EP1412696A1 - Method and device for the detection of information on a tool - Google Patents

Method and device for the detection of information on a tool

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Publication number
EP1412696A1
EP1412696A1 EP03702523A EP03702523A EP1412696A1 EP 1412696 A1 EP1412696 A1 EP 1412696A1 EP 03702523 A EP03702523 A EP 03702523A EP 03702523 A EP03702523 A EP 03702523A EP 1412696 A1 EP1412696 A1 EP 1412696A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
surface model
images
information
cutting edge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03702523A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Eckstein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
E Zoller GmbH and Co KG
E Zoller GmbH and Co KG Einstell und Messgeraete
Original Assignee
E Zoller GmbH and Co KG
E Zoller GmbH and Co KG Einstell und Messgeraete
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by E Zoller GmbH and Co KG, E Zoller GmbH and Co KG Einstell und Messgeraete filed Critical E Zoller GmbH and Co KG
Publication of EP1412696A1 publication Critical patent/EP1412696A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/10Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/24Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2433Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for recording information of a tool.
  • the device has a tool holder that can be rotated about an axis, a video camera, via which tool contours of a tool section in different rotational positions during a rotation of the tool about the axis of the tool holder below
  • Contour sections with the result of an extreme value determination under the compared geometry data when comparing the geometry data of images over the entire contour section is designed in such a way that an envelope is determined as a result of the extreme value determination which represents the real working contour of the tool in the workpiece.
  • the proposed invention evaluates three-dimensional data with regard to the measurement of a tool.
  • An overview of methods of evaluating three-dimensional data can be found in Carsten Steger: Unbiased Extraction of Curvilinear Structures from 2D and 3D Images; Dissertation, Faculty of Computer Science, Technical University of Kunststoff, 1998; Herbert Utz Verlag, Kunststoff, ISBN 3-89675-346-0
  • the invention is based in particular on the object of providing a generic method and a generic device with increased measuring accuracy and the possibility of visualizing a tool. It is solved according to the invention by the features of the independent claims. Further refinements result from the subclaims.
  • the invention is based on a method for acquiring information from a tool, in particular for visualizing and measuring a machine tool in a setting device, in which images of the tool are recorded in at least one camera in different recording positions.
  • the images be divided into a data structure for a three-dimensional len space can be sorted.
  • interpolations in three-dimensional space can be used to obtain further usable information, so that high measuring and imaging accuracy can be achieved with short measuring times or with few images.
  • the tool can be visualized, in particular by calculating a three-dimensional surface model from the data structure that represents at least part of the tool. Instead of a three-dimensional surface model, individual lines spanning the tool could also be calculated.
  • the camera and / or advantageously the tool can be moved to record the images.
  • a camera can be used to record one or more visible edges, or several cameras can be used, which in turn saves measurement time, for example by taking two visible edges of the tool offset by 180 ° and after rotating the tool by 180 ° is completely covered.
  • the three-dimensional surface model can be created with little computational effort by evaluating cross-sectional areas through the three-dimensional space represented by the data structure.
  • the selected cross-sectional areas can include various angles to the longitudinal and / or axis of rotation of the tool that appear useful to the person skilled in the art, but advantageously the longitudinal and / or axis of rotation is perpendicular to the selected cross-sectional areas. If voxel information, including three-dimensional neighborhoods or neighboring voxel information, is used at least in partial areas to determine the surface model, more usable information can be obtained compared to the determination of the surface model with cross-sectional areas and thereby more precise values can be determined or calculated, namely by enabling interpolation in several spatial directions.
  • the measurement accuracy can be increased in particular by using information about the relative movement of the tool to the camera, for example by describing, in particular approximating, the movement of the tool to the camera by a function, and determining a maximum deflection by calculating an extreme value of the function , wherein the function is approximated, for example, by a polynomial in a rotatingly driven tool.
  • the information can be used after the determination of the three-dimensional surface model or during the determination of the surface model, in particular for determining the surface model, in the latter case again more accurate measurement values can be obtained, in particular by providing information about the image sharpness for the weight adjustment can be used easily.
  • the information about the surface shape of the tool can be entered manually or advantageously recorded in a partially or fully automated manner, for example via a code attached to the tool and a readout unit.
  • an effective contour of the tool can be determined from this by at least one extreme value determination, which contour represents a relevant parameter of the tool.
  • meaningful information about the tool can be obtained by combining local extreme values of the surface model into an image of a tool cutting edge and / or determining the clearance angle of a tool cutting edge of the tool by means of the orientation of a surface against the cutting direction behind the tool cutting edge. If the local extreme values of the surface model have been combined into an image of a tool cutting edge, the pitch of the tool cutting edge can also advantageously be easily determined by the geometric relationship of the local extreme values.
  • the surface model can be calculated after the images have been taken or advantageously while the images are being taken, as a result of which overall measurement time can be saved.
  • measurement time can be saved and / or more precise values can be determined in relevant areas of the tool by creating the surface model only in the extreme value areas to be expected.
  • the range of extreme values to be expected can be determined by the calculation values determined during the recordings. te result and / or can be based on known information about the tool.
  • radial and / or axial maxima of the tool can be determined by the proposed method and the maxima for measuring the tool can be arithmetically related to one another.
  • Information about deviations from cutting edges among one another, about possible damage to individual cutting edges, about a concentric or axial runout and / or about a number of cutting edges can be determined in a partially and / or fully automated manner.
  • Fig. 1 shows an inventive device with a
  • FIG. 2 is a schematic representation of a first camera image of a tool section
  • Fig. 3 is a schematic representation of a second
  • Section planes, FIG. 5 the individual section planes from FIG. 4, FIG. 6 an extreme value determination in a section plane and FIG. 7 a three-dimensional surface model generated from the camera images.
  • the optics carrier 33 can be displaced along at least two axes and carries a CCD camera 12 and a lighting unit 33.
  • the CCD camera 12 takes from the tool 10, which is clamped in a tool holder 31 and can be rotated about its longitudinal axis 32, images 13, 14, 15, 16, 17 in different recording positions, specifically in different rotary positions of the tool 10. It is also conceivable that another CCD camera 12 'is offset for taking images first CCD camera 12 is arranged to take additional pictures to be able to take up another angle, as indicated in FIG. 1.
  • the measurement and visualization of the tool 10 begins when the setting device 11 is switched on.
  • a user positions the CCD camera 12 mounted on the optics carrier 30 manually or this is automatically positioned such that the tool 10 appears in the field of view of the CCD camera 12.
  • the tool 10 is rotated about its longitudinal axis 32 via the tool holder 31, the tool holder 31 via a
  • Motor can be rotated automatically or manually, step by step or advantageously continuously.
  • images 13, 14, 15, 16, 17 of the contour 40 of the tool 10 are recorded in various rotary positions with the CCD camera 12 and the angular position associated with each image 13, 14, 15, 16, 17 is stored ( Fig. 2 and Fig. 3).
  • the tool 10 is rotated through 360 ° at least once during the measurement process.
  • the tool 10 it is also possible for the tool 10 to be grasped or measured accordingly only in a partial area or in individual partial areas, for example that in the case of tools with a plurality of tool cutting edges, the tool cutting edges are measured individually, and the tool here only by a fraction of 360 ° must be rotated.
  • the starting point for the generation of a 3D surface or a three-dimensional surface model 19 is the approach that every point on the surface 34 of the tool 10 when the tool holder 31 rotates on a circular path (FIGS. 4 to 7).
  • the radius of the circular path is determined by the distance to the longitudinal axis 32 or to the axis of rotation, in particular points on a tool cutting edge 28 run around with a larger radius than points away from the tool cutting edge 28 10 images 13, 14, 15, 16, 17 not evaluated directly with regard to their gray values, but sorted into a data structure 18 for a three-dimensional space with a common Z axis in accordance with their acquisition position (FIG. 4).
  • the images 13, 14, 15, 16, 17 here form a cylinder 35 which has the Z axis as the central axis.
  • the central axis of the cylinder 35 corresponds to the longitudinal axis 32 or the axis of rotation of the tool holder 31
  • a three-dimensional surface model 19 representing the tool 10 is calculated from the data structure 18 (FIG. 7).
  • cross-sectional areas 20, 21, 22, 23, 24 are evaluated through the three-dimensional space represented by the data structure 18 (FIGS. 4, 5 and 7). Only a few images 13, 14, 15, 16, 17 and cross-sectional areas 20, 21, 22, 23, 24 are shown by way of example from a large number of images when the tool 10 is rotated through 360 ° and from a large number of cross-sectional areas.
  • a single cross-sectional area that represents a section along the R axis at a fixed Z value and also as (R, ⁇ ) -sectional image can also be constructed without the construction of a three-dimensional surface model, for example by adding together the gray value information of a certain line from all the images in a series of images.
  • a 3D data record of a tool can thus be generated from the combination of a plurality of (R, -S) cuts or a plurality of cross-sectional areas which, as described above, were generated from the gray value information of individual lines of the images.
  • a surface course of the tool 10 in the simplest case it can be taken directly from the 3D volume without using information about a relative movement of the tool 10 to the CCD camera 12 or information about the surface shape of the tool 10.
  • Refined methods adapt corresponding functions, which describe the movement of the tool 10 and / or known surface shapes of the tool 10, to the volume data, e.g. by a local approximation with planes, parabolas or hyperboloids.
  • the 3D data set is evaluated with regard to maximum deflections of the tool 10. This is shown as an example on a cross-sectional area 20 (FIG. 6).
  • the method can be applied analogously to several cross-sectional areas 21, 22, 23, 24 and thus to the entire 3D data set.
  • the relevant part of the 3D model of the tool is formed with the local extreme values 27 from the individual cross-sectional areas 21, 22, 23, 24.
  • With the three-dimensional surface model 19 individual tool cutting edges 28 can be detected. Due to the geometrical Drawings of the local extreme values 27, a slope of the tool cutting edge 28 can be determined.
  • a clearance angle of the tool cutting edge 28 can be determined by orienting a surface against the cutting direction behind the tool cutting edge 28, it being possible for a normal vector 37 to be determined on the corresponding surface in an expanded 3D model in the vicinity of the tool cutting edge (FIG. 7).
  • the limitation initially to only one cross-sectional area 20 means nothing other than that the effective dimension is determined using a single Z value.
  • the effective dimensions are determined by the movement of the tool cutting edge 28. This movement runs along a circular path when rotating around the Z axis and can thus be determined by a circular equation f ( ⁇ ) of the shape
  • a tool cutting edge 28 can be seen in the cross-sectional area 20 when it passes through a maximum, i.e. when the circular path reaches its maximum extent in (R). In the case of multi-bladed tools, several maxima are run through according to the number of cutting edges.
  • the maxima of the tool cutting edge 28 in the cross-sectional areas 20 are used
  • Circle 36 adapted (Fig. 6). This is image processing technology nisch realized so that the course of the light / dark transition is first determined in the cross-sectional areas 20, 21, 22, 23, 24. This is done with image processing methods for edge extraction and can either be performed with pixel accuracy or, in order to achieve higher accuracy, with sub-pixel accuracy.
  • the circular function is then adapted to an edge 38 determined in this way. As a result, the circular function supplies the maximum radius of the tool cutting edge 28, that is to say the points of the 3D model and the effective dimension.
  • the cos function can be developed as a polynomial and provides a modified function / 'for adaptation to the edge 38 in the form
  • the result of the adjustment is a function that describes the course of the tool cutting edge 28 during rotation.
  • the maximum deflection or the effective dimension is the vertex of the parabola, ie the radius of the tool 10 (FIG. 6).
  • the determined active contour 26 consists of sub-pixel-precise values, specifically as a result of taking into account the angular ranges between individual images. In the simplest case, the results of different cross-sectional areas 20, 21, 22, 23, 24 are combined with one another for the active contour 26 of the entire tool 10.
  • the improved methods are characterized in particular by the fact that 19 voxel information including three-dimensional neighborhoods are used in the evaluation to determine the surface model, voxels 25 being shown enlarged in FIGS. 5 and 7. It no longer works in two-dimensional pixel data, but in three-dimensional voxel information. Information about neighboring cross-sectional areas 20, 21, 22, 23, 24 can be taken into account via the three-dimensional voxel information.

Abstract

The invention relates to a method for detecting information on a tool (10), particularly for measuring a mechanical tool in a setting device (11), according to which at least one camera (12) takes pictures (13 to 17) of the tool (10) from various viewing positions. The pictures (13 to 17) are then sorted into a data structure (18) for a three-dimensional space according to the viewing position.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Informationen ueber ein WerkzeugMethod and device for acquiring information about a tool
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von Informationen eines Werkzeugs .The invention relates to a method and a device for recording information of a tool.
Aus der DE 44 31 059 C2 ist ein gattungsbildendes Verfahren und eine gattungsbildende Vorrichtung bekannt. Die Vorrichtung besitzt eine um eine Achse drehbare Werkzeugaufnahme, eine Videokamera, über die Werkzeugkonturen von einem Werkzeugabschnitt in verschiedenen Drehpositionen während einer Drehung des Werkzeugs um die Achse der Werkzeugaufnahme unterFrom DE 44 31 059 C2 a generic method and a generic device is known. The device has a tool holder that can be rotated about an axis, a video camera, via which tool contours of a tool section in different rotational positions during a rotation of the tool about the axis of the tool holder below
Erzeugung von Bildern für die Werkzeugpositionen detektierbar sind, einen Rechner zur Bestimmung und Ausgabe von Abmessungswerten mit einem Speicher zur Speicherung der aus den Bildern ermittelten Geometriedaten und eine Einrichtung zum Vergleich von in verschiedenen Drehpositionen detektiertenGeneration of images for the tool positions are detectable, a computer for determining and outputting dimension values with a memory for storing the geometry data determined from the images and a device for comparing detected in different rotational positions
Konturabschnitten mit dem Ergebnis einer Extremwertfeststellung unter den verglichenen Geometriedaten bei einem Vergleich der Geometriedaten von Bildern über den gesamten Konturabschnitt. Die Einrichtung ist derart ausgebildet, daß als Ergebnis der Extremwertfeststellung eine Hüllkurve ermittelt wird, die die wirkliche Arbeitskontur des Werkzeugs im Werkstück repräsentiert.Contour sections with the result of an extreme value determination under the compared geometry data when comparing the geometry data of images over the entire contour section. The device is designed in such a way that an envelope is determined as a result of the extreme value determination which represents the real working contour of the tool in the workpiece.
Mit der vorgeschlagenen Erfindung werden dreidimensionale Da- ten hinsichtlich der Vermessung eines Werkzeugs ausgewertet. Ein Überblick zu Verfahren der Auswertung dreidimensionaler Daten findet sich in Carsten Steger: Unbiased Extraction of Curvilinear Structures from 2D and 3D Images; Dissertation, Fakultät für Informatik, Technische Universität München, 1998; Herbert Utz Verlag, München, ISBN 3-89675-346-0The proposed invention evaluates three-dimensional data with regard to the measurement of a tool. An overview of methods of evaluating three-dimensional data can be found in Carsten Steger: Unbiased Extraction of Curvilinear Structures from 2D and 3D Images; Dissertation, Faculty of Computer Science, Technical University of Munich, 1998; Herbert Utz Verlag, Munich, ISBN 3-89675-346-0
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung mit gesteigerter Meßgenauigkeit und der Möglichkeit der Visu- alisierung eines Werkzeugs bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is based in particular on the object of providing a generic method and a generic device with increased measuring accuracy and the possibility of visualizing a tool. It is solved according to the invention by the features of the independent claims. Further refinements result from the subclaims.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erfassung von Informationen eines Werkzeugs, insbesondere zur Visualisie- rung und zum Vermessen eines Maschinenwerkzeugs in einem Einstellgerät, bei dem vom Werkzeug in verschiedenen Aufnahme- stellungen mit zumindest einer Kamera Bilder aufgenommen werden.The invention is based on a method for acquiring information from a tool, in particular for visualizing and measuring a machine tool in a setting device, in which images of the tool are recorded in at least one camera in different recording positions.
Es wird vorgeschlagen, daß die Bilder entsprechend ihrer Aufnahmesteilung in eine Datenstruktur für einen dreidimensiona- len Raum einsortiert werden. Es können insbesondere durch Interpolationen im dreidimensionalen Raum weitere verwertbare Informationen gewonnen werden, wodurch bei kurzen Meßzeiten bzw. mit wenigen Bildern eine hohe Meß- und Abbildungsgenau- igkeit erreichbar ist. Ferner kann das Werkzeug visualisiert werden, und zwar insbesondere indem aus der Datenstruktur ein dreidimensionales Oberflächenmodell berechnet wird, das zumindest einen Teil des Werkzeugs darstellt. Anstatt einem dreidimensionalen Oberflächenmodell könnten auch einzelne, das Werkzeug umspannende Linien berechnet werden.It is proposed that the images be divided into a data structure for a three-dimensional len space can be sorted. In particular, interpolations in three-dimensional space can be used to obtain further usable information, so that high measuring and imaging accuracy can be achieved with short measuring times or with few images. Furthermore, the tool can be visualized, in particular by calculating a three-dimensional surface model from the data structure that represents at least part of the tool. Instead of a three-dimensional surface model, individual lines spanning the tool could also be calculated.
Zur Aufnahme der Bilder kann die Kamera und/oder vorteilhaft das Werkzeug bewegt werden. Ferner kann eine Kamera zur Aufnahme einer oder mehrerer Sichtkanten oder es können mehrere Kameras verwendet werden, wodurch wiederum Meßzeit eingespart werden kann, beispielsweise indem mit zwei Kameras zwei um 180° versetzte Sichtkanten des Werkzeugs aufgenommen werden und nach einer Umdrehung von 180° des Werkzeugs dieses vollständig erfaßt ist.The camera and / or advantageously the tool can be moved to record the images. Furthermore, a camera can be used to record one or more visible edges, or several cameras can be used, which in turn saves measurement time, for example by taking two visible edges of the tool offset by 180 ° and after rotating the tool by 180 ° is completely covered.
Mit geringem Rechenaufwand kann das dreidimensionale Oberflächenmodell erstellt werden, indem Querschnittsflächen durch den durch die Datenstruktur abgebildeten dreidimensionalen Raum ausgewertet werden. Die gewählten Querschnittsflächen können dabei verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Winkel zur Längs- und/oder Rotationsachse des Werkzeugs einschließen, vorteilhaft steht jedoch die Längs- und/oder Rotationsachse senkrecht auf den gewählten Querschnittsflächen. Werden zumindest in Teilbereichen zur Bestimmung des Oberflächenmodells Voxel-Informationen unter Einbeziehung dreidimensionaler Nachbarschaften bzw. unter Einbeziehung von benachbarten Voxel-Informationen verwendet, können gegenüber der Bestimmung des Oberflächenmodells mit Querschnittsflächen mehr verwertbare Informationen gewonnen und dadurch genauere Werte ermittelt bzw. berechnet werden, und zwar indem eine Interpolation in mehrere Raumrichtungen ermöglicht wird.The three-dimensional surface model can be created with little computational effort by evaluating cross-sectional areas through the three-dimensional space represented by the data structure. The selected cross-sectional areas can include various angles to the longitudinal and / or axis of rotation of the tool that appear useful to the person skilled in the art, but advantageously the longitudinal and / or axis of rotation is perpendicular to the selected cross-sectional areas. If voxel information, including three-dimensional neighborhoods or neighboring voxel information, is used at least in partial areas to determine the surface model, more usable information can be obtained compared to the determination of the surface model with cross-sectional areas and thereby more precise values can be determined or calculated, namely by enabling interpolation in several spatial directions.
Ferner kann insbesondere die Meßgenauigkeit erhöht werden, indem Informationen über die Relativbewegung des Werkzeugs zur Kamera genutzt werden, beispielsweise indem die Bewegung des Werkzeugs zur Kamera durch eine Funktion beschrieben, insbesondere approximiert wird, und eine maximale Auslenkung durch die Berechnung eines Extremwerts der Funktion bestimmt wird, wobei die Funktion bei einem drehend angetriebenen Werkzeug beispielsweise von einem Polynom angenähert wird. Die Informationen können nach der Bestimmung des dreidimensionalen Oberflächenmodells oder während der Bestimmung des O- berflächenmodells, insbesondere zur Bestimmung des Oberflächenmodells, genutzt werden, wobei im letzteren Fall wiederum genauere Meßwerte erzielt werden können, und zwar insbesondere indem Informationen über die Bildschärfe für die Gewich- tung der Anpassung einfach genutzt werden können.Furthermore, the measurement accuracy can be increased in particular by using information about the relative movement of the tool to the camera, for example by describing, in particular approximating, the movement of the tool to the camera by a function, and determining a maximum deflection by calculating an extreme value of the function , wherein the function is approximated, for example, by a polynomial in a rotatingly driven tool. The information can be used after the determination of the three-dimensional surface model or during the determination of the surface model, in particular for determining the surface model, in the latter case again more accurate measurement values can be obtained, in particular by providing information about the image sharpness for the weight adjustment can be used easily.
Sind Informationen über die Oberflächenform des Werkzeugs bekannt und können diese verwertet werden, kann der erforderliche Rechenaufwand reduziert, die Meßgenauigkeit erhöht und/oder die Meßzeit verkürzt werden. Die Informationen über die Oberflächenform des Werkzeugs können manuell eingegeben oder vorteilhaft teil- oder vollautomatisiert erfaßt werden, beispielsweise über einen am Werkzeug angebrachten Code und eine Ausleseeinheit .If information about the surface shape of the tool is known and can be used, the computational effort required can be reduced, the measuring accuracy increased and / or the measuring time shortened. The information about the surface shape of the tool can be entered manually or advantageously recorded in a partially or fully automated manner, for example via a code attached to the tool and a readout unit.
Ist das Oberflächenmodell bestimmt, kann aus diesem durch zu- mindest eine Extremwertbestimmung einfach eine Wirkkontur des Werkzeugs bestimmt werden, die eine relevante Kenngröße des Werkzeugs darstellt.Once the surface model has been determined, an effective contour of the tool can be determined from this by at least one extreme value determination, which contour represents a relevant parameter of the tool.
Ferner können aussagekräftige Informationen über das Werkzeug gewonnen werden, indem lokale Extremwerte des Oberflächenmodells zu einer Abbildung einer Werkzeugschneide zusammengefaßt werden und/oder der Freiwinkel einer Werkzeugschneide des Werkzeugs mittels der Orientierung einer Fläche entgegen der Schneidrichtung hinter der Werkzeugschneide bestimmt wird. Wurden die lokalen Extremwerte des Oberflächenmodells zu einer Abbildung einer Werkzeugschneide zusammengefaßt, kann zudem vorteilhaft durch die geometrische Beziehung der lokalen Extremwerte die Steigung der Werkzeugschneide einfach bestimmt werden.In addition, meaningful information about the tool can be obtained by combining local extreme values of the surface model into an image of a tool cutting edge and / or determining the clearance angle of a tool cutting edge of the tool by means of the orientation of a surface against the cutting direction behind the tool cutting edge. If the local extreme values of the surface model have been combined into an image of a tool cutting edge, the pitch of the tool cutting edge can also advantageously be easily determined by the geometric relationship of the local extreme values.
Die Berechnung des Oberflächenmodells kann nach der Aufnahme der Bilder oder vorteilhaft noch während der Aufnahme der Bilder erfolgen, wodurch insgesamt Meßzeit eingespart werden kann.The surface model can be calculated after the images have been taken or advantageously while the images are being taken, as a result of which overall measurement time can be saved.
Ferner kann Meßzeit eingespart und/oder es können in relevanten Bereichen des Werkzeugs genauere Werte ermittelt werden, indem das Oberflächenmodell nur in zu erwartenden Extremwert- bereichen erstellt wird. Die zu erwartenden Extremwertberei- ehe können sich durch bei den Aufnahmen ermittelte Rechenwer- te ergeben und/oder können auf bekannten Informationen über das Werkzeug basieren.In addition, measurement time can be saved and / or more precise values can be determined in relevant areas of the tool by creating the surface model only in the extreme value areas to be expected. The range of extreme values to be expected can be determined by the calculation values determined during the recordings. te result and / or can be based on known information about the tool.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorge- schlagen, daß in zu erwartenden Extremwertbereichen mehr Bilder aufgenommen werden als in anderen Bereichen, und zwar insbesondere durch eine geringere Relativbewegung zwischen der Kamera und dem Werkzeug und/oder durch eine erhöhte Auf- nahmefrequenz, wodurch wiederum die Meßgenauigkeit und Abbil- dungsgenauigkeit in relevanten Bereichen erhöht und/oder Meßzeit eingespart werden kann.In a further embodiment of the invention, it is proposed that more images are taken in the expected extreme value areas than in other areas, in particular through a lower relative movement between the camera and the tool and / or through an increased recording frequency, which in turn means that the measuring accuracy and imaging accuracy in relevant areas can be increased and / or measuring time can be saved.
Ferner können durch das vorgeschlagene Verfahren radiale und/oder axiale Maxima des Werkzeugs ermittelt und die Maxima zur Messung des Werkzeugs rechnerisch in Beziehung zueinander gesetzt werden. Es können einfach teil- und/oder vollautomatisiert Informationen über Abweichungen von Schneiden untereinander, über eventuelle Beschädigungen von einzelnen Schneiden, über einen Rund- oder Planlauf und/oder über eine Schneidenanzahl ermittelt werden.Furthermore, radial and / or axial maxima of the tool can be determined by the proposed method and the maxima for measuring the tool can be arithmetically related to one another. Information about deviations from cutting edges among one another, about possible damage to individual cutting edges, about a concentric or axial runout and / or about a number of cutting edges can be determined in a partially and / or fully automated manner.
Zeichnungdrawing
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen :Further advantages result from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into useful further combinations. Show it :
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einerFig. 1 shows an inventive device with a
Kamera und einer Bildverarbeitungseinrichtung, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines ersten Kamerabildes von einem Werkzeugabschnitt, Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweitenCamera and an image processing device, Fig. 2 is a schematic representation of a first camera image of a tool section, Fig. 3 is a schematic representation of a second
Kamerabildes nach einer Drehung des Werkzeugs, Fig. 4 eine schematische Darstellung eines 3D-Raums mit einsortierten Kamerabildern und einzelnen4 a schematic representation of a 3D space with sorted camera images and individual ones
Schnittebenen, Fig. 5 die einzelnen Schnittebenen aus Fig. 4, Fig. 6 eine Extremwertermittlung in einer Schnittebene und Fig. 7 ein aus den Kamerabildern generiertes dreidimensionales Oberflächenmodell.Section planes, FIG. 5 the individual section planes from FIG. 4, FIG. 6 an extreme value determination in a section plane and FIG. 7 a three-dimensional surface model generated from the camera images.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Fig. 1 zeigt ein Einstellgerät 11 mit einem verfahrbaren Optikträger 33. Der Optikträger 33 ist entlang wenigstens zwei Achsen verfahrbar und trägt eine CCD-Kamera 12 sowie eine Beleuchtungseinheit 33. Die CCD-Kamera 12 nimmt vom Werkzeug 10, das in einer Werkzeugaufnahme 31 eingespannt und um seine Längsachse 32 drehbar ist, Bilder 13, 14, 15, 16, 17 in verschiedenen Aufnähmesteilungen auf, und zwar in verschiedenen Drehstellungen des Werkzeugs 10. Denkbar ist auch, daß eine weitere CCD-Kamera 12' zur Aufnahme von Bildern versetzt zur ersten CCD-Kamera 12 angeordnet ist, um zusätzlich Bilder aus einem anderen Winkel aufnehmen zu können, wie in Fig. 1 angedeutet .1 shows a setting device 11 with a movable optics carrier 33. The optics carrier 33 can be displaced along at least two axes and carries a CCD camera 12 and a lighting unit 33. The CCD camera 12 takes from the tool 10, which is clamped in a tool holder 31 and can be rotated about its longitudinal axis 32, images 13, 14, 15, 16, 17 in different recording positions, specifically in different rotary positions of the tool 10. It is also conceivable that another CCD camera 12 'is offset for taking images first CCD camera 12 is arranged to take additional pictures to be able to take up another angle, as indicated in FIG. 1.
Die Vermessung und Visualisierung des Werkzeugs 10 beginnt mit dem Einschalten des Einstellgeräts 11. Ein Benutzer positioniert die am Optikträger 30 montierte CCD-Kamera 12 manuell oder diese wird automatisch derart positioniert, daß das Werkzeug 10 im Blickfeld der CCD-Kamera 12 erscheint. Das Werkzeug 10 wird über die Werkzeugaufnahme 31 um seine Längs- achse 32 gedreht, wobei die Werkzeugaufnahme 31 über einenThe measurement and visualization of the tool 10 begins when the setting device 11 is switched on. A user positions the CCD camera 12 mounted on the optics carrier 30 manually or this is automatically positioned such that the tool 10 appears in the field of view of the CCD camera 12. The tool 10 is rotated about its longitudinal axis 32 via the tool holder 31, the tool holder 31 via a
Motor automatisch oder manuell gedreht werden kann, und zwar schrittweise oder vorteilhaft kontinuierlich. Während der Drehung werden in verschiedenen Drehstellungen mit der CCD- Kamera 12 Bilder 13, 14, 15, 16, 17 der Kontur 40 des Werk- zeugs 10 aufgenommen sowie die zu jedem Bild 13, 14, 15, 16, 17 gehörende Winkelposition gespeichert (Fig. 2 und Fig. 3) .Motor can be rotated automatically or manually, step by step or advantageously continuously. During the rotation, images 13, 14, 15, 16, 17 of the contour 40 of the tool 10 are recorded in various rotary positions with the CCD camera 12 and the angular position associated with each image 13, 14, 15, 16, 17 is stored ( Fig. 2 and Fig. 3).
Abhängig von der Drehstellung des Werkzeugs 10 ist ein anderer Konturverlauf im Blickfeld der CCD-Kamera 12 sichtbar. Um das Werkzeug 10 vorteilhaft vollständig zu erfassen, wird dieses während dem Meßablauf zumindest einmal um 360° gedreht. Möglich ist jedoch auch, daß das Werkzeug 10 nur in einem Teilbereich oder in einzelnen Teilbereichen erfaßt bzw. entsprechend vermessen wird, beispielsweise, daß bei Werkzeu- gen mit mehreren Werkzeugschneiden die Werkzeugschneiden einzeln vermessen werden und hierbei das Werkzeug nur um einen Bruchteil von 360° gedreht werden muß.Depending on the rotational position of the tool 10, a different contour profile is visible in the field of view of the CCD camera 12. In order to completely grasp the tool 10 advantageously, it is rotated through 360 ° at least once during the measurement process. However, it is also possible for the tool 10 to be grasped or measured accordingly only in a partial area or in individual partial areas, for example that in the case of tools with a plurality of tool cutting edges, the tool cutting edges are measured individually, and the tool here only by a fraction of 360 ° must be rotated.
Ausgangspunkt für die Generierung einer 3D-Oberflache bzw. eines dreidimensionalen Oberflächenmodells 19 ist der Ansatz, daß sich jeder Punkt auf der Oberfläche 34 des Werkzeugs 10 bei der Drehung der Werkzeugaufnahme 31 auf einer Kreisbahn bewegt (Fig. 4 bis 7) . Der Radius der Kreisbahn ist dabei durch den Abstand zur Längsachse 32 bzw. zur Drehachse bestimmt, insbesondere laufen Punkte auf einer Werkzeugschneide 28 mit einem größeren Radius um als Punkte abseits der Werkzeugschneide 28. Zur Ermittlung des dreidimensionalen Oberflächenmodells 19 werden die während der Drehung des Werkzeugs 10 aufgenommenen Bilder 13, 14, 15, 16, 17 nicht direkt hinsichtlich ihrer Grauwerte ausgewertet, sondern entspre- chend ihrer Aufnahmestellung in eine Datenstruktur 18 für einen dreidimensionalen Raum mit einer gemeinsamen Z-Achse einsortiert (Fig. 4). Die Bilder 13, 14, 15, 16, 17 bilden hierbei einen Zylinder 35, der die Z-Achse als Mittelachse aufweist. Die Mittelachse des Zylinders 35 entspricht der Längs- achse 32 bzw. der Drehachse der Werkzeugaufnahme 31. DerThe starting point for the generation of a 3D surface or a three-dimensional surface model 19 is the approach that every point on the surface 34 of the tool 10 when the tool holder 31 rotates on a circular path (FIGS. 4 to 7). The radius of the circular path is determined by the distance to the longitudinal axis 32 or to the axis of rotation, in particular points on a tool cutting edge 28 run around with a larger radius than points away from the tool cutting edge 28 10 images 13, 14, 15, 16, 17 not evaluated directly with regard to their gray values, but sorted into a data structure 18 for a three-dimensional space with a common Z axis in accordance with their acquisition position (FIG. 4). The images 13, 14, 15, 16, 17 here form a cylinder 35 which has the Z axis as the central axis. The central axis of the cylinder 35 corresponds to the longitudinal axis 32 or the axis of rotation of the tool holder 31
Drehwinkel ist mit (Θ) bezeichnet, während die Achse senkrecht zur Längsachse 32 mit (R) bezeichnet ist.Angle of rotation is denoted by (Θ), while the axis perpendicular to the longitudinal axis 32 is denoted by (R).
Aus der Datenstruktur 18 wird ein dreidimensionales, das Werkzeug 10 darstellendes Oberflächenmodell 19 berechnet (Fig. 7) . Zur Bestimmung des Oberflächenmodells 19 werden Querschnittsflächen 20, 21, 22, 23, 24 durch den durch die Datenstruktur 18 abgebildeten dreidimensionalen Raum ausgewertet (Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 7) . Es sind aus einer großen Anzahl von Bildern bei einer Drehung um 360° des Werkzeugs 10 sowie aus einer großen Anzahl von Querschnittsflächen beispielhaft nur wenige Bilder 13, 14, 15, 16, 17 und Querschnittsflächen 20, 21, 22, 23, 24 dargestellt.A three-dimensional surface model 19 representing the tool 10 is calculated from the data structure 18 (FIG. 7). To determine the surface model 19, cross-sectional areas 20, 21, 22, 23, 24 are evaluated through the three-dimensional space represented by the data structure 18 (FIGS. 4, 5 and 7). Only a few images 13, 14, 15, 16, 17 and cross-sectional areas 20, 21, 22, 23, 24 are shown by way of example from a large number of images when the tool 10 is rotated through 360 ° and from a large number of cross-sectional areas.
Eine einzelne Querschnittsfläche, die einen Schnitt entlang der R-Achse bei einem festen Z-Wert darstellt und auch als (R, Θ) -Schnittbild bezeichnet werden kann, läßt sich auch ohne die Konstruktion eines dreidimensionalen Oberflächenmodells konstruieren, und zwar indem z.B. von allen Aufnahmen einer Bildserie die GrauwertInformationen einer bestimmten Zeile aneinandergefügt werden. Damit läßt sich aus der Kombination mehrerer (R, Θ) -Schnitte bzw. mehrerer Querschnittsflächen, die wie vorhergehend beschrieben aus den Grauwertinformationen einzelner Zeilen der Bilder erzeugt wurden, ein 3D-Datensatz eines Werkzeugs erzeugen.A single cross-sectional area that represents a section along the R axis at a fixed Z value and also as (R, Θ) -sectional image can also be constructed without the construction of a three-dimensional surface model, for example by adding together the gray value information of a certain line from all the images in a series of images. A 3D data record of a tool can thus be generated from the combination of a plurality of (R, -S) cuts or a plurality of cross-sectional areas which, as described above, were generated from the gray value information of individual lines of the images.
Um einen Oberflächenverlauf des Werkzeugs 10 zu ermitteln, kann dieser im einfachsten Fall direkt aus dem 3D-Volumen entnommen werden, ohne daß Informationen über eine Relativbewegung des Werkzeugs 10 zur CCD-Kamera 12 oder Informationen der Oberflächenform des Werkzeugs 10 genutzt werden. Verfeinerte Verfahren passen entsprechende Funktionen, die die Bewegung des Werkzeugs 10 und/oder bekannte Oberflächenformen des Werkzeugs 10 beschreiben, an die Volumendaten an, wie u.a. durch eine lokale Approximation mit Ebenen, Parabeln o- der Hyperboloiden.In order to determine a surface course of the tool 10, in the simplest case it can be taken directly from the 3D volume without using information about a relative movement of the tool 10 to the CCD camera 12 or information about the surface shape of the tool 10. Refined methods adapt corresponding functions, which describe the movement of the tool 10 and / or known surface shapes of the tool 10, to the volume data, e.g. by a local approximation with planes, parabolas or hyperboloids.
Für die Ermittlung einer Wirkabmessung wird der 3D-Datensatz hinsichtlich maximaler Auslenkungen des Werkzeugs 10 ausgewertet. Beispielhaft wird dies an einer Querschnittsfläche 20 gezeigt (Fig. 6) . Das Verfahren ist analog auf mehrere Querschnittsflächen 21, 22, 23, 24 und damit auf den gesamten 3D- Datensatz anwendbar. Mit den lokalen Extremwerten 27 aus den einzelnen Querschnittsflächen 21, 22, 23, 24 wird der relevante Teil des 3D-Modells des Werkzeugs gebildet. Mit dem dreidimensionalen Oberflächenmodells 19 können einzelne Werkzeugschneiden 28 erfaßt werden. Durch die geometrischen Be- Ziehungen der lokalen Extremwerte 27 ist eine Steigung der Werkzeugschneide 28 bestimmbar.To determine an effective dimension, the 3D data set is evaluated with regard to maximum deflections of the tool 10. This is shown as an example on a cross-sectional area 20 (FIG. 6). The method can be applied analogously to several cross-sectional areas 21, 22, 23, 24 and thus to the entire 3D data set. The relevant part of the 3D model of the tool is formed with the local extreme values 27 from the individual cross-sectional areas 21, 22, 23, 24. With the three-dimensional surface model 19, individual tool cutting edges 28 can be detected. Due to the geometrical Drawings of the local extreme values 27, a slope of the tool cutting edge 28 can be determined.
Ferner ist ein Freiwinkel der Werkzeugschneide 28 mittels der Orientierung einer Fläche entgegen der Schneidrichtung hinter der Werkzeugschneide 28 bestimmbar, wobei ein Normalenvektor 37 auf der entsprechenden Fläche in einem erweiterten 3D- Modell in der Umgebung der Werkzeugschneide bestimmt werden kann (Fig. 7) .Furthermore, a clearance angle of the tool cutting edge 28 can be determined by orienting a surface against the cutting direction behind the tool cutting edge 28, it being possible for a normal vector 37 to be determined on the corresponding surface in an expanded 3D model in the vicinity of the tool cutting edge (FIG. 7).
Die Beschränkung zunächst nur auf eine Querschnittsfläche 20 bedeutet nichts anderes, als daß man die Wirkabmessung an einem einzigen Z-Wert bestimmt. Die Wirkabmessungen werden durch die Bewegung der Werkzeugschneide 28 bestimmt. Diese Bewegung verläuft bei der Drehung um die Z-Achse entlang einer Kreisbahn und kann damit durch eine Kreisgleichung f (Θ) der FormThe limitation initially to only one cross-sectional area 20 means nothing other than that the effective dimension is determined using a single Z value. The effective dimensions are determined by the movement of the tool cutting edge 28. This movement runs along a circular path when rotating around the Z axis and can thus be determined by a circular equation f (Θ) of the shape
/(Θ) = Ä-cos(Θ)/ (Θ) = Ä-cos (Θ)
beschrieben werden, wobei mit (R) der Radius des Werkzeugs 10 und mit (Θ) der Drehwinkel bezeichnet wird. In der Querschnittsfläche 20 ist eine Werkzeugschneide 28 im Durchlaufen eines Maximums zu erkennen, d.h. wenn die Kreisbahn seine ma- ximale Ausdehnung in (R) erreicht. Bei mehrschneidigen Werkzeugen werden entsprechend der Anzahl der Werkzeugschneiden mehrere Maxima durchlaufen.are described, with (R) the radius of the tool 10 and with (Θ) the angle of rotation. A tool cutting edge 28 can be seen in the cross-sectional area 20 when it passes through a maximum, i.e. when the circular path reaches its maximum extent in (R). In the case of multi-bladed tools, several maxima are run through according to the number of cutting edges.
Zur exakten Ermittlung der Wirkabmessungen wird an die Maxima der Werkzeugschneide 28 in der Querschnittsflächen 20 einFor the exact determination of the effective dimensions, the maxima of the tool cutting edge 28 in the cross-sectional areas 20 are used
Kreis 36 angepaßt (Fig. 6) . Dies wird bildverarbeitungstech- nisch so realisiert, daß zunächst in den Querschnittsflächen 20, 21, 22, 23, 24 der Verlauf des Hell/Dunkel-Übergangs ermittelt wird. Dies erfolgt mit Bildverarbeitungsverfahren zur Kantenextraktion und kann entweder pixelgenau oder, um eine höhere Genauigkeit zu erreichen, subpixelgenau durchgeführt werden. An eine in dieser Weise ermittelte Kante 38 wird dann die Kreisfunktion angepaßt. Die Kreisfunktion liefert als Ergebnis den maximalen Radius der Werkzeugschneide 28, also die Punkte des 3D-Modells und die Wirkabmessung.Circle 36 adapted (Fig. 6). This is image processing technology nisch realized so that the course of the light / dark transition is first determined in the cross-sectional areas 20, 21, 22, 23, 24. This is done with image processing methods for edge extraction and can either be performed with pixel accuracy or, in order to achieve higher accuracy, with sub-pixel accuracy. The circular function is then adapted to an edge 38 determined in this way. As a result, the circular function supplies the maximum radius of the tool cutting edge 28, that is to say the points of the 3D model and the effective dimension.
Aus numerischen Gründen und ohne merklichen Verlust an Genauigkeit kann die cos-Funktion als Polynom entwickelt werden und liefert eine modifizierte Funktion /' zur Anpassung an die Kante 38 in der FormFor numerical reasons and without a noticeable loss of accuracy, the cos function can be developed as a polynomial and provides a modified function / 'for adaptation to the edge 38 in the form
Das Ergebnis der Anpassung ist eine Funktion, die den Verlauf der Werkzeugschneide 28 bei der Drehung beschreibt. Die maxi- male Auslenkung bzw. die Wirkabmessung ist der Scheitelpunkt der Parabel, also der Radius des Werkzeugs 10 (Fig. 6) .The result of the adjustment is a function that describes the course of the tool cutting edge 28 during rotation. The maximum deflection or the effective dimension is the vertex of the parabola, ie the radius of the tool 10 (FIG. 6).
Die ermittelte Wirkkontur 26 besteht aus subpixelgenauen Werten, und zwar infolge der Berücksichtigung von Winkelberei- chen zwischen einzelnen Aufnahmen. Für die Wirkkontur 26 des gesamten Werkzeugs 10 werden im einfachsten Fall die Ergebnisse von verschiedenen Querschnittsflächen 20, 21, 22, 23, 24 miteinander kombiniert.The determined active contour 26 consists of sub-pixel-precise values, specifically as a result of taking into account the angular ranges between individual images. In the simplest case, the results of different cross-sectional areas 20, 21, 22, 23, 24 are combined with one another for the active contour 26 of the entire tool 10.
Verbesserte Verfahren werten nicht Querschnittsflächen 20,Improved processes do not evaluate cross-sectional areas 20,
21, 22, 23, 24 einzeln aus, sondern verwenden Funktionen, die die Oberfläche in der Umgebung der maximalen Auslenkung im Raum beschreiben. Eine vorteilhaft einfache Vorgehensweise könnte darin bestehen, eine Ebene lokal an die Oberflächendaten anzupassen. Die Realität genauer beschreibend sind Funktionen, die senkrecht zur Drehachse die Kreisbewegung der Werkzeugschneide 28 beinhalten und parallel zur Drehachse der Oberfläche folgen. In Frage kommen dafür etwa Funktionen, die eine Spindel beschreiben oder einfache, gekrümmte Flächen, etwa Hyperboloide .21, 22, 23, 24 individually, but use functions that describe the surface in the vicinity of the maximum deflection in space. An advantageously simple procedure could consist of adapting a plane locally to the surface data. Functions that describe the reality more precisely include the circular movement of the tool cutting edge 28 perpendicular to the axis of rotation and follow the surface parallel to the axis of rotation. Functions that describe a spindle or simple, curved surfaces, such as hyperboloids, can be used.
Die verbesserten Verfahren zeichnen sich insbesondere dadurch aus, daß bei der Auswertung zur Bestimmung des Oberflächenmodells 19 Voxel-Informationen unter Einbeziehung dreidimensionaler Nachbarschaften verwendet werden, wobei in Fig. 5 und Fig. 7 Voxel 25 vergrößert dargestellt sind. Damit arbeitet man nicht mehr in zweidimensionalen Pixeldaten, sondern in dreidimensionalen Voxel-Informationen. Über die dreidimensionalen Voxel-Informationen, können Informationen benachbarter Querschnittsflächen 20, 21, 22, 23, 24 berücksichtigt werden.The improved methods are characterized in particular by the fact that 19 voxel information including three-dimensional neighborhoods are used in the evaluation to determine the surface model, voxels 25 being shown enlarged in FIGS. 5 and 7. It no longer works in two-dimensional pixel data, but in three-dimensional voxel information. Information about neighboring cross-sectional areas 20, 21, 22, 23, 24 can be taken into account via the three-dimensional voxel information.
Bei der erfindungsgemäßen Durchführung zur Ermittlung der Wirkkontur 26 liegt es nahe, bereits während der Aufnahme der einzelnen Bilder, d.h. online, mit der Berechnung des Oberflächenmodells 19 und der Auswertung der Volumendaten zu be- ginnen, wobei auch eine Berechnung nach Aufnahme sämtlicherIn the implementation according to the invention for determining the active contour 26, it makes sense to already take the individual images, i.e. start online with the calculation of the surface model 19 and the evaluation of the volume data, including a calculation after recording all
Bilder offline möglich ist. Insbesondere kann bereits während der Drehung mittels Extrapolation ermittelt werden, in welchen Winkelbereichen mit einer maximalen Auslenkung der Werkzeugschneide 28 zu rechnen ist. Das Oberflächenmodell 19 kann anschließend nur in den zu erwartenden Extremwertbereichen erstellt und Rechenzeit kann eingespart werden, oder in den zu erwartenden Extremwertbereichen können mehr Bilder 13, 14, 15, 16, 17 aufgenommen werden als in anderen Bereichen, indem die Rotationsgeschwindigkeit des Werkzeugs 10 in der Umgebung des Extremums reduziert und/oder die Aufnähmetrequenz erhöht wird. Pictures offline is possible. In particular, during the rotation, extrapolation can be used to determine the angular ranges in which a maximum deflection of the tool cutting edge 28 can be expected. The surface model 19 can then only be created in the extreme value ranges to be expected and computing time can be saved or in the to be expected extreme value ranges, more images 13, 14, 15, 16, 17 can be recorded than in other regions by reducing the rotational speed of the tool 10 in the vicinity of the extremum and / or increasing the recording frequency.
Bezugszeichenreference numeral
10 Werkzeug 33 Beleuchtungseinheit10 Tool 33 lighting unit
11 Einstellgerät 34 Oberfläche11 Setting device 34 surface
12 Kamera 35 Zylinder12 camera 35 cylinder
13 Bild 36 Kreis13 Figure 36 Circle
14 Bild 37 Normalenvektor14 Figure 37 Normal vector
15 Bild 38 Kante15 Fig. 38 edge
16 Bild 39 Kontur16 Figure 39 Contour
17 Bild17 picture
18 Datenstruktur18 Data structure
19 Oberflächenmodell19 surface model
20 Querschnittsfläche20 cross-sectional area
21 Querschnittsfläche21 cross-sectional area
22 Querschnittsfläche22 cross-sectional area
23 Querschnittsfläche23 cross-sectional area
24 Querschnittsfläche24 cross-sectional area
25 Voxel25 voxels
26 Wirkkontur26 active contour
27 Extremwert27 Extreme value
28 Werkzeugschneide28 tool cutting edge
29 Bildverarbeitungseinrichtung29 Image processing device
30 Optikträger30 optics carrier
31 Werkzeugaufnahme31 tool holder
32 Längsachse 32 longitudinal axis

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Erfassung von Informationen eines Werkzeugs (10) , insbesondere zum Vermessen eines Maschinenwerk- zeugs in einem Einstellgerät (11) , bei dem vom Werkzeug (10) in verschiedenen Aufnahmestellungen mit zumindest einer Kamera (12) Bilder (13 bis 17) aufgenommen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß die Bilder (13 bis 17) entsprechend ihrer Aufnahmestel- lung in eine Datenstruktur (18) für einen dreidimensionalen Raum einsortiert werden.1. A method for acquiring information of a tool (10), in particular for measuring a machine tool in an adjusting device (11), in which images (13 to 17) of the tool (10) in different recording positions with at least one camera (12). are recorded, characterized in that the images (13 to 17) are sorted into a data structure (18) for a three-dimensional space according to their recording position.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß aus der Datenstruktur (18) ein dreidimensionales Oberflächenmodell (19) berechnet wird, das zumindest einen Teil des Werkzeugs (10) darstellt.2. The method according to claim 1, which also means that a three-dimensional surface model (19) is calculated from the data structure (18), which represents at least part of the tool (10).
3. Verfahren nach Anspruch 2 , d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Bestimmung des Oberflächenmodells (19) Querschnittsflächen (20 bis 24) durch den durch die Datenstruktur (18) abgebildeten dreidimensionalen Raum ausgewertet werden. 3. The method according to claim 2, since you rchgek characterized in that to determine the surface model (19) cross-sectional areas (20 to 24) are evaluated by the three-dimensional space mapped by the data structure (18).
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest in Teilbereichen zur Bestimmung des Oberflächenmodells (19) Voxel-Informationen unter Einbeziehung drei- dimensionaler Nachbarschaften verwendet werden.4. The method according to claim 2 or 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that voxel information, including three-dimensional neighborhoods, is used at least in partial areas for determining the surface model (19).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Informationen über die Relativbewegung des Werkzeugs (10) zur Kamera (12) genutzt werden.5. The method according to any one of claims 2 to 4, so that information about the relative movement of the tool (10) to the camera (12) is used.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Informationen der Oberflächenform des Werkzeugs (10) ge- nutzt werden.6. The method according to any one of claims 2 to 5, so that information of the surface shape of the tool (10) is used.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß aus dem Oberflächenmodell (19) durch zumindest eine Ex- tremwertbeStimmung eine Wirkkontur (26) des Werkzeugs (10) bestimmt wird.7. The method according to any one of claims 2 to 6, so that an effective contour (26) of the tool (10) is determined from the surface model (19) by at least one extreme value determination.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß lokale Extremwerte (27) des Oberflächenmodells (19) zu einer Abbildung einer Werkzeugschneide (28) zusammengefaßt werden. 8. The method according to any one of claims 2 to 7, characterized in that local extreme values (27) of the surface model (19) are combined to form an image of a tool cutting edge (28).
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß durch die geometrische Beziehung der lokalen Extremwerte (27) die Steigung der Werkzeugschneide (28) bestimmt wird.9. The method as claimed in claim 8, so that the pitch of the tool cutting edge (28) is determined by the geometric relationship of the local extreme values (27).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Freiwinkel einer Werkzeugschneide (28) des Werkzeugs (10) mittels der Orientierung einer Fläche entgegen der Schneidrichtung hinter der Werkzeugschneide (28) bestimmt wird.10. The method according to any one of claims 2 to 8, so that the clearance angle of a cutting edge (28) of the tool (10) is determined by means of the orientation of a surface against the cutting direction behind the cutting edge (28).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Berechnung des Oberflächenmodells (19) noch während der Aufnahme der Bilder (13 bis 17) erfolgt.11. The method according to any one of claims 2 to 10, so that the surface model (19) is still calculated while the images (13 to 17) are being taken.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Oberflächenmodell (19) nur in zu erwartenden Extremwertbereichen erstellt wird.12. The method according to any one of claims 2 to 11, so that the surface model (19) is created only in the extreme value ranges to be expected.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in zu erwartenden Extremwertbereichen mehr Bilder aufgenommen werden als in anderen Bereichen. 13. The method according to any one of claims 2 to 11, characterized in that more images are taken in expected extreme value ranges than in other areas.
14. Vorrichtung zur Erfassung von Informationen eines Werkzeugs, insbesondere zur Visualisierung und zum Vermessen eines Maschinenwerkzeugs (10) in einem Einstellgerät (11) , mit wenigstens einer Kamera (12) zur Aufnahme des Werkzeugs (10) in verschiedenen Aufnahmestellungen, und mit einer Bildverarbeitungseinrichtung (29) , d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß die Bilder (13 bis 17) mit der Bildverarbeitungseinrichtung (29) entsprechend ihrer Aufnahmestellungen in einen dreidimensionalen Raum einsortierbar sind.14. Device for acquiring information of a tool, in particular for visualizing and measuring a machine tool (10) in a setting device (11), with at least one camera (12) for recording the tool (10) in different recording positions, and with an image processing device (29), characterized in that the images (13 to 17) can be sorted into a three-dimensional space with the image processing device (29) according to their recording positions.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mit der Bildverarbeitungseinrichtung (29) ein dreidimen- sionales Oberflächenmodell (19) berechenbar ist. 15. The apparatus of claim 14, so that a three-dimensional surface model (19) can be calculated with the image processing device (29).
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