WO1999058931A1 - Steuerung eines koordinatenmessgerätes mit einem prüfmerkmal und nachfolgendem geometrieelement - Google Patents

Steuerung eines koordinatenmessgerätes mit einem prüfmerkmal und nachfolgendem geometrieelement Download PDF

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WO1999058931A1
WO1999058931A1 PCT/EP1999/002934 EP9902934W WO9958931A1 WO 1999058931 A1 WO1999058931 A1 WO 1999058931A1 EP 9902934 W EP9902934 W EP 9902934W WO 9958931 A1 WO9958931 A1 WO 9958931A1
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WO
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list
measurement
test
sequence
workpiece
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/002934
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Rögele
Josef Wanner
Martin Wimmer
Original Assignee
Carl Zeiss
Carl-Zeiss-Stiftung Trading As Carl Zeiss
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 Carl Zeiss, Carl-Zeiss-Stiftung Trading As Carl Zeiss filed Critical Carl Zeiss
Publication of WO1999058931A1 publication Critical patent/WO1999058931A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points

Definitions

  • the invention is based on a method for measuring a workpiece with a coordinate measuring machine by means of an automated measuring sequence and on a corresponding coordinate measuring machine.
  • Such methods have long been known from the prior art and usually have the following steps: Creation of the measurement sequence, in particular by determining the travel paths for the probe of the coordinate measuring device and the test features to which the measurement values obtained in the measurement sequence are evaluated. Carrying out the measurement sequence in which the button of the coordinate measuring machine scans the workpiece to be measured and measurement data are recorded. Evaluation of the test features to be tested on the basis of the measurement data recorded in the measurement process.
  • a list of parameters has been compiled in previously known methods, into which a large number of pieces of information had to be entered one after the other. For example, probing, detours, calculation rules, linking measuring elements, evaluations, setpoints, tolerances etc. had to be entered.
  • the input had to be entered according to the actual measuring sequence, ie before a test feature, such as the deviation of the shape of a geometric element from the specified target shape or a position check of the center of a hole, could be entered, the relevant geometric element (s) in the list To be defined. Only when the geometric element had been defined could the program accept input of the corresponding test characteristics based on this data. This led to long and confusing parameter lists. In particular, changes to the parameter lists required considerable effort because of the confusion and often led to unforeseen results if, for example, parameters were deleted from a parameter list to which the subsequent parameters of the list refer.
  • the object of the present invention is therefore to propose a method of the type mentioned at the beginning and a corresponding coordinate measuring device with which the measuring sequence can be generated and changed more easily.
  • test feature to be tested is first defined and then in a next process step the geometric test feature or elements to be scanned on the workpiece for calculating the test feature are assigned to the defined test feature.
  • the clarity is also significantly increased if the test features to be tested in the measurement process are combined in a list.
  • the list is particularly advantageously designed in such a way that the inspection characteristics are arranged in the order in the list; are how they are evaluated one after the other in the measuring sequence. This also allows the operator of the coordinate measuring machine to see the chronologically ordered sequence of the measuring sequence.
  • Deleting an inspection characteristic can also be carried out without any problems, since when the inspection characteristic is deleted, only the inspection characteristic in question is removed from the list and deleted together with the corresponding pointers. All other elements with which the inspection characteristic was originally linked via the pointers remain unchanged after the corresponding inspection characteristic has been deleted, so that the unintentional deletion of technologically necessary elements which may access other inspection characteristics can be prevented.
  • FIGS. 1 to 6 Further advantages and developments of the method can be found in the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 6, shown purely by way of example.
  • FIG. 1 shows an exemplary representation of a coordinate measuring machine
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method according to the invention
  • FIG. 3 shows an example of a workpiece (12) on which a test feature, here the symmetry deviation (t), is to be determined;
  • FIG. 4 shows a purely schematic representation of a test plan according to which a workpiece can be measured
  • FIG. 5 shows a purely schematic representation of a list of test features (32), the individual test features of which are linked via pointers to corresponding downstream elements of a further list of measuring elements (33);
  • Figure 6 is a purely schematic representation of the data or object structure of a test lane.
  • FIG. 1 shows schematically and purely by way of example a coordinate measuring machine with which the method according to the invention can be carried out.
  • the coordinate measuring machine has a measuring table (1) on which the portal (2) of a portal mechanism (10) is movably guided in the direction of the arrow (Y).
  • the gantry (2) is moved in the said direction by a drive (not shown in more detail), for example a friction wheel drive or a spindle drive, the exact position being scanned on the scale (9).
  • a drive not shown in more detail
  • a drive for example a friction wheel drive or a spindle drive
  • the measuring probe (5) can be used via appropriate ones, not shown here Sensors measure the deflection of the stylus (6) relative to the probe (5).
  • the button (11) and thus the stylus (6) of the button (11) can be moved accordingly in all three mutually perpendicular coordinate directions (X, Y, Z) via the portal mechanism (10) just described.
  • the button (11) or the drives of the portal mechanism (10) to which the button (11) is attached is moved by a control unit (15, 16) described in more detail below in such a way that the workpiece to be measured ( 12) is touched by the stylus (6), the stylus deflection of the stylus (6) relative to the probe (5) and the machine positions scanned on the scales (7, 8, 9) being taken over in the respective probing positions and corresponding measurement data being derived therefrom can.
  • the measuring sequence is carried out by a control unit (15, 16).
  • a controller (15) is provided in the control unit (15, 16) for controlling the drives of the portal mechanics (10) and for recording the machine positions scanned on the scales (7, 8, 9) and for the stylus deflection of the stylus (6).
  • the controller (15) is connected to a computer (16) via a corresponding interface.
  • the computer (16) is used essentially to determine the measurement sequence and to evaluate the measurement data recorded during the measurement.
  • the mechanism for moving the probe (5) can also be a different structure, such as a stand mechanism, in which a stand which is movably guided horizontally on a measuring table is provided.
  • a cross slide is in turn mounted vertically displaceably on the stand.
  • a measuring arm is mounted horizontally displaceable, at the end of which the button is located.
  • the button can of course also vary in many ways.
  • a so-called switching probe can be used, in which only a signal is emitted when the workpiece is touched by the stylus.
  • an optical button can also be used, which optically scans the workpiece surface.
  • test feature is defined in the computer (16), which is to be evaluated in the subsequent measurement sequence on the basis of the measurement data recorded in the measurement sequence.
  • This can be a wide variety of test features, such as the positional deviation of a geometric element from that of a predefined target position, the shape deviation of a geometric element from the target shape, the symmetry deviation of several geometric elements from one another, the roughness, etc.
  • the relevant test characteristic is, like this will be described in more detail below, added to a corresponding list of test features.
  • the list of geometry Elements usually consist of the point, the straight line, the curve, the free-form surface, the plane, the torus, the cone, the paraboloid, the sphere, the cylinder, the ellipse, the circle, the elongated hole, the groove and the rectangle.
  • the points on the workpiece surface to be scanned by the probe (11) are then further defined in a third step (19).
  • the travel paths can either be generated manually by programming the intermediate positions and the points to be scanned with the corresponding normal vectors, or automatically.
  • the travels for scanning the geometrical elements are first generated via macros, and in a next step the travels are generated between the geometrical elements using corresponding macros.
  • a detailed description of this can be found, for example, in our US Pat. No. 5,491,638, which is hereby expressly incorporated by reference.
  • the computer (16) transfers data to the control (15), on the basis of which the control moves the mechanics of the coordinate measuring machine accordingly and during the process of the scales (7, 8, 9) and the button (11) records the signals and passes them on to the computer (16).
  • the control moves the mechanics of the coordinate measuring machine accordingly and during the process of the scales (7, 8, 9) and the button (11) records the signals and passes them on to the computer (16).
  • test features listed in the list are then evaluated in a final step (21) in the computer (16) in accordance with the specifications.
  • the computer (16) is a standard PC which is equipped with at least one screen, a CPU, a hard disk, a working memory, a keyboard and an interface card.
  • the computer (16) communicates with the controller (15) via the interface card.
  • the structure of such a computer and the mode of operation are already so well known to the person skilled in the art that a drawing of the individual components of the computer, which would be without information content, is dispensed with here. If in the text below individual functions that take place in the computer (16) are explained, it should be explicitly clarified once again that the functions are implemented by programs that are initially on the hard disk and are loaded into the main memory during runtime by where you then control the components of the computer (16).
  • the data that are recorded or processed during the execution of the programs e.g.
  • the parameters of the geometric elements to be measured are also initially in the working memory during use of the coordinate measuring machine and are saved in corresponding files on the hard disk at the latest before the computer (16) is switched off.
  • the workpiece (12) to be measured is a plate with two bores (b1, b2).
  • the symmetry offset (t) between the bores (bl, b2) and the lateral planes (el, e2) should be determined for the workpiece (12) in question.
  • the problem will be solved by first measuring the holes (bl, b2) along a circle (kl, k2), determining the center of the circle (mkl, mk2) and the point of symmetry (sp) between the two center points (mkl, mk2) is calculated.
  • the planes (el, e2) will be measured and the plane of symmetry (se) between the said planes (el, e2) will be determined.
  • the symmetry deviation (t) then results from the shortest distance from the point of symmetry (sp) to the plane of symmetry (se).
  • test feature that is to say in this example case the symmetry deviation (t)
  • a corresponding test feature list (32) is added.
  • more detailed parameters are specified in a further form for the test characteristic in further lists (27) and (30), such as in list (27) the predetermined target value for the symmetry deviation (t), the maximum permissible tolerance and in the list (30) also a field in which the actual actual value is stored.
  • linking elements namely the symmetry point (sp), which is to be derived from the measured circle centers (mkl, mk2) and the plane of symmetry (se) in the later measurement sequence is to be derived from the measured levels (el, e2).
  • fields for the actual measurement results of the linking elements (sp, se) are additionally created in the list (31).
  • measuring elements are now generated via another detailed form, which are stored in a list (33) for measuring elements.
  • These measuring elements collect all the information that is ultimately necessary to measure a geometric element. In order to provide this information accordingly, detailed parameters in turn are generated on the basis of the measuring elements in corresponding subforms, as is shown in FIG.
  • test features to be determined one after the other in the measurement sequence are compiled in the list (32) in their sequence in which they are processed in the measurement sequence, as is shown purely schematically in FIG.
  • six test features are listed one after the other in the list (32) in accordance with the sequence of the measurement sequence, each of the test features also being shown purely schematically by pointers in the form of arrows with corresponding elements from other lists.
  • the list of measuring elements (33) was shown here as a representative of all possible lists. The measurement process can be changed very easily with this structure.
  • the list element "test characteristic 3" can be linked from the list (32) together with its pointer to the list (33) and linked between the list entries with the names "test characteristic 1" and "test characteristic 2". Since the pointer to the "measuring element 5" of the list (33) has remained unchanged, only the sequence of the test features to be processed in succession has changed, while the assignments of the "test feature 3" to the corresponding "measuring element 5" in the list (33 ) has of course remained unchanged.
  • test features can also be simply deleted from the list, as was shown purely schematically in FIG. 5 using the list entry "test feature 6".
  • the test feature can be deleted here by chaining it out of the list (32) and deleted together with the corresponding pointer to the list element "measuring element 4". Due to the deletion process, however, the corresponding list element "measuring element 4" in the list (33) remains completely unchanged, so that the corresponding measuring element for evaluation by, for example, other test features still remains.
  • test plan A complete data system or object system of lists for a complete test plan, with which the measurement sequence can be defined, will now be described by way of example with reference to FIG. 6.
  • the test plan is programmed object-oriented, so that the lists are actually separate objects.
  • the lists include not only data that are changed by a corresponding higher-level program, but also functional methods by means of which the lists manage themselves in terms of programming.
  • the test plan (38) is structured into three basic subsets, namely a section (37) with the designation "target workpiece”, in which the information relating to the target workpiece to be measured is stored, a section (35) with the designation "measurement”, in which all lists relevant for the measurement are arranged and a third section (36) with the designation "ACTUAL workpiece”, in which all data for the actually measured workpiece are stored.
  • the section (37) in which the target workpiece data are stored here contains a list (26) with the designation "geometry", in which the geometric elements of the object to be measured
  • the second section (35) labeled “Measurement” comprises two lists. First of all, reference is made to the list (32) "sorted test features", which is the central focus of the invention. In the list (32), the test features are stored as they are processed one after the other in the measuring sequence. In this list, only the type of the test characteristic and its chronological sequence in the measurement process are defined. From this list (31) all entries in the other lists are subordinated. In the list (32/33) labeled
  • measuring element / measuring technology the measuring elements to be measured are stored together with the points to be scanned there and the travel paths between the geometric elements.
  • the Geometry list (29) contains the actual data determined after the measurement sequence of the actual data measured on the actual workpiece
  • the list (26) with the designation "linkage” contains the linkage elements evaluated on the basis of the measurement and predefined in the list (28).
  • the list (45) with the designation "test characteristic” contains the measurement results desired by the operator in the list (32 or 27) predefined test characteristics.

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Vermessen eines Werkstückes vorgestellt, mit dem mit einem Koordinatenmeßgerät ein automatisierter Meßablauf durchgeführt werden kann. Das Verfahren sieht vor: Festlegen des automatischen Meßablaufes umfassend: Festlegen wenigstens eines anhand der im Meßablauf aufgenommenen Meßdaten auszuwertenden Prüfmerkmals; Zuordnen wenigstens eines an dem Werkstück abzutastenden Geometrieelementes zu dem festgelegten Prüfmerkmal (t) und Definieren des Verfahrweges für den Taster (11) zum Abtasten des wenigstens einen Geometrieelementes (k1, k2, e1, e2); Abtasten des Werkstückes (12) gemäß dem Verfahrweg mit dem Taster; Auswerten des zu prüfenden Prüfmerkmals aufgrund der im Meßablauf aufgenommenen Meßdaten. Gegenüber der üblichen Reihenfolge 'Geometrieelement vor Prüfmerkmal' ist dies leichter zu ändern und zu generieren.

Description

Beschreibung:
STEUERUNG EINES KOORDINATENMESSGERÄTES MIT EINEM PRÜFMERKMAL UND NACHFOLGENDEM GEOMETRIEELEMENT
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Vermessen eines Werkstückes mit einem Koordinatenmeßgerät durch einen automatisierten Meßablauf sowie von einem entsprechenden Koordinatenmeßgerät .
Derartige Verfahren sind aus dem Stand der Technik bereits lange bekannt und weisen üblicherweise folgende Schritte auf : Erstellung des Meßablaufs, indem insbesondere die Verfahrwege für den Taster des Koordinacenmeßgerätes sowie die Prüfmerkmale festgelegt werden, auf die die im Meßablauf gewonnenen Meßwerte hin ausgewertet werden. Durchführung des Meßablaufes, bei dem der Taster des Koordinatenmeßgerätes das zu vermessende Werkstück abtastet und hierbei Meßdaten aufgenommen werden. Auswertung der zu prüfenden Prüfmerkmale aufgrund der im Meßablauf aufgenommenen Meßdaten.
Hinsichtlich der Erstellung des Meßablaufes wurde bei bislang bekannten Verfahren eine Liste von Parametern zusammengestellt, in die nacheinander eine Vielzahl von Ξinzelinformationen eingegeben werden mußten. Beispielsweise mußten Antastungen, Umfahrwege , Berechnungsvorschriften, Verknüpfungen von Meßelementen, Auswertungen, Sollwerte, Toleranzen etc. eingegeben werden. Die Eingabe mußte hierbei dem tatsächlichen Meßablauf folgend eingegeben werden, d.h., bevor ein Prüfmerkmal , wie beispielsweise die Formabweichung eines Geometrieelementes von der vorgegebenen Sollform oder eine Lageprüfung des Mittelpunktes einer Bohrung eingegeben werden konnte, mußte zunächst das oder die betreffenden Geometrie- elemente in der Liste definiert werden. Erst wenn das Geometrieelement definiert war, konnte das Programm auf Basis dieser Daten eine Eingabe der entsprechender Prüfmerkmale entgegennehmen . Dies führte zu langen und unübersichtlichen Parameterlisten. Insbesondere Änderungen der Parameterlisten erforderten wegen der Unübersichtlichkeit einen erheblichen Aufwand und führten oftmals zu unvorhergesehenen Ergebnissen, wenn beispielsweise Parameter aus einer Parameterliste gelöscht wurden, auf die sich nachfolgende Parameter der Liste rückbezogen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie ein entsprechendes Koorcinatenmeßgerät vorzuschlagen, mit dem der Meßablauf einfacher generiert und geändert werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 7 gelöst.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist hierbei darin zu sehen, daß zuerst ein zu prüfendes Prüfmerkmal festgelegt wird und dem festgelegten Prüfmerkmal dann in einem nächsten Verfahrensschritt erst das bzw. die zur Berechnung des Prüfmerkmals auf dem Werkstück abzutastenden Geometrieelemente zugeordnet werden .
Durch die erfindungsgemäße Eingabe der Daten kann hierbei für den Bediener eine erheblich höhere Übersichtlichkeit erzeugt werden, da dieser bei der Erstellung der Verfahrwege zunächst von den ihn interessierenden Parametern, nämlich den Prüfmerkmalen, ausgehen kann und hiervon ausgehend alle logischen Zuordnungen treffen kann. Die Programmierung erfolgt mit dieser Vorgehensweise planmäßig.
Die Übersichtlichkeit wird zusätzlich wesentlich erhöht, wenn die im Meßablauf zu prüfenden Prüfmerkmale gemeinsam in einer Liste zusammengefaßt sind. Hierdurch kann der Bediener des Koordinatenmeßgerätes einfach überblicken, welche Prüfmerkmale in einem Meßablauf erfaßt werden, ohne durch uninteressante Details abgelenkt zu werden. Besonders vorteilhaft ist die Liste so angelegt, daß die Prüfmerkmale in der Reihenfolge in der Liste angeordnet; sind, wie sie im Meßablauf nacheinander ausgewertet werden. Hierdurch kann der Bediener des Koordinatenmeßgerätes darüberhinaus die zeitlich geordnete Abfolge des Meßablaufes überblicken.
Die Zuordnung der Detailparameter, wie insbesondere die abzutastenden Geometrieelemente zu einem Prüfmerkmal , erfolgt hierbei besonders vorteilhaft, über Zeiger. Dies hat den besonderen Vorteil, daß die Ausgestaltung der Liste sehr einfach verändert werden kann. Beispielsweise kann hierdurch die Reihenfolge der Prüfmerkmale einfach geändert werden, indem ein beliebiges Prüfmerkmal zusammen mit den entsprechenden Zeigern aus der Liste ausgekettet wird und an einer anderen Steile wieder in die Liste eingekettet wird.
Auch das Löschen eines Prüfmerkmals kann problemlos vonstatten gehen, da beim Löschen des Prüfmerkmals lediglich das betreffende Prüfmerkmal aus der Liste ausgekettet und gemeinsam mit den entsprechenden Zeigern gelöscht wird. Alle anderen Elemente, mit denen das Prüfmerkmal ursprünglich über die Zeiger verkettet war, bleiben nach einem Löschen des entsprechenden Prüfmerkmals unverändert bestehen, so daß hierdurch das unbeabsichtigte Löschen von technologisch- notwendigen Elementen, auf die möglicherweise andere Prüfmerkmale zugreifen, verhindert werden kann.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen des Verfahrens können aus dem rein beispielhaft gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 bis 6 entnommen werden.
Hierin zeigen:
Figur 1 eine beispielhafte Darstellung eines Koordinatenmeßgerätes ;
Figur 2 einen Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens; Figur 3 eine beispielhafte Darstellung eins Werkstückes (12), an dem ein Prüfmerkmal, hier die Symmetrieabweichung (t) bestimmt werden soll;
Figur 4 eine rein schematische Darstellung eines Prüfplans gemäß dem ein Werkstück vermessen werden kann;
Figur 5 eine rein schematische Darstellung einer Prüf- merkmalsliste (32), deren einzelne Prüfmerkmale über Zeiger mit entsprechenden nachgeordneten Elementen einer weiteren Meßelementeliste (33) verknüpft sind; und
Figur 6 eine rein schematische Darstellung der Daten bzw. Objektstruktur eines Prüf lanes .
Figur 1 zeigt schematisch und rein beispielhaft ein Koordinatenmeßgerät, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann. Das Koordinatenmeßgerät weist einen Meßtisch (1) auf, auf dem in Richtung des Pfeiles (Y) das Portal (2) einer Portalmechanik (10) beweglich geführt ist. Das Portal (2) wird hierbei über einen nicht näher gezeigten Antrieb, beispielsweise einen Reibradantrieb oder einen Spindelantrieb, in der besagten Richtung verfahren, wobei die genaue Position am Maßstab (9) abgetastet wird. In analoger Weise ist auf der Traverse des Portals (2) ein Querschlitten
(3) in Richtung des Pfeiles (X) beweglich geführt, der ebenso über einen Antrieb angetrieben wird und dessen genaue Position an dem Maßstab (7) abgetastet wird. Zusätzlich ist die Pinole
(4) in der dritten, mit (Z) bezeichneten Richtung beweglich an dem Querschlitten (3) geführt, wobei die Bewegung ebenfalls über einen entsprechenden Antrieb realisiert wird und die genaue Position der Pinole (4) auf dem Maßstab (8) abgetastet wird. Am unteren Ende der Pinole (4) befindet sich ein Taster
(11) , umfassend einen messenden Tastkopf (5) und einen Taststift (6), der am Tastkopf (5) befestigt ist. Der messende Tastkopf (5) kann über entsprechende, hier nicht näher gezeigte Sensoren die Auslenkung des Taststiftes (6) gegenüber dem Tastkopf (5) messen.
Durch die Portalmechanik (10) kann der Taster (11) und damit der Taststift (6) des Tasters (11) über die eben beschriebene Portalmechanik (10) in allen drei aufeinander senkrecht stehenden Koordinatenrichtungen (X, Y, Z) entsprechend verfahren werden. Der Taster (11) bzw. die Antriebe der Portal - mechanik (10) , an der der Taster (11) befestigt ist wird hierbei von einer noch weiter unten näher beschriebenen Steuereinheit (15,16) derart verfahren, daß das zu vermessende Werkstück (12) vom Taststift (6) angetastet wird, wobei in den jeweiligen Antastpositionen die Taststiftauslenkung des Taststiftes (6) gegenüber dem Tastkopf (5) sowie die an den Maßstäben (7, 8, 9) abgetasteten Maschinenpositionen übernommen werden und hieraus entsprechende Meßdaten abgeleitet werden könne .
Der Meßablauf wird hierbei von einer Steuereinheit (15, 16) durchgeführt . Zur Ansteuerung der Antriebe der Portalmechanik (10) und zur Aufnahme der an den Maßstäben (7, 8, 9) abgetasteten Maschinenpositionen und der Taststiftauslenkung des Taststiftes (6) ist hierbei in der Steuereinheit (15, 16) eine Steuerung (15) vorgesehen. Die Steuerung (15) steht über eine entsprechende Schnittstelle mit einem Rechner (16) in Verbindung. Der Rechner (16) dient im wesentlichen zum Festlegen des Meßablaufes und zur Auswertung der bei der Messung aufgenommenen Meßdaten.
Natürlich ist das hier beschriebene Koordinatenmeßgerät nur rein beispielhaft beschrieben. Beispielsweise kann es sich bei der Mechanik zum Verfahren des Tastkopfes (5) auch um einen anderen Aufbau, wie z.B. eine Ständermechanik handeln, bei der ein horizontal an einem Meßtisch beweglich geführter Ständer vorgesehen ist . Am Ständer wiederum ist ein Kreuzschieber vertikal verschieblich gelagert. Am Kreuzschieber seinerseits ist horizontal verschieblich ein Meßarm gelagert, an dessen Ende sich der Taster befindet. Auch der Taster kann natürlich vielfältig variieren. So kann beispielsweise anstelle des messenden Tastkopfes auch ein sogenannter schaltender Tastkopf verwendet werden, bei dem bei einer Berührung des Werkstückes mit dem Taststift nur ein Signal abgegeben wird. Es kann beispielsweise aber auch ein optischer Taster verwendet werden, der die Werkstückoberfläche optisch abtastet.
Anhand eines stark vereinfachten Ablaufplanes gemäß Figur 2 soll nunmehr das erfindungsgemäße Verfahren zum Vermessen eines Werkstückes beschrieben werden.
Zunächst einmal wird im Rechner (16) ein Prüfmerkmal definiert, das im nachfolgenden Meßablauf anhand der im Meßablauf aufgenommenen Meßdaten ausgewertet werden soll. Hierbei kann es sich um die verschiedensten Prüfmerkmale handeln, wie beispielsweise die Lageabweichung eines Geometrieelementes von der einer vordefinierten Soll-Lage, die Formabweichung eines Geometrieelementes von der Sollform, die Symmetrieabweichung mehrerer Geometrieelemente voneinander, die Rauheit etc. Das betreffende Prüfmerkmal wird hierbei, wie dies weiter unten noch detailliert beschrieben werden wird, in einer entsprechenden Liste von Prüfmerkmalen neu eingefügt.
In einem nächsten Schritt werden von dem definierten Prüfmerkmal ausgehend alle zur Ermittlung des Prüfmerkmals notwendigen Detailparameter zugeordnet. Die Zuordnung erfolgt ebenfalls auf dem Rechner (16) , indem ausgehend von dem definierten Prüfmerkmal weitere Detailformulare auf dem Bildschirm des Rechners (16) geöffnet werden, in denen die entsprechenden Parameter definiert werden können. Ein wesentlicher Detailparameter, der letztlich am Ende jeder Zuordnungskette steht, ist insbesondere das bzw. die im einzelnen zu vermessenden Geometrieelemente am zu vermessenden Werkstück. Unter Geometrieelementen sind hierbei alle Basiselemente zu verstehen, über die die Antastung des Tasters (11) am Werkstück (12) definiert wird. Die Liste der Geometrie- elemente besteht hierbei üblicherweise aus dem Punkt, der Geraden, der Kurve, der Freiformfläche, der Ebene, dem Torus , dem Kegel, dem Paraboloid, der Kugel, dem Zylinder, der Ellipse, dem Kreis, dem Langloch, der Nut und dem Rechteck. Anhand dieser Geometrieelemente werden dann weiterhin in einen dritten Schritt (19) die vom Taster (11) abzutastenden Punkte auf der Werkstückoberflache definiert. Die Generierung der Verfahrwege kann entweder manuell erfolgen, indem die Zwischenpositionen und die abzutastenden Punkte mit dazugehörigen Normalenvektoren programmiert werden oder aber automatisch.
Bei der manuellen Programmierung werden die einzelnen Zwischenpositionen und die abzutastenden Punkte mit den normal auf die Werkstückoberfläche weisenden Normalenvektoren manuell in einem sogenannten "Teach In" eingegeben.
Bei der automatischen Generierung werden für die einzelnen Geometrieelemente zunächst über Makros die Verfahrwege zum Abtasten der Geometrieelemente erzeugt, sowie in einem nächsten Schritt über entsprechende weitere Makros zwischen den Geometrieelementen die Verfahrwege generiert. Eine detaillierte Beschreibung dessen ist beispielsweise unserem US-Patent Nr. 5,491,638 zu entnehmen, auf das hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Nachdem die Verfahrwege definiert wurden, werden in einem nächsten Schritt (20) vom Rechner (16) an die Steuerung (15) Daten übergeben, aufgrund deren die Steuerung die Mechanik des Koordinatenmeßgerätes entsprechend verfährt und während des Verfahrens von den Maßstäben (7, 8, 9) und dem Taster (11) die Signale aufnimmt und an den Rechner (16) weiterreicht. Die Arbeitsweise einer solchen Steuerung (15) , ist rein beispielhaft in unserem US-Patent Nr. 5,471,406 beschrieben, auf das wir hiermit ausdrücklich Bezug nehmen.
Anhand der übergebenen Meßdaten werden dann im Rechner (16) die in der Liste aufgeführten Prüfmerkmale in einem letzten Schritt (21) entsprechend der Vorgaben ausgewertet.
7 Wie die Erstellung eines Meßablaufes im Rechner (16) im einzelnen geschieht, soll nunmehr anhand eines konkreten Meßbeispiels im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 erläutert werden.
Dazu sei zunächst erwähnt, daß der Rechner (16) ein Standard PC ist, der mit wenigstens einem Bildschirm, einer CPU, einer Festplatte, einem Arbeitsspeicher, einer Tastatur, sowie einer Schnittstellenkarte ausgestattet ist. Über die Schnittstellenkarte kommuniziert der Rechner (16) mit der Steuerung (15) . Der Aufbau eines solchen Rechners sowie die Funktionsweise sind dem hier angesprochenen Fachmann bereits so eingängig bekannt, daß hier auf eine Zeichnung der Einzelkomponenten des Rechners, die ohne Informationsgehalt wäre, verzichtet wird. Wenn im nachfolgenden Text einzelne Funktionen, die im Rechner (16) stattfinden, erläutert werden, so sei nochmals ausdrücklich klargestellt, daß die Funktionen über Programme realisiert sind, die sich zunächst auf der Festplatte befinden und während der Laufzeit in den Arbeitsspeicher geladen werden, von wo aus Sie dann die Komponenten des Rechners (16) steuern. Die Daten, die während der Ausführung der Programmes aufgenommen oder verarbeitet werden, z.B. die Parameter der zu vermessenden Geometrieelemente befinden sich während der Benutzung des Koordinatenmeßgerätes zunächst ebenfalls im Arbeitsspeicher und werden spätestens vor dem Ausschalten des Rechners (16) in entsprechenden Dateien auf der Festplatte gesichert.
Wie aus Figur 3 zu sehen ist, handelt es sich bei dem zu vermessenden Werkstück (12) um eine Platte mit zwei Bohrungen (bl, b2) . Als Prüfmerkmal sei bei dem betreffenden Werkstück (12) der Symmetrieversatz (t) zwischen den Bohrungen (bl, b2) und den seitlichen Ebenen (el, e2) zu bestimmen.
Meßtechnisch wird man das Problem lösen, indem zunächst jeweils die Bohrungen (bl, b2) entlang eines Kreises (kl, k2) ausgemessen werden, hieraus die Kreismittelpunkte (mkl, mk2) bestimmt werden und hieraus der Symmetriepunkt (sp) zwischen den beiden Mittelpunkten (mkl, mk2) berechnet wird. Darüberhinaus wird man die Ebenen (el, e2) vermessen und hieraus zwischen den besagten Ebenen (el, e2) die Symmetrieebene (se) ermitteln. Die Symmetrieabweichung (t) ergibt sich dann aus dem kürzesten Abstand vom Symmetriepunkt (sp) zur Symmetrieebene (se) .
Die Eingabe des Meßablaufes erfolgt, indem ein sogenannter Prüfplan erstellt wird, wie dies nunmehr rein schematisch anhand der Figur 4 erläutert werden wird. Erfindungsgemäß wird hierzu als erstes das Prü merkmal, also in diesem Beispielsfall die Symmetrieabweichung (t) festgelegt und einer entsprechenden Prüfmerkmalsliste (32) angefügt. In einem nächsten Schritt werden über ein entsprechendes Formular für das Prüfmerkmal in weiteren Listen (27) und (30) nähere Detailparameter spezifiziert, wie beispielsweise in der Liste (27) der vorgegebene Sollwert für die Symmetrieabweichung (t) , die maximal zulässige Toleranz und in der Liste (30) auch ein Feld, in dem der Tatsächliche IST-Wert gespeichert wird. Hiervon ausgehend werden über ein weiteres Formular in einer anderen Liste (28) Verknüpfungselemente definiert, nämlich einmal der Symmetriepunkt (sp) , der im späteren Meßablauf aus den gemessenen Kreismittelpunkten (mkl, mk2) abgeleitet werden soll und die Symmetrieebene (se) , die im späteren Meßablauf aus den gemessenen Ebenen (el, e2) abgeleitet werden soll. Außerdem werden, gleichzeitig in der Liste (31) zusätzlich Felder für die tatsächlichen Meßergebnisse der Verknüpfungselemente (sp, se) angelegt. Ausgehend von diesen Verknüpfungselementen werden über wieder ein weiteres Detailformular nunmehr sogenannte Meßelemente erzeugt, die in einer Liste (33) für Meßelemente abgelegt werden. Diese Meßelemente sammeln alle Informationen, die zur Vermessung eines Geometrieelementes letztendlich notwendig sind. Um diese Informationen entsprechend zur Verfügung zu stellen, werden ausgehend von den Meßelementen wiederum in entsprechenden Unterformularen Detailparameter in anderen Listen erzeugt, wie dies in Figur 3 nur beispielhaft für das Meßelement "Kreis k2 " gezeigt ist. Hierbei wurde für das Meßelement "Kreis k2 " in einer Liste (34) Detailparameter für den zu verwendenden Taster und die zu verwendenden Ressourcen gespeichert. Außerdem wird in einer Liste (29) ein Eintrag für die Aktuell in einem Meßablauf gemessenen Meßdaten für das betreffende Meßelement vorgesehen. In einer Liste (34) wird ein Eintrag angelegt, in dem technologische Daten bezüglich der konkreten Meßtechnologie abgelegt sind. Dies können beispielsweise Daten über die Verfahrwege oder die Erzeugung der Verfahrwege sein.
Als wesentlicher Eintrag wird insbesondere in einer Liste (26) das tatsächlich auf dem Werkstück (12) zu vermessende Geometrieelement, nämlich hier der Kreis (k2) definiert.
Wie bereits oben ausgeführt, sind hierbei insbesondere die nacheinander im Meßablauf zu ermittelnden Prüfmerkmale in ihrer Reihenfolge, in der sie im Meßablauf abgearbeitet werden, in der Liste (32) zusammengestellt, wie dies rein schematisch Figur 5 zeigt. Wie aus Figur 5 zu sehen ist, sind hierbei entsprechend der Reihenfolge des Meßablaufs sechs Prüfmerkmale nacheinander in der Liste (32) aufgeführt, wobei auch jedes der Prüfmerkmale hierbei rein schematisch über in Form von Pfeilen dargestellten Zeigern mit entsprechenden Elementen aus anderen Listen verzeigert ist. Als Liste wurde hier repräsentierend für alle möglichen Listen rein beispielhaft die Meßelementeliste (33) gezeigt. Der Meßablauf kann durch diese Struktur sehr leicht geändert werden. Beispielsweise kann das Listenelement "Prüfmerkmal 3" gemeinsam mit seinem Zeiger auf die Liste (33) aus der Liste (32) ausgekettet werden und zwischen den Listeneintragungen mit der Bezeichnung "Prüfmerkmal 1" und "Prüfmerkmal 2" eingekettet werden. Da der Zeiger auf das "Meßelement 5" der Liste (33) hierbei unverändert geblieben ist, hat sich lediglich die Reihenfolge der nacheinander abzuarbeitenden Prüfmerkmale geändert, während die Zuordnungen des "Prüfmerkmals 3" zu dem entsprechenden "Meßelement 5" in der Liste (33) natürlich nach wie vor unverändert geblieben ist .
10 Es können selbstverständlich auch einfach Prüfmerkmale aus der Liste gestrichen werden, wie dies in Figur 5 rein schematisch anhand des Listeneintrags "Prüfmerkmal 6" dargestellt wurde. Das Prüfmerkmal kann hierbei gelöscht werden, indem dieses gemeinsam mit dem entsprechenden Zeiger auf das Listenelement "Meßelement 4" aus der Liste (32) ausgekettet und gelöscht wird. Durch den Löschvorgang bleibt jedoch das entsprechende Listenelement "Meßelement 4" in der Liste (33) völlig unverändert, so daß das entsprechende Meßelement für die Auswertung durch beispielsweise andere Prüfmerkmale nach wie vor bestehen bleibt.
Anhand von Figur 6 sei nunmehr noch abschließend beispielhaft ein vollständiges Datensystem bzw. Objektsystem von Listen für einen kompletten Prüfplan beschrieben, mit dem der Meßablauf definiert werden kann. Hierzu sei an dieser Stelle anzumerken, daß es sich um eine stark vereinfachte Skizze eines solchen Prüfplanes handelt. Tatsächlich ist der Prüfplan nämlich Objektorientiert programmiert, sodaß die Listen tatsächlich eigene Objekte sind. Damit umfassen die Listen nicht nur Daten die durch ein entsprechendes übergeordnetes Programm verändert werden sondern auch funktionsmäßige Methoden, über die sich die Listen selber programmtechnisch verwalten.
Wie aus Figur 6 zu sehen ist, strukturiert sich der Prüfplan (38) in drei grundsätzliche Untermengen, nämlich eine Sektion (37) mit der Bezeichnung "Sollwerkstück", in der die Informationen zu dem zu vermessenden Sollwerkstück abgelegt sind, eine Sektion (35) mit der Bezeichnung "Messung", in der alle für die Messung relevanten Listen angeordnet sind und eine dritte Sektion (36) mit der Bezeichnung " IST-Werkstück" , in der alle Daten für das tatsächlich gemessene Werkstück abgelegt werden.
Sektion Sollwerkstück (37) :
Die Sektion (37) in der die Sollwerkstückdaten abgelegt werden, enthält hierbei eine Liste (26) mit der Bezeichnung "Geometrie", in der die Geometrieelemente des zu vermessenden
11 Werkstückes vorliegen. Diese Geometrieelemente werden hierbei entweder von einem CAD-System in die betreffende Liste geladen und nachträglich, wie oben gezeigt den Prüfmerkmalen zugeordnet oder aber erst während der Erstellung des Prüfplans vom Bediener des Koordinatenmeßgerätes definiert. In der Liste (28) mit der Bezeichnung "Verknüpfung" werden Elemente eingegeben, die aus der Verknüpfung mehrerer gemessener Geometrieelemente resultieren. Beispielsweise kann es sich hierbei, wie in obigem Meßbeispiel beschrieben, um einen Symmetriepunkt handeln, der aus den Mittelpunkten zweier gemessener Kreise errechnet wird. In der Liste (27) mit der Beschriftung "Prüfmerkmal" werden letztendlich die Detailinformation bezüglich der an dem Werkstück zu vermessenden Prüfmerkmale abgelegt die in der Liste (32) angelegt wurden. Derartige Detailmerkmale können beispielsweise der Sollwert oder die Toleranz und das Ergebnis einer Auswertung des betreffenden Prüfmerkmals sein.
Sektion Messung (35) :
Die zweite Sektion (35) mit der Beschriftung "Messung" umfaßt zwei Listen. Zunächst sei auf die Liste (32) "sortierte Prüfmerkmale" verwiesen, die hierbei im zentralen Mittelpunkt der Erfindung steht. In der Liste (32) sind hierbei die Prüfmerkmale abgelegt, wie sie im Meßablauf nacheinander abgearbeitet werden. In dieser Liste wird lediglich die Art des Prüfmerkmals sowie dessen zeitliche Abfolge im Meßablauf definiert. Von dieser besagten Liste (31) aus werden alle Einträge in den anderen Listen nachgeordnet . In der Liste (32/33) mit der Bezeichnung
Meßelement/Meßtechnologie sind die zu vermessenden Meßelemente gemeinsam mit den hierauf abzutastenden Punkten und den Verfahrwegen zwischen den Geometrieelementen abgelegt.
Sektion IST-Werkstück (36) :
In der dritten Sektion (36) mit der Bezeichnung "IST-Werkstück" sind alle Informationen über das nach der Durchführung eines Meßablaufes vermessene Werkstück abgelegt. In der Liste Geometrie (29) befinden sich die nach dem Meßablauf ermittelten Istdaten der am tatsächlichen Werkstück gemessenen
12 Geometrieelemente, die vorab in Liste (26) "Sollelemente" vordefiniert wurde. In der Liste (30) mit der Bezeichnung "Verknüpfung" befinden sich die aufgrund der Messung ausgewerteten, in der Liste (28) vordefinierten Verknüpfungselemente. In der Liste (45) mit der Bezeichnung "Prüfmerkmal" befinden sich die Meßergebnisse vom Bediener gewünschten in der Liste (32 bzw. 27) vordefinierten Prüfmerkmale .
13

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Vermessen eines Werkstückes mit einem Koordinatenmeßgerät durch einen automatisierten Meßablauf umfassend folgende Verfahrensschritte:
Festlegen des automatischen Meßablaufes, umfassend folgende Verfahrensschritte:
Festlegen wenigstens eines anhand der im Meßablauf aufgenommenen Meßdaten auszuwertenden Prüfmerkmals ;
Zuordnen wenigstens eines an dem Werkstück abzutastenden Geometrieelementes zu dem festgelegten Prüfmerkmal (t) und definieren des Verfahrweges für den Taster (11) zum Abtasten des wenigstens einen Geometrieelementes (kl, k2 , el, e2) ;
Abtasten des Werkstückes (12) gemäß dem Verfahrweg mit dem Taster
Auswerten des zu prüfenden Prüfmerkmals aufgrund der im Meßablauf aufgenommenen Meßdaten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die im Meßablauf zu prüfenden Prüfmerkmale gemeinsam in einer Liste (34) zusammengefaßt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Prüfmerkmale in der Reihenfolge in der Liste abgelegt sind, wie sie im Meßablauf nacheinander ausgewertet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zuordnung des wenigstens einen Geometrieelementes zu dem besagten
Prüfmerkmal über ein Verknüpfungselement (sp, se) erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zuordnung des Geometrieelementes über wenigstens einen Zeiger erfolgt.
6. Verfahren nach Ansprüchen 2 , 3 oder 5 , wobei die Reihenfolge der Liste beliebig änderbar ist.
14
. Koordinatenmeßgerät mit einem Taster (11) , der in den drei
Koordinatenrichtungen (X, Y, Z) beweglich an einer Mechanik (10) gelagert ist einer Steuereinheit (15, 16) zum Steuern der Mechanik und zur Aufnahme der während eines automatisierten Meßablaufes ermittelten Meßdaten sowie zur Definition und Auswertung eines Meßablaufes, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuereinheit zur Definition des Meßablaufes zunächst wenigstens ein anhand der im Meßablauf aufgenommenen Meßdaten auszuwertendes Prüfmerkmal (t) festlegbar ist daß in der Steuereinheit danach wenigstens ein an dem Werkstück abzutastendes Geometrieelement (kl, k2 , el, e2 ) zu dem festgelegten Prüfmerkmal zuordenbar ist und der Verfahrweg für den Taster (11) zum Abtasten des wenigstens einen Geometrieelementes (kl, k2, el, e2) festlegbar ist.
8. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 7, wobei die Prüfmerkmale in einer Liste in einem Speicher der Steuereinheit abgespeichert sind.
9. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 8 , wobei die Prüfmerkmale in der Reihenfolge in der Liste gespeichert sind, wie sie im Meßablauf nacheinander ausgewertet werden .
10. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 7, wobei die Zuordnung des Geometrieelementes zu einem Prüfmerkmal über wenigstens einen Zeiger erfolgt.
11. Koordinatenmeßgerät nach Ansprüchen 8, 9 oder 10, wobei die Liste derart gespeichert ist, daß die Reihenfolge der Liste beliebig änderbar ist.
15
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