DE3706610A1 - Mess-signalverarbeitung fuer koordinatenmessmaschinen und bearbeitungsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meß-Signalverarbeitung bei einem Laserinterfero­ meter für Koordinatenmeßgeräte bzw. -maschinen und Bearbeitungsmaschinen, wobei die Umgebungsbedingungen, wie Temperatur, Druck und Feuchte, erfaßt und für das Meßergebnis entsprechend korrigiert werden.

Wie aus dem Handbuch für Industrie und Wissenschaft, Fertigungsmeßtechnik, Springer Verlag 1984, Seite 281, zu entnehmen ist, ist es bereits bekannt, ein Laserinterferometer als Längenmeßsystem bei Koordinatenmeßgeräten ein­ zusetzen. Da die Laserlichtwellenlänge von den Umweltbedingungen, Temperatur, Druck und Feuchte, abhängig ist, wirken sich Schwankungen dieser Umweltbedingun­ gen trägheitslos auf das Meßergebnis aus. Dies bedeutet, daß die Genauigkeit von Koordinatenmeßgeräten und auch von Bearbeitungsmaschinen bei Einsatz eines Laserinterferometers als Längenmeßsystem von der Konstanz solcher Umgebungsbe­ dingungen abhängig ist. So wird in dem genannten Handbuch vorgeschlagen, die Umgebungsbedingungen zu erfassen und zur Korrektur heranzuziehen. Die Kom­ pensation solcher Einflüsse erfordert aber zusätzliche Einrichtungen, die den Aufwand für den Einsatz eines Laserinterferometers für Koordinatenmeß­ geräte und für Bearbeitungsmaschinen über den verfahrensbedingten Aufwand hinaus noch erhöhen.

Bei den inkrementalen Meßsystemen für Meßmaschinen ist es bekannt, die beiden um 90° versetzten Rechtecksignale von einer Zählerregisterkarte auszuwerten. Diese Zählerregisterkarte besteht im wesentlichen aus einem Richtungsdiskrimi­ nator und einem Vorwärts-Rückwärtszähler.

Der Richtungsdiskriminator generiert aus den Rechtecksignalen - je nach der Bewegungsrichtung - die Impulse. Dabei entspricht ein Impuls dem kleinsten Wegschritt, z.B. 0,5 µm oder 1 µm. Um bei der Anwendung eines Laserinterferometers als Längenmeßsystem eine dem inkrementalen Meßsystem angepaßte Auflösung zu erzielen, wird in der praktischen Anwendung der Meßwert des Zählers korrigiert. Dies führt zusätzlich zu dem relativ hohen Geräteaufwand zu einer Reduzierung der Meßgeschwindigkeiten und der Verfahrgeschwindig­ keiten der Meßmaschinen und Bearbeitungsmaschinen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Meß-Signalverarbeitung der eingangs genannten Art dahin zu verbessern, daß bei Koordinaten­ meßgeräten bzw. -maschinen und bei Bearbeitungsmaschinen sehr gute Genauigkeiten und relativ hohe Verfahrgeschwindigkeiten erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Kennzeichenteil von Patentanspruch 1 gelöst.

Erfinderische Weiterbildungen sind den weiteren Patentansprüchen 2 und 3 zu entnehmen.

Dadurch, daß bereits in der kompensierten Impulslogik die inkremen­ talen Signale entsprechend den Umweltbedingungen, d.h., den wirksamen Brechungsindizes der Luft, und der geforderten Wegauflösung in Form von variablen Umrechnungswerten korrigiert werden und ein solcher Korrekturwert erst dem nachgeschalteten Zähler zugeleitet wird, verfügt der Zähler jeweils über echte Meßwerte, bzw. Positionswerte, die ohne Zeitverzögerung und die unmittelbar entweder angezeigt oder in der Steuerung der Maschine verwertet werden können. Dies führt zu einem sehr schnellen Auswerten des jeweiligen Meßwertes und damit zu hohen Verfahrgeschwindigkeiten der Maschinensysteme. Die Zykluszeit wird verringert und der Lagerregler zeitlich entlastet. Selbst bei sehr großen Meßbereichen wird eine sehr gute Genauigkeit erzielt. Mit diesen erfinderischen Merkmalen ausgerüstete Koordi­ natenmeßgeräte und Bearbeitungsmaschinen verfügen damit über schnelle und genaue Positioniermöglichkeiten.

Anhand des Blockschaltbildes wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Der von der Laserkanone 1 ausgesandte Lichtstrahl geht über das Interferometer 2 zu einem Reflektor 3 und wird von dort wieder zum Interferometer zurückreflektiert. Von diesem Interfero­ meter 2 werden zwei um 90° zueinander versetzte Rechtecksignale 4 dem Richtungsdiskriminator 5 zugeschaltet, um die Bewegungsrichtung der Meßmaschine festzuhalten. Die Ausgangssignale des Richtungs­ diskriminators 5 sind UP- und DOWN-Signale und werden über die Leitung 6 der kompensierten Impulslogik 7 zugeleitet. Parallel dazu erhält die kompensierte Impulslogik die von einer Datenerfassung 8 und einem nachgeschalteten Rechner 9 ermittelten Daten aus den Umwelt­ bedingungen der Luft, wie bspw. Druck 10, Feuchte 11 und Temperatur 12. Der im Rechner jeweils aufgrund der sich ständig ändernden Umwelt­ bedingungen ermittelte Wert wird der kompensierten Impulslogik bei­ gegeben, in der durch eine Impulsunterdrückungsschaltung die vom Laserinterferometer 2 ausgehenden Meßsignale so gefiltert werden, daß der nachgeschaltete Zähler 13 bereits vollständig korrigierte Meßwerte erhält. Dieser Meßwert kann in einem Anzeigegerät 14 digital angezeigt oder auch in einer Maschinensteuerung 15 bzw. einem ent­ sprechenden Rechner für die Maschinensteuerung direkt weiterver­ arbeitet werden. Dies bedeutet, daß aufgrund der im Zähler 13 vor­ handenen Echtwerte an dieser Stelle keine Korrekturen mehr durch­ geführt werden müssen und somit die Daten sofort und ohne Zeitver­ zögerung für die weitere Steuerung der Koordinatenmeßmaschine bzw. der Bearbeitungsmaschine zur Verfügung stehen. Dadurch sind sowohl schnelle Meßungen als auch hohe Verfahrgeschwindigkeiten möglich. Die gesamte Zykluszeit wird relativ klein gehalten.

Claims (3)

1. Meß-Signalverarbeitung bei einem Laserinterferometer für Koordinatenmeß­ geräte bzw. -maschinen und Bearbeitungsmaschinen, wobei die Umgebungsbe­ dingungen, Temperatur, Druck und Feuchte, erfaßt und für das Meßergebnis entsprechend korrigiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Laserinterferometer als Längenmeßsystem (2) ausgehenden und durch einen Richtungsdiskriminator (5) umgesetzten Impuls durch eine Impulsunterdrückungsschaltung (7) so gefiltert werden, daß der vom nach­ geschalteten Zähler (13) erfaßte Wert der jeweils geforderten Auflösung entspricht.

2. Meß-Signalverarbeitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der Umgebungsbedingungen, Temperatur, Druck und Feuchte, erfaßt, einem Rechner (9) eingegeben und der Impulsunterdrückungsschal­ tung (7) kompensiert derart zugeschaltet werden, daß der nachgeschaltete externe Zähler (13) einen jeweils unter Berücksichtigung der Umweltbe­ dingungen korrigierten Meßwert abgibt.

3. Meß-Signalverarbeitung nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Interferometer (2) jeweils zwei Rechtecksignale (3, 4) empfangen werden, die richtungsdiskriminiert und sowohl unter Berücksichtigung von variablen Umweltbedingungen als auch von variablen Umrechnungswerten in Teilerschaltungen korrigiert werden und nach Korrektur einem nachgeschalte­ ten externen Zähler (13) als Echtwert zur Anzeige (14) bzw. weiteren Maschinensteuerung (15) eingegeben werden.