DE3919865A1 - Verfahren und einrichtung zum messen der konturen eines koerpers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen, vorzugsweise optischen Abtasten der Konturen eines Körpers, insbesondere eines rotatorisch arbeitenden, spangebenden Werkzeuges, mit wenigstens einer Kamera.

Es sind verschiedene Vermessungsverfahren und -systeme bekannt, bei denen die Daten des Körpers durch mechanisches und/oder optisches Abtasten der Kontur ermittelt werden.

Gemeinsamer Nachteil dieser bekannten Systeme ist es, daß das Abtasten komplexer Strukturen an Werkzeugen relativ zeitraubend ist und eine Zuordnung von Abweichungen auf den Einsatz des Werkzeuges keine Berücksichtigung findet.

Verschiedene Möglichkeiten sind beispielsweise in "industrie-elektrik + elektronik, 34. Jg. 1989 Nr. 4 S. 36, 38, 40" beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen und eine Einrichtung der genannten Art zu schaffen, mit welchen die Körper schnell und zuverlässig abgetastet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Körper in einer rotierenden Aufnahme, deren Drehachse in der Längsachse des Körpers liegt, gedreht wird, bis in einer rechtwinklig zur radialen Verstellachse des Körpers angeordneten Kamera das größte Radiusmaß mit dem diesem Größtmaß zugehörigen Drehwinkel angezeigt wird.

Erfindungsgemäß kann nun in der in der radialen Verstellachse des Körpers angeordneten Kamera das Größtmaß gemessen und an eine Auswerteinrichtung weitergeleitet werden, welche die Justierung der Achsenablage bewirkt.

Sehr vorteilhaft ist es auch, wenn erfindungsgemäß zur Messung der Außenkonturen des Körpers Zeilenkameras vorgesehen sind.

Diese Zeilenkameras tasten jeweils nur eine einzige Meßzeile ab, was ein sehr rationelles Meßverfahren ergibt.

Der Effekt ist die Abtastung einer punktförmigen Größe auf der Umrißkontur des zu messenden Gegenstandes.

Das Meßverfahren kann erfindungsgemäß noch weiter verbessert werden, wenn die zu messenden Werte auf einen vorher bestimmten Bereich begrenzt werden.

Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt auch darin, daß mit Hilfe eines Eichkörpers eine gerätespezifische Kennlinie eingelesen werden kann, durch welche sich im Laufe der Zeit einstellende Abweichungen der Meßeinrichtung kompensiert werden.

Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Messen, vorzugsweise optischen Abtasten der Konturen eines Körpers, insbesondere eines rotatorisch arbeitenden, spangebenden Werkzeuges, mit wenigstens einer Kamera, ist vorgesehen, daß wenigstens zwei im Winkel zueinander angeordnete elektronische Kameras vorgesehen sind, welche an ein Bildverarbeitungssystem angeschlossen sind, das vorprogrammierte Sollwerte mit den gemessenen Istwerten vergleicht und beide Werte als graphische Wertetabelle wiedergibt.

Sehr vorteilhaft ist es dabei, wenn erfindungsgemäß zur Messung an einem vertikal angeordneten Körper drei jeweils in einer horizontalen Ebene arbeitende, jeweils um einen Winkel von etwa 90 Grad zueinander versetzte und in der Höhe verstellbare elektronische Zeilen-Kameras angeordnet sind, die jeweils die ihr zugeordnete Teilegeometrie erfassen.

Sehr vorteilhaft ist es auch, wenn erfindungsgemäß der zu messende Körper drehbar auf einem längsverschiebbaren Schlitten od.dgl. gelagert ist.

Dadurch ist es möglich, den Körper und die Kameras genau auf einander auszurichten und die gesamte Kontur des Körpers zu erfassen.

Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, daß oberhalb des zu messenden Körpers eine weitere Kamera angeordnet ist, die entsprechend der vertikalen Achse des Körpers ausgerichtet ist.

Dadurch ist eine einfache Überprüfung des Rundlaufs des Körpers ermöglicht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt auch darin, daß eine Dreibeinkonstruktion vorgesehen ist, in deren um jeweils 90 Grad versetzt angeordneten Schenkeln jeweils eine Kamera gelagert ist, während der Verbindungssteg horizontal verläuft und die nach unten gerichtete Kamera trägt.

Durch eine derartige konstruktive Ausgestaltung ist eine stabile Lagerung der Kameras gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, daß der den zu messenden Körper tragende Schlitten und/oder dessen Drehlager sowie die Kameras mit Schrittmotoren ausgerüstet sind.

Dadurch ist ein genaues Einjustieren und ein kontinuierliches Abtasten des Körpers auf einfache Weise ermöglicht.

Eine optimale Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ergibt sich dadurch, daß eine Steuerung für die Schrittmotoren, ein Rechner für die Daten des zu messenden Körpers und für die Bildverarbeitung sowie ein Bildverarbeitungsgerät vorgesehen sind.

Sehr vorteilhaft ist es auch, wenn erfindungsgemäß eine Eingabetastatur mit Kontrollmonitor, ein Bildschirm für die Anzeige des zu messenden Körpers und ein Drucker vorgesehen sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn erfindungsgemäß die Kameras fest montiert sind und das Werkzeug in seiner Längs- und/oder Querachse gegen die Kameraachsen verstellbar gelagert ist.

Ebenfalls als sehr günstig hat es sich erwiesen, wenn im Bereich des Werkzeuges Beleuchtungseinrichtungen vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von den herrschenden Kontrastverhältnissen manuell und/oder über eine Steuerung zuschaltbar sind.

Dabei ist es besonders günstig, wenn die Beleuchtungseinrichtung erfindungsgemäß einfarbiges Licht aussendet.

Ebenfalls sehr vorteilhaft ist es, wenn die Kameraobjektive mit Bandfiltern zur Ausgrenzung von Fremdlicht versehen sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Schaubild einer Meßeinrichtung mit vier Kameras und einem als Schlitten ausgebildeten Werkstückhalter,

Fig. 2 eine Schemazeichnung der Meßeinrichtung zur Verdeutlichung der Justiermöglichkeit des Werkzeuges,

Fig. 3 ein Schaubild eines Kontrolltisches mit verschiedenen Geräten und

Fig. 4 ein Auswerteblatt der Kameravermessung eines Werkzeugprofils.

Mit 1 ist in Fig. 1 eine Meßstation bezeichnet, die zum Messen der Konturen von spangebenden Werkzeugen vorgesehen ist. Die Station 1 ist mit einem Tisch 2 versehen, auf dem ein Schlitten 3 gelagert ist. Oberhalb dieses Tisches ist eine Dreibeinkonstruktion angeordnet, deren drei Schenkel 4, 5, 6 um jeweils 90 Grad zueinander versetzt angeordnet und an ihrem oberen, vom Tisch abgewandten Ende über einen T-förmigen Verbindungssteg 7 miteinander verbunden sind. Der Schlitten 3 ist um eine Achse 8 drehbar und weist zwei Aufnahmen 9 bzw. 10 für zu messende Werkzeuge 11 auf. Gleichzeitig ist der Schlitten 3 in einer in Fig. 2 dargestellten Weise längsverschiebbar und schwenkbar. An den einander zugekehrten Innenseiten der drei Schenkel 4, 5, 6 sind Kameras 12 angeordnet, die auf Fahrbahnen 13 in vertikaler Richtung verfahrbar sind. Dort sind nicht dargestellte Schrittmotoren vorgesehen, die dieses Verfahren bewerkstelligen. Im Verbindungssteg 7 ist eine weitere Kamera 14 befestigt, die vertikal nach unten auf das Werkzeug 11 ausgerichtet ist. Der Tisch 2 und die Dreibeinkonstruktion sind sehr stabil ausgebildet, damit das Meßergebnis der Kameras nicht durch äußere Erschütterungen beeinflußt werden kann.

Die Fig. 2 zeigt schematisch die Verstellmöglichkeiten des Werkzeuges 11 in Richtung der beiden Pfeile 14 und 15 in Abhängigkeit der von der gegenüberliegenden Kamera 12 gemessenen Größtmaße für das Radialmaß des Werkzeugs. Die links dargestellte Kamera 12 dient dann zum Abtasten von rechtsschneidenden Werkzeugen, während die Rechte Kamera für linksschneidende Werkzeuge eingesetzt wird. Die beiden mit 16 und 17 bezeichneten Linien deuten den Arbeitsbereich der vertikalen Kamera 14 an, die oberhalb des Werkzeuges angeordnet ist.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Kontrollplatzes 20 dargestellt, der aus einem ganz normalen Arbeitstisch 21 besteht, der mit einer Eingabetastatur 22, einem zugehörigen Kontrollmonitor 23, einem Bildschirm 24 für die Wiedergabe der Meßwerte sowie einem Drucker 25 ausgerüstet ist. Unter dem Tisch 21 ist noch ein Netzteil 26 zur Stromversorgung, ein Bildverarbeitungsgerät 27, ein Rechner 28 sowie ein Steuergerät 29 für die Ansteuerung der verschiedenen Schrittmotoren angeordnet, wobei die räumliche Anordnung keine Rolle spielt.

In Fig. 4 ist ein Auswerteblatt dargestellt, wie es sowohl auf dem Bildschirm 24 erzeugt oder auf dem Drucker 25 ausgedruckt werden kann. Es enthält für eine einzelne Werkzeugkontur die verschiedenen Meßzeilen die benötigt werden, um eine optimale Vermessung der Kontur zu erzielen. Im dargestellten Beispiel sind zehn Meßzeilen 3.1 bis 3.10 vorgesehen und auch ausreichend um dies zu erreichen. Die stark ausgezogen dargestellte Linie 40 stellt dabei die ermittelten Istwerte dar, während die gestrichelten Linien 41 und 42 die zugelassenen Toleranzgrenzen und die strichpunktierten Linien 43 und 44 den Meßbereich zeigen.

Sowohl die Anzahl der Meßzeilen als auch ihre Lage und die Sollgrenzen sowie der vorgesehene Meßbereich werden vor der Messung über die Tastatur als Einzelwerte oder als gespeichertes Programm eingegeben.

Claims (17)

1. Verfahren zum Messen, vorzugsweise optischen Abtasten der Konturen eines Körpers, insbesondere eines rotatorisch arbeitenden, spangebenden Werkzeuges, mit wenigstens einer Kamera, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper in einer rotierenden Aufnahme, deren Drehachse in der Längsachse des Körpers liegt, gedreht wird, bis in einer rechtwinklig zur radialen Verstellachse des Körpers angeordneten Kamera das größte Radiusmaß mit dem diesem Größtmaß zugehörigen Drehwinkel angezeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der in der radialen Verstellachse des Körpers angeordneten Kamera das Größtmaß gemessen und an eine Auswerteinrichtung weitergeleitet wird, welche die Justierung der Achsenablage bewirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Außenkonturen des Körpers Zeilenkameras vorgesehen sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 od. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu messenden Werte auf einen vorher bestimmten Bereich begrenzt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Eichkörpers eine gerätespezifische Kennlinie eingelesen werden kann, durch welche sich im Laufe der Zeit einstellende Abweichungen der Meßeinrichtung kompensiert werden.

6. Einrichtung zum Messen, vorzugsweise optischen Abtasten der Konturen eines Körpers, insbesondere eines rotatorisch arbeitenden, spangebenden Werkzeuges, mit wenigstens einer Kamera, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei im Winkel zueinander angeordnete elektronische Kameras (12) vorgesehen sind, welche an ein Bildverarbeitungssystem angeschlossen sind, das vorprogrammierte Sollwerte mit den gemessenen Istwerten vergleicht und beide Werte als graphische und/oder tabellarische Wertetabelle wiedergibt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung an einem vertikal angeordneten Körper (Werkzeug 11) drei jeweils in einer horizontalen Ebene arbeitende, jeweils um einen Winkel von etwa 90 Grad zueinander versetzte und in der Höhe verstellbare elektronische Zeilen-Kameras (12) angeordnet sind, die jeweils die ihr zugeordnete Teilegeometrie erfassen.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 od. 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zu messende Körper drehbar auf einem verstellbaren Schlitten (3) od.dgl. gelagert ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des zu messenden Körpers eine weitere Kamera (14) angeordnet ist, die entsprechend der vertikalen Achse des Körpers (11) ausgerichtet ist.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dreibeinkonstruktion vorgesehen ist, in deren um jeweils 90 Grad versetzt angeordneten Schenkeln (4, 5, 6) jeweils eine Kamera (12) gelagert ist, während der Verbindungssteg (7) horizontal verläuft und die nach unten gerichtete Kamera (14) trägt.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den zu messenden Körper (11) tragende Schlitten (3) und/oder dessen Drehlager (Aufnahmen 9, 10) sowie die Kameras (12) mit Schrittmotoren ausgerüstet sind.

12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (29) für die Schrittmotoren, ein Rechner (28) für die Daten des zu messenden Körpers (11) und für die Bildverarbeitung sowie ein Bildverarbeitungsgerät (27) vorgesehen sind.

13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingabetastatur (22) mit Kontrollmonitor (23), ein Bildschirm (24) für die Anzeige des zu messenden Körpers (11) und ein Drucker (25) vorgesehen sind.

14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameras (12) fest montiert sind und das Werkzeug (11) in seiner Längs- und/oder Querachse gegen die Kameraachsen verstellbar gelagert ist.

15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Werkzeuges Beleuchtungseinrichtungen vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von den herrschenden Kontrastverhältnissen manuell und/oder über eine Steuerung zuschaltbar sind.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung einfarbiges Licht aussendet.

17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameraobjektive mit Bandfiltern zur Ausgrenzung von Fremdlicht versehen sind.