DE19980859B4 - Multi-coordinate measuring and testing device - Google Patents

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Abstract

Mehrkoordinatenmess- und -prüfeinrichtung für ein Werkstück mit zumindest einem optischen und einem taktilen Sensor (5, 10), wobei ein Gehäuse (3) für den optischen Sensor (5) über eine Z-Pinole (4) mit einem Schlitten od. dgl. Bewegungsmittel verbunden ist, wobei in
dem Gehäuse (3) für den optischen Sensor (5) eine Wechseleinrichtung (9) für den taktilen Sensor (10) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) über die Z-Pinole (4) mit dem Schlitten od. dgl. Bewegungsmittel austauschbar verbunden ist, wobei anstelle des herkömmlichen taktilen Sensors (10) die Z-Pinole (4) mit dem Schlitten od. dgl. Bewegungsmittel verbunden ist, so dass der optische Sensor im Austausch zu dem bisher verwendeten taktilen Sensor an dem Schlitten oder dgl. Bewegungsmittel fest montiert und justiert wird und die Wechseleinrichtung (9) den herkömmlichen taktilen Sensor aufnimmt.Mehrkoordinatenmess- and -prüfeinrichtung for a workpiece with at least one optical and a tactile sensor (5, 10), wherein a housing (3) for the optical sensor (5) via a Z-quill (4) with a carriage od. Like. Moving means is connected, in
the housing (3) for the optical sensor (5) is provided a change device (9) for the tactile sensor (10),
characterized in that the housing (3) via the Z-sleeve (4) od with the carriage. The like. Movement means is interchangeably connected, instead of the conventional tactile sensor (10) od Z-quill (4) with the carriage od. Like. Movement means is connected, so that the optical sensor in exchange for the previously used tactile sensor on the carriage or the like. Movement means is firmly mounted and adjusted and the changing device (9) receives the conventional tactile sensor.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrkoordinatenmess- und -prüfeinrichtung für ein Werkstück mit zumindest einem optischen und einem taktilen Sensor, wobei ein Gehäuse für den optischen Sensor über eine Z-Pinole mit einem Schlitten od. dgl. verbunden ist.The The invention relates to a multi-coordinate measuring and testing device for a workpiece with at least one optical and one tactile sensor, wherein a casing for the optical sensor via a Z-quill with a slide od. Like. Connected.

In der dimensionalen Koordinatenmesstechnik werden verschiedene Sensoren verwendet. Vorzugsweise werden tastende (taktile), optische Systeme und Lasersysteme eingesetzt. Diese Sensoren werden in der Multi-Sensor-Technik an einer Maschine innerhalb eines Messablaufes kombiniert eingesetzt. So ist es möglich, nahezu alle Messaufgaben zu lösen, die von nur einem Sensor nicht gelöst werden können.In The dimensional coordinate metrology will be different sensors used. Preferably, tactile (optical) systems are used and laser systems used. These sensors are used in multi-sensor technology at one Machine used within a measuring sequence combined. So Is it possible, to solve almost all measuring tasks, which can not be solved by just one sensor.

Einfache Koordinatenmessmaschinen besitzen lediglich einen taktilen Sensor und sind somit in ihrer Einsatzfähigkeit beschränkt. Zur Ergänzung dieser Maschinen sind auf dem Markt optische Sensoren erhältlich, die im Austausch zum tastenden Sensor eine optische Abtastung erlauben. Eine derartige Mehrkoordinatenmess- und -prüfeinrichtung ist beispielsweise in der EP 0 330 901 A1 gezeigt. In der Praxis hat sich aber gezeigt, dass es bei der Messung mit dem optischen Sensor häufig zu Kollisionen mit dem Werkstück durch den taktilen Sensor kommt, was unerwünscht ist. Deshalb wird in der Regel bei einem Wechsel von taktilem Sensor zu optischem Sensor der taktile Sensor manuell vom Messkopf entfernt, so dass eine Kollision vermieden wird. Damit wiederum ist jedoch der Nachteil verbunden, dass eine genaue Kalibrierung der Systeme zueinander nicht gewährleistet ist, so dass ein kombiniertes Messen mit taktilem und optischem Sensor nur eingeschränkt oder garnicht möglich ist.Simple coordinate measuring machines have only one tactile sensor and are therefore limited in their operational capability. To complement these machines, optical sensors are available on the market that allow optical scanning in exchange for the momentary sensor. Such a multi-coordinate measuring and -prüfeinrichtung is for example in the EP 0 330 901 A1 shown. In practice, however, it has been shown that during the measurement with the optical sensor, collisions with the workpiece often occur through the tactile sensor, which is undesirable. Therefore, the tactile sensor is usually removed manually from the measuring head in a change from tactile sensor to optical sensor, so that a collision is avoided. However, this in turn has the disadvantage that an accurate calibration of the systems to each other is not guaranteed, so that a combined measurement with tactile and optical sensor is limited or not at all possible.

Aus der DE 43 27 250 A1 ist ein Verfahren zur Koordinatenmessung an Werkstücken nebst einer entsprechenden Messmaschine bekannt, die als 3D-Messmaschine ausgebildet ist. Die Messmaschine weist ein Portal auf, an dem ein Schlitten horizontal verfahrbar gelagert ist. Dieser trägt eine vertikal verstellbare Pinole, an deren unteren Ende ein Messkopf befestigt ist. Der Messkopf enthält ein optisches und ein mechanisches Messsystem. Das optische Messsystem wird beispielsweise durch eine Kamera gebildet. An einem neben dem optischen Messsystem vorgesehenen Träger ist ein schaltender Tastkopf vorgesehen, dessen Tastkörper im Blickfeld des optischen Messsystems liegen. Mit dieser Anordnung ist sowohl eine optische als auch eine mechanische Vermessung von Objekten möglich.From the DE 43 27 250 A1 a method for coordinate measurement on workpieces together with a corresponding measuring machine is known, which is designed as a 3D measuring machine. The measuring machine has a portal on which a carriage is mounted horizontally movable. This carries a vertically adjustable sleeve, at the lower end of a measuring head is attached. The measuring head contains an optical and a mechanical measuring system. The optical measuring system is formed for example by a camera. At a provided next to the optical measuring system carrier a switching probe is provided, the probe body are in the field of view of the optical measuring system. With this arrangement, both an optical and a mechanical measurement of objects is possible.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen und ein kombiniertes Messen mit taktilem und optischem Sensor zu ermöglichen.Of the present invention is based on the object, this disadvantage eliminate and a combined measurement with tactile and optical sensor to enable.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass im Gehäuse für den optischen Sensor eine Wechseleinrichtung für den taktilen Sensor vorgesehen ist.to solution performs this task, that in the case for the optical sensor provided a change device for the tactile sensor is.

Dieser Wechseleinrichtung ist eine Ablagehalterung für den taktilen Sensor, d.h., für den Messtaster zugeordnet. Bei dem Messtaster kann es sich beispielsweise um einen solchen handeln, wie er in der EP 0 562 535 A2 beschrieben ist. Dabei weist dieser Messtaster eine Präzisions-Kupplung auf, die es erlaubt, den Messtaster automatisiert in die Wechseleinrichtung einzusetzen oder aus dieser Einrichtung herauszulösen. Das bedeutet, dass der Messkopf zur Aufnahme des Messtasters die Ablagehalterung anfährt und der Messtaster in die Wechseleinrichtung eingedrückt und dort festgelegt wird.This change device is a storage holder for the tactile sensor, ie, assigned to the probe. The measuring probe may be, for example, such as that in the EP 0 562 535 A2 is described. In this case, this probe on a precision coupling, which allows to automatically insert the probe into the changing device or dissolve out of this device. This means that the measuring head approaches the tray holder to accommodate the probe and the probe is pressed into the changing device and fixed there.

Soll der Messtaster wieder aus der Wechseleinrichtung entnommen werden, so geschieht dies bevorzugt ebenfalls durch Lösen der Kupplung, wie dies in der EP 0 562 535 A2 beschrieben ist. Selbstverständlich sind hier aber auch andere Systeme denkbar und sollen im Rahmen der Erfindung liegen.If the probe again be removed from the changing device, this is preferably done by releasing the clutch, as in the EP 0 562 535 A2 is described. Of course, other systems are also conceivable here and should be within the scope of the invention.

Der neu entwickelte Messkopf ermöglicht so die Kombination von optischem und taktilem Sensor in der Weise, dass der optische Sensor im Austausch zum bisher verwendeten taktilen Sensor an der Z-Pinole fest montiert und justiert wird. Die integrierte Wechseleinrichtung in Verbindung mit der Ablagehalterung ermöglicht das Aufnehmen und Ablegen des taktilen Sensors innerhalb eines Messvorganges und erlaubt somit das kombinierte Messen mit beiden Sensoren ohne die oben beschriebenen Nachteile.Of the newly developed measuring head allows so the combination of optical and tactile sensor in the way that the optical sensor in exchange for previously used tactile Sensor is firmly mounted and adjusted on the Z-quill. The integrated change device in conjunction with the tray holder allows picking and dropping of the tactile sensor within a measuring process and thus allows the combined measurement with both sensors without the ones described above Disadvantage.

In einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann zur Erweiterung der Funktionalität in dem erfindungsgemässen Messkopf noch ein Laser zur Oberflächenabtastung vorgesehen sein. Ferner ist denkbar, dass die Objektive als Wechselobjektive ausgestaltet oder mit einem Zoom versehen sind, um die Anwendungsmöglichkeiten zu verbreitern.In a further preferred embodiment The invention may be used to extend functionality in the invention Measuring head still be provided a laser for Oberflächenabtastung. It is also conceivable that the lenses designed as interchangeable lenses or are provided with a zoom to the possible applications to broaden.

Bevorzugt weist der optische Sensor im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine hochauflösende CCD-Kamera auf, die über ein optisches System das Werkstück senkrecht zur X/Y-Ebene der Messmaschine erfasst. Als Beleuchtung dient ein gegebenenfalls in Sektoren steuerbares, integriertes Ringlicht sowie ein auf dem Messtisch befestigter Leuchttisch. Durch den Kanten- und Oberflächenfokus können so dreidimensionale Messungen ausgeführt werden.Prefers For example, the optical sensor in the present embodiment has a high-resolution CCD camera on that over an optical system the workpiece perpendicular to the X / Y plane the measuring machine recorded. The lighting is an optionally In sectors controllable, integrated ring light and a on the Measuring table fixed light table. Due to the edge and surface focus can so three-dimensional measurements are carried out.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur einen schematisch dargestellten Querschnitt durch einen Messkopf 1 einer Mehrkoordinatenmess- und -prüfeinrichtung für ein nicht näher gezeigtes Werkstück mit einer diesem Messkopf 1 zugeordneten Ablagehalterung 2.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing; this shows in its single figure a schematically represented cross section through a measuring head 1 a Mehrkoordinatenmess- and -prüfeinrichtung for a workpiece not shown in detail with a measuring head 1 associated tray holder 2 ,

Der Messkopf 1 weist ein zweiteiliges Gehäuse 3 auf, welches über eine Pinole 4 mit einem Schlitten od.dgl. Bewegungsmittel verbindbar ist. An diesem Schlitten ist der Messkopf 1 in X und Y-Richtung verfahrbar, ferner ist der Messkopf 1 bevorzugt in Z-Richtung absenkbar.The measuring head 1 has a two-part housing 3 on which over a quill 4 with a carriage or the like. Movement means is connectable. At this slide is the measuring head 1 traversable in the X and Y directions, also the measuring head 1 preferably lowered in the Z direction.

In dem Gehäuse 3 ist ein optischer Sensor 5 integriert, der eine CCD-Kamera 6 aufweist. Über diese Kamera 6 sind Bilder des Werkstückes aufnehmbar, die von der Kamera 6 durch ein Objektiv 7 betrachtet werden.In the case 3 is an optical sensor 5 integrated, which is a CCD camera 6 having. About this camera 6 are pictures of the workpiece receivable by the camera 6 through a lens 7 to be viewed as.

Als Beleuchtung für das Werkstück wird ein Ringlicht 8 um das Objektv 7 angeordnet, welches bevorzugt in Sektoren steuerbar ist. Ferner ist dem Objektiv 7 ein nicht näher gezeigter, auf dem Messtisch befestigter Leuchttisch zugeordnet, so dass durch einen Kanten- und Oberflächenfokus dreidimensionale Messungen ausgeführt werden können.As a lighting for the workpiece is a ring light 8 to the Objektv 7 arranged, which is preferably controllable in sectors. Furthermore, the lens 7 assigned a not shown in detail, mounted on the measuring table light table so that three-dimensional measurements can be performed by an edge and surface focus.

Ferner ist vorgesehen, dass das Objektiv 7 als Wechselobjektiv ausgestaltet ist, so dass ein für ein bestimmtes Werkstück vorgesehenes Objektiv zur Oberflächenermittlung vorgesehen werden kann. Des weiteren ist auch daran gedacht, das Objektiv 7 mit einer Zoom-Einrichtung zu versehen.It is further provided that the lens 7 is designed as an interchangeable lens, so that an intended for a particular workpiece objective for surface detection can be provided. Furthermore, it is also thought, the lens 7 provided with a zoom facility.

Erfindungsgemäss befindet sich neben dem Objektiv 7 in dem Gehäuse 3 eine Wechseleinrichtung 9 für einen Messtaster 10, d.h., für einen taktilen Sensor. Dieser Messtaster 10 befindet sich im Augenblick in der Ablagehalterung 2, kann jedoch jederzeit von der Wechseleinrichtung 9 angefahren und aufgenommen werden.According to the invention is located next to the lens 7 in the case 3 a changing device 9 for a probe 10 ie, for a tactile sensor. This probe 10 is currently in the storage rack 2 However, at any time from the exchange facility 9 be approached and recorded.

Von Vorteil bei der vorliegenden Erfindung ist auch, dass die Z-Pinole des Gehäuses 3 an herkömmliche Aufnahmeeinrichtungen von Schlitten od. dgl., in welchen bisher die herkömmlichen taktilen Sensoren festgelegt waren, eingesetzt werden kann. Hierdurch lässt sich eine erfindungungsgemässe Einrichtung über die Z-Pinole 4 mit einem herkömmlichen taktilen Sensor austauschen.Another advantage of the present invention is that the Z-quill of the housing 3 to conventional recording devices of carriage od. Like., In which hitherto the conventional tactile sensors were fixed, can be used. This makes it possible to have a device according to the invention via the Z-quill 4 replace with a conventional tactile sensor.

Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Bei den heutigen Mehrkoordinatenmess- und -prüfeinrichtungen für Werkstücke werden bevorzugt berührungslose optische Sensoren verwendet, wie beispielsweise der optische Sennsor 5. Jedoch ist die Einsatzfähigkeit eines nur mit einem optischen Sensor ausgestatteten Mehrkoordinatenmess- und -prüfeinrichtung beschränkt, so dass in vielen Anwendungsfällen auch ein taktiler Sensor benötigt wird.The operation of the present invention is as follows:
In today's Mehrkoordinatenmess- and -prüfeinrichtungen for workpieces preferably non-contact optical sensors are used, such as the optical Sennsor 5 , However, the operational capability of a Mehrkoordinatenmess- and -prüfeinrichtung equipped only with an optical sensor is limited, so that in many applications, a tactile sensor is needed.

Gemäss der vorliegenden Erfindung fährt der Messkopf 1 zur Aufnahme des taktilen Sensors 10 die Ablagehalterung 2 an, der taktile Sensor 10 wird von der Wechseleinrichtung 9 übernommen und kann seine Tätigkeit aufnehmen, ohne dass es einer weiteren oder zusätzlichen Kalibrierung des taktilen Sensors bedarf.According to the present invention, the measuring head moves 1 for receiving the tactile sensor 10 the tray holder 2 on, the tactile sensor 10 is from the changing device 9 and can take its action without requiring further or additional calibration of the tactile sensor.

Soll dann wieder eine optische Messung durchgeführt werden, so stört der Messtaster 10 bei Abfahren des Werkstückes durch den Messkopf 1, weshalb er vorher wieder in die Ablagehalterung 2 eingesetzt wird.If an optical measurement is then to be performed again, the probe disturbs 10 when moving the workpiece through the measuring head 1 , which is why he previously returned to the tray holder 2 is used.

Claims (7)

Mehrkoordinatenmess- und -prüfeinrichtung für ein Werkstück mit zumindest einem optischen und einem taktilen Sensor (5, 10), wobei ein Gehäuse (3) für den optischen Sensor (5) über eine Z-Pinole (4) mit einem Schlitten od. dgl. Bewegungsmittel verbunden ist, wobei in dem Gehäuse (3) für den optischen Sensor (5) eine Wechseleinrichtung (9) für den taktilen Sensor (10) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) über die Z-Pinole (4) mit dem Schlitten od. dgl. Bewegungsmittel austauschbar verbunden ist, wobei anstelle des herkömmlichen taktilen Sensors (10) die Z-Pinole (4) mit dem Schlitten od. dgl. Bewegungsmittel verbunden ist, so dass der optische Sensor im Austausch zu dem bisher verwendeten taktilen Sensor an dem Schlitten oder dgl. Bewegungsmittel fest montiert und justiert wird und die Wechseleinrichtung (9) den herkömmlichen taktilen Sensor aufnimmt.Multi-coordinate measuring and testing device for a workpiece with at least one optical and one tactile sensor ( 5 . 10 ), wherein a housing ( 3 ) for the optical sensor ( 5 ) via a Z-quill ( 4 ) with a carriage od. Like. Movement means is connected, wherein in the housing ( 3 ) for the optical sensor ( 5 ) a changing device ( 9 ) for the tactile sensor ( 10 ), characterized in that the housing ( 3 ) via the Z-quill ( 4 ) with the carriage od. Like. Movement means is interchangeably connected, wherein instead of the conventional tactile sensor ( 10 ) the Z-quill ( 4 Moving means is connected to the carriage od. Like., So that the optical sensor is fixedly mounted and adjusted in exchange for the previously used tactile sensor on the carriage or the like. Movement means and the changing device ( 9 ) receives the conventional tactile sensor. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem taktilen Sensor (10) eine Ablagehalterung (2) zugeordnet ist.Device according to claim 1, characterized in that the tactile sensor ( 10 ) a tray holder ( 2 ) assigned. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (3) ein Laser zur Oberflächenabtastung des Werkstückes vorgesehen ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that in the housing ( 3 ) A laser for surface scanning of the workpiece is provided. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (5) eine hochauflösende CCD-Kamera (6) aufweist, die über ein Objektiv (7) das Werkstück senkrecht zur X/Y-Ebene erfasst.Device according to one of claims 1-3, characterized in that the optical sensor ( 5 ) a high-resolution CCD camera ( 6 ), which via a lens ( 7 ) detects the workpiece perpendicular to the X / Y plane. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (7) als Wechselobjektiv ausgestaltet ist.Device according to claim 4, characterized ge indicates that the lens ( 7 ) is designed as an interchangeable lens. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (7) als Zoom-Objektiv ausgestaltet ist.Device according to claim 4, characterized in that the lens ( 7 ) is designed as a zoom lens. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Objektiv (7) ein in Sektoren steuerbares Ringlicht (8) zugeordnet ist.Device according to claim 5 or 6, characterized in that the lens ( 7 ) a sector-controllable ring light ( 8th ) assigned.
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