WO1999058932A1 - Koordinatenmesseinrichtung mit multisensor - Google Patents

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WO1999058932A1
WO1999058932A1 PCT/EP1999/003338 EP9903338W WO9958932A1 WO 1999058932 A1 WO1999058932 A1 WO 1999058932A1 EP 9903338 W EP9903338 W EP 9903338W WO 9958932 A1 WO9958932 A1 WO 9958932A1
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sensor
lens
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optical
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Norbert Steffens
Werner Gurny
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Mahr Gmbh
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    • G01B21/04Measuring 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
    • G01B21/047Accessories, e.g. for positioning, for tool-setting, for measuring probes

Definitions

  • the invention relates to a multi-coordinate measuring and testing device for a workpiece with at least one optical and one tactile sensor, wherein a housing for the optical sensor via a Z-sleeve with a slide or the like. connected is.
  • Various sensors are used in dimensional coordinate measuring technology. Preferably tactile, optical systems and laser systems are used. These sensors are used in multi-sensor technology combined on one machine within one measurement process. This makes it possible to solve almost all measurement tasks that cannot be solved by just one sensor.
  • Simple coordinate measuring machines only have a tactile sensor and are therefore limited in their ability to be used.
  • optical sensors are available on the market which, in exchange for the scanning sensor, permit optical scanning.
  • Such a multi-coordinate measuring and testing device is shown, for example, in EP 0 330 901 A1. In practice, however, it has been shown that with the measurement
  • the object of the present invention is to eliminate this disadvantage and to enable combined measurement with a tactile and optical sensor.
  • the solution to this problem is that a changeover device for the tactile sensor is provided in the housing for the optical sensor.
  • a storage holder for the tactile sensor i.e. for the probe, is assigned to this changing device.
  • the probe can be, for example, such as that described in EP 0 562 535 AI.
  • This measuring probe has a precision coupling which allows the measuring probe to be used automatically in the changing device or to be removed from this device. This means that the measuring head for receiving the probe moves to the storage holder and the probe is pressed into the change device and fixed there.
  • the newly developed measuring head enables the combination of an optical and a tactile sensor in such a way that the optical sensor is permanently mounted and adjusted in exchange for the tactile sensor previously used.
  • the integrated changing device in connection with the storage bracket enables the tactile sensor to be picked up and put down within a measurement process and thus allows combined measurement with both sensors without the disadvantages described above.
  • a laser for surface scanning can also be provided in the measuring head according to the invention in order to expand the functionality. It is also conceivable that the lenses are designed as interchangeable lenses or are provided with a zoom in order to broaden the possible uses.
  • the optical sensor preferably has a high-resolution CCD camera which detects the workpiece perpendicular to the X / Y plane of the measuring machine via an optical system.
  • An integrated ring light which may be controlled in sectors, and a light table attached to the measuring table serve as lighting.
  • the edge and surface focus allow three-dimensional measurements to be carried out.
  • the measuring head 1 has a two-part housing 3, or the like via a quill 4 with a slide.
  • Movement means is connectable. On this sled is the
  • Measuring head 1 can be moved in the X and Y direction, and the measuring head 1 can preferably be lowered in the Z direction.
  • the lens 7 is associated with a light table which is not shown in more detail and is fastened on the measuring table, so that three-dimensional measurements can be carried out by means of an edge and surface focus.
  • Interchangeable lens is designed so that a lens provided for a specific workpiece can be provided for surface determination. Furthermore, it is also contemplated to provide the lens 7 with a zoom device.
  • a measuring probe 10 ie for a tactile sensor.
  • This probe 10 is located at the moment m of the storage holder 2, but can be started and picked up by the changing device 9 at any time.
  • Another advantage of the present invention is that the Z-poles of the housing 3 or the like can be attached to conventional holding devices for slides. in which the conventional tactile sensors were previously fixed can be used. In this way, a device according to the invention can be exchanged with a conventional tactile sensor via the Z-pole 4.
  • non-contact optical sensors are preferably used, such as the optical sensor 5.
  • the usability of a multi-coordinate measuring and checking device that is only equipped with an optical sensor is limited, so that there are many applications a tactile sensor is required.
  • the measuring head 1 moves to the storage holder 2 for receiving the tactile sensor 10, the tactile sensor 10 is taken over by the changing device 9 and can start operating without the need for further or additional calibration of the tactile sensor.
  • the measuring probe 10 interferes with the movement of the workpiece through the measuring head 1, which is why it is reinserted into the storage holder 2 beforehand.

Abstract

Bei einer Mehrkoordinatenmess- und -prüfeinrichtung für ein Werkstück mit zumindest einem optischen und einem taktilen Sensor (5, 10), wobei ein Gehäuse (3) für den optischen Sensor (5) über eine Z-Pinole (4) mit einem Schlitten od.dgl. verbunden ist, soll im Gehäuse (3) für den optischen Sensor (5) eine Wechseleinrichtung (9) für den taktilen Sensor (10) vorgesehen sein.

Description

KOORDINATENMESSEINRICHTUNG MIT MULTISENSOR
Die Erfindung betrifft eine Mehrkoordmatenmess- und prufeinrichtung für ein Werkstuck mit zumindest einem optischen und einem taktilen Sensor, wobei ein Gehäuse für den optischen Sensor über eine Z-Pinole mit einem Schlitten od. dgl . verbunden ist.
In der dimensionalen Koordinatenmesstechnik werden verschiedene Sensoren verwendet. Vorzugsweise werden tastende (taktile) , optische Systeme und Lasersysteme eingesetzt. Diese Sensoren werden n der Multi-Sensor- Technik an einer Maschine innerhalb eines Messablaufes kombiniert eingesetzt. So ist es möglich, nahezu alle Messaufgaben zu losen, die von nur einem Sensor nicht gelost werden können.
Einfache Koordinatenmessmaschmen besitzen lediglich einen taktilen Sensor und sind somit n ihrer Emsatzfahigkeit beschrankt. Zur Ergänzung dieser Maschinen sind auf dem Markt optische Sensoren erhältlich, die im Austausch zum tastenden Sensor eine optische Abtastung erlauben. Eine derartige Mehrkoordmatenmess- und -prufeinrichtung ist beispielsweise n der EP 0 330 901 AI gezeigt. In der Praxis hat sich aber gezeigt, dass es bei der Messung mit
BESTATIGUNGSKOPIE dem optischen Sensor häufig zu Kollisionen mit dem Werkstuck durch den taktilen Sensor kommt, was unerwünscht ist. Deshalb wird in der Regel bei einem Wechsel von taktilem Sensor zu optischem Sensor der taktile Sensor manuell vom Messkopf entfernt, so dass eine Kollision vermieden wird. Damit wiederum ist jedoch der Nachteil verbunden, dass eine genaue Kalibrierung der Systeme zueinander nicht gewährleistet ist, so dass ein kombiniertes Messen mit taktilem und optischem Sensor nur eingeschränkt oder garnicht möglich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen und ein kombiniertes Messen mit taktilem und optischem Sensor zu ermöglichen.
Zur Losung dieser Aufgabe fuhrt, dass im Gehäuse für den optischen Sensor eine Wechseleinrichtung für den taktilen Sensor vorgesehen ist.
Dieser Wechseleinrichtung ist eine Ablagehalterung für den taktilen Sensor, d.h., für den Messtaster zugeordnet. Bei dem Messtaster kann es sich beispielsweise um einen solchen handeln, wie er in der EP 0 562 535 AI beschrieben st. Dabei weist dieser Messtaster eine Prazisions-Kupplung auf, die es erlaubt, den Messtaster automatisiert m die Wechseleinrichtung einzusetzen oder aus dieser Einrichtung herauszulosen. Das bedeutet, dass der Messkopf zur Aufnahme des Messtasters die Ablagehalterung anfahrt und der Messtaster in die Wechseleinrichtung eingedruckt und dort festgelegt wird.
Soll der Messtaster wieder aus der Wechseleinrichtung entnommen werden, so geschieht dies bevorzugt ebenfalls durch Losen der Kupplung, wie dies in der EP 0 562 535 AI beschrieben ist. Selbstverständlich sind hier aber auch andere Systeme denkbar und sollen im Rahmen der Erfindung liegen .
Der neu entwickelte Messkopf ermöglicht so die Kombination von optischem und taktilem Sensor in der Weise, dass der optische Sensor im Austausch zum bisher verwendeten taktilen Sensor an der Z-Pinole fest montiert und justiert wird. Die integrierte Wechseleinrichtung in Verbindung mit der Ablagehalterung ermöglicht das Aufnehmen und Ablegen des taktilen Sensors innerhalb eines Messvorganges und erlaubt somit das kombinierte Messen mit beiden Sensoren ohne die oben beschriebenen Nachteile.
In einem weiter bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung kann zur Erweiterung der Funktionalitat in dem erfmdungsgemassen Messkopf noch ein Laser zur Oberflachenabtastung vorgesehen sein. Ferner ist denkbar, dass die Objektive als Wechselobjektive ausgestaltet oder mit einem Zoom versehen sind, um die Anwendungsmoglich- keiten zu verbreitern.
Bevorzugt weist der optische Sensor im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel eine hochauflosende CCD-Kamera auf, die über ein optisches System das Werkstuck senkrecht zur X/Y- Ebene der Messmaschine erfasst. Als Beleuchtung dient ein gegebenenfalls in Sektoren steuerbares, integriertes Ringlicht sowie ein auf dem Messtisch befestigter Leuchttisch. Durch den Kanten- und Oberflachenfokus können so dreidimensionale Messungen ausgeführt werden. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt m ihrer einzigen Figur einen schematisch dargestellten Querschnitt durch einen Messkopf 1 einer Mehrkoordmatenmess- und -prufeinrichtung für ein nicht naher gezeigtes Werkstuck mit einer diesem Messkopf 1 zugeordneten Ablagehalterung 2.
Der Messkopf 1 weist ein zweiteiliges Gehäuse 3 auf, welches über eine Pinole 4 mit einem Schlitten od.dgl.
Bewegungsmittel verbindbar ist. An diesem Schlitten ist der
Messkopf 1 in X und Y - Richtung verfahrbar, ferner ist der Messkopf 1 bevorzugt in Z-Richtung absenkbar.
In dem Gehäuse 3 ist em optischer Sensor 5 integriert, der eine CCD-Kamera 6 aufweist, über diese Kamera 6 sind Bilder des Werkstuckes aufnehmbar, die von der Kamera 6 durch e Objektiv 7 betrachtet werden.
Als Beleuchtung für das Werkstuck wird em Rmglicht 8 um das Objektv 7 angeordnet, welches bevorzugt m Sektoren steuerbar ist. Ferner ist dem Objektiv 7 em nicht naher gezeigter, auf dem Messtisch befestigter Leuchttisch zugeordnet, so dass durch einen Kanten- und Oberflachen- fokus dreidimensionale Messungen ausgeführt werden können.
Ferner ist vorgesehen, dass das Objektiv 7 als
Wechselobjektiv ausgestaltet ist, so dass em für em bestimmtes Werkstuck vorgesehenes Objektiv zur Oberflachenermittlung vorgesehen werden kann. Des weiteren ist auch daran gedacht, das Objektiv 7 mit einer Zoom- Einrichtung zu versehen.
Erf dungsgemass befindet sich neben dem Objektiv 7 in dem Gehäuse 3 eine Wechselemrichtung 9 für einen Messtaster 10, d.h., für einen taktilen Sensor. Dieser Messtaster 10 befindet sich im Augenblick m der Ablagehalterung 2, kann jedoch jederzeit von der Wechseleinrichtung 9 angefahren und aufgenommen werden. Von Vorteil bei der vorliegenden Erfindung ist auch, dass die Z-Pmole des Gehäuses 3 an herkömmliche Aufnahmeeinrichtungen von Schlitten od. dgl . , in welchen bisher die herkömmlichen taktilen Sensoren festgelegt waren, eingesetzt werden kann. Hierdurch lasst sich eine erfmdungungsgemasse Einrichtung über die Z-Pmole 4 mit einem herkömmlichen taktilen Sensor austauschen.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Bei den heutigen Mehrkoordmatenmess- und -prufein- richtungen für Werkstucke werden bevorzugt beruhrungslose optische Sensoren verwendet, wie beispielsweise der optische Sennsor 5. Jedoch ist die Emsatzfahigkeit eines nur mit einem optischen Sensor ausgestatteten Mehrkoordmatenmess- und -prufeinrichtung beschrankt, so dass m vielen Anwendungsfallen auch em taktiler Sensor benotigt wird.
Gemass der vorliegenden Erfindung fahrt der Messkopf 1 zur Aufnahme des taktilen Sensors 10 die Ablagehalterung 2 an, der taktile Sensor 10 wird von der Wechseleinrichtung 9 übernommen und kann seine Tätigkeit aufnehmen, ohne dass es einer weiteren oder zusätzlichen Kalibrierung des taktilen Sensors bedarf.
Soll dann wieder eine optische Messung durchgeführt werden, so stört der Messtaster 10 bei Abfahren des Werkstuckes durch den Messkopf 1, weshalb er vorher wieder in die Ablagehalterung 2 eingesetzt wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Mehrkoordmatenmess- und -prufeinrichtung für em Werkstuck mit zumindest einem optischen und einem taktilen Sensor (5, 10) , wobei em Gehäuse (3) für den optischen Sensor (5) über eine Z-Pmole (4) mit einem Schlitten od.dgl. verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Gehäuse (3) für den optischen Sensor (5) eine Wechseleinrichtung (9) für den taktilen Sensor (10) vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem taktilen Sensor (10) eine Ablagehalterung (2) zugeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (3) em Laser zur Oberflachenabtastung des Werkstuckes vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (5) eine hochauflosende CCD-Kamera (6) aufweist, die über em Objektiv (7) das Werkstuck senkrecht zur X/Y-Ebene erfasst.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (7) als Wechselobjektiv ausgestaltet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (7) als Zoom-Objektiv ausgestaltet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Objektiv (7) em in Sektoren steuerbares Rmglicht (8) zugeordnet ist.
8. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) über die Z- Pmole (4) mit einem Schlitten od. dgl . austauschbar verbunden ist, wobei die Z-Pmole (4) anstelle des herkömmlichen taktilen Sensors (10) mit einem Schlitten od. dgl. verbindbar ist.
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DE (2) DE29808320U1 (de)
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