenüber dem Tastkopf (5) ebenfalls in den drei aufeinander senkrechtstehenden Meßrichtungen (X, Y, Z) bewegt werden kann, wobei im messenden Tastkopf (5) hierzu Meßwertaufnehmer vorhanden sind, die eine Auslenkung des Tasters (6) aus seiner Ruhelage heraus erfassen. Außerdem kann der Taster (6) über eine Meßkrafteinheit mit einer üblicherweise lotrecht auf die Werkstückoberfläche weisenden Meßkraft beaufschlagt werden. Um die Meßkraft zu erzeugen umfaßt die Meßkrafteinheit hierbei üblicherweise sogenannte Meßkraftgeneratoren, die eine einstellbare Meßkraft erzeugen oder aber Federn, sodaß bei Auslenkung des Tasters aus seiner Ruhelage eine entgegengesetzte Meßkraft erzeugt wird.
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Die Steuerung des Koordinatenmeßgerätes umfaßt somit neben einem Steuerschrank (7), in dem die zur Steuerung des Koordinatenmeßgerätes notwendige Firmware untergebracht ist, einen Auswerterechner (8), der mit dem Steuerschrank (7) in Verbindung steht, die besagten Antriebe, die Maßstäbe mit den zugehörigen optischen Abtastköpfen, die Meßwertaufnehmer zur Erfassung der Tasterauslenkung sowie die besagte Meßkrafteinheit.
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Wie bereits oben ausgeführt, ist der Taster (6) über eine hier nicht näher beschriebene Wechselhalterung auswechselbar am Tastkopf (5) befestigt, wobei der Taster (6) hierbei unterschiedlichste Formen aufweisen kann. Die 2a und 2b zeigen hierbei vollkommen beispielhaft mögliche Taster (6), die auswechselbar am Tastkopf (5) des Koordinatenmeßgerätes befestigt werden können. Die Taster (6) weisen hierbei einen Schaft (14) auf, an dessen tastkopfseitigem Ende ein sogenannter Tasterteller (13) befestigt ist. Der Tasterteller (13) ist hierbei üblicherweise zylindrisch aus einem ferromagnetischen Material ausgeführt, das von einem in der Tasterwechselhalterung befindlichem Magneten angezogen werden kann und weist drei sternförmig jeweils in einem Winkel von 120° versetzt gegeneinander angeordnete Kugelpaare (15a, 15b, 16a, 16b und 17a, 17b) auf, die jeweils auf entsprechend zugeordneten zylindrischen Rollen auf der im Tastkopf (5) befindlichen Tasterwechselhalterung aufliegen. Am antastseitigen Ende des Tasters (6) befindet sich eine bzw. wie in 2b gezeigt, mehrere Tastkugeln (12), mit denen das zu vermessende Werkstück abgetastet wird. Anstelle der Tastkugel kann sich hierbei am Ende des Schafts (14) selbstverständlich auch gleichfalls eine Tastscheibe befinden.
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Damit nun mit dieser Vielzahl an unterschiedlichen möglichen Tastern ein zu vermessendes Werkstück vermessen werden kann, muß im Koordinatenmeßgerät die genaue Position des Mittelpunktes (M) der Tastkugel (12) oder einer Tastscheibe im Maschinensystem bzw. gegenüber einem definiertem Bezugspunkt im Tastkopf (5) sowie der Radius der Tastkugel (12) oder der Tastscheibe bekannt sein, da nur so mit dem Koordinatenmeßgerät Messungen durchgeführt werden können. Ist die Position des besagten Mittelpunktes (M) und der Radius hierbei nicht bekannt, so kann verständlicherweise auch vom Koordinatenmeßgerät nicht bestimmt werden, wo die Tastkugel das zu vermessende Werkstück berührt.
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Zur Bestimmung der Position des Mittelpunktes (M) im Maschinenkoordinatensystem wird zunächst der zu kalibrierende Taster (6) über die besagte, hier nicht näher gezeigte Tasterwechselhalterung am Tastkopf (5) befestigt, wobei nunmehr in einem ersten Vorgang die Lage des Kalibrierkörpers (11) gegenüber der Tastkugel bestimmt wird. Dazu wird über eine manuelle Steuerung des Koordinatenmeßgerätes der Tastkopf (5) so lange durch die oben bezeichneten Antriebe des Koordinatenmeßgerätes verfahren, bis die betreffende Tastkugel (12) an einem fest definierten Bezugspunkt des Kalibrierkörpers, hier beispielhaft dem Pol (P) des hier als Kugel ausgebildeten Kalibrierkörpers (11), aufliegt. Zur manuellen Steuerung wird hierbei üblicherweise ein nicht näher gezeigter Betätigungshebel, der ähnlich wie ein Joystick ausgebildet ist, in den drei Achsen verfahren. Der Kalibrierkörper (11) ist als Kugel ausgeführt.
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In einem nächsten Schritt wird eine abzufahrende Bahn, entlang derer der Tastkopf verfahren werden soll, auf Basis der Lage des Kalibrierkörpers im Koordinatenmeßgerät ermittelt. Dies ist möglich, da der Kalibrierkörper (11) dem Koordinatenmeßgerät genau bekannte äußere Abmessungen aufweist, so daß ausgehend vom eingemessenen Bezugspunkt jeder Punkt auf der Oberfläche des Kalibrierkörpers bestimmbar ist. Die Bahn wird hierbei derart ermittelt, daß beim Verfahren des Tastkopfes entlang der Bahn zumindest Teile der Oberfläche des Kalibrierkörpers kontinuierlich durch den Taster entlang einer Linie abgetastet werden, wobei die Linie nicht auf eine Ebene beschränkt ist.
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In einem nächsten Schritt wird der Tastkopf (5) mit dem hieran befestigten Taster (6) entsprechend der vorberechneten Bahn bewegt, so daß hierbei der Kalibrierkörper (11) kontinuierlich entlang der besagten Linie abgetastet wird. Bei diesem kontinuierlichen Abtastvorgang werden hierbei die entsprechenden Meßwerte der Tasterauslenkung des Tasters (6) gegenüber dem Tastkopf (5) sowie auch die exakte Position des Tastkopfes (5) im Koordinatenmeßgerät, die im Folgenden als Maschinenposition bezeichnet werden, gemessen. Aus diesen Meßwerten werden dann unter Kenntnis der Geometrie des Kalibrierkörpers die dem Taster zugeordneten Kalibrierdaten ermittelt, wobei dies in diesem speziellen Ausführungsbeispiel die Mittelpunkte (M) und die Radien der Tastkugeln (12) sind.
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Die konkreten Linien, entlang derer die Taster über den Kalibrierkörper bewegt werden, soll nunmehr rein beispielhaft in einer schematischen Darstellung anhand von den 3 bis 5 mit einer Kugel (11) als Kalibrierkörper dargestellt werden.
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In einer einfachen Ausführung einer solchen Linie nach 3, die hierbei aus vielen Teillinien (17a, b, c, d, e) zusammengesetzt ist, wird hierbei die Tastkugel (12) zunächst auf der Rückseite am Äquator, der hier mit (A) bezeichnet ist, in einem beliebigen Punkt platziert. Von hier ausgehend, wird die Tastkugel kontinuierlich entlang der Teillinie (17a) in Richtung Pol (P), der hier mit (P) bezeichnet ist, geführt und von hier wieder bis zum Äquator (A) geführt. Die besagte Teillinie (17a) ist hierbei so angelegt, daß sie in einer vertikalen, den Pol (P) schneidenden Ebene geführt ist. Nachdem die Tastkugel am Äquator angekommen ist, wird diese von der Oberfläche des Kalibrierkörpers (11) entfernt und leicht versetzt zu der ersten Teillinie (17a) wieder am Äquator aufgesetzt. Die Tastkugel (12) fährt hierbei wieder ausgehend vom Äquator (A) diesmal von der Vorderseite der Tastkugel ausgehend in einem Zug über dem Pol (P) auf die Rückseite entlang der Teillinie (17b) bis zum Äquator (A). Hier wird die Tastkugel (12) wieder abgehoben, am Äquator (A) am Einstiegspunkt der Teillinie (17c) positioniert und von hier aus wieder unmittelbar über den Pol (P) zum Äquator verfahren usw.. Da die Geometrie und Lage des Kalibrierkörpers bekannt sind, kann nunmehr aus den gemessenen Meßwerten die Position des Mittelpunktes (M) der Tastkugel (12) und ihr Radius errechnet werden. Die Linie weist somit also eine Vielzahl von Teillinien auf, die sich beim Schnitt von vertikalen Ebenen mit der Kugeloberfläche ergeben, wobei die Teillinien alle den Pol schneiden.
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4 zeigt hierbei eine vorteilhafte Weiterbildung der Linie gemäß 3, bei der allerdings zwischen den abzufahrenden Teillinien (17a, b, c, d, e) die Tastkugel nicht extra von der Oberfläche des Kalibrierkörpers abgehoben wird, sondern die Tastkugel vom Ende einer abgefahrenen Teillinie (17a, b, c, d, e) bis zum Anfang einer neuen Teillinie (17a, b, c, d, e) auf dem Äquator (A) verfahren wird. Darüberhinaus wird vor oder nach dem Abtasten der Linie (17a, b, c, d, e) außerdem der gesamte Äquator entlang der Teillinie (18) vermessen.
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Damit weist die Linie zusätzlich wenigstens eine Teillinie auf, die sich beim Schnitt einer horizontalen Ebene mit der Kugeloberfläche ergibt, wobei die Teillinie dem Äquator der Kugel entspricht.
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5 zeigt eine andere Ausführungsform einer Linie (20a, b, 21a, b) bei der zwischen den abzufahrenden Teillinien (20a, b, 21a, b) die Tastkugel (12) nicht extra von der Oberfläche des Kalibrierkörpers abgehoben wird. Die Tastkugel (12) wird hierbei derart verfahren, daß zunächst die Teillinie (20a), also der Äquator (A) abgetastet wird. Danach werden jeweils ausgehend vom Äquator (A) bzw. der Teillinie (20a) die Teillinien (21a, 21b) abgetastet, sowie in einem dritten Schritt ausgehend von der Teillinie (20a) die Tastkugel (12) über die Teillinie (21a) bis zur Teillinie (20b) verfahren und diese daraufhin ebenfalls vollständig abgetastet.
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Die Linie weist somit also eine Vielzahl von Teillinien auf, die sich beim Schnitt von vertikalen Ebenen mit der Kugeloberfläche ergeben, wobei die Teillinien allerdings nicht den Pol schneiden. Zusätzlich weist die Linie wenigstens zwei Teillinien auf, die sich beim Schnitt einer horizontalen Ebene mit der Kugeloberfläche ergeben, wobei die eine Teillinie dem Äquator der Kugel entspricht.
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Das Abtasten des Kalibrierkörpers gemäß den Teillinien der 4 und 5 hat gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 3 den besonderen Vorteil, daß der Taster (6) überhaupt nicht mehr von der Oberfläche des Kalibrierkörpers abgehoben werden muß und das Verfahren somit erheblich schneller ablaufen kann, als dies bei 3 möglich ist. Darüberhinaus stehen auch eine Vielzahl von Meßpunkten hinsichtlich des Äquators des Kalibrierkörpers zur Verfügung. Die in 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele weisen jedoch den Nachteil auf, daß am Startpunkt einer neuen Teillinie (17a, b, c, d, e bzw. 21a, 21b, 20b) ein rechtwinkliger abrupter Richtungswechsel vorgenommen werden muß. Um einen derartigen Richtungswechsel vornehmen zu können, muß hierbei der Tastkopf nahezu vollständig abgebremst werden, so daß ein derartiger Richtungswechsel Zeit kostet.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Linie deshalb derart vorgesehen, daß die Linie, entlang derer die Tastkugel (12) die Oberfläche des zu vermessenden Kalibrierkörpers (11) abtastet, keinerlei rechtwinklige Knicke aufweist.
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Um die Auswirkungen der Meßkräfte, mit denen die Tastkugel lotrecht auf die Oberfläche des zu vermessenden Werkstückes gepreßt wird, auf die Meßergebnisse zu ermitteln, kann entweder die gesamte Linie oder Teile davon mehrfach nacheinander mit unterschiedlichen Meßkräften vermessen werden. Dies hat jedoch den Nachteil, daß auch ein solcher Meßvorgang Zeit beansprucht.
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Besonders vorteilhaft kann deshalb die Meßkraft während des Abtastens einer vorgegebenen Linie dynamisch variiert werden. Beispielsweise könnte die Meßkraft einer periodischen Funktion folgend abwechselnd stärker und schwächer vorgegeben werden, so daß hierdurch aus den betreffenden Meßergebnissen der Einfluß der Meßkraft auf die Meßergebnisse ausgewertet werden kann.
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Darüberhinaus hat auf die Meßergebnisse selbstverständlich auch die Reibung einen Einfluß, die auf die Tastkugel eine der Bewegungsrichtung entgegengesetzte Reibungskraft ausübt. Es kann deshalb auch sinnvoll sein, die Linie oder Teile davon in beiden möglichen Bewegungsrichtungen abzutasten. Im einfachsten Fall kann es dadurch geschehen, indem zunächst die Linie oder ein Teil davon abgetastet wird, sodann ein Richtungswechsel in die umgekehrte Richtung vorgenommen wird und dieselbe Linie bzw. ein Teil davon in der anderen Richtung nochmals abgetastet wird. Auch für den besagten Richtungswechsel gilt das bereits oben Gesagte, daß der Tastkopf hierzu vollständig angehalten und in der entgegengesetzten Richtung angefahren werden muß. Besonders vorteilhaft ist es deshalb, die Abtastrichtung hierbei zu verändern, ohne einen entsprechenden Richtungswechsel von 180° vorzunehmen.
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Es sei nunmehr am Schluß bemerkt, daß die Erfindung keineswegs auf die hier gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt ist und daß selbstverständlich auch Modifikationen der Ausführungsbeispiele möglich sind.
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Beispielsweise wurde in den gezeigten Ausführungsbeispielen nur oberhalb des Äquators des Kalibrierkörpers gemessen. Natürlich ist es gleichfalls auch möglich unterhalb des Äquators zu messen, so daß dann bezogen auf die Ausführungsbeispiele alle in den in den 3 bis 5 gezeigten Linien auch unterhalb des Äquators beginnen bzw. weitergeführt werden können.
