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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Abmessungen von Werkstücken unter Verwendung
einer Koordinatenmessvorrichtung. Die Koordinatemessvorrichtung
umfasst beispielsweise Koordinatenmessmaschinen (KMM), Werkzeugmaschinen,
handbetriebene Koordinatenmessarme und Prüfroboter. Die Erfindung betrifft
insbesondere ein Verfahren zum Prüfen der Abmessungen eines Werkstücks unter
Verwendung eines Nichtkontakttasters.
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Es
ist üblich,
Werkstücke
nach ihrer Herstellung auf einer mit einem Halter versehenen Koordinatenmessmaschine
(KMM) zu prüfen,
auf der ein Taster montiert ist, der in drei orthogonalen Richtungen X,
Y, Z innerhalb eines Arbeitsvolumens der Maschine betrieben werden
kann.
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Werkstückmesstaster
können
in Kontakttaster und in Nichtkontakttaster getrennt werden. Die Kontakttaster
umfassen ein Gehäuse
mit einem Werkstückkontakttaststift,
der bezüglich
des Gehäuses
abgelenkt werden kann. Es gibt zwei Haupttypen von Kontakttastern.
In einem berührungsausgelösten Taster
wird der Taststift aus einer Ruhelage abgelenkt, um ein Signal zu
bewirken, das angibt, dass der Taststift die Oberfläche des
Werkstücks
berührt hat.
Alternativ kann ein Kontakttaster einen Abtasttaster umfassen, bei
dem die Ablenkung des Taststifts kontinuierlich gemessen wird, während der Taststift
an der Oberfläche
des Werkstücks
entlang bewegt wird.
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Nichtkontakttaster
sind nahe der Werkstückoberfläche positioniert,
ohne das Werkstück
zu berühren.
Der Taster detektiert die Nähe
der Oberfläche beispielsweise
durch kapazitive, induktive oder optische Mittel.
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Sowohl
Kontakt- wie Nichtkontakttaster leiden unter dem Nachteil, dass
die Abtastung bei hoher Geschwindigkeit infolge von Trägheit dynamische
Fehler in dem System erzeugt.
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Durch
dynamische Ablenkung des Tasters erzeugte Ungenauigkeiten können dadurch
verringert werden, dass der Taster sehr langsam bewegt wird.
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Nichtkontakttaster,
wie die in dem US-Patent Nr. 5,315,259 beschriebenen kapazitiven
Messtaster sind bekannt. Verfahren zum Abtasten eines Werkstücks, wie
in den deutschen Patenten Nrn. 19730471 und 10050795 offenbart,
sind ebenfalls bekannt.
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Saeid
Motavalli et al. (Engineering Design and Automation (1998), 4(2),
85-100 – XP009027086)
beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines dimensional genauen
3D CAD-Modells eines Teils. Ein maschinelles Sichtsystem ist dazu
verwendet, um digitalisierte Daten von dem Teil zu erhalten, die
ein 3D CAD-Bild ergeben. Dieses Bild wird dann dazu verwendet, um
eine KMM so zu steuern, dass sie einige kennzeichnende Punkte an
dem Teil misst. Die genaueren KMM-Daten werden dann für eine Überarbeitung
des durch das Nichtkontaktverfahren erzeugten Modells verwendet,
um das endgültige,
dimensional genaue 3D CAD-Modell zu schaffen.
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Unser
früheres
US-Patent Nr. 4,991,304 offenbart ein Verfahren zum Prüfen einer
Serie von Werkstücken
unter Verwendung einer Koordinatenmessmaschine (KMM), bei dem ein
Kontakttaster erst kalibriert oder für jede beabsichtigte Richtung
der Tastbewegung genullt wird, indem er bei geringer Geschwindigkeit
mit einem Bezugsobjekt wie einer Bezugskugel in Berührung gebracht
wird, um einen Satz von Korrektionsoffsets zu ge winnen, der im Computer
abgespeichert und für
spätere
Messungen verwendet wird.
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Das
erste zu messende Werkstück
wird auf den KMM-Tisch aufgesetzt und ein Satz von Punkten an der
Oberfläche
des Werkstücks
wird bei geringer Geschwindigkeit gemessen, um genaue Ablesungen zu
gestatten. Die Messung des ersten Werkstücks wird darauf bei hoher Geschwindigkeit
wiederholt. Der Unterschied zwischen den Ablesungen bei geringer
Geschwindigkeit und den Ablesungen bei hoher Geschwindigkeit wird
berechnet und gespeichert. Der für
jeden Messpunkt gespeicherte Fehlerwert berücksichtigt die dynamischen
Ablenkungen der Maschinenstruktur bei der hohen Geschwindigkeit.
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Das
nächste
zu messende Werkstück
wird auf den KMM-Tisch aufgesetzt und die Ablesungen werden bei
hoher Geschwindigkeit vorgenommen. Bei dieser Geschwindigkeit sind
die Ablesungen ungenau aber wiederholbar. Jede schnelle Ablesung wird
durch die Addierung des entsprechenden, abgespeicherten Fehlerwertes
berichtigt and somit bezüglich
des von der schnellen Ablesung eingeführten Fehlers kompensiert.
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Dieses
Verfahren hat den Vorteil, dass eine ganze Reihenfolge nominal identischer
Werkstücke bei
hoher Geschwindigkeit durch Erstellung einer dynamischen Fehlerkarte
aus einem einzigen Werkstück
gemessen werden kann.
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Ein
Nachteil dieses Verfahrens ist dagegen, dass das schnelle in Kontakt
erfolgende Abtasten eines Werkstücks
einen wesentlichen Verschleiß der Taststiftspitze
des Tasters zur Folge hat.
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Nichtkontakttaster
haben den Vorteil, dass zwischen dem Taster und dem Werkstück keine
Berührung
und daher auch kein Verschleiß des
Tasters gegeben sind.
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Ein
weiterer Vorteil der Nichtkontakttaster liegt darin, dass keine
auf die Messkraft rückführbare Fehler
vorhanden sind. In Kontakttastern ist dies die Kraft, die vom Taster
auf das Werkstück
ausgeübt wird
und Messfehler infolge einer Verbiegung des Taststiftes, der Koordinatenpositioniervorrichtung und
der verformbaren Teile des Werkstücks hervorruft.
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Ein
weiterer Vorteil liegt darin, dass Nichtkontakttaster eine größere Oberflächenabtastungsbandbreite
als Kontakttaster besitzen und demnach eine schneller ansprechende
Messung liefern, wenn ein Werkstück
bei höherer
Geschwindigkeit abgetastet oder gemessen wird.
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Jedoch
hat ein Nichtkontakttaster auch verschiedene Nachteile. Der Taster
kann aufgrund des Herstellungsprozesses radiale Fehler aufweisen,
die zu Änderungen
der Messdaten für
Messungen führen,
die unter verschiedenen Winkel rings um den Taster vorgenommen werden.
Dies könnte
durch eine umständliche
Kalibrierung korrigiert werden.
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Nichtkontakttaster,
wie induktive und kapazitive Messtaster, sind außerdem durch die Geometrie des
zu messenden Teils beeinflusst, und die Messdaten können beispielsweise
zwischen einer geraden und einer gekrümmten Fläche bei derselben Distanz zum
Taster variieren. Die Oberflächenbeschaffenheit des
Teils kann die Messdaten von einem Nichtkontakttaster, besonders
für optische
Taster, auch beeinflussen.
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Die
vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Prüfen eines Gegenstands durch
Verwendung einer Koordinatenmessvorrichtung vor, bei dem ein Gegenstandserfassungstaster
in einer positionserfassenden Beziehung zu jedem Gegenstand bewegt
und eine Positionsablesung genommen wird, wobei das Verfahren die
folgenden Schritte in beliebiger Reihenfolge umfasst:
Messung
des Gegenstands mit einem Gegenstandserfassungstaster in einer Kontaktbetriebsart;
Abtastung
des Gegenstands mit einem Gegenstandserfassungstaster in einer Nichtkontaktbetriebsart;
Erzeugung
einer Fehlerkarte oder -funktion, die der Differenz zwischen den
mit dem Gegenstandsmesstaster in einer Kontakt- und dem Gegenstandsmesstaster
in einer Nichtkontaktbetriebsart genommenen Messungen entspricht;
und
Verwendung der Fehlerkarte oder -funktion zum Korrigieren
anschließender
Messungen mit dem Gegenstandserfassungstaster in einer Nichtkontaktbetriebsart.
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Der
Schritt der Gegenstandsvermessung mittels eines Gegenstandserfassungstasters
in der Kontaktbetriebsart kann ein Abtasten des Gegenstands umfassen.
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Der
Gegenstand kann mit dem Gegenstandserfassungstaster in der Nichtkontaktbetriebsart
abgetastet werden, während
der Gegenstandserfassungstaster sich in einem Nennabstand vom Gegenstand
befindet.
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Die
Fehlerkarte oder -funktion kann dazu verwendet werdet, um den Gegenstandserfassungstaster
in der Nichtkontaktbetriebsart zu kalibrieren und dadurch eine radiale
Korrektion für
eine Nenndistanz und eine Nennrichtung des Gegenstandserfassungstasters
relativ zur Gegenstandsoberfläche
zu erzeugen.
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Das
Verfahren kann auch folgende Schritte umfassen: Messen nachfolgender
Gegenstände
mit dem Gegenstandserfassungstaster in einer Kontaktbetriebsart
und Korrigieren der Gegenstände
durch Nutzung der Fehlerkarte oder -Funktion.
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Der
nachfolgende Gegenstand kann ein Werkstück umfassen. Der anfängliche
Gegenstand kann ein Werkstück
umfassen, das wesentlich dasselbe wie der nachfolgende Gegenstand
ist. Der anfängliche
Gegenstand kann sich vom nachfolgenden Gegenstand unterscheiden.
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Derselbe
Gegenstandserfassungstaster kann sowohl Kontakt- wie Nichtkontaktbetriebsarten aufweisen,
oder diese können
von zwei verschiedenen Tastern gegeben sein.
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Die
Fehlerkarte gestattet die Korrektur der Nichtkontakabtastung hinsichtlich
Messfehlern, und somit benötigt
der Taster keine umständliche
Kalibrierung.
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Falls
der erste Gegenstand mit den nachfolgenden Gegenständen wesentlich
identisch ist, so korrigiert die Fehlerkarte oder -funktion auch
Messfehler des Nichtkontakttasters, die von dem geometrischen Einfluss
des Gegenstands herrühren.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird der Gegenstand das erste Mal bei einer geringen
Geschwindigkeit gemessen, und der Gegenstand wird das zweite Mal
bei der Messgeschwindigkeit der nachfolgenden Gegenstände gemessen. Die
Messgeschwindigkeit der nachfolgenden Gegenstände ist vorzugsweise eine schnelle
Geschwindigkeit.
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Dieses
Verfahren verringert den Verschleiß an der Spitze des Kontakttaststifts
und sieht gleichzeitig eine Kompensation sowohl für dynamische
Geschwindigkeitsfehler als für
Messfehler des Nichtkontakterfassungstasters vor.
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Der
Gegenstand kann das erste Mal mit einem Kontakttaster in einer Hochgenauigkeits-Referenzmaschine,
beispielsweise einer KMM in einem Kalibrierungslabor gemessen werden.
Der Gegenstand kann dann ein zweites Mal mit einem Nichtkontakttaster
auf einer wiederholbaren in-line (d.h. werksseitigen) Koordinatenmessvorrichtung
gemessen werden. Eine Werkzeugmaschine würde, falls für die Messung
eines Gegenstands mit einem Taster verwendet, eine Koordinatenmessvorrichtung
umfassen. Die erzeugte Fehlerkarte oder -funktion kann zum Korrigieren
der Messungen nachfolgender Gegenstände verwendet werden, die unter
Verwendung eines Nichtkontakterfassungstasters und einer in-line Koordinatenpositioniermaschine
gemessen werden. Die Fehlerkarte oder -funktion kann daher einen
oder mehrere der folgenden Fehler anpassen: Messfehler Nichtkontakttaster,
auf die Oberflächengeometrie des
Gegenstands rückführbare Messfehler,
geometrische Fehler der in-line Maschine und dynamische Fehler des
in-line Systems.
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Der
Gegenstandserfassungstaster in einer Nichtkontaktbetriebsart kann
beispielsweise einen optischen Taster, einen kapazitiven oder einen
induktiven Messtaster umfassen. Im Allgemeinen sind diese Sensoren
eindimensionale oder skalare Sensoren und somit ist es vorteilhaft,
diese in einer Betriebsart zur Messung in einem vorbestimmten Pfad
zu verwenden. Dies ist jedoch keine unbedingte Forderung, da die
Taster auch in einer Betriebsart in einem unbekannten Pfad verwendet
werden können.
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Die
Gegenstandsmessungen des Kontakterfassungstasters können vorzugsweise
dazu verwendet werden, einen Pfad für den nachfolgenden Nichtkontakterfassungstaster
zu berechnen, besonders wenn die Oberfläche des Gegenstands nicht prismatisch/geometrisch
ist.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert eine Vorrichtung
zum Prüfen
eines Gegenstands unter Verwendung einer Koordinatenmessvorrichtung
und mindestens eines Gegenstandserfassungstasters, wobei die Vorrichtung
ein Steuergerät
umfasst, das für
die Durchführung
folgender Schritte, in jeder beliebigen Ordnung, eingerichtet ist:
- (a) Messen des Gegenstands ein erstes Mal mit einem
Gegenstands-Taster in einer Kontaktbetriebsart;
- (b) Messen des genannten Gegenstands ein zweites Mal mit einem
Gegenstands-Taster in einer Nichtkontaktbetriebsart;
- (c) Erstellen einer Fehlerkarte oder -funktion, die dem Unterschied
zwischen den mit dem Gegenstandsmesstaster in einer Kontaktbetriebsart
und mit dem Gegenstandsmesstaster in einer Nichtkontaktbetriebsart
gemessenen Werten entspricht,
- (d) Messen der nachfolgenden Gegenstände mit dem Gegenstandsmesstaster
in der Nichtkontaktbetriebsart; und
- (e) Korrigieren der Messwerte der nachfolgenden Gegenstände unter
Verwendung der Fehlerkarte.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sollen nun als Beispiele und mit Bezug zu den beiliegenden
Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
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1 ein
schematisches Diagramm eines auf einer Koordinatenmessvorrichtung
montierten Kontakttasters ist;
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2 ein
schematisches Diagramm eines auf einer Koordinatenmessvorrichtung
montierten Nichtkontakterfassungstasters ist;
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3 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Kontakttaster beim Abtasten
einer Bohrung eines Werkstücks
zeigt;
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4 eine
Darstellung der Pfade des Kontakttasters und des Nichtkontakttasters
beim Abtasten der Bohrung in 3 ist;
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5 ein
Flussdiagramm zur Darstellung des Abtastverfahrens ist;
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6 ein
Flussdiagramm zur Darstellung eines Abtastverfahrens gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist; und
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7 eine
Darstellung eines auf einen Gelenkkopf montierten Nichtkontakttasters
ist.
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Die
in der 1 dargestellte Koordinatenmessvorrichtung umfasst
einen Maschinentisch 12, an dem ein Werkstück 16 angeordnet
werden kann. Dies geschieht vorzugsweise über automatische (nicht gezeigte)
Mittel, die jeden einzelnen einer Reihenfolge im Wesentlichen nominell
identischer Werkstücke
aus einem Produktionslauf in wenigstens nominell derselben Position
und Orientierung auf dem Tisch anordnen. Ein analoger Taster 14 mit
einem ablenkbaren Taststift 18 und einer Werkstückkontaktspitze 20 wird
auf der Hohlwelle 10 der Maschine angebracht, obwohl auch
andere Arten von Kontakttastern (einschließlich berührungsausgelöste Taster) verwendet
werden können.
Die Hohlwelle 10 und der Taster 14 können sich
unter der Einwirkung von X-, Y-, Z- Antrieben, die computergesteuert
sind, in X, Y, Z-Richtungen bewegen. Die X-, Y-, Z-Skalen (die Zähler für die Ausgänge der
Skalen aufweisen) zeigen die momentanen Positionskoordinaten der
Hohlwelle, auf welcher der Taster montiert ist, in drei Dimensionen.
Die Signale aus dem Taster, welche die Ablenkung des Erfassungstaststiftes
anzeigen, werden mit den Ablesungen aus den X-, Y-Z-Skalen der KMM
kombiniert, um die Position der Taststiftspitze und damit die Oberfläche des
Werkstücks
zu berechnen. Alternativ sperrt bei einem berührungsausgelösten Taster
ein Signal, das den erfolgten Kontakt des Tasters mit der Werkstückoberfläche angibt,
die Skalen und der Computer nimmt eine Ablesung der Koordinaten
der Werkstückoberfläche vor.
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Soweit
hier beschrieben ist, geht es hier um eine konventionelle Maschine.
Der Computer enthält ein
Programm, das eine Abtastung der Werkstückoberfläche mit einem Taster oder einen
Kontakt der Werkstückoberfläche mit
einem berührungsausgelösten Taster
an einer Mehrheit verschiedener Punkte bewirkt, die ausreichend
sind, um für
die erforderliche Prüfungsoperation
sämtliche
erforderliche Dimensionen des Werkstücks aufzunehmen.
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Die
beschriebenen analogen und berührungsausgelösten Taster
umfassen beide Kontakttaster, wobei der Taststift des Tasters 14 bei
Kontakt mit dem Gegenstand abgelenkt wird.
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2 zeigt
einen auf der Hohlwelle 10 einer Koordinatenmessmaschine
montierten Nichtkontakttaster 22, wobei der Nichtkontakttaster 22 beispielsweise
einen optischen Taster, einen kapazitiven Messtaster oder einen
induktiven Messtaster umfassen kann. Wenn die Hohlwelle 10 den
Taster 22 in einem Pfad um das Werkstück 16 bewegt, detektiert
der Taster den Abstand zwischen sich selbst und der Werkstückoberfläche. Die
Signale von dem Taster werden mit den Ablesungen der X, Y und Z-Skalen der
KMM kombiniert, um die Position der Werkstückoberfläche zu berechnen.
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Bezug
nehmend auf 5 wird die folgende Vorgehensweise
bei dem vorliegenden Prüfverfahren verwendet.
Ein Gegenstand, wie ein Kalibrierungsgegenstand oder ein Werkstück, wird
an einer Koordinatenpositionierungsmaschine 26, beispielsweise
einer CMM, eingerichtet und mit einem Kontakttaster 28,
beispielsweise einem Analogtaster, abgetastet oder gemessen. Dieser
Kontakttaster ist hinsichtlich statischer Fehler durch herkömmliche
Mittel kalibriert, wie beispielsweise in dem U.S. Patent Nr. 4,991,304
beschrieben ist, in dem ein Satz von Korrekturoffsets berechnet
wird, indem der Taster mit einer geringen Geschwindigkeit ein Referenzobjekt, wie
eine Bezugskugel, in einer Vielzahl von Richtungen berührt. Diese
Korrekturoffsets werden dann dazu verwendet, alle anschließenden Messungen
zu korrigieren.
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Der
Kontakttaster wird gegen einen Nichtkontakttaster ausgetauscht,
beispielsweise einen induktiven Messtaster. Das Werkstück wird
dann unter Verwendung des Nichtkontakttasters 32 abgetastet oder
gemessen.
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Aus
der Differenz zwischen den Ergebnissen von der Kontaktabtastung
und der Nichtkontaktabtastung wird eine Fehlerkarte oder -funktion
erzeugt 34.
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Anschließende Gegenstände werden
nun an der CMM angeordnet und unter Verwendung des Nichtkontakttasters 36 abgetastet
oder gemessen.
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Messdaten,
die den anschließenden
Gegenständen
entsprechen, die mit der Nichtkontaktfehlerkarte genommen wurden,
können
somit unter Verwendung dieser Fehlerkarte oder -funktion 38 korrigiert
werden. Dieses Verfahren erlaubt, dass die Verwendung eines nicht
kalibrierten Nichtkontakttasters hinsichtlich Messfehlern korrigiert
wird.
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Bestimmte
Merkmale eines Werkstücks,
wie verschiedene Oberflächen
und Ecken, können
eine Wirkung auf die Messungen von einer Nichtkontaktabtastung,
insbesondere bei induktiven und kapazitiven Messtastern, besitzen.
Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist, dass Fehler aufgrund
dieser Effekte, die während
der Nichtkontaktabtastung auftreten können, durch die Fehlerkarte
oder -funktion korrigiert werden, da die Messdaten von der Kontaktabtastung
nicht durch diese geometrischen Einflüsse beeinflusst sind. Somit
sind Messungen, die unter Verwendung des Nichtkontakttasters von
anschließenden
Werkstücken
genommen wurden, die dieselben geometrischen Merkmale aufweisen,
auch hinsichtlich dieser geometrischen Einflüsse korrigiert.
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Das
Werkstück
kann unter Verwendung eines Tasters abgetastet werden, der sowohl
in Kontakt- als auch Nichtkontaktbetriebsarten arbeitet. Ein einzelner
Taster kann ein kombinierter Berührungsauslöse-, Kontaktabtast-
und Nichtkontakttaster sein. Beispielsweise kann ein kombinierter
Berührungsauslöse- und
Nichtkontakttaster einem Pfad um das Werkstück folgen, wobei er Berührungsauslösepunkte
nimmt, und sich dann um den Pfad ein zweites Mal bewegen, bei dem
Nichtkontaktmessungen genommen werden. Alternativ dazu kann ein
kombinierter Berührungsauslöse- und
Nichtkontakttaster in Kontakt mit einer Oberfläche des Werkstücks gebracht werden,
um einen Auslösepunkt
zu erhalten, und dann von der Oberfläche weg umgekehrt werden, um zu
ermöglichen,
dass eine Nichtkontaktmessung durchgeführt wird. Dieses Verfahren
erlaubt, dass der Nichtkontakttaster kalibriert wird.
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Nun
wird eine zweite Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Bei
dieser Ausführungsform
wird ein Werkstück,
das eine unbekannte Oberfläche
besitzt, aus einer Serie von zu vermessenden Werkstücken auf
der CMM 40 eingerichtet und mit einer geringen Geschwindigkeit mit
dem Kontakttaster 42 abgetastet oder gemessen. Bei dieser
geringen Geschwindigkeit sind die dynamischen Fehler des Systems
vernachlässigbar.
Beispielsweise kann die Geschwindigkeit typischerweise < 20 mm/s betragen.
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Das
Werkstück
wird dann unter Verwendung des Nichtkontakttasters 44 abgetastet.
Diese Abtastung wird bei einer Geschwindigkeit ausgeführt, bei der
auch die anschließenden
Werkstücke
abgetastet werden. Dies ist eine schnelle Geschwindigkeit, um eine
Hochgeschwindigkeitsprüfung
zu erleichtern. Die schnelle Geschwindigkeit ist bevorzugt größer als
20 mm/s. Beispielsweise kann sie typischerweise 100 mm/s betragen.
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Wie
zuvor wird eine Fehlerkarte oder -funktion entsprechend der Differenz
zwischen den Ergebnissen aus der Kontaktabtastung bei niedriger
Geschwindigkeit und der Nichtkontaktabtastung bei schneller Geschwindigkeit
erzeugt 46.
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Anschließende Werkstücke in der
Serie von Werkstücken
werden an der CMM eingerichtet und durch die CMM unter Verwendung
des Nichtkontakttasters 48 abgetastet. Die Daten in Verbindung
mit den anschließenden
Werkstücken
werden durch die Fehlerkarte 50 korrigiert. Die anschließenden Teile werden
bei im Wesentlichen derselben Geschwindigkeit wie zuvor gemessen,
d.h. der schnellen Geschwindigkeit des Nichtkontakttasters.
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3 zeigt
eine Bohrung 24 eines Werkstücks 16, die mit einem
Kontakttaster 14 abgetastet wurde. Der Pfad des Werkstückkontakttasters 14, wenn
er die Bohrung 24 abtastet, ist in 4 als A gezeigt.
Dieses Profil zeigt genau die Oberfläche der Bohrung 24,
wenn der Kontakttaster kalibriert ist, um statische Fehler zu eliminieren,
und die Bohrung langsam abgetastet wird, um dynamische Fehler zu reduzieren.
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Die
aus der Kontaktabtastung gesammelten Daten können dazu verwendet werden,
einen Pfad C zu berechnen, entlang dem der Nichtkontakttas ter wandert,
um die Bohrung 24 abzutasten. Dieser Pfad C ist von dem
Profil A versetzt.
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Die
Oberfläche
der Bohrung 24, wie sie durch die Nichtkontaktabtastung
gemessen ist, ist durch das Profil B gezeigt. Dieses Profil B kann
weniger genau die Oberfläche
der Bohrung 24 zeigen, als Profil A, da der Nichtkontakttaster
weder für
statische oder dynamische Fehler noch für radiale Fehler aufgrund der
Herstellung und der geometrischen Merkmale der Oberfläche kalibriert
worden ist. Die Differenzen d zwischen den Profilen A und B werden
dazu verwendet, Fehlerwerte zu berechnen, durch die anschließende Nichtkontaktabtastungen
korrigiert werden.
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Dieses
Verfahren besitzt somit den Vorteil, dass sowohl dynamische als
auch statische Fehler des Nichtkontaktmessverfahrens kompensiert
werden. Dynamische Geschwindigkeitsfehler werden durch die anfängliche
langsame Abtastung mit dem Kontakttaster kompensiert, und statische
Fehler werden durch die anfängliche
langsame Abtastung kompensiert, die mit einem kalibrierten Taster
ausgeführt wird.
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Nichtkontakttaster
sind gewöhnlich
eindimensional, und somit ist es bevorzugt, den Pfad der Nichtkontaktabtastung,
dem sie folgen soll, zu berechnen. Die durch den Kontakttaster genommenen Messungen
können
dazu verwendet werden, den Pfad für den Nichtkontakttaster, dem
dieser folgen soll, zu berechnen. Beispielsweise kann dieser Pfad von
der gemessenen Oberfläche
des Gegenstandes um eine bestimmte Distanz x versetzt sein.
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Es
muss nicht notwendig sein, Daten zu verwenden, die aus der Kontaktabtastung
gesammelt wurden, um den Pfad der Nichtkontaktabtastung zu berechnen.
Wenn beispielsweise das Werkstück
nominell vordefinierte Merkmale besitzt, kann die Nichtkontaktabtastung
leicht aus diesen Merkmalen ermittelt werden. Wenn ferner ein mehrdimensionaler Nichtkontaktsensor
verwendet wird, kann das Werkstück
leicht unter Verwendung von Techniken bezüglich eines nicht bekannten
Pfades gemessen werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die Koordinatenmessvorrichtung begrenzt,
die eine Bewegung des Tasters relativ zu dem Gegenstand entlang
drei orthogonaler Achsen vorsieht. Beispielsweise kann die Koordinatenmessvorrichtung
einen Drehtisch umfassen, an dem der Gegenstand angeordnet ist und
der ermöglicht,
dass der Gegenstand bezüglich
eines Tasters gedreht werden kann.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann der Taster an einem Gelenkkopf angebracht sein, der ein oder mehrere
Rotationsfreiheitsgrade besitzen kann. 7 zeigt
einen Nichtkontakttaster 22, beispielsweise einen induktiven
Messtaster, der an einem Gelenkkopf 52 angebracht ist,
der seinerseits an einer Spindel 10 einer Koordinatenmessmaschine
angebracht ist. Der Gelenkkopf 52 umfasst ein fixiertes Gehäuse 54,
das an der Maschinenspindel 10 angebracht ist. Ein zweites
Gehäuse 56 ist
bezüglich
des ersten Gehäuses 54 um
eine Achse A1 drehbar. Der Nichtkontakttaster 22 ist drehbar
an dem zweiten Gehäuse 56 angebracht
und ist um eine zweite Achse A2, die orthogonal zu der A1-Achse
liegt, drehbar. Der Gegenstand kann durch den an einem derartigen Gelenkkopf
angebrachten Taster durch Rotation des Tasters durch den Kopf oder
eine Kombination aus Rotation und Translation des Kopfes durch die
Koordinatenmessvorrichtung gemessen werden.