DE202017107915U1

DE202017107915U1 - Kalibrierschablone und Halteeinrichtung für eine Kalibrierschablone

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Publication number: DE202017107915U1
Application number: DE202017107915.5U
Authority: DE
Original assignee: Carl Mahr Holding GmbH
Current assignee: Carl Mahr Holding GmbH
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2018-01-15
Anticipated expiration: 2027-12-28

Abstract

Kalibrierschablone (10) für ein Messsystem, das eine optische Erfassungseinrichtung aufweist und zur Messung einer Kontur eines rotationssymmetrischen Objekts entlang dessen axialer Erstreckung eingerichtet ist, mit einer transparenten Trägerplatte (11), auf der Kalibrierelemente (14) aus nicht transparentem Material aufgebracht sind, wobei die Kalibrierelemente (14) wenigstens eine Kalibrierelementgruppe (15a, 15b) bildet, die jeweils aufweist: – zwei Elementreihen (18) mit jeweils mehreren ersten Elementen (19), wobei die Mittelpunkte der ersten Elemente (19) einer Elementreihe (18) jeweils in einer ersten Schablonen-Koordinatenrichtung (ZS) auf einer Geraden angeordnet sind und diese Geraden in einer zu der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung (ZS) rechtwinkelig ausgerichteten zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung (XS) mit einem Elementreihenabstand (dr) angeordnet sind, wobei die Mittelpunkte zweier in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung (ZS) unmittelbar benachbarten ersten Elemente (19) einer Elementreihe (18) jeweils denselben ersten Elementabstand (d1) aufweisen, – eine Elementmatrix (20) aus zweiten Elementen (21), die in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung (ZS) mehrere Zeilen (23) und in der zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung (XS) mehrere Spalten (22) der Elementmatrix (20) bilden, wobei die Mittelpunkte zweier in einer Zeile (23) und/oder einer Spalte (22) unmittelbar benachbarter zweiter Elemente (21) einen zweiten Elementabstand (d2) aufweisen, – eine vollständig durch das nicht transparente Material gefüllte Vollkreisfläche (29), – eine vollständig durch eine Kreisumrandung (30) aus nicht transparentem Material umrandete Kreisfläche.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kalibrierschablone für ein Messsystem, das zur Messung der Kontur in Axialrichtung rotationssymmetrischer Objekte, beispielsweise zur Messung von Wellen oder anderer länglicher Objekte, eingerichtet ist, sowie eine Halteeinrichtung für eine solche Kalibrierschablone.
Eine Kalibrierschablone ist beispielsweise in US 6 704 102 B2 offenbart. Dort sind auf einer Trägerplatte verschiedene geometrische Kalibrierelemente aufgebracht, die von einer optischen Erfassungseinrichtung erfasst werden können. Die bekannte Kalibrierschablone soll für verschiedene Vergrößerungen der optischen Erfassungseinrichtung geeignet sein und weist hierfür geometrische Kalibrierelemente in unterschiedlichen Größen auf.
DE 10 2015 122 842 A1 offenbart eine Kalibrierplatte mit verschiedenen Kalibrierelementen zur Kalibrierung einer 3D-Erfassungseinrichtung mit Kameras und einen Spiegel zur Kalibrierung eines Projektors.
DE 44 39 557 A1 beschreibt ein Retikel mit konzentrischen Kreisen, das zur Kalibrierung einer optischen Erfassungseinrichtung eines Messsystems für unterschiedliche Vergrößerungen verwendet werden kann. Abhängig von der gewählten Vergrößerung wird jeweils einer der konzentrischen Ringe in der richtigen Größe abgebildet.
DE 20 2007 007 786 U1 beschreibt einen Prüfkörper für optische Messeinrichtungen. Am Prüfkörper sind verschieden große Kalibrierelemente vorhanden, so dass für unterschiedliche Vergrößerungen der optischen Erfassungseinrichtung mit demselben Prüfkörper kalibriert werden kann. Als Kalibrierelemente sind beispielsweise eine Reihe von Strichen, Rechtecken, Quadraten, Vollkreisen, Kreisringen, usw. beschrieben.
WO 03/023321 A1 beschreibt das Verwenden eines zweidimensionalen Kalibrierfeldes zur Justage von Achsen eines Einstell- oder Messsystems. In einem Messvorgang sollen translatorische, rotatorische und Rechtwinkeligkeitsabweichungen erfasst werden.
Die bekannten Kalibrierschablonen werden somit entweder zur Justage der Maschinenachsen eines Messsystems oder zur Kalibrierung der optischen Erfassungseinrichtung eines Messsystems verwendet.
Bei optischen Messsystemen zur Messung der Kontur rotationssymmetriescher Objekte, insbesondere Wellen, werden in der Regel wenigstens eine Zeilenkamera oder eine Matrixkamera als optische Erfassungseinrichtung eingesetzt. Die Messung erfolgt in Durchlicht. Das zu messende Objektwird dabei üblicherweise im Telezentriebereich der Beleuchtung und der optischen Erfassungseinrichtung angeordnet. Gerade im Telezentriebereich auf der Höhe der Längsachse der Welle muss für eine exakte Messung kalibriert werden. Bei dieser Kalibrierung müssen Messfehler des Messsystems vollständig ermittelt werden können, um diese beispielsweise durch rechnerische Korrekturen beseitigen zu können.
Es kann als Aufgabe der Erfindung angesehen werden, eine Kalibrierschablone anzugeben, die ein einfaches Kalibrieren eines Messsystems zur Messung der Kontur in Axialrichtung von rotationssymmetrischen Objekten ermöglicht, das eine optischen Erfassungseinrichtung aufweist, wobei die optische Erfassungseinrichtung mit derselben Kalibrierschablone in einer Aufspannung kalibriert werden soll. Außerdem soll eine geeignete Halteeinrichtung für eine Kalibrierschablone geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Kalibrierschablone mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Halteeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Die Kalibrierschablone ist zur Kalibrierung eines Messsystems eingerichtet, wobei das Messsystem eine optische Erfassungseinrichtung aufweist und zur Messung der Kontur rotationssymmetrischer Objekte in Axialrichtung, beispielsweise zur Messung von Wellen oder anderer länglicher Objekte eingerichtet ist. Das Messsystem kann daher auch als Wellenmesssystem bezeichnet werden.
Die Kalibrierschablone hat eine transparente Trägerplatte, vorzugsweise aus Glas, auf der mehrere Kalibrierelemente aus einem nicht transparenten Material aufgebracht sind. Bevorzugt sind sämtliche Kalibrierelemente auf derselben Fläche der Trägerplatte angeordnet. Beispielsweise können die vorhandenen Kalibrierelemente durch eine Chromschicht auf der Trägerplatte gebildet sein. Jedes Kalibrierelement kann als ein positives oder negatives Strukturelement ausgebildet sein. Negative Strukturelemente umranden eine transparente Geometrie. Positive Strukturelemente decken eine nicht-transparente Geometrie vorzugsweise vollflächig ab und umschließen bevorzugt keine transparenten Bereiche.
Die Kalibrierelemente bilden eine oder mehrere Kalibrierelementgruppen, die jeweils zur Kalibrierung einer zugeordneten optischen Erfassungseinrichtung des Messsystems eingerichtet ist bzw. sind.
Es sind zwei Elementreihen mit jeweils mehreren ersten Elementen für jede Kalibrierelementgruppe vorhanden. Die Mittel- oder Kreuzungspunkte dieser ersten Elemente einer Elementreihe sind jeweils auf einer Geraden angeordnet, die sich in einer ersten Schablonen-Koordinatenrichtung der Kalibrierschablone erstreckt. Die Geraden, auf denen die ersten Elemente einer jeweiligen Elementreihe angeordnet sind, haben in einer zur ersten Schablonen-Koordinatenrichtung rechtwinkligen zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung der Kalibrierschablone einen Elementreihenabstand. Die Mittel- oder Kreuzungspunkte zweier unmittelbar benachbarter ersten Elemente einer Elementreihe haben in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung jeweils denselben ersten Elementabstand.
Die ersten Elemente können beispielsweise durch kreisförmige Elemente und/oder Kreuze und/oder andere geeignete geometrische Elemente gebildet sein. Vorzugsweise sind die ersten Elemente durch Vollkreise gebildet (positives Strukturelement).
Außerdem weisen die Kalibrierelemente eine Elementmatrix aus zweiten Elementen auf. Die zweiten Elemente können analog zu den ersten Elementen Kreise, vorzugsweise Vollkreise, Kreuze oder dergleichen sein. Die zweiten Elemente bilden in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung mehrere Zeilen und in der zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung mehrere Spalten der Elementmatrix. Die Mittelpunkte, Kreuzungspunkte oder dergleichen zweier unmittelbar benachbarter zweiter Elemente in einer Zeile und/oder einer Spalte haben einen zweiten Elementabstand. Der zweite Elementabstand kann in Zeilenrichtung und in Spaltenrichtung gleich oder unterschiedlich groß sein. Vorzugsweise rastern Zeilen und Spalten der Elementmatrix den genutzten Bildbereich des Kamerachips vollständig ab, wenn sich die Elementmatrix im Bildbereich befindet und keine Relativbewegung zwischen der Kamera und der Kalibrierschablone stattfindet. Das ergibt in der Regel eine unterschiedliche Anzahl von Zeilen und Spalten der Elementmatrix. Die Anzahl der Zeilen und die Anzahl der Spalten können auch gleich groß sein.
Ein weiteres Kalibrierelement ist durch eine vollständig von dem nicht transparenten Material ausgefüllte Vollkreisfläche und wenigstens eine durch das nicht transparente Material umrandete transparente bzw. nicht ausgefüllte Kreisfläche gebildet, die als Kreisumrandung bezeichnet werden kann. Die Innenfläche der Kreisumrandung ist vorzugsweise vollständig frei von nicht transparentem Material. Die Vollkreisfläche und die Kreisumrandung können in einem Bereich zwischen den Elementreihen angeordnet sein.
Mittels der Vollkreisfläche kann ein Außendurchmesser durch die optische Erfassungseinrichtung gemessen werden. Mittels der Kreisumrandung kann ein Innendurchmesser durch die optische Erfassungseinrichtung gemessen werden. Alternativ oder zusätzlich kann für die Vollkreisfläche und/oder die Kreisumrandung auch jeweils die Rundheit ermittelt werden. Durch diese unterschiedlichen Messungen eines Außen- bzw. Vollkreises und einer Kreisumrandung können für die Messungen von Außen- und Innenkonturen jeweils separate geeignete Korrekturfunktion ermittelt werden.
Mit Hilfe der beiden Elementreihen kann das Messsystem derart kalibriert werden, dass im Hinblick auf die Relativposition bzw. Relativbewegung zwischen der Kalibrierschablone und der optischen Erfassungseinrichtung der Kalibriervorgang der auf dem kalibrierten Messsystem durchzuführenden Messung des Objekts entspricht oder nahe kommt. Beispielsweise kann als erstes eine Achsbewegung einer Achse des Messsystems in Axialrichtung kalibriert werden. Zweitens kann die Geradheit der Achsbewegung in Axialrichtung geprüft und/oder gemessen werden. Mittels der Elementreihen lässt sich im vorgegebenen Raster des ersten Elementabstandes eine Geradheitsmessung durchführen und/oder der Abstand zwischen den ersten Elementen kann entlang der Elementreihe gemessen werden und zwar an den axialen Stellen, an denen sich beim kalibrierten Messsystem das zu messende rotationssymmetrische Objekt, beispielsweise die zu messende Welle, befindet.
Vorzugsweise ist der Elementreihenabstand mindestens so groß, wie der maximale Durchmesser einer zu messenden Welle.
Mittels der Elementmatrix können Verzeichnungen der optischen Erfassungseinrichtung in einer Ebene rechtwinkelig zur optischen Achse erfasst werden. Außerdem lassen sich Verkippungen der Kalibrierschablone bzw. der Trägerplatte gegenüber der optischen Achse der Erfassungseinrichtung oder einer anderen Bezugsachse des Messsystems ermitteln. Je größer der Abstand der randseitigen Reihen bzw. Spalten der Elementmatrix ist, desto größer ist die erreichbare Genauigkeit bei der Bestimmung der Verkippung. Vorzugsweise ist der Abstand derart gewählt, dass die Elementmatrix den Bildbereich des Kamerachips sozusagen vollständig ausfüllt.
Mit einer derartigen Kalibrierschablone kann ein z.B. für die Wellenmessung eingerichtetes Messsystem kalibriert werden. Sowohl die optische Erfassungseinrichtung selbst, als auch die zur Messung verwendeten Maschinenachsen des Messsystems können beim Kalibrieren berücksichtigt werden. Mehrere verschiedene Normale, Prüfkörper oder dergleichen sind zur vollständigen Kalibrierung des Messsystems nicht notwendig. Dies wird mittels der Kalibrierschablone sozusagen in einer Aufspannung erreicht.
Vorzugsweise befindet sich der Mittel- oder Kreuzungspunkt eines ersten Elements der einen Elementreihe und der Mittel- oder Kreuzungspunkt eines ersten Elements der jeweils anderen Elementreihe auf einer sich in der zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung erstreckenden Geraden. Die ersten Elemente der beiden Elementreihen bilden somit jeweils Paare, die auf einer gemeinsamen Geraden in der zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung angeordnet sind. In der Gebrauchslage der Kalibrierschablone entspricht die erste Schablonen-Koordinatenrichtung einer Axialrichtung eines zu messenden rotationssymmetrischen Objekts und die zweite Schablonen-Koordinatenrichtung ist rechtwinkelig dazu ausgerichtet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Elementabstand kleiner als der erste Elementabstand.
Es ist weiter bevorzugt, wenn der erste Elementabstand ein ganzzahliges Vielfaches des zweiten Elementabstandes ist. Vorzugsweise ist der zweite Elementabstand um den Faktor 5 kleiner als der erste Elementabstand. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt der erste Elementabstand 5 mm und der zweite Elementabstand 1 mm.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn der Elementreihenabstand ein ganzzahliges Vielfaches des zweiten Elementabstandes ist.
Die ersten und/oder zweiten Elemente sind bei einem Beispiel durch Kreise, insbesondere Vollkreise, gebildet, die einen Durchmesser von 0,4 mm bis 0,6 mm aufweisen können.
Vorzugsweise haben die Mittel- oder Kreuzungspunkte der zweiten Elemente der beiden äußersten Zeilen der Elementmatrix einen Abstand zueinander, der größer ist als der Elementreihenabstand. Die Größe der Elementmatrix ist in der zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung mithin vorzugsweise größer als der Elementreihenabstand.
Es ist bevorzugt, wenn sich die beiden Elementreihen in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung durch die Elementmatrix hindurch fortsetzen und in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung auf beiden Seiten der Elementmatrix jeweils erste Elemente der Elementreihen vorhanden sind. Im Bereich der Elementmatrix können dabei erste Elemente einer Elementreihe mit jeweils einem zweiten Element der Elementmatrix zusammenfallen. Somit kann in einer betreffenden Zeile der Elementmatrix ein Teil der zweiten Elemente übereinstimmen mit einem ersten Element einer betreffenden Elementreihe.
Zusätzlich zu den ersten und zweiten Elementen kann bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wenigstens ein weiteres Kalibrierelement vorhanden sein, das beispielsweise ein Testmuster zur Bestimmung der Auflösung der optischen Erfassungseinheit bilden kann. Das Testmuster kann beispielsweise eine kreisförmige Gestalt mit Kreissektoren aus nicht transparentem Material aufweisen, die in Umfangsrichtung regelmäßig verteilt mit Abstand zueinander angeordnet sind. Bei dem Testmuster kann es sich beispielsweise um einen sogenannten „Siemensstern“ handeln. Bevorzugt sind mehrere und beispielsgemäß drei solcher Testmuster vorhanden, die identisch ausgeführt sein können.
Es ist vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Testmuster in einem Bereich der Trägerplatte zwischen den beiden Elementreihen angeordnet ist.
Ein weiteres Kalibrierelement ist vorzugsweise durch wenigstens eine gerade Linie gebildet. Die wenigstens eine gerade Linie kann sich in die erste Schablonen-Koordinatenrichtung oder die zweite Schablonen-Koordinatenrichtung erstrecken. Es ist auch möglich, eine oder mehrere sich in die erste Schablonen-Koordinatenrichtung erstreckende Linien sowie eine oder mehrere sich in die zweite Schablonen-Koordinatenrichtung erstreckende Linien als Kalibrierelemente anzuordnen. Eine sich in die erste Schablonen-Koordinatenrichtung erstreckende Linie kann dabei außermittig mit bekanntem Abstand von der Mittellinie zwischen den beiden Elementreihen angeordnet sein.
Zumindest eine der Linien kann die Elementmatrix durchsetzen, vorzugsweise anstelle einer Spalte oder Reihe von zweiten Elementen. Die Linie kann beispielsweise mittig zwischen den Mittel- oder Kreuzungspunkte der zweiten Elemente in den unmittelbar benachbarten Spalten oder Reihen angeordnet sein.
Mehrere und vorzugsweise drei ausgewählte zweite Elemente der Elementmatrix können bei einem Ausführungsbeispiel eine andere und vorzugsweise größere Abmessung aufweisen als die anderen zweiten Elemente, beispielsweise einen größeren Außendurchmesser. Diese ausgewählten zweiten Elemente bilden ein Polygon, beispielsweise ein Dreieck, das nicht spiegelsymmetrisch ist zur ersten Schablonen-Koordinatenrichtung und/oder zur zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung. Dadurch kann die Vorder- und Rückseite der Kalibrierschablone unterschieden werden.
Die erfindungsgemäße Halteeinrichtung für eine Kalibrierschablone hat einen Rahmen, der an seiner Außenseite ein Aufnahmemittel zum Anordnen in einem Messsystem aufweist. Das Aufnahmemittel ist vorzugsweise so ausgeführt, dass die Halteeinrichtung anstelle eines zu messenden Objekts – beispielsweise einer zu messenden Welle – in dem Messsystem auf gleicher Weise angeordnet werden kann. Über das Aufnahmemittel am Rahmen kann die Kalibrierschablone in einer Werkstückhalterung des Messsystems zur Kalibrierung eingespannt werden. Die Spannkräfte der Aufnahme des Messsystems werden dabei durch den Rahmen aufgenommen und nicht auf die Kalibrierschablone übertragen.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Aufnahmemittel durch zwei konische Vertiefungen gebildet sein, die entlang einer gemeinsamen Aufnahmeachse auf gegenüberliegenden Seiten an dem Rahmen angeordnet und von der Außenseite zugänglich sind, beispielsweise für jeweils eine Reitstockspitze der Werkstückhalterung des Messsystems.
Zu der Halteeinrichtung gehören außerdem zwei separate Halteteile, die dazu eingerichtet sind, an zwei Stellen der Kalibrierschablone angeordnet zu werden, insbesondere an in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung der Kalibrierschablone gegenüberliegenden Seiten. Die Halteteile können kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder vorzugsweise stoffschlüssig mit der Kalibrierschablone verbunden werden. Bei einer Ausführungsform ist die Kalibrierschablone mit den Halteteilen verklebt..
Eine Lagereinrichtung der Halteeinrichtung ist dazu eingerichtet, die Halteteile bewegbar an dem Rahmen zu lagern. Mittels einer einstellbaren Justageeinrichtung kann die Position und die Ausrichtung der Halteteile relativ zum Rahmen eingestellt werden. Mithin kann mittels der Justageeinrichtung die Ausrichtung der Kalibrierschablone bzw. der Trägerplatte relativ zum Rahmen und der optischen Erfassungseinrichtung eingestellt und dadurch insbesondere eine Ausrichtung rechtwinklig zur optischen Achse der optischen Erfassungseinrichtung des Messsystems ausgerichtet werden.
Es ist vorteilhaft, wenn die Justageeinrichtung dazu eingerichtet ist, die Position und die Ausrichtung der Halteteile relativ zu dem Rahmen in mehreren und vorzugsweise fünf oder sechs Freiheitsgraden einzustellen. Dadurch lässt sich beispielsweise auch ein Koordinatenursprung der Kalibrierschablone in eine vorgegebene Lage im Raum bewegen. Für jeden einzustellenden Freiheitsgrad weist die Justageeinrichtung vorzugsweise ein separates Einstellelement auf. Jedes vorhandene Einstellelement kann beispielsweise einen entlang einer jeweiligen Justageachse bewegbaren Positionieranschlag aufweisen bzw. durch einen solchen Positionieranschlag gebildet sein. Beispielsweise kann ein Gewindebolzen, der in einem Gewindeloch im Rahmen aufgenommen ist, als Positionieranschlag verwendet werden.
Die Lagereinrichtung weist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel Stützelemente auf, die bewegbar und insbesondere elastisch bewegbar an dem Rahmen gelagert sind. Die Stützelemente sind bevorzugt unbeweglich mit dem Halteteil verbunden. Die Stützelemente können eine stiftförmige Gestalt aufweisen.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn jedem Stützelement ein Lagerelement zugeordnet ist. Als Lagerelement kann eine Feder, insbesondere eine Schraubenfeder, und/oder ein elastischer Körper und/oder ein Permanentmagnet eingesetzt werden. Das Lagerelement erzeugt vorzugsweise eine Vorspannkraft, die zwischen dem Rahmen und dem Stützelement wirkt. Über das Lagerelement kann optional auch eine elastische Lagerung in Richtung radial zur Wirkrichtung der Vorspannkraft erreicht werden.
Es ist vorteilhaft, wenn die Vorspannkraft eines jeweiligen Lagerelements das Halteteil parallel zu einer der Justageachsen gegen den Positionieranschlag drängt. Mittels der Vorspannkraft wird daher die Anlage zwischen dem Halteteil und dem Positionieranschlag sichergestellt, so dass das Halteteil die durch den Positionieranschlag vorgegebene Position in Richtung der entsprechenden Justageachse einnimmt. Dabei kann die Einleitung der Vorspannkraft durch wenigstens ein Lagerelement und die Abstützung der Vorspannkraft am zugeordneten Positionieranschlag auf derselben Seite der Kalibrierschablone erfolgen. Der Kraftfluss kann daher auf dieser Seite geschlossen werden, so dass kein Gegenhalten oder Abstützen auf der jeweils entgegengesetzten Seite der Kalibrierschablone erfolgen muss.
Der Rahmen hat vorzugsweise zwei sich in einer ersten Rahmen-Koordinatenrichtung des Rahmens erstreckende Längsschenkel und zwei sich in einer zweiten Rahmen-Koordinatenrichtung des Rahmens erstreckende Querschenkel. Die zweite Rahmen-Koordinatenrichtung verläuft rechtwinklig zu der ersten Rahmen-Koordinatenrichtung. Es ist dabei vorteilhaft, wenn nur an einem der beiden Längsschenkel wenigstens ein Stützelement und/oder wenigstens ein Lagerelement angeordnet ist. Der jeweils andere Längsschenkel ist vorzugsweise frei von Stützelementen bzw. Lagerelementen. Das an dem Längsschenkel angeordnete Stützelement erstreckt sich vorzugsweise in der zweiten Rahmen-Koordinatenrichtung. Das an dem wenigstens einen Längsschenkel angeordnete Lagerelement erzeugt vorzugsweise eine Vorspannkraft in die zweite Rahmen-Koordinatenrichtung.
Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass jedes Lagerelement zusätzlich zu der Vorspannkraft weitere Kraftkomponenten in andere Richtungen erzeugen kann, deren Beträge vorzugsweise deutlich kleiner sind als der Betrag der Vorspannkraft.
Es ist weiter bevorzugt, wenn an den beiden Querschenkeln jeweils wenigstens ein Stützelement und/oder wenigstens ein Lagerelement angeordnet ist. Ein an einem Querschenkel angeordnetes Stützelement erstreckt sich dabei vorzugsweise in eine dritte Rahmen-Koordinatenrichtung des Rahmens, die sowohl rechtwinklig zu der ersten, als auch zu der zweiten Rahmen-Koordinatenrichtung ausgerichtet ist. Ein an dem Querschenkel angeordnetes Lagerelement erzeugt vorzugsweise eine Vorspannkraft in die dritte Rahmen-Koordinatenrichtung.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Halteeinrichtung frei sein von einem Lagerelement, das eine Vorspannkraft in die erste Rahmen-Koordinatenrichtung erzeugt.
Jedes Halteteil kann vorzugsweise eine Anlagefläche aufweisen, an der eine Kalibrierschablone bzw. deren Trägerplatte angelegt werden kann. Die Anlagefläche erstreckt sich vorzugsweise in einer Ebene, die durch die erste Koordinatenrichtung und die zweite Koordinatenrichtung aufgespannt ist. Die Anlagefläche kann in die erste Koordinatenrichtung und/oder in die zweite Koordinatenrichtung jeweils durch einen Anschlagvorsprung begrenzt sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist jedes Halteteil sozusagen durch einen Winkel gebildet. Es kann zwei recht- winklig aneinander anschließende Halteschenkel aufweisen, wobei jeder Halteschenkel einen Abschnitt der Anlagefläche und einen Anschlagvorsprung aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend im Einzelnen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Kalibrierschablone,
2 ein Ausführungsbeispiel einer Halteeinrichtung für die Kalibrierschablone aus 1 mit einer solchen Kalibrierschablone in einer Draufsicht auf eine Vorderseite,
3 eine perspektivische Darstellung der Halteeinrichtung aus 2 mit Blick schräg auf die Vorderseite,
4 eine perspektivische Darstellung der Halteeinrichtung aus den 2 und 3 mit Blick schräg auf eine der Vorderseite entgegengesetzten Rückseite,
5 eine Explosionsdarstellung der Halteeinrichtung aus den 2–4,
6 einen Längsschnitt durch die Halteeinrichtung gemäß Schnittlinie VI-VI in 2,
7 eine Seitenansicht der Halteeinrichtung aus den 2–6,
8 eine Querschnittsansicht durch die Halteeinrichtung gemäß der Schnittlinie VIII-VIII in 2,
9 eine schematische Darstellung unterschiedlicher Kalibrierelemente in Form eines Testmusters, einer Vollkreisfläche sowie einer Kreisumrandung,
10 eine vergrößerte schematische Darstellung einer ersten Elementmatrix,
11 eine schematische Darstellung von Elementen der ersten Elementmatrix aus 10, die eine größere Abmessung haben als die anderen Elemente der ersten Elementmatrix,
12 eine schematische vergrößerte Darstellung einer zweiten Elementmatrix und
13 eine vergrößerte Darstellung der Anordnung von Elementen der zweiten Elementmatrix aus 12, die eine größere Abmessung haben als die anderen Elemente der zweiten Elementmatrix.
In 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Kalibrierschablone 10 veranschaulicht. Die Kalibrierschablone 10 weist eine Trägerplatte 11 aus einem transparenten Material auf. Die Trägerplatte 11 kann beispielsweise aus Glas bestehen. Die Trägerplatte 11 hat beispielsweise eine rechteckförmig konturierte Vorderseite 12 und eine entsprechend konturierte Rückseite 13 (4). Auf der Vorderseite 12 sind mehrere Kalibrierelemente 14 vorhanden. Die Rückseite 13 ist frei von Kalibrierelementen 14. Die Kalibrierelemente 14 sind flächige, zweidimensionale Formen. Jedes Kalibrierelement 14 kann einen geometrische Form oder mehrere separate geometrische Formen wie Punkte, Kreuze, sternförmige Strukturen, Rechtecke, Quadrate, Kreise, usw. aufweisen.
Die Kalibrierelemente 14 sind beispielsgemäß durch eine Schicht gebildet, die im Hinblick auf einen von einer optischen Erfassungseinrichtung eines Messsystems verwendeten Lichtwellenlängenbereich, beispielsweise einfarbiges Licht, wie etwa grünes Licht, aus einem nicht transparenten Material besteht. Beim Ausführungsbeispiel sind die Kalibrierelemente 14 durch eine aufgebrachte Chromschicht gebildet.
Wie es in 1 veranschaulicht ist, können die Kalibrierelemente 14 mehrere Kalibrierelementgruppen 15 bilden. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel bildet ein Teil der Kalibrierelemente 14 eine erste Kalibrierelementgruppe 15a und ein anderer Teil der Kalibrierelemente 14 bildet eine zweite Kalibrierelementgruppe 15b. Es können auch Kalibrierelemente 14 vorhanden sein, die zu keiner der beiden Kalibrierelementgruppen 15a, 15b gehören, bzw. die mehreren oder allen Kalibrierelementgruppen 15a, 15b zugeordnet sind. Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann auch lediglich eine einzige Kalibrierelementgruppe 15 vorhanden sein.
Zwei der vorhandenen Kalibrierelemente 14 jeder Kalibrierelementgruppe 15a, 15b sind jeweils durch eine Elementreihe 18 gebildet. Jede Elementreihe 18 weist eine Mehrzahl von ersten Elementen 19 auf. Die ersten Elemente 19 haben beim Ausführungsbeispiel die Gestalt eines Vollkreises. Die ersten Elemente 19 einer jeweiligen Elementreihe 18 sind in einer ersten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S der Kalibrierschablone 10 in einer Reihe angeordnet, so dass ihre Mittelpunkte auf einer gemeinsamen Geraden liegen. Zwei in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S unmittelbar benachbarte erste Elemente 19 haben jeweils einen ersten Elementabstand d1. Die beiden Elementreihen 18 sind in einer zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung X_S mit Abstand zueinander angeordnet. Die beiden Geraden, entlang der sich die jeweiligen ersten Elemente 19 einer jeweiligen Elementreihe 18 erstrecken, haben in der zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung X_S einen Elementreihenabstand dr.
Wie es anhand der 1 zu erkennen ist, ist der erste Elementabstand d1 der beiden Elementreihen 18, die zu der ersten Kalibrierelementgruppe 15a gehören, größer als der erste Elementabstand d1 der ersten Elemente 19 der Elementreihen 18, die zu der zweiten Kalibrierelementgruppe 15b gehören. Der Elementreihenabstand dr der beiden Elementreihen 18 der ersten Kalibrierelementgruppe 15a ist größer als der Elementreihenabstand dr der Elementreihen 18 der zweiten Kalibrierelementgruppe 15b. Die Elementreihen 18 sind vorzugsweise symmetrisch zu einer Achse A angeordnet, die sich parallel zur ersten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S erstreckt und vorzugsweise eine Mittelachse der Kalibrierschablone 10 bildet.
Die erste Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S und die zweite Schablonen-Koordinatenrichtung X_S spannen eine Ebene auf, die parallel zur Vorderseite 12 der Trägerplatte 11 ausgerichtet ist.
Zusätzlich zu den beiden Elementreihen 18 weist jede Kalibrierelementgruppe 15a, 15b der Kalibrierschablone 10 als weiteres Kalibrierelement 14 eine Elementmatrix 20 mit matrixförmig angeordneten zweiten Elementen 21 auf. Die zweiten Elemente 21 entsprechen beispielsgemäß in Form und Größe den ersten Elementen 19 derselben Kalibrierelementgruppe 15a bzw. 15b und sind mithin als Vollkreise ausgeführt. Die zweiten Elemente 21 bilden Spalten 22 und Reihen 23 der jeweiligen Elementmatrix 20. Die Anzahl der Spalten 22 und die Anzahl der Reihen 23 einer jeweiligen Elementmatrix 20 können gleich oder unterschiedlich groß sein.
Die Mittelpunkte zweier unmittelbar benachbarter zweiter Elemente 21 haben sowohl in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S als auch in der zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung X_S einen zweiten Elementabstand d2 (10, 12). Der Abstand zwischen benachbarten zweiten Elementen 21 ist somit in den Spalten 22 und in den Zeilen 23 gleich groß. Die Mittelpunkte der zweiten Elemente 21 in den beiden Reihen 23, die den größten Abstand voneinander haben, definieren eine Höhe h der Elementmatrix 20. Die Mittelpunkte der beiden Spalten 22, die den größten Abstand voneinander haben, definieren eine Breite b der Elementmatrix 20. Die Höhe h und die Breite b sind beispielsgemäß unterschiedlich groß. Die Höhe h einer Elementmatrix 20 einer jeweiligen Kalibrierelementgruppe 15a, 15b ist größer als der Elementreihenabstand dr der beiden Elementreihen 18 derselben Kalibrierelementgruppe 15a bzw. 15b.
Wie es in 1 veranschaulicht ist, weist jede Kalibrierelementgruppe 15a, 15b jeweils zwei Elementreihen 18 und eine Elementmatrix 20 auf. Die Elementmatrizen 20 haben unterschiedliche Höhen h und/oder Breiten b. Beim Ausführungsbeispiel ist die Elementmatrix 20 der zweiten Kalibrierelementgruppe 15b in Bezug auf die Höhe h und die Breite b kleiner als die Elementmatrix 20 der ersten Kalibrierelementgruppe 15a. Die beiden Elementmatrizen 20 sind in Richtung der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S betrachtet mit Abstand zueinander angeordnet und beispielsgemäß in den entgegengesetzten Endbereichen der Kalibrierschablone 10 positioniert.
Der zweite Elementabstand d2 ist innerhalb einer einzigen Kalibrierelementgruppe 15a bzw. 15b kleiner als der erste Elementabstand d1. Beim Ausführungsbeispiel ist der erste Elementabstand d1 innerhalb einer einzigen Kalibrierelementgruppe 15a bzw. 15b ein ganzzahliges Vielfaches des zweiten Elementabstandes d2. Die ersten Elementabstände d1 der beiden Kalibrierelementgruppen 15a und 15b können gleich groß sein. Der zweite Elementabstand d2 ist in den beiden Kalibrierelementgruppen 15a und 15b unterschiedlich groß und beispielsgemäß in der ersten Kalibrierelementgruppe 15a größer als in der zweiten Kalibrierelementgruppe 15b. In der ersten Kalibrierelementgruppe 15a beträgt der erste Elementabstand d1 beispielsgemäß 55 mm und der zweite Elementabstand d2 beispielsgemäß 1 mm. In der zweiten Kalibrierelementgruppe 15b beträgt der erste Elementabstand d1 beispielsgemäß 5 mm und der zweite Elementabstand d2 beispielsgemäß 0,25 mm.
Der Elementreihenabstand dr ist innerhalb einer einzigen Kalibrierelementgruppe 15a bzw. 15b vorzugsweise ebenfalls ein ganzzahliges Vielfaches des jeweiligen zweiten Elementabstands d2, so dass der Elementreihenabstand dr dem Abstand zweier nicht unmittelbar benachbarter Zeilen 23 der Elementmatrix 20 entspricht. In der ersten Kalibrierelementgruppe 15a beträgt der Elementreihenabstand dr beispielsgemäß 40,0 mm. In der zweiten Kalibrierelementgruppe 15b beträgt der Elementreihenabstand dr beispielsgemäß 11,0 mm. Der kleinere Elementreihenabstand dr, beispielsgemäß der Elementreihenabstand dr der zweiten Kalibrierelementgruppe 15b, ist kein ganzzahliges Vielfaches des zweiten Elementabstands d2 der jeweils anderen Kalibrierelementgruppe und beispielsgemäß der ersten Kalibrierelementgruppe 15a, Dadurch können die beiden Elementreihen 18 der zweiten Kalibrierelementgruppe 15b zwischen benachbarten Reihen 23 der Elementmatrix 20 der ersten Kalibrierelementgruppe 15a durch die Elementmatrix 20 der ersten Kalibrierelementgruppe 15a hindurch verlaufen (vgl. 1 und 10).
Wie es beim Ausführungsbeispiel aus 1 veranschaulicht ist, setzen sich die beiden Elementreihen 18 jeder Kalibrierelementgruppe 15a, 15b in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S in jeweils einer Reihe 23 der Elementmatrix 20 derselben Kalibrierelementgruppe 15a bzw. 15b fort. Die Relativlage der Elementmatrix 20 ist in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S und der zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S dabei so gewählt, dass im Bereich der Elementmatrix 20 die ersten Elemente 19 mit jeweils einem zweiten Element 21 der betreffenden Zeile 23 der Elementmatrix 20 zusammenfallen.
Der Elementreihenabstand dr ist beispielsgemäß mindestens so groß wie der maximale Durchmesser eines mit der zu kalibrierenden optischen Erfassungseinrichtung zu messenden Objekts, beispielsweise einer Welle. Mittels der Kalibrierschablone 10 kann das Messsystem bzw. die optische Erfassungseinrichtung entlang der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S dort kalibriert werden, wo später im Durchlicht das zu messende Objekt, beispielsweise die Welle bzw. der Wellendurchmesser gemessen wird. Jede der vorhandenen Kalibrierelementgruppen 15 ist derart gestaltet, dass sie zur Kalibrierung einer zugeordneten optischen Erfassungseinrichtung verwendet werden kann. Somit kann die Kalibrierschablone 10 zur Kalibrierung von zwei oder mehr unterschiedlichen optischen Erfassungseinrichtungen verwendet werden, wenn zwei oder mehr Kalibrierelementgruppen 15 vorhanden sind. Grundsätzlich ist eine einzige Kalibrierelementgruppe 15 ausreichend.
Wenigstens eines und vorzugsweise mehrere – und beispielsgemäß vier – der zweiten Elemente 21 in jeder Elementmatrix 20 können eine größere Abmessung aufweisen als die jeweils anderen zweiten Elemente 21 derselben Elementmatrix 20. Zum Beispiel kann ein einen Ursprung oder Mittelpunkt eines Koordinatensystems definierendes zweites Element 21 eine größere Abmessung – wie etwa einen größeren Durchmesser – aufweisen als die übrigen zweiten Elemente 21.
In den 11 und 13 sind die jeweiligen zweiten Elemente 21 mit einem größeren Vollkreisdurchmesser veranschaulicht und können als vergrößerte zweite Elemente 21x bezeichnet werden. Eines dieser vergrößerten zweiten Elemente 21x bildet jeweils einen Mittelpunkt Ma bzw. Mb der Elementmatrix 20 der ersten Kalibrierelementgruppe 15a bzw. der zweiten Kalibrierelementgruppe 15b. Die anderen vergrößerten zweiten Elemente 21x bilden die Eckpunkte eines rechtwinkligen Dreiecks. Dabei kann der Mittelpunkt Ma bzw. Mb entlang einer Seite, insbesondere der Hypotenuse des rechtwinkligen Dreiecks angeordnet sein. Die beiden Katheten des rechtwinkligen Dreiecks sind unterschiedlich lang und erstrecken sich beispielsgemäß in die erste Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S bzw. die zweite Schablonen-Koordinatenrichtung X_S. Dadurch kann zum Beispiel die Vorderseite der Kalibrierschablone 10 von der Rückseite unterschieden werden.
Mittels der Kalibrierschablone 10 kann irgend ein Messsystem, das zur Messung der Kontur rotationssymmetrischer Objekte entlang deren Erstreckung parallel zu der Symmetrieachse, beispielsweise zur Messung von Wellen oder anderer länglicher Objekte, eingerichtet ist, kalibriert werden.
Die Elementmatrix 20 der jeweiligen Kalibrierelementgruppe 15a, 15b wird dazu verwendet, Verzeichnungen der zugeordneten, zu kalibrierenden optischen Erfassungseinrichtung des Messsystems zu ermitteln. Außerdem kann mit Hilfe der Elementmatrix 20 eine Schrägstellung bzw. Kippung der Kalibrierschablone 10 gegenüber der optischen Achse der betreffenden Erfassungseinrichtung erkannt und durch eine entsprechende Justage behoben werden. Durch die Elementmatrix 20 können Kippungen in zwei Raumrichtungen erkannt werden.
Auf der Vorderseite 12 befinden sich beim Ausführungsbeispiel drei Kalibrierelemente 14 in Form von jeweils einem Testmuster 27 (1). Jedes Testmuster 27 hat beispielsgemäß eine kreisförmige Gestalt mit mehreren Kreissektoren 28 (9). Die Kreissektoren 28 sind aus nicht transparentem Material. In Umfangsrichtung unmittelbar benachbarte Kreissektoren 28 sind voneinander beabstandet. Somit wechselt sich ein Kreissektor 28 aus nicht transparentem Material mit einem sozusagen transparenten Kreissektor in Umfangsrichtung ab. Der transparente Kreissektor ist durch den Teil des Testmusters 27 gebildet, der nicht durch transparentes Material beschichtet ist. Die Kreissektoren 28 aus nicht transparentem Material sind in Umfangsrichtung regelmäßig verteilt angeordnet. Das Testmuster 27 kann auch als „Siemensstern“ bezeichnet werden. Beispielsgemäß sind drei solcher Siemenssterne vorhanden. Die Testmuster 27 sind beispielsgemäß derart angeordnet, dass sie auf Ecken eines rechtwinkeligen Dreiecks liegen, dessen Katheten sich in die erste Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S bzw. die zweite Schablonen-Koordinatenrichtung X_S erstrecken.
Mittels der Testmuster 27 kann die Auflösung der optischen Erfassungseinrichtung des Messsystems bestimmt werden. Die Testmuster 27 sind beispielsgemäß allen vorhandenen Kalibrierelementgruppen 15 zugeordnet. Es kann für jede der vorhandenen Kalibrierelementgruppen 15a, 15b auch jeweils wenigstens ein separates Testmuster 27 vorhanden sein, die unterschiedliche Abmessungen aufweisen können.
Auf der Vorderseite 12 befindet sich ein weiteres Kalibrierelement 14 in Form einer Vollkreisfläche 29. Die Vollkreisfläche 29 ist vollständig durch nicht transparentes Material ausgefüllt.
Auf der Vorderseite 12 ist außerdem ein weiteres Kalibrierelement 14 durch eine Kreisumrandung 30 gebildet. Die Kreisumrandung 30 ist durch eine in Umfangsrichtung vollständig geschlossene Umrandung mit einer kreisförmigen Innenkontur gebildet. Die Innenfläche der Kreisumrandung 30 ist vorzugsweise vollständig frei von einer Beschichtung der Vorderseite 12. Beim Ausführungsbeispiel definieren die Vollkreisfläche 29 und der durch die Kreisumrandung 30 definierte Kreis denselben Durchmesser. Die durch die Vollkreisfläche 29 und die Kreisumrandung 30 gebildeten Kalibrierelemente 14 dienen zur Messung einer Außenkontur und einer Innenkontur, beispielsgemäß einer Vollkreisfläche 29 (Außenkontur) und der Kreisumrandung 30 (Innenkontur). Dadurch kann für die beiden unterschiedlichen Messarten jeweils eine Korrekturfunktion ermittelt werden. Die Vollkreisfläche 29 und die Kreisumrandung 30 könnten auch jeweils durch einen Kreisring oder eine andere geeignete Außen- oder Innenkontur ersetzt werden.
Die Testmuster 27, die Vollkreisfläche 29 und der Kreisumrandung 30 sind vorzugsweise im Bereich zwischen den beiden Elementreihen 18 auf der Vorderseite 12 angeordnet. Sie werden nicht von anderen Kalibrierelementen 14 durchsetzt und sind vorzugsweise nicht unterbrechungsfrei mit anderen Kalibrierelementen 14 verbunden.
Eine Achse A erstreckt sich mittig zwischen den beiden Elementreihen 18 einer jeweiligen Kalibrierelementgruppe 15a, 15b parallel zu der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S. Parallel zu dieser gedachten Achse A kann als Kalibrierelement 14 eine sich in die erste Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S erstreckende erste Linie 31 vorhanden sein. Rechtwinklig zu dieser ersten Linie 31 kann eine sich in die zweite Schablonen-Koordinatenrichtung X_S erstreckende zweite Linie 32 als ein weiteres Kalibrierelement 14 vorhanden sein. Die erste Linie 31 erstreckt sich mit Abstand zu der Achse A und daher außermittig zwischen den beiden Elementreihen 18. Beispielsgemäß ist die erste Linie 31 in die zweite Schablonen-Koordinatenrichtung X_S um den zweiten Elementabstand d2 der ersten Kalibrierelementgruppe 15a von der Achse A versetzt. Anstelle der betreffenden Reihe 23 zweiter Elemente 21 ist in der Elementmatrix 20 der ersten Kalibrierelementgruppe 15a die erste Linie 31 vorhanden. Die erste Linie 31 endet mit Abstand zu der Elementmatrix 20 der zweiten Kalibrierelementgruppe 15b.
Die in 1 gezeigte Kalibrierschablone 10 kann mittels einer Halteeinrichtung 40 in einem Messsystem und beispielsgemäß in einem Wellenmesssystem angeordnet und justiert werden. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Halteeinrichtung 40 ist in den 2–8 in verschiedenen Ansichten veranschaulicht.
Die Halteeinrichtung 40 hat einen Rahmen 41, der einen Aufnahmeraum 49 für eine Kalibrierschablone 10 begrenzt. Der Rahmen 41 umschließt die Trägerplatte 11 der Kalibrierschablone 10 um deren Seitenkanten herum vollständig, die die Vorderseite 12 mit der Rückseite 13 verbinden. Der Rahmen 41 hat zwei sich in der ersten Rahmen-Koordinatenrichtung Z_H erstreckende Längsschenkel 42 und zwei sich in der zweiten Rahmen-Koordinatenrichtung X_H erstreckende Querschenkel 43. Im Querschnitt können die Längsschenkel 42 und die Querschenkel 43 eine abgewinkelte Form aufweisen, wobei der eine Winkelschenkel dem Seitenrand der Trägerplatte 11 gegenüberliegt und der andere Winkelschenkel quer dazu und in einer durch die beiden Rahmen-Koordinatenrichtung Z_H, X_H aufgespannten Ebene angeordnet ist. Der Rahmen 41 begrenzt ein Fenster 44, das der Vorderseite 12 der Trägerplatte 11 zugeordnet ist und in den Aufnahmeraum 49 mündet. Das Fenster 44 ist ausreichend groß, so dass sämtliche Kalibrierelemente 14 der Kalibrierschablone 10 durch eine optische Erfassungseinrichtung durch das Fenster 44 erkennbar sind und durch die Längsschenkel 42 oder die Querschenkel 43 nicht verdeckt werden.
Da das eine Schablonen-Koordinatensystem mit drei Schablonen-Koordinatenrichtung X_S, Y_S, Z_S gegenüber der Trägerplatte 11 feststehend ist und dieses Schablonen-Koordinatensystem sich relativ zu einem am Rahmen 41 feststehend angeordneten Rahmen-Koordinatensystem der Halteeinrichtung 40 bewegen kann, sind die Koordinatenrichtungen mit Bezug zum feststehenden Rahmen-Koordinatensystem des Rahmens 41 mit dem Index H und die Koordinatenrichtungen mit Bezug zum Schablonen-Koordinatensystem mit dem Index „S“ versehen.
Die Halteeinrichtung 40 hat außerdem zwei Halteteile 45, die insbesondere in 5 zu erkennen sind. Die Halteteile 45 haben eine Anlagefläche 46, die zur Anlage auf der Vorderseite 12 der Trägerplatte 11 eingerichtet ist (6 und 7). Jedes Halteteil 45 hat benachbart zu der Anlagefläche 46 einen ersten Anschlagvorsprung 47, der die Anlagefläche 46 in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S begrenzt und einen zweiten Anschlagvorsprung 48, der die Anlagefläche 46 in der zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung X_S begrenzt. Die beiden Anschlagvorsprünge 47, 48 können jeweils die Form einer Leiste aufweisen, die von der Anlagefläche 46 in eine dritte Schablonen-Koordinatenrichtung Y_S weg ragt. Die dritte Schablonen-Koordinatenrichtung Y_S ist rechtwinklig zu den beiden anderen Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S, X_S ausgerichtet.
Die Halteteile 45 sind in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S an gegenüberliegenden Seiten jeweils in einem Eckbereich mit der Trägerplatte 11 unbeweglich verbunden (5). Die Verbindung kann kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig sein und ist beispielsgemäß durch eine Klebeverbindung realisiert. Da sich die Halteteile 45 gegenüber dem Rahmen 41 gemeinsam mit der Kalibrierschablone 10 bewegen können, wurden die Halteteile 45 in Bezug auf das Schablonen-Koordinatensystem beschrieben.
Jedes Halteteil 45 hat beispielsgemäß eine abgewinkelte Gestalt mit zwei Halteschenkeln. An jedem der Halteschenkel ist ein Abschnitt der Anlagefläche 46 sowie einer der Anschlagvorsprünge 47, 48 angeordnet.
Die Halteteile 45 sind über eine Lagereinrichtung 52 am Rahmen 41 bewegbar gelagert und vorzugsweise elastisch bewegbar gelagert. Mittels einer Justageeinrichtung 53 ist die Position und Ausrichtung der Halteteile 45 relativ zum Rahmen 41 und mithin der Trägerplatte 11 gegenüber dem Rahmen 41 einstellbar. Vorzugsweise ist die Justageeinrichtung 53 dazu eingerichtet, die Trägerplatte 11 mittels der Halteteile 45 in zumindest fünf und beispielsgemäß in allen sechs Freiheitsgraden relativ zum Rahmen 41 auszurichten und zu positionieren. Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausgestaltung der Lagereinrichtung 52 und der Justageeinrichtung 53 im Einzelnen erläutert.
Zu der Lagereinrichtung 52 gehören beispielsweise mehrere Stützelemente 54, die beim Ausführungsbeispiel die Form von Gewindestiften 55 aufweisen. Die Gewindestifte 55 sind mit dem zugeordneten Halteteil 45 verbunden, beispielsweise durch eine Schraubverbindung. Ausgehend vom Halteteil 45 ragen die Gewindestifte 55 durch ein Durchgangsloch 56 in einem Längsschenkel 42 oder in einem Querschenkel 43 hindurch. Das Durchgangsloch 56 hat eine größere Abmessung als die Querschnittsabmessung des Gewindestifts 55, so dass sich dieser quer zu seiner Erstreckungsrichtung im Durchgangsloch 56 bewegen kann. Das verbleibende Spiel ist ausreichend groß gewählt, um die erforderlichen Justagebewegungen der Trägerplatte 11 bzw. der Kalibrierschablone 10 relativ zum Rahmen 41 zu ermöglichen und nicht vorzeitig durch einen Kontakt zwischen dem Gewindestift 55 und dem Rahmen 41 zu blockieren. Das Spiel zwischen den Gewindestiften 55 und dem Rahmen 41 ist insbesondere in 8 zu erkennen.
Mittels eines elastischen Elements und beispielsgemäß einer Schraubenfeder 57 sind die Gewindestifte 55 am Rahmen 41 abgestützt. Die Schraubenfeder 57 stützt sich einerseits an einer Außenfläche des betreffenden Längsschenkels 42 oder Querschenkels 43 ab und andererseits an einem Kopfteil 58 des Gewindestifts 55, das das dem Halteteil 45 entgegengesetzte Ende bildet. Das Kopfteil 58 ist beim Ausführungsbeispiel mehrteilig aus zwei Muttern 59 und einer Ringscheibe 60 gebildet. Die Ringscheibe 60 wird auf den Gewindestift 55 aufgesteckt und weist eine der Schraubenfeder 57 zugewandte Abstützfläche für die Schraubenfeder 57 auf. Auf der entgegengesetzten Seite stützt sich die Ringscheibe 60 an einer Mutter 59 ab, die auf den Gewindestift 55 geschraubt wird. Die jeweils weitere Mutter 59 dient als Sicherung. Durch Verschrauben der beiden Mutter 59 gegeneinander wird ein versehentliches Lösen vom Gewindestift 55 vermieden.
Die Schraubenfeder 57 bildet ein Lagerelement 61. Das Lagerelement 61 erzeugt eine Vorspannkraft zwischen dem Gewindestift 55 einerseits und dem Rahmen 41 andererseits. Die Hauptkraftkomponente dieser Kraft bildet eine Vorspannkraft, die in eine der Rahmen-Koordinatenrichtungen wirkt, beispielsgemäß entweder die zweite Rahmen-Koordinatenrichtung X_H oder eine dritte Rahmen-Koordinatenrichtung Y_H, die rechtwinkelig zu den beiden anderen Rahmen-Koordinatenrichtungen X_H, Z_H ausgerichtet ist.
An einem der Querschenkel 43 ist genau eine Lagereinheit 62 vorhanden, bei der als Lagerelement 61 ein Permanentmagnet 63 verwendet wird, um Platz zu sparen. Der Permanentmagnet 63 erzeugt eine Magnetkraft bzw. Vorspannkraft in die erste Rahmen-Koordinatenrichtung Z_H. Dazu kann das benachbarte Halteteil 45 einen Permanentmagneten aufweisen und/oder magnetisierbar sein.
Die Vorspannkraft der Lagerelemente 61 ist beispielsgemäß jeweils durch eine Zugkraft gebildet, mit der das betreffende Halteteil innen gegen den zugeordneten Positioniervorsprung 67 gedrängt bzw. gezogen werden. Die Einleitung der Vorspannkraft durch wenigstens ein Lagerelement 61 und die Abstützung der Vorspannkraft am zugeordneten Positionieranschlag 67 erfolgt auf derselben Seite der Kalibrierschablone 10. Der Kraftfluss ist daher auf dieser Seite geschlossen, so dass kein Gegenhalten oder Abstützen auf der jeweils entgegengesetzten Seite der Kalibrierschablone 10 erfolgen muss.
Jeweils ein Stützelement 54 und ein Lagerelement 61 bilden eine Lagereinheit 62. Bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Lagereinheit 62 durch einen Gewindestift 55, eine Schraubenfeder 57 und ein Kopfteil 58 gebildet. An jedem Querschenkel 43 ist jeweils wenigstens eine Lagereinheit 62 vorhanden, die eine Vorspannkraft in die dritte Rahmen-Koordinatenrichtung Y_H des Koordinatensystems des Rahmens 41 erzeugt. An einem der beiden Längsschenkel 42 sind wenigstens zwei Lagereinheiten 62 vorhanden, die in der ersten Rahmen-Koordinatenrichtung Z_H einen großen Abstand aufweisen und beispielsgemäß jeweils im Bereich von einem der Querschenkel 43 angeordnet sind. Die am Längsschenkel 42 angeordneten Lagereinheiten 62 erzeugen eine Vorspannkraft in die zweite Rahmen-Koordinatenrichtung X_H.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind an dem einen Querschenkel 43 vier Lagereinheiten, am jeweils anderen Querschenkel 43 zwei Lagereinheiten 62 und am Längsschenkel 42 zwei in die erste Rahmen-Koordinatenrichtung Z_H beabstandete Gruppen mit jeweils zwei Lagereinheiten 62 angeordnet.
Die Justageeinrichtung 53 weist mehrere und beispielsgemäß sechs Einstellelemente 66 auf. Jedes Einstellelement 66 hat einen entlang einer Justageachse J einstellbaren bzw. verschiebbaren Positioniervorsprung 67. Beim Ausführungsbeispiel ist jedes Einstellelement 66 durch eine Einstellschraube gebildet, deren dem Schraubenkopf entgegengesetztes freies Ende den Positionieranschlag 67 darstellt (5). Jedes Einstellelement 66 kann durch ein Gewindeloch im Rahmen 41 geschraubt werden, wodurch das freie Ende und mithin der Positionieranschlag 67 im Aufnahmebereich des Rahmens 41 angeordnet ist. Bei einer Verdrehung des Einstellelements 66 relativ zum Rahmen 41 verschiebt sich die Position des Positionieranschlags 67 entlang der betreffenden Justageachse J des Einstellelements 66. Die Justageachse J entspricht jeweils der Längsachse des Einstellelements 66 bzw. der Einstellschraube.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jeweils zwischen zwei unmittelbar benachbarten Lagereinheiten 62 ein Einstellelement 66 angeordnet, wobei sich die Justageachse J parallel zur Wirkrichtung der Vorspannkraft der Lagereinheiten 62 erstreckt. Somit sind an dem einen Querschenkel 43 zwei Einstellelemente 66 mit sich in die dritte Rahmen-Koordinatenrichtung Y_H erstreckenden Justageachsen J vorhanden, die in der zweiten Rahmen-Koordinatenrichtung X_H mit Abstand zueinander angeordnet sind. Am jeweils anderen, gegenüberliegenden Querschenkel 43 ist ein Einstellelement 66 mit einer Justageachse J vorhanden, die sich in die dritte Koordinatenrichtung Y_H erstreckt. An dem einen Längsschenkel 42 ist jeweils benachbart zu einem der Querschenkel 43 ein Einstellelement 66 mit einer Justageachse J vorhanden, die sich in die erste Koordinatenrichtung X_H erstreckt. Beim Ausführungsbeispiel ist außerdem noch ein Einstellelement 66 an einem der beiden Querschenkel 43 vorhanden, dessen Justageachse J sich in die erste Rahmen-Koordinatenrichtung Z_H erstreckt.
Mittels der jeweils parallel zu den Justageachsen in die dritte Koordinatenrichtung Y_H und in die zweite Koordinatenrichtung X_H wirkenden Vorspannkräfte werden die Halteteile 45 gegen den jeweiligen Positioniervorsprung 67 zur Anlage gebracht. Über die sechs Einstellelemente 66 kann die Ausrichtung und die Position der beiden Halteelemente 45 mit der daran unbeweglich verbundenen Trägerplatte 11 bzw. Kalibrierschablone 10 gegenüber dem Rahmen 41 eingestellt werden.
In den beiden Querschenkeln 43 weist der Rahmen 41 ein Aufnahmemittel 70 zum Anordnen der Halteeinrichtung 40 im Messsystem auf. Als Aufnahmemittel 70 dienen zwei sich von den Außenseiten der Querschenkel 43 zum Aufnahmeraum 49 hin nach innen konisch verjüngende Aufnahmeöffnungen 71. Diese Aufnahmeöffnungen 71 sind beispielsgemäß in einen hülsenförmigen Einsatz 72 ausgebildet, der in eine zylindrische Öffnung 73 im jeweiligen Querschenkel 43 angeordnet und beispielsgemäß eingepresst wird. Die Aufnahmeöffnungen 71 ermöglichen das Aufspannen der Halteeinrichtung 40 im Messsystem derart, dass die Aufnahmeöffnungen 71 koaxial zu einer Achse W angeordnet sind, die durch die Werkstückhalterung des Messsystems vorgegeben ist (6). Mittels der Justageeinrichtung 53 kann die Trägerplatte 11 bzw. Kalibrierschablone 10 derart im Aufnahmeraum 49 des Rahmens 41 angeordnet werden, dass die Achse A der Trägerplatte 11 mit der Achse W der Werkstückhalterung des Messsystems zusammenfällt. In dieser Position erstreckt sich die Achse W der Werkstückhalterung entlang der Vorderseite 12 der Trägerplatte 11. Entlang dieser Achse W verläuft eine Längsachse eines zu messenden Objekts bzw. einer zu messende Welle. Wenn die Vorderseite 12 der Trägerplatte rechtwinklig zur optischen Achse einer optischen Erfassungseinrichtung des Messsystems ausgerichtet wird, befindet sich die Vorderseite 12 in einer Radialebene, die rechtwinklig zur optischen Achse durch die Achse W der Werkstückhalterung des Messsystems verläuft. Dadurch kann eine exakte Kalibrierung gerade in dem Bereich ermöglicht, in dem das zu messende Objekt im Messsystem gehalten wird.
Eine mit Hilfe der Halteeinrichtung 40 in einem Messsystem angeordnete Kalibrierschablone 10 wird wie folgt verwendet:
Die Mittelpunkte Ma, Mb der jeweiligen Elementmatrix 20 einer Koordinatenelementgruppe 15a bzw. 15b bildet den zur Kalibrierung verwendeten Koordinatenursprung des Schablonen-Koordinatensystems X_S, Z_S der Kalibrierschablone 10. Somit hat der Koordinatenursprung unterschiedliche Positionen, je nachdem, welche Koordinatenelementgruppe 15a bzw. 15b bei der Kalibrierung eingesetzt wird, was wiederum von der zu kalibrierenden optischen Erfassungseinrichtung abhängt. Durch diesen Koordinatenursprung werden anhand der jeweiligen zweiten Elemente 21 der Elementmatrix 20 die beiden Koordinatenachsen durch den Koordinatenursprung gebildet. Der Koordinatenursprung wird auf den Mittelpunkt des Bilderfassungsfläche (z.B. des Kamerachips) der optischen Erfassungseinrichtung abgebildet. Anschließend kann gegenüber dem so gebildeten Koordinatensystem für jedes zweite Element 21 in der Elementmatrix 20 der Koordinatenwert für die erste Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S und für die zweite Schablonen-Koordinatenrichtung X_S ermittelt werden. Da die tatsächlichen Positionen der Mittelpunkte der zweiten Elemente 21 der Punktmatrix 20 bekannt sind, kann aus den ermittelten Koordinatenwerten der zweiten Elemente 21 eine Verkippung der Trägerplatte 11 gegenüber einer optischen Achse, oder einer anderen Bezugsachse des Messsystems, um die erste Rahmen-Koordinatenrichtung Z_H und die zweite Rahmen-Koordinatenrichtung X_H ermittelt und mit Hilfe der Justageeinrichtung 53 eliminiert werden, so dass die Vorderseite 12 der Kalibrierschablone 10 rechtwinklig zur optischen Achse der optischen Erfassungseinrichtung des Messsystems ausgerichtet ist.
Im Anschluss daran kann mit Hilfe der Elementmatrix eine Verzeichnung der optischen Erfassungseinrichtung, wie etwa eine Kissenverzerrung oder dergleichen ermittelt werden.
Die Vollkreisfläche 29 (positives Strukturelement) und die Kreisumrandung (negatives Strukturelement) 30 werden jeweils durch das Messen von mehreren Messpunkten erfasst. Die Bestimmung des Außendurchmessers der Vollkreisfläche 29 und des Innendurchmessers der Kreisumrandung 30 kann beispielsweise mit Hilfe des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt werden. Eine Rundheit kann beispielsweise mit Hilfe eines Gaußfilters ermittelt werden. Die tatsächlichen Werte des Durchmessers und der Rundheit sind bekannt. Daraus kann eine entsprechende Abweichung ermittelt und eine Korrekturfunktion für nachfolgende Messungen festgelegt werden.
Entlang der ersten Linie 31 kann eine Geradheitsmessung erfolgen, wobei die Aufnahme der einzelnen Messpunkte in einem Raster erfolgen kann, das kleiner ist als der erste Elementabstand d1. Aus dieser Messung kann eine Geradheitsabweichung mit Hilfe des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine Verkippung der Achse des Messsystems und der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung Z_S ermittelt werden.
Bei der Kalibrierung kann außerdem der erste Elementabstand d1 ermittelt werden. Hierfür werden die Positionen der einzelnen ersten Elemente 19 gegenüber dem gebildeten Koordinatensystem auf der Kalibrierschablone ermittelt, woraus wiederum der erste Elementabstand d1 bestimmt werden kann. Der tatsächliche erste Elementabstand d1 ist bekannt, so dass auch für diese Messung eine Korrekturfunktion ermittelt werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Kalibrierschablone
11: Trägerplatte
12: Vorderseite der Trägerplatte
13: Rückseite der Trägerplatte
14: Kalibrierelemente
15: Kalibrierelementgruppe
15a: erste Kalibrierelementgruppe
15b: zweite Kalibrierelementgruppe
18: Elementreihe
19: erstes Element
20: Elementmatrix
21: zweites Element
21x: vergrößertes zweites Element
22: Spalte der Elementmatrix
23: Reihe der Elementmatrix
27: Testmuster
28: Kreissektor
29: Vollkreisfläche
30: Kreisumrandung
31: erste Linie
40: Halteeinrichtung
41: Rahmen
42: Längsschenkel
43: Querschenkel
44: Fenster
45: Halteteil
46: Anlagefläche
47: erster Anschlagvorsprung
48: zweiter Anschlagvorsprung
49: Aufnahmeraum
52: Lagereinrichtung
53: Justageeinrichtung
54: Stützelement
55: Gewindestift
56: Durchgangsloch
57: Schraubenfeder
58: Kopfteil
59: Mutter
60: Ringscheibe
61: Lagerelement
62: Lagereinheit
63: Permanentmagnet
66: Einstellelement
67: Positionieranschlag
70: Aufnahmemittel
71: Aufnahmeöffnung
72: Einsatz
73: zylindrische Öffnung
A: Achse
b: Breite der Elementmatrix
dr: Elementreihenabstand
d1: erster Elementabstand
d2: zweiter Elementabstand
h: Höhe der Elementmatrix
J: Justageachse
Ma: Mittelpunkt der Elementmatrix der ersten Kalibrierelementgruppe
Mb: Mittelpunkt der Elementmatrix der zweiten Kalibrierelementgruppe
W: Achse einer Werkstückhalterung eines Messsystems
X_S: zweite Schablonen-Koordinatenrichtung
X_H: zweite Rahmen-Koordinatenrichtung
Y_S: dritte Schablonen-Koordinatenrichtung
Y_H: dritte Rahmen-Koordinatenrichtung
Z_S: erste Schablonen-Koordinatenrichtung
Z_H: erste Rahmen-Koordinatenrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6704102 B2 [0002]
DE 102015122842 A1 [0003]
DE 4439557 A1 [0004]
DE 202007007786 U1 [0005]
WO 03/023321 A1 [0006]

Claims

Kalibrierschablone (10) für ein Messsystem, das eine optische Erfassungseinrichtung aufweist und zur Messung einer Kontur eines rotationssymmetrischen Objekts entlang dessen axialer Erstreckung eingerichtet ist, mit einer transparenten Trägerplatte (11), auf der Kalibrierelemente (14) aus nicht transparentem Material aufgebracht sind, wobei die Kalibrierelemente (14) wenigstens eine Kalibrierelementgruppe (15a, 15b) bildet, die jeweils aufweist: – zwei Elementreihen (18) mit jeweils mehreren ersten Elementen (19), wobei die Mittelpunkte der ersten Elemente (19) einer Elementreihe (18) jeweils in einer ersten Schablonen-Koordinatenrichtung (Z_S) auf einer Geraden angeordnet sind und diese Geraden in einer zu der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung (Z_S) rechtwinkelig ausgerichteten zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung (X_S) mit einem Elementreihenabstand (dr) angeordnet sind, wobei die Mittelpunkte zweier in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung (Z_S) unmittelbar benachbarten ersten Elemente (19) einer Elementreihe (18) jeweils denselben ersten Elementabstand (d1) aufweisen, – eine Elementmatrix (20) aus zweiten Elementen (21), die in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung (Z_S) mehrere Zeilen (23) und in der zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung (X_S) mehrere Spalten (22) der Elementmatrix (20) bilden, wobei die Mittelpunkte zweier in einer Zeile (23) und/oder einer Spalte (22) unmittelbar benachbarter zweiter Elemente (21) einen zweiten Elementabstand (d2) aufweisen, – eine vollständig durch das nicht transparente Material gefüllte Vollkreisfläche (29), – eine vollständig durch eine Kreisumrandung (30) aus nicht transparentem Material umrandete Kreisfläche.
Kalibrierschablone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt eines ersten Elements (19) der einen Elementreihe (18) und der Mittelpunkt eines ersten Elements (19) der anderen Elementreihe (18) auf einer sich in der zweiten Schablonen-Koordinatenrichtung (X_S) erstreckenden Geraden angeordnet sind.
Kalibrierschablone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Elementabstand (d2) kleiner ist als der erste Elementabstand (d1) innerhalb derselben Kalibrierelementgruppe (15a, 15b).
Kalibrierschablone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Elementabstand (d1) innerhalb derselben Kalibrierelementgruppe (15a, 15b) ein ganzzahliges Vielfaches des zweiten Elementabstands (d2) ist.
Kalibrierschablone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementreihenabstand (dr) ein ganzzahliges Vielfaches des zweiten Elementabstands (d2) ist.
Kalibrierschablone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Elementreihen (18) in der ersten Schablonen-Koordinatenrichtung (Z_S) innerhalb derselben Kalibrierelementgruppe (15a, 15b) durch die jeweilige Elementmatrix (20) hindurch fortsetzen.
Kalibrierschablone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kalibrierelementgruppe (15a, 15b) vorhanden sind, und dass mehrere der ersten Elemente (19) der beiden Elementreihen (18) einer der Kalibrierelementgruppen (15b) zwischen den zweiten Elementen (21) der Elementmatrix (20) der jeweils anderen Kalibrierelementgruppe (15a) angeordnet sind.
Kalibrierschablone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiteres Kalibrierelement (14) vorhanden ist, das ein Testmuster (29) zur Bestimmung der Auflösung der optischen Erfassungseinheit bildet.
Kalibrierschablone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Testmuster (27) eine kreisförmige Gestalt mit Kreissektoren (28) aus nicht transparentem Material aufweist, die in Umfangsrichtung regelmäßig verteilt mit Abstand angeordnet sind.
Kalibrierschablone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiteres Kalibrierelement (14) in Form wenigstens einer geraden Linie (31, 32) vorhanden ist, die sich in die erste Schablonen-Koordinatenrichtung (Z_S) oder die zweite Schablonen-Koordinatenrichtung (X_S) erstreckt.
Kalibrierschablone nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Testmuster (27) und/oder die wenigstens eine gerade Linie (31, 32) ein Kalibrierelement (14) darstellt, das mehreren Kalibrierelementgruppen (15a, 15b) zugeordnet ist.
Halteeinrichtung (40) für eine Kalibrierschablone (10), mit einem Rahmen (41), der an seiner Außenseite ein Aufnahmemittel (70) zum Anordnen in einem Messsystem aufweist, mit zwei separaten Halteteilen (45), die dazu eingerichtet sind, an gegenüberliegenden Seiten an der Kalibrierschablone (10) angeordnet zu werden, mit einer Lagereinrichtung (52), die dazu eingerichtet ist, die Halteteile (45) bewegbar an dem Rahmen (41) zu lagern, mit einer einstellbaren Justageeinrichtung (53), die dazu eingerichtet ist, die Position und die Ausrichtung der Halteteile (45) relativ zum Rahmen (41) einzustellen.
Halteeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Justageeinrichtung (53) dazu eingerichtet ist, die Position und die Ausrichtung der Halteteile (45) relativ zum Rahmen (41) in mehreren Freiheitsgraden einzustellen.
Halteeinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Justageeinrichtung (53) für jeden einzustellenden Freiheitsgrad ein separates Einstellelement (66) aufweist.
Halteeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Einstellelement (66) einen entlang einer jeweiligen Justageachse (J) bewegbaren Positionieranschlag (67) aufweisen.
Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (52) Stützelemente (54) aufweist, die bewegbar an dem Rahmen (41) gelagert sind und unbeweglich mit dem jeweiligen Halteteil (45) verbunden sind.
Halteeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Stützelement (54) ein Lagerelement (61) zugeordnet ist, das eine Vorspannkraft zwischen dem Rahmen (41) und dem Stützelement (54) erzeugt.
Halteeinrichtung nach Anspruch 15 und nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft eines jeweiligen Lagerelements (61) das Halteteil (45) parallel zu einer der Justageachsen (J) gegen den Positionieranschlag (67) drängt.
Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Halteteil (45) eine Anlagefläche (46) aufweist, die in zwei rechtwinkelig zueinander ausgerichtete Richtungen (X_S, Z_S) durch jeweils einen Anschlagvorsprung (47, 48) begrenzt ist.
Halteeinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Halteteil (45) zwei sich rechtwinkelig aneinander anschließende Halteschenkel aufweist, die jeweils einen Abschnitt der Anlagefläche (46) und einen Anschlagvorsprung (47 bzw. 48) aufweisen.