DE19960191B4

DE19960191B4 - Verfahren zur Sicherung eines Koordinatenmessgerätes vor Bedienfehlern

Info

Publication number: DE19960191B4
Application number: DE1999160191
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Wiedmann; Heinz Peter; Karl Schepperle
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: DE19960191A1

Abstract

Verfahren zur Sicherung eines Koordinatenmeßgerätes vor Bedienfehlern mit einem in den Koordinatenrichtungen (x, y, z) verfahrbaren Tastkopf (5) und einem an dem Tastkopf auswechselbar befestigbaren Taststift (6, 32) umfassend nachfolgende Schritte:
– Einwechseln eines neuen Taststiftes (32) am Tastkopf (5)
– Kalibrieren des neuen Taststiftes (32) und Speichern der Taststift spezifischen Kalibrierdaten
– Berechnen wenigstens einer Längeninformation (

bzw. l_Taster) des neuen Taststiftes (32) aus den gespeicherten Kalibrierdaten
– Vergleichen der berechneten Längeninformation mit wenigstens einem vorgegebenen Schwellwert (l_max.)
– Ausgeben einer Information an den Benutzer, ob die Längeninformation (

bzw. l_Taster) den Schwellwert (l_max.) überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sicherung eines Koordinatenmeßgerätes vor Bedienfehlern sowie ein Koordinatenmeßgerät, mit dem das Verfahren ausgeführt werden kann. Das hierbei verwendete Koordinatenmeßgerät weist einen in den Koordinatenrichtungen verfahrbaren Tastkopf auf, wobei an dem Tastkopf auswechselbar ein Taststift befestigt werden kann. Derartig aufgebaute Koordinatenmeßgeräte sind heute Standard in der Koordinatenmeßtechnik. Die Auswechselbarkeit des Taststiftes ist deshalb erforderlich, damit die vielfältigen Meßaufgaben mit ein- und demselben Koordinatenmeßgerät durchgeführt werden können. Die geometrische Form, wie auch die Größe der Taststifte kann in Abhängigkeit von der betreffenden Meßaufgabe vielfältig variieren. Aufgrund der sehr hohen Meßgenauigkeit heutiger Koordinatenmeßgeräte und den insbesondere daraus resultierenden hochempfindlichen Tastkopfmechaniken dürfen die Taststifte nur eine begrenzte Länge aufweisen. Wird diese Länge überschritten, so resultieren hieraus sogenannte Luftantastungen, also Antastungen, die nicht tatsächlich stattgefunden haben, sowie insbesondere auch fehlerhafte Meßergebnisse.
Die Druckschrift DE 40 01 433 A1 zeigt ein Verfahren zur Korrektur der bestimmten Ist-Position der Tastkugel eines mechanisch antastenden Tastkopfes. Der Tastkopf ist hierbei über ein Verlängerungsstück an einem Dreh-Schwenk-Gelenk befestigt, wobei das Dreh-Schwenk-Gelenk das Verlängerungsstück mit dem hieran befestigten Tastkopf um zwei rechtwinklig zueinander stehende Drehachsen verdrehen kann. Nachdem die Position der Tastkugel in einer Dreh- und Schwenk-Stellung eingemessen wurde, kann über ein mathematisches Modell in Abhängigkeit von der jeweiligen Dreh- und Schwenk-Stellung des Dreh-Schwenk-Gelenkes die tatsächliche Lage der Tastkugel berechnet werden. Das mathematische Modell umfasst hierzu einen zusätzlichen Term, der unter anderem einen Biegetensor enthält, welcher die Steifigkeit des Dreh-Schwenk-Gelenkes und des Verlängerungsstückes beschreibt, um hierüber in Abhängigkeit von der jeweiligen Winkelstellung des Dreh-Schwenk-Gelenks einen Korrekturanteil zur Korrektur der jeweiligen Verbiegung zu erhalten.
Die Druckschrift EP 0916923 A2 zeigt eine Steuerung für ein Koordinatenmessgerät, bei dem für eine Vielzahl von unterschiedlichen Taststiftkonfigurationen Kalibrierdaten ermittelt und abgespeichert werden können. Die unterschiedlichen Taststiftkonfigurationen können beispielsweise auf mehrere Taststifte ein und desselben Tasters bezogen sein. Die Taststiftkonfigurationen können sich aber auch auf unterschiedliche Taststifte beziehen, wobei diese dann auswechselbar am Tastkopf befestigt sind. Soweit der Tastkopf mit dem hieran befestigten Taststift an einem Dreh-Schwenk-Gelenk befestigt ist, können sich die Taststiftkonfigurationen auch auf ein und denselben Taststift beziehen, wobei jede Taststiftkonfiguration dann für eine bestimmte Dreh-Schwenk-Stellung des Dreh-Schwenk-Gelenkes gilt. Die Steuerung weist unter anderem ein Programm auf, mit dem der jeweils aktive Taststift grafisch auf einem Bildschirm ausgegeben wird und zwar mit denjenigen Dimensionen die als Kalibrierdaten für den jeweiligen Taststift ermittelt wurden.
Die Druckschrift DE 43 29 484 A1 zeigt eine Positioniereinrichtung, die in Fahrgeräten, wie beispielsweise fahrbaren Robotern oder Transportsystemen eingesetzt werden kann und die unter Verwendung einer Servosteuerung einen Gegenstand aus einer Anfangslage in eine Bestimmungslage bewegt. Um ein langwieriges Einstellen des hierbei verwendeten Regelkreises zu vermeiden, ermittelt die Positioniereinrichtung eine geschätzte Masse des bewegten Gegenstandes, aus der wiederum eine maximal mögliche Beschleunigung des Gegenstandes so ermittelt wird, dass ein stabiler Betrieb gewährleistet ist. Diese Maximalbeschleunigung wird so in den Regelkreis zurückgekoppelt, dass die eingestellte Beschleunigung niemals die Maximalbeschleunigung überschreitet und damit ein stabiler Betrieb gewährleistet ist.
Um bei längeren Taststiften die eingangs beschriebenen Einflüsse zu reduzieren, wurde in unserem US-Patent US 5,526,576 und in der hierzu parallelen Druckschrift DE 43 30 873 A1 bereits ein Koordinatenmeßgerät beschrieben, bei dem den unterschiedlichen Taststiften entsprechend ihrer Geometrie unterschiedliche Parametersätze zugeordnet werden. Die Parametersätze legen hierbei die Auswertung der Tastkopfsignale, wie auch insbesondere die Antastgeschwindigkeit fest. Die Zuordnung dieser Parametersätze setzt jedoch voraus, daß jedem der betreffenden Taststifte schon einmal ein geeigneter Parametersatz zugeordnet wurde.
Oftmals werden jedoch im Meßalltag unter Zeitdruck im Baukastenprinzip unterschiedliche Taststifte den Bedürfnissen entsprechend zusammengebaut und ohne weitere Prüfung mit Standardparametern verwendet. Hierbei kommt es jedoch leicht vor, daß die maximal zulässige Länge eines Taststiftes überschritten wird, was bei den gesetzten Standardparametern leicht zu den oben genannten Luftantastungen führt oder schlimmer noch zu falschen Meßergebnissen.
Aufgabe ist es hiervon ausgehend ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Sicherung eines derartigen Koordinatenmeßgerätes vor Bedienfehlern gewährleistet wird, sowie ein entsprechendes Koordinatenmeßgerät, mit dem das Verfahren aufgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 9 gelöst.
Der Grundgedanke unserer Erfindung ist hierbei darin zu sehen, daß aus den ohnehin standardmäßig bei einem neuen Taststift zu erfassenden Kalibrierdaten eine Längeninformation des Taststiftes errechnet wird und diese Längeninformation mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird sowie eine entsprechende Information an den Benutzer ausgegeben wird, die den Benutzer darüber informiert, ob die Längeninformation den Schwellwert überschreitet. Die Information kann hierbei eine akustische Information sein beispielsweise in Form eines Summtons oder aber eine visuelle Information sein, die beispielsweise auf dem Bildschirm des Steuerrechners des Koordinatenmeßgerätes ausgegeben wird. Die Ausgabe könnte beispielsweise, wie heute üblich, in Form einer Dialogbox erfolgen; anschaulicher wäre hier jedoch eine farbige Darstellung, die beispielsweise die Farben grün, gelb und rot umfaßt. Unterschreitet die errechnete Längeninformation des Tasters den besagten Schwellwert, so zeigt das Element die Farbe grün an. Überschreitet die errechnete Längeninformation des Tasters den Schwellwert nur geringfügig, so zeigt das Element die Farbe gelb an. Überschreitet die Längeninformation des Tasters den besagten Schwellwert erheblich, so wird die Farbe rot angezeigt. Der Punkt, an dem die Farbe rot angezeigt wird, kann hierbei durch einen zweiten Schwellwert festgelegt werden.
Besonders vorteilhaft läßt sich das oben beschriebene Verfahren dadurch weiterbilden, indem bei einem Überschreiten des Schwellwertes die Antastgeschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Taststiftes vermindert wird. Hierdurch ist es möglich, daß auch mit Tastern, die die maximal zulässige Länge geringfügig überschreiten, noch präzise Messungen durchgeführt werden können und Luftantastungen vermieden werden. Die Antastgeschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Tasters werden besonders vorteilhaft proportional zur Überschreitung des Schwellwertes vermindert. Die Proportionalitätskonstante sollte hierbei derart gewählt werden, daß die Antastgeschwindigkeit und/oder die Antastbeschleunigung bei Überschreiten des besagten zweiten Schwellwertes, d. h. also wenn die Farbe rot angezeigt wird genau Null ist.
Alternativ können selbstverständlich auch andere Funktionen verwendet werden, die als Parameter die Länge des Taststiftes beinhalten. Beispielsweise könnte es sich hierbei auch um parabolische Funktionen oder um abschnittsweise definierte Funktionen handeln.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung können den Figuren entnommen werden.
Hierin zeigen:
1 ein Koordinatenmeßgerät, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann;
2 den unteren Teil des Tastkopfes (5) mit einem hieran befestigten Taststift (6) aus 1 im Aufriß;
3 den im Aufriß gezeigten Tastkopf (5) aus 2 mit einem neu eingewechselten Taststift (32);
4a eine schematische Darstellung der einzustellenden Antastgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Längeninformation des Tasters; und
4b eine schematische Darstellung der einzustellenden Maximalbeschleunigung in Abhängigkeit von der Länge des Tasters.
1 zeigt ein Koordinatenmeßgerät, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Das Koordinatenmeßgerät ist hierbei rein beispielhaft als sogenanntes Portalkoordinatenmeßgerät dargestellt, bei dem auf einem Meßtisch (1) ein Portal (2) in Richtung des Pfeiles (y) beweglich gelagert ist, wobei die jeweilige Position in der betreffenden Richtung über einen hier nicht näher dargestellten Maßstab, der von einem entsprechenden optischen Sensor abgetastet wird entsprechend erfaßt werden kann. Die Verstellung erfolgt über einen ebenfalls nicht sichtbaren Reibradantrieb. Auf der sogenannten Traverse (2a) des Portals (2) wiederum ist ein Schlitten (3) in der mit (x) bezeichneten Richtung verschieblich gelagert, wobei gegenüber dem Schlitten (3) wiederum die Pinole (4) in der mit (z) bezeichneten Richtung verschieblich gelagert ist. Auch für den Schlitten (3) und die Pinole (4) sind entsprechende Antriebe vorgesehen um den Schlitten (3) und die Pinole (4) zu verfahren sowie Maßstäbe mit zugehörigen optischen Sensoren, über die die aktuelle Position in der jeweiligen Richtung festgestellt werden kann. Am Ende der Pinole befindet sich ein Tastkopf (5), an dem auswechselbar ein Taststift (6) mit einem an dessen Ende befestigten Tastelement (12), das hierbei in Form einer Tastkugel ausgebildet ist befestigt ist.
Zur Steuerung der Abläufe des Koordinatenmeßgerätes weist das Koordinatenmeßgerät eine Steuereinheit (7, 8) auf, die beispielhaft aus einem Steuerrechner (8) und einer Steuerung (7) besteht. Im Steuerrechner (8) werden hierbei die abzutastenden Geometrieelemente und der Meßablauf definiert. Diese Daten werden dann an die Steuerung (7) weitergegeben, die dann entsprechend die Steuerung aller Antriebe des Koordinatenmeßgerätes sowie der Tasterwechslereinheit zum Auswechseln des Taststiftes (6) und die Aufnahme aller Meßwerte im Meßablauf übernimmt und diese Meßwerte dann an den Steuerrechner (8) zur weiteren Auswertung überträgt. Die Steuereinheit (7, 8) bei diesem erfindungsgemäßen Koordinatenmeßgerät ist hierbei derartig vorgesehen, daß der derzeitig am Tastkopf befestigte Taststift (6) an den linken Magazinplatz im Magazin (33) verfahren wird und dort von der betreffenden Taststiftwechselhalterung abgelegt wird.
Danach wird der Tastkopf (5) so weiter verfahren, daß dieser über dem Taststift (32) positioniert wird und der Taststift (32) dann über die Taststiftwechselhalterung am Tastkopf (5) fixiert wird. Beim Taststift (32) handelt sich es hierbei um einen Taststift, der neu in das Magazin eingelegt wurde und dessen Abmessungen bislang noch nicht bekannt sind.
Um mit diesem neuen Taststift (32) sinnvolle Messungen vornehmen zu können muß hierbei dieser Taststift durch das Koordinatenmeßgerät kalibriert werden. Eine Kalibrierung erfolgt üblicherweise dadurch, indem mit sämtlichen Tastelementen bzw. Tastkugeln des betreffenden Taststiftes in einer Vielzahl von unterschiedlichen Stellungen ein Prüfnormal mit bekannten geometrischen Abmessungen und bekannter geometrischer Lage abgetastet wird. Ein derartiges Prüfnormal ist in diesem Fall beispielhaft durch die Kugel (11) dargestellt, die an einem Schaft (10) auf einer Halterung (9) am Meßtisch (1) befestigt ist. Um den Kalibrierlauf durchzuführen wird zunächst mit einem hier nicht näher gezeigten Bedienhebel, der ähnlich einem Joystick aufgebaut ist, der Tastkopf (5) in den Koordinatenrichtungen (x, y, z) derart verfahren, bis eine der drei Tastkugeln (29, 30, 31) des Taststiftes (32) im Zenit der Kugel (11) aufsitzt. Dann wird in einem nächsten Schritt der automatische Kalibrierlauf gestartet, durch den der Taststift entsprechend einem in der Steuereinrichtung (7, 8) vordefinierten Kalibrierlauf in einer Vielzahl von Punkten an der Kugel (11) angetastet wird. Aus den gemessenen Meßwerten kann dann der Durchmesser der Kugel, wie auch die Ablage des Mittelpunktes der Kugel zu einem Referenzpunkt ermittelt werden.
Gemäß der Erfindung wird nun aus diesen aufgenommenen Kalibrierdaten, die für jede der drei hier beispielhaft dargestellten Tastkugeln (29, 30, 31) durchgeführt wurde, eine Längeninformation des Taststiftes (32) bestimmt werden. Als Längeninformation wird hierbei vereinfacht der Abstand des Mittelpunktes der betreffenden Tastkugel (29, 30, 31) zum Ankoppelpunkt (A) des Taststiftes (32) am Tastkopf (5) betrachtet, wie wir dies im Zusammenhang mit den 2 und 3 weiter unten noch detailliert erläutern werden. Die berechnete Längeninformation des Taststiftes wird dann von der Steuereinrichtung (7, 8) mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen und daraufhin an den Benutzer eine Information ausgegeben, ob die Längeninformation des Taststiftes den Schwellwert überschreitet. Wie bereits oben ausgeführt, kann die Information beispielsweise auf dem Bildschirm des Steuerrechners (8) ausgegeben werden, indem ein entsprechendes Bedienelement vorgesehen ist, das entsprechend der gerechneten Längeninformation des betreffenden Taststiftes die Farbe zwischen grün, gelb oder rot wechselt.
Wie die Längeninformation des Taststiftes im einzelnen aus den Kalibrierdaten bestimmt wird, soll nunmehr im Zusammenhang mit den 2 und 3 erläutert werden.
In 2 sind hierbei Teile des Tastkopfes (5) gemäß 1 im Aufriß gezeigt mit dem hieran befestigten Taststift (6). Der Taststift (6) weist hierbei einen Taststiftsteller (17) auf, an den drei Paare von Kugeln (23a, 23b, 24a, 24b und 25a, 25b) radial in einem Winkel von 120° zueinander angeordnet sind. Aufgrund der Darstellung sind hierbei nur die Kugeln (23a, 23b und 25b) zu sehen. Die drei Paare von Kugeln (23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b) liegen hierbei auf drei zugeordneten Zylindern (26, 27, 28) auf, von denen hierbei der Darstellung wegen auch nur die Zylinder (26 und 28) zu sehen sind. Hierdurch ergibt sich ein Dreipunktlager, durch das der Taststift (6) eindeutig auf der Taststiftwechselhalterung (18) aufliegt. Zur Fixierung des Taststiftes (6) an der Taststiftwechselhalterung (18) weist die Taststiftwechselhalterung in ihrem Inneren hier nicht sichtbar einen Permanentmagneten auf, der von einem Elektromagneten umgeben ist. Am Taststiftteller (17) wiederum ist ein Ferromagnet (19) befestigt. Der Ferromagnet (19) wird hierbei im eingewechselten Zustand durch den Permanentmagneten in der Taststiftwechselhalterung (18) gehalten. Zum Ablegen des Taststiftes wird durch den Elektromagneten dem Permanentmagneten ein Feld derart überlagert, daß das Feld des Permanentmagneten kompensiert wird und der Taststift deshalb von der Taststiftwechselhalterung abfällt. Die Taststiftwechselhalterung (18) wiederum hängt hierbei an einem Bauteil (15), das in Richtung des Pfeils (x) beweglich an einem Federparallelogramm (13, 14) gelagert ist. Die Auslenkung in Richtung des Pfeils (x) kann hierbei durch einen Tauchspulenmagneten (16) erfaßt werden. Darüber hinaus kann in der betreffenden Richtung (x) durch einen hier nicht näher dargestellten zusätzlichen Tauchspulenmagnet auch eine Meßkraft in der betreffenden Richtung (x) aufgeschaltet werden. Der Tastkopf weist ebenfalls für die Richtung (y) und für die Richtung (z) gleichfalls ein entsprechendes Blattfederparallelogramm mit einem Tauchspulenmagnet zur Messung der Auslenkung in der betreffenden Richtung, sowie einen Tauchspulenmagnet zur Erzeugung einer Meßkraft auf.
Um mit einem Koordinatenmeßgerät sinnvoll messen zu können, muß, wie bereits oben beschrieben, jeder Taststift separat kalibriert werden. Da zur Vermessung eines einzigen Werkstückes hierbei häufig unterschiedliche Taststifte benutzt werden, muß die Kalibrierung derart erfolgen, daß die Ablage der Mittelpunkte der unterschiedlichen Tastelemente in x, y und z-Richtung gegenüber einem gemeinsamen Referenzpunkt (R) bestimmt wird. Nur so ist es nämlich möglich ein Werkstück mit unterschiedlichen Taststiften zu vermessen und die Meßergebnisse auf ein gemeinsames Koordinatensystem umzurechnen. Als Referenzpunkt wird üblicherweise der gemessene Mittelpunkt einer Tastkugel von einem Taststift, der willkürlich als Bezugstaststift definiert wurde, gewählt. In dem hier gewählten Ausführungsbeispiel wurde der Taststift (6) als Bezugstaststift gewählt, wobei der Mittelpunkt (M₂₂) der Tastkugel (22) gleichzeitig auch der Referenzpunkt (R) ist. Dieser Referenzpunkt (R) wird bestimmt, indem der Taststift (6), wie oben beschrieben, an einem Prüfnormal, wie beispielsweise der in 1 gezeigten Kugel (11), kalibriert wird und hierbei der Mittelpunkt (M₂₂) der Tastkugel (22) bestimmt wird. Nachdem der Bezugstaststift (6) kalibriert wurde kann dieser, wie bereits oben beschrieben, gegen einen neuen Taststift (32) eingetauscht werden, dessen Kalibrierung anhand von 3 erläutert wird. Die Kalibrierung dieses Taststiftes kann vollkommen analog erfolgen, wobei als Kalibrierdaten die Ablage der Mittelpunkte (M₂₉, M₃₀, M₃₁) in x, y und z-Richtung gegenüber dem eingemessenen Referenzpunkt (R) gemessen wird. Um nun die Längeninformation des Taststiftes (32) für jede der drei Tastkugeln (29, 30 und 31) bestimmen zu können kann beispielsweise der Abstand zwischen einem Ankoppelpunkt (A) und dem betreffenden Mittelpunkt der jeweiligen Tastkugel (29, 30, 31) bestimmt werden. Der Ankoppelpunkt (A) ist hierbei ein definierter Punkt, an dem der Taststift am Tastkopf befestigt ist.
Die Berechnung des Abstandes kann durch einfache Vektorrechnung geschehen, wie dies nunmehr anhand der Tastkugel (29) erläutert werden wird. Zunächst einmal wird der Vektor zwischen dem Mittelpunkt (M₂₉) der Tastkugel (29) zum Referenzpunkt (R) bestimmt. Dies ist einfach möglich, da die Kalibrierdaten ja gerade die Ablage des Mittelpunktes (M₂₉) zum Referenzpunkt (R) in den Koordinatenrichtungen (x, y und z) enthält. Zu diesem Vektor
wird zusätzlich noch der Vektor (RA ⇀) also der Vektor vom Referenzpunkt (R) zum Ankoppelpunkt (A) dazugerechnet. Dieser Vektor (RA ⇀) muß nur einmalig für den Bezugstaststift (6) ermittelt werden, indem genau die Ablage des Mittelpunktes (M₂₂) der Tastkugel (22) des Bezugstaststiftes (6) gegenüber dem Ankoppelpunkt (A) vermessen wird. Da dieser Vektor für den Bezugstaststift (6) immer konstant bleibt, kann dieser entsprechend zur Berechnung in das Koordinatenmeßgerät eingegeben werden. Durch die Vektoraddition der Vektoren
und (RA ⇀) ergibt sich nunmehr der Vektor
Der Betrag dieses Vektors repräsentiert hierbei den Abstand des Mittelpunktes (M₂₉) der Tastkugel (29) vom Ankoppelpunkt (A) und damit die zu berechnende Längeninformation des Taststiftes (32). Dieser berechnete Betrag des Vektors
also die Längeninformation (l_Taster) des Taststiftes (32) wird nunmehr von der Steuereinrichtung (7, 8) gegenüber einem Schwellwert (l_max.) geprüft. Ist der Betrag des Vektors
bzw. die Längeninformation (l_Taster) nunmehr größer als der Schwellwert (l_max.), so wird, wie bereits oben beschrieben, von der Steuereinrichtung (7, 8) insbesondere vom Bildschirm des Steuerrechners (8) eine Information an den Benutzer ausgegeben, daß der Schwellwert (l_max.) überschritten wurde. Darüber hinaus werden die Parameter für die Antastgeschwindigkeit (v_Taster) und für die Beschleunigung (a_Taster) proportional zur Überschreitung des Schwellwertes (l_max.) vermindert, wie dies die Diagramme gemäß 4a und 4b darstellen. In 4a ist hierbei die Längeninformation des Tasters (l_Taster) gegenüber der Antastgeschwindigkeit (v_Taster) aufgezeichnet. Wie hierbei zu sehen bleibt die Antastgeschwindigkeit (v_Taster) solange auf dem Standardwert von (v₀), bis die Längeninformation des Taststiftes den Schwellwert (l_max.) erreicht hat. Hiernach wird die Antastgeschwindigkeit (v_Taster) proportial zur Überschreitung des Schwellwertes (l_max) solange verringert, bis sie den Wert Null erreicht. Wenn für einen Taststift diese Längeninformation berechnet wird, kann der Taststift überhaupt nicht mehr verwendet werden.
Analoges wird auch für die Beschleunigung des Taststiftes in 4b gezeigt. Wie aus 4b ersichtlich, ist hierbei die errechnete Längeninformation eines Tasters gegenüber der Beschleunigung (a_Taster) des Tasters aufgetragen. Bei einer Längeninformation (l_Taster) bis zum Schwellwert (l_max.) bleibt hierbei die Beschleunigung konstant auf einem Wert (a₀), während die Beschleunigung (a_Taster) bei einem Überschreiten des Schwellwertes (l_max.) proportional zum überschrittenen Betrag der Längeninformation solange abnimmt, bis die Tasterbeschleunigung Null ist. In diesem Moment ist auch eine Antastung nicht mehr möglich. Bezogen auf die oben beschriebene optische Anzeige auf dem Bildschirm des Steuerrechners (8) bedeutet dies, daß bei einer Längeninformation bis zum Schwellwert (l_max.) von dem besagten Element grün angezeigt wird, während im Bereich von Schwellwert (l_max.) bis zur Länge (l_tot) eine gelbe Farbe angezeigt wird. Bei errechneten Längeninformationen größer als (l_tot) wird rot angezeigt.
Abschließend sei noch einmal ausdrücklich erwähnt, daß es sich bei dem in Zusammenhang mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich um ein Beispiel handelt, das in vielfältiger Weise abgewandelt werden kann. Beispielsweise muß die Längeninformation nicht zwingend die Länge des Vektors zwischen dem Mittelpunkt der Tastkugel und dem Ankoppelpunkt sein. Alternativ wäre beispielsweise denkbar, daß als Längeninformation auch die Ablage des Mittelpunktes der Tastkugel vom Ankoppelpunkt in den einzelnen Koordinatenrichtungen, d. h. also in x-, y- und z-Richtung aufsummiert wird.

Claims

Verfahren zur Sicherung eines Koordinatenmeßgerätes vor Bedienfehlern mit einem in den Koordinatenrichtungen (x, y, z) verfahrbaren Tastkopf (5) und einem an dem Tastkopf auswechselbar befestigbaren Taststift (6, 32) umfassend nachfolgende Schritte: – Einwechseln eines neuen Taststiftes (32) am Tastkopf (5) – Kalibrieren des neuen Taststiftes (32) und Speichern der Taststift spezifischen Kalibrierdaten – Berechnen wenigstens einer Längeninformation (
bzw. l_Taster) des neuen Taststiftes (32) aus den gespeicherten Kalibrierdaten – Vergleichen der berechneten Längeninformation mit wenigstens einem vorgegebenen Schwellwert (l_max.) – Ausgeben einer Information an den Benutzer, ob die Längeninformation (
bzw. l_Taster) den Schwellwert (l_max.) überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Information eine akustische Information ist oder eine visuelle Information ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die visuelle Information auf dem Bildschirm des Steuerrechners (8) des Koordinatenmeßgerätes ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Information durch den Farbwechsel eines Elementes auf dem Bildschirm gezeigt wird und/oder schriftlich angezeigt wird.
Verfahren nach Ansprüchen 1–4, wobei der neue Taststift (32) ein Tastelement (29, 30, 31) umfaßt und die Kalibrierdaten die Ablage des Mittelpunktes (M₂₉) des Tastelementes (29) gegenüber einem vordefinierten Referenzpunkt (R) mit bekannter Lage gegenüber einem Ankoppelpunkt (A) des Taststiftes (32) am Tastkopf (5) umfassen, wobei die Längeninformation (
bzw. l_Taster) aus der gemessenen Ablage des Mittelpunktes (M₂₉) des neuen Tastelementes (29) gegenüber dem Referenzpunkt (R) und aus der Ablage des Referenzpunktes (R) gegenüber dem Ankoppelpunkt (A) des Taststiftes (32) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Referenzpunkt (R) der Mittelpunkt (M₂₂) des Tastelementes (22) eines vorab kalibrierten Bezugstaststiftes (6) mit bekannter Geometrie ist.
Verfahren nach Anspruch 1–6, wobei bei einem Überschreiten des Schwellwertes (l_max.) die Antastgeschwindigkeit (v_Taster) und/oder die Beschleunigung des Taststiftes (a_Taster) des Koordinatenmeßgerätes vermindert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Verminderung der Antastgeschwindigkeit (a_Taster) und/oder der Beschleunigung (a_Taster) proportional zur Überschreitung des Schwellwertes (l_max.) erfolgt.
Koordinatenmeßgerät mit – einem in den Koordinatenrichtungen (x, y, z) verfahrbaren Tasttkopf (5) – einem auswechselbar am Tastkopf (5) befestigbaren Taststift (6, 32) – einer Steuereinheit (Steuerrechner 8, Steuerung 7) zum Steuern der Komponenten des Koordinatenmeßgerätes, wobei das Koordinatenmeßgerät durch die Steuerung derart steuerbar ist, daß für einen neu am Tastkopf (5) aufgenommenen Taststift (32) folgendes Verfahren durchgeführt wird: – der neue eingewechselte Taststift (32) wird kalibriert und die Kalibrierdaten werden gespeichert – aus den gespeicherten Kalibrierdaten wird wenigstens eine Längeninformation (
bzw. l_Taster) des neuen Taststiftes (32) berechnet – die berechnete Längeninformation
wird mit wenigstens einem vorgegebenen Schwellwert (lmax.) verglichen – es wird eine Information an den Benutzer ausgegeben, ob die Längeninformation (
bzw. l_Taster) den Schwellwert überschreitet.
Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit (7, 8) derart beschaffen ist, daß die Information eine akustische Information ist oder eine visuelle Information ist.
Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 10, wobei die Steuereinheit (7, 8) derart beschaffen ist, daß die visuelle Information auf dem Bildschirm des Steuerrechners (7) des Koordinatenmeßgerätes ausgegeben wird.
Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 11, wobei die Steuereinheit (7, 8) derart beschaffen ist, daß die Information durch den Farbwechsel eines Elementes auf dem Bildschirm gezeigt wird und/oder schriftlich angezeigt wird.
Koordinatenmeßgerät nach Ansprüchen 9–12, wobei der neue Taststift ein Tastelement (29) umfaßt und die Steuereinheit (7, 8) derart beschaffen ist, daß die Kalibrierdaten die Ablage des Mittelpunktes (M₂₉) des Tastelementes (29) gegenüber einem vordefinierten Referenzpunkt (R) mit bekannter Lage gegenüber einem Ankoppelpunkt (A) eines Taststiftes (32) am Tastkopf (5) umfassen, wobei die Längeninformation (
bzw. l_Taster) aus der gemessenen Ablage des Mittelpunktes (M₂₉) des Tastelementes (29) gegenüber dem Referenzpunkt (R) und aus der Ablage des Referenzpunktes (R) gegenüber dem Ankoppelpunkt (A) des Taststiftes (32) bestimmt wird.
Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 13, wobei die Steuereinheit (7, 8) derart beschaffen ist, daß der Referenzpunkt (R) der Mittelpunkt (M₂₂) eines Tastelementes (22) eines vorab kalibrierten Bezugstaststiftes (6) mit bekannter Geometrie ist.
Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 9–14, wobei die Steuereinheit derart beschaffen ist, daß bei einem Überschreiten des Schwellwertes (lmax.) die Antastgeschwindigkeit (v_Taster) und/oder die Beschleunigung (a_Taster) des Koordinatenmeßgerätes vermindert wird.
Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 15, wobei die Steuereinheit (7, 8) derart beschaffen ist, daß die Verminderung der Antastgeschwindigkeit (v_Taster) und/oder der Beschleunigung (a_Taster) proportional zur Überschreitung des Schwellwertes (l_max.) erfolgt.