WO2005050133A1 - Method for the automatic measurement using coordinate measuring instruments - Google Patents

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WO2005050133A1
WO2005050133A1 PCT/EP2004/011839 EP2004011839W WO2005050133A1 WO 2005050133 A1 WO2005050133 A1 WO 2005050133A1 EP 2004011839 W EP2004011839 W EP 2004011839W WO 2005050133 A1 WO2005050133 A1 WO 2005050133A1
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WO
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points
calculated
geometric elements
geometric
measuring
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/011839
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ralf Christoph
Wolfgang Rauh
Original Assignee
Werth Messtechnik Gmbh
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Publication date
Application filed by Werth Messtechnik Gmbh filed Critical Werth Messtechnik Gmbh
Publication of WO2005050133A1 publication Critical patent/WO2005050133A1/en

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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 relates to a method for calculating geometric elements such as straight lines, circles, planes, spheres, cones, cylinders and / or links such as distance, angle, positional tolerance, circle diameter, arc radius between the geometric elements by means of measuring points measured with a coordinate measuring machine.
  • the invention relates to a method for determining the contours or regions of geometric objects to be assigned to an object, such as straight lines or circles, or links such as intersecting straight lines by measuring points of the object by means of a coordinate measuring machine.
  • the procedure is such that individual points are measured with the sensor system of the coordinate measuring machine using the coordinate axes and these are then calculated into further geometric elements such as straight lines, circles, cylinders, spheres. It is common for this calculation to be carried out from the points measured for this purpose under the control of the operator.
  • the type of result e.g. straight line or ball
  • the selection of points is done manually, at least when the measuring process is taught. This leads on the one hand to a high expenditure of time and on the other hand to sources of error due to human error.
  • the object of the present invention is to eliminate the aforementioned sources of error, in particular those caused by manual intervention, and to reduce the time required for the creation of such measurement processes.
  • the invention essentially provides that the type of the geometric elements and / or the type of connection between the geometric elements is determined automatically by checking whether mathematical models match the type of the geometric elements and / or the type of connections with the geometric arrangement of the measurement points becomes.
  • the operator records the individual points for the required geometric elements and links in any order. Under certain circumstances, even the separation between different geometric elements is not necessary.
  • automatic calculations are started by triggering a single evaluation command, as the results of which are calculated geometric elements or links such as angles, distances, positional tolerances and others calculated from individual points.
  • the method according to the invention is implemented in that the individual point set is searched through to determine which point groups allow the calculation of a common geometric element with slight deviations. From the resulting geometry elements, it is determined which combination of these determined geometry elements delivers technically meaningful results (straight lines lie at an oblique angle> this results in angles; lines lie approximately parallel> this results in distance; points form a circle> this results in diameter). Since ambiguous results can occur here, additional technology parameters are included when the individual points are recorded. For example, the position of the edge or surface can be deduced from the determination of the probing direction of a single point measured with a touching probe. Several points with the same surface direction can then easily be combined into a point group. The following patent claims list the individual options for determining geometric elements and links from individual points.
  • a method for calculating geometry elements and / or links between geometry elements measured with coordinate measuring machines is characterized in that the geometry elements and / or the links can be determined automatically from a set of individual points.
  • the type of the geometric elements to be calculated or the links to be calculated can be automatically determined from the geometric arrangement of the individual points or the geometric elements.
  • fewer points can be used to calculate links than would be necessary to clearly define the underlying geometric elements themselves.
  • the invention is characterized in that technology information assigned to the individual points is used when determining the type of geometric elements or the type of links, in particular the normal directions to the workpiece surface or edge and / or the scanning direction of the sensor used and / or the scanning direction of the sensor used and / or the direction of the light / dark transition in the case of image processing sensors and / or the deflection of the button in the probing state.
  • All parameters of a sensor that can be set for the detection of a point are understood as technology parameters.
  • the probing speed, the probing direction, the stylus deflection, the type and geometry of the probing element and stylus, and the probing force are relevant.
  • the type and intensity of illumination, the optical magnification, the scanning angle and the scanning direction are to be mentioned.
  • the sense of contact / direction of contact is understood to mean whether the contact vector for the detection of the edge is directed towards the workpiece from the surroundings or vice versa.
  • the sense of contact is of particular interest in optical processes.
  • the invention provides that the statistical distribution of the technology parameters assigned to the individual points, such as scanning direction, scanning direction, direction of light / dark transition, deflection of the probe, normal direction of the workpiece surface, is analyzed in order to determine how many geometric elements through the point cloud - Set of measuring points - are represented, and / or from this determine which of the geometry element type by the respective point cloud is represented, and / or to determine the relative position of the elements to one another.
  • the statistical distribution of the technology parameters assigned to the individual points such as scanning direction, scanning direction, direction of light / dark transition, deflection of the probe, normal direction of the workpiece surface
  • the assignment of single points to geometric elements can be determined in that the shape deviation of the calculated geometric element from the single point group falls below a predetermined limit value.
  • the shape deviation can be tested for various possible geometric elements, e.g. Straight, circle, plane, angle, sphere, distance, cylinder.
  • the statistical distribution of the scanning direction angles of the individual points is analyzed in order to determine how many geometric elements are represented by the point cloud and / or to determine from this what relative position the elements have to one another.
  • Two straight lines can be calculated as geometric elements and angles and / or distance can be calculated as a link between the straight lines.
  • Circles or spheres and / or planes and / or cylinders can be recognized as a link between the individual points.
  • Another proposal of the invention provides that the individual points with the aid of a mechanical button and / or a laser distance sensor and / or an image processing sensor and / or a tactile optical button and / or a stripe projection sensor and / or a photogrammetry sensor and / or a light section sensor and with Using the coordinate measuring machine.
  • the individual points can be recorded with different sensors and evaluated together as a total single point cloud or overall point cloud.
  • an image processing sensor is used as the sensor.
  • At least one of the points can be recorded with a laser sensor. It is also possible to record one of the points used with the help of a fiber scanner. In particular, however, it is provided that at least one of the points used is recorded with the aid of an optoelectronic point sensor (sensing eye).
  • At least one of the points used is determined by a manual measurement. At least one of the points used can also be a point whose coordinates are specified by an operator.
  • the type of the geometric elements to be calculated is specified by the operator.
  • the individual points it is also possible for the individual points to be pre-sorted in a defined sequence.
  • the individual points can also be recorded in a previously defined sequence.
  • the individual points used can be values that were calculated from other geometric elements or from links of other geometric elements
  • the type of links to be determined can be determined from recognized geometry elements by calculating all possible links and selecting the most technically sensible result.
  • the invention also provides for the set of individual points to be analyzed to determine which link can be calculated with the slightest deviation from the based geometric elements and / or from the predetermined target values.
  • the method for determining contours or areas of an object to be assigned to geometric elements such as straight lines or circles, or linking them like intersecting straight lines by measuring points of the object using a coordinate measuring machine, is characterized in that coordinates and / or scanning directions of the points are measured and that on the basis of the coordinate and / or the probing directions of at least two measured values, one or more geometric elements are automatically calculated.
  • the invention provides that measured probing angles are divided into value classes and that the type and / or number of the geometric elements is calculated depending on the distribution to the value class or accumulation in the value classes of the probing angles on which the measuring points are based become.
  • the geometric elements are calculated by determining geometric elements for the measuring points on the basis of directions of straight lines running between measuring points.
  • the geometric elements are calculated from the geometric relation of the measuring points to one another.
  • 1 is a schematic diagram of measuring points that lie on intersecting straight lines
  • Fig. 6 is a schematic diagram of measuring points that lie on a three-dimensional body.
  • the probing angles are divided into an adjustable number of classes, the class width ⁇ can influence the sensitivity of the method.
  • the class distribution of the probing angles is analyzed in order to recognize the type and number of the geometric elements.
  • the points are each assigned to one of the geometric elements to be calculated on the basis of their contact angle.
  • the type of connection (eg calculation of distance or angle between the elements) is determined from the distribution of the probing angles.
  • the probing directions are either calculated automatically or specified by the settings used by the operator.
  • the automatic determination of the probing direction differs depending on the sensor.
  • the probing direction results, for example, from the direction in which the probe is deflected when the workpiece is probed.
  • the scanning direction is e.g. B. determined as the normal direction of the contour to be evaluated.
  • the touch direction can often be determined by the operator during interactive measurement.
  • the probing direction then corresponds to the direction of travel of the machine, i. H. of the respective touching sensor, the direction of travel z. B. can be selected by joystick.
  • the probing direction can often be explicitly set using numerical or graphic inputs.
  • the result of the combination is the angle W between gl and g2 and the parameters of the straight line gl and g2.
  • the measuring points P1, P2, P3 and P4 in FIG. 2 it follows from the distribution of the scanning angles with sufficient ⁇ that the scanning angles of the measuring points P1 and P3 lie within one class, the scanning angles of the measuring points P2 and P4 in a second or other class. Since all other classes are not occupied, it follows that the measuring points P1, P2, P3 and P4 represent two straight-line geometry elements. From the points P1 and P3 and the points P2 and P4, a best-fit line gl and g2 is then calculated. Since the difference between the angles of the straight lines gl and g2 approximately gives the value ⁇ , the combination of the geometric elements gives distance D between the straight lines gl and g2 and the parameters of the straight lines gl and g2.
  • measuring points P1, P2, P3, P4 and P5 the scanning angles of which lie in different classes. From this fact it can be concluded that the measuring points P1, P2, P3, P4 and P5 represent 1 geometric element of the circle type. A circle is therefore calculated from all measuring points P1, P2, P3, P4 and P5. If the shape deviation is within a specified tolerance, the parameters of the circle are returned as the result. Otherwise a calculation of alternative geometric elements such as an ellipse and analysis triggered its shape deviation.
  • the distribution of their contact angles shows that they are all in one class. It can therefore be concluded that the measurement points P1, P2, P3 and P4 represent 1 geometric element of the straight line type.
  • a straight line is thus determined from all measuring points P1, P2, P3 and P4.
  • the shape deviation of the calculated straight line is determined. If the shape deviation is within a specified tolerance, the parameters of the straight line are returned as the result. Otherwise, the calculation of alternative geometric elements such as ellipses and analysis of their shape deviation is triggered. If there are no probing directions for the measuring points to be taken from FIGS. 1 to 4, then geometric elements must also be assigned to the individual measuring points or calculated from these. This is done as follows:
  • the (i + 2) th measuring point is assigned to the straight line formed by the i th and (i + l) th measuring point.
  • the (i + 2) th measuring point is regarded as the starting point for a new straight line, the angle W3 of which then consists of the connecting straight line from the measuring points i + 2 and i +3 is formed.
  • a straight line gl2 is formed from the points P1 and P2 or laid through them.
  • a reference line of the coordinate system which is is specified, there is an angle W12 to the straight line gl2.
  • a line g23 is formed by the points P2 and P3, the angle of which to the reference line is W23.
  • This angle W23 differs significantly from the angle W12 of the straight line gl2.
  • the measuring point P3 is thus used as the starting point of a new straight line g34 with an angle W34, which is formed by the measuring points P3 and P4.
  • a straight line g45 is then formed from the measurement points P4 and P5.
  • the angle W45 specified by the straight line g45 does not differ significantly from the angle W34, so that the measuring point P5 is classified as belonging to the straight line g34, which is determined by the measuring points P3 and P4. Since there are no further measuring points, two best-fit lines gl and g2 are consequently calculated from the respectively associated measuring points P1, P2 on the one hand and P3, P4 and P5 on the other hand. The angle between the lines gl and g2 is then calculated and returned as a result, since the angle is significantly different from ⁇ .
  • a straight line gl2 is formed from the measurement points P1 and P2.
  • the corresponding angle to the reference line is W12.
  • the angle W23 which differs significantly from the angle W12 of the straight line gl2, is determined from the straight line g23 formed by the measuring points P2 and P3.
  • the measuring point P3 is thus used as the starting point of a new straight line g34 which is predetermined or formed by the measuring points P3 and P4.
  • the angle between line g34 and the reference line is W34. Since there are no further measuring points and the angle between the straight lines gl2 and g34 is not significantly different from ⁇ , the distance D of the straight lines gl2 and g34 is calculated and delivered as a result.
  • a straight line gl2 is formed from the measurement points P1 and P2.
  • the associated angle to the reference line is W12.
  • An angle W23 assigned to a straight line g23 formed by the measuring points P2 and P3 differs significantly from the angle W12 of the straight line gl2.
  • the measuring point P3 is used as the starting point of a new straight line g34 with an angle W34, which is formed from the measuring points P3 and P4. Since the angle W34 is significantly different from the angle W23, the measuring point P4 is used as the starting point for a new straight line g45 determined by the measuring points P4 and P5.
  • the associated angle W45 is again significantly different from the angle W34.
  • a compensation circle is first calculated from the measuring points Pl, P2, P3, P4 and P5. To ensure the result, the shape deviation of the calculated circle is calculated. If the shape deviation is within a specified tolerance, the parameters of the circle are returned as the result. Otherwise the calculation of alternative geometric elements such as B. an ellipse and analysis triggered their shape deviation.
  • a straight line gl2 is also formed from measuring points P1 and P2 and the angle W12 is determined. Then a straight line g23 and g3 is formed from the measurement points P2 and P3, the angle of which is W23. Since the angles W12 and W23 do not differ significantly, the measuring point P3 is classified as belonging to the straight line gl2.
  • a new straight line g34 is formed by the measuring point P3 and the following measuring point P4. Since the angle W34 determined in this way also does not differ significantly from the angle W12, the measuring point P4 is also classified as belonging to the straight line gl2.
  • the parameters of the best-fit line gl which is formed by the measuring points P1, P2, P3 and P4, are supplied as the result of the calculation.
  • the shape deviation of the calculated straight line is calculated. If the shape deviation is within a specified tolerance, the parameters of the straight line are returned as the result. Otherwise, the calculation of alternative geometric elements such as B. Ellipse and analysis triggered their shape deviation.
  • 5 and 6 show measures, by way of example only, of how a plane or a three-dimensional geometry element can be determined from coordinates of measuring points or scanning angle / scanning direction.
  • Probe angles ⁇ and ⁇ are determined for each measuring point, where ⁇ corresponds to the angle between the X axis of the coordinate system and the probing sector and ⁇ corresponds to the angle between the Z axis of the coordinate system and the probing sector.
  • the angles ⁇ and ⁇ are determined in accordance with the previously described method and divided into classes. In the case of the plane, the angles ⁇ and ⁇ must each be distributed in one class. If a corresponding angular distribution can be determined, the detection of a plane can be concluded.
  • the straight lines between two measuring points are first calculated when determining the 3D elements.
  • One level is spanned in pairs from the straight lines.
  • the distribution of the angles ⁇ and ⁇ of the normal vectors of this plane are analyzed as described above and lead to the decision as to which type of geometric element was recorded.
  • FIG. 6 shows a three-dimensional body in side view and top view, which has various geometric elements.
  • digital image processing it is possible to record a top view of individual measuring points on the straight lines G1, G2, G3 and G4 and on the circle Kl and to recognize these geometric elements in accordance with the explanations given above.
  • E2 and E3 measuring points are z. B. with the help of a touch probe or with the help of a laser sensor. The evaluation of the points and probing vectors according to the procedure explained then leads to the required information about the geometric elements.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a method for calculating geometrical elements (g1, g2) and links (W) therebetween by means of measuring points (P1, P2, P3, P4, P5) that are measured using a coordinate measuring instrument. In order to eliminate measurement errors that are due especially to manual interventions while reducing the time required for establishing measurement processes, the type of geometrical elements and/or the type of link between the geometrical elements is/are determined automatically by verifying whether mathematical models for the type of geometrical elements and/or the type of connections with a geometrical arrangement of the measuring points correspond.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zum automatischen Messen mit KoordinatenmessgerätenMethod for automatic measurement with coordinate measuring machines
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Berechnen von Geometrieelementen wie Geraden, Kreisen, Ebenen, Kugeln, Kegeln, Zylindern und/oder Verknüpfungen wie Abstand, Winkel, Lagetoleranz, Kreisdurchmesser, Bogenradius zwischen den Geometrieelementen mittels mit einem Koordinatenmessgerät gemessener Messpunkte.The invention relates to a method for calculating geometric elements such as straight lines, circles, planes, spheres, cones, cylinders and / or links such as distance, angle, positional tolerance, circle diameter, arc radius between the geometric elements by means of measuring points measured with a coordinate measuring machine.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Bestimmen von Konturen oder Bereichen eines Objekts zuzuordnenden Geometrieelementen wie Geraden oder Kreisen oder Verknüpfungen dieser wie sich schneidende Geraden durch Messen von Punkten des Objektes mittels eines Koordinatenmessgerätes.In particular, the invention relates to a method for determining the contours or regions of geometric objects to be assigned to an object, such as straight lines or circles, or links such as intersecting straight lines by measuring points of the object by means of a coordinate measuring machine.
Beim Messen mit Koordinatenmessgeräten wird so vorgegangen, dass einzelne Punkte mit der Sensorik des Koordinatenmessgeräts unter Verwendung der Koordinatenachsen gemessen werden und diese dann zu weiteren Geometrieelementen wie Geraden, Kreise, Zylinder, Kugeln venechnet werden. Üblich ist es, dass diese Berechnung aus den dafür gemessenen Punkten unter Steuerung des Bedieners abläuft. Der Typ des Ergebnisses (z.B. Gerade oder Kugel) sowie der Auswahl der Punkte erfolgt zumindest beim Einlernen des Messprozesses manuell. Dies führt zum einen zu einem hohen Zeitaufwand und zum anderen zu Fehlerquellen durch menschliches Versagen.When measuring with coordinate measuring machines, the procedure is such that individual points are measured with the sensor system of the coordinate measuring machine using the coordinate axes and these are then calculated into further geometric elements such as straight lines, circles, cylinders, spheres. It is common for this calculation to be carried out from the points measured for this purpose under the control of the operator. The type of result (e.g. straight line or ball) and the selection of points is done manually, at least when the measuring process is taught. This leads on the one hand to a high expenditure of time and on the other hand to sources of error due to human error.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zuvor genannte Fehlerquellen, insbesondere die durch manuelles Eingreifen bedingten auszuschalten sowie den Zeitaufwand für die Erstellung solcher Messabläufe zu reduzieren. Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass die Art der Geometrieelemente und/oder die Art der Verknüpfung zwischen den Geometrieelementen automatisch durch Überprüfung einer Übereinstimmung von mathematischen Modellen für Art der Geometrieelemente und/oder Art der Verknüpfungen mit geometrischer Anordnung der Messpunkte bestimmt wird.The object of the present invention is to eliminate the aforementioned sources of error, in particular those caused by manual intervention, and to reduce the time required for the creation of such measurement processes. To solve the problem, the invention essentially provides that the type of the geometric elements and / or the type of connection between the geometric elements is determined automatically by checking whether mathematical models match the type of the geometric elements and / or the type of connections with the geometric arrangement of the measurement points becomes.
Es werden durch den Bediener die Einzelpunkte für die benötigten Geometrieelemente und Verknüpfungen beliebiger Reihenfolge aufgenommen. Unter Umständen ist hierbei selbst die Trennung zwischen verschiedenen Geometrieelementen nicht erforderlich. Nach Abschluss der Punktaufnahme werden durch Auslösen eines einzigen Auswertebefehls automatische Berechnungen gestartet, als deren Ergebnisse aus Einzelpunkten berechnete Geometrieelemente oder Verknüpfungen wie Winkel, Distanzen, Lagetoleranzen und andere berechnet werden.The operator records the individual points for the required geometric elements and links in any order. Under certain circumstances, even the separation between different geometric elements is not necessary. After completion of the point acquisition, automatic calculations are started by triggering a single evaluation command, as the results of which are calculated geometric elements or links such as angles, distances, positional tolerances and others calculated from individual points.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch realisiert, dass die Einzelpunktemenge danach durchforstet wird, welche Punktegruppen die Berechnung eines gemeinsamen Geometrieelements mit geringen Abweichungen zulassen. Aus den resultierenden Geometrieelementen wird ermittelt, welche Verknüpfung aus diesen ermittelten Geometrieelementen technisch sinnvolle Ergebnisse liefert (Geraden liegen schiefwinkelig > daraus folgt Winkel; Geraden liegen annähernd parallel > daraus folgt Distanz; Punkte bilden einen Kreis > daraus folgt Durchmesser). Da hierbei zweideutige Ergebnisse auftreten können, werden zusätzlich Technologieparameter beim Erfassen der Einzelpunkte mit hinzugezogen. So lässt sich beispielsweise aus der Ermittlung der Antastrichtung eines mit einem berührenden Taster gemessenen Einzelpunktes auf die Lage der Kante bzw. Fläche schließen. Mehrere Punkte mit gleicher Flächenrichtung lassen sich dann leicht zu einer Punktgruppe zusammenfassen. In den folgenden Patentansprüchen werden die einzelnen Möglichkeiten für die Ermittlung von Geometrieelementen und Verknüpfungen aus Einzelpunkten aufgeführt.The method according to the invention is implemented in that the individual point set is searched through to determine which point groups allow the calculation of a common geometric element with slight deviations. From the resulting geometry elements, it is determined which combination of these determined geometry elements delivers technically meaningful results (straight lines lie at an oblique angle> this results in angles; lines lie approximately parallel> this results in distance; points form a circle> this results in diameter). Since ambiguous results can occur here, additional technology parameters are included when the individual points are recorded. For example, the position of the edge or surface can be deduced from the determination of the probing direction of a single point measured with a touching probe. Several points with the same surface direction can then easily be combined into a point group. The following patent claims list the individual options for determining geometric elements and links from individual points.
Mit anderen Worten zeichnet sich ein Verfahren zum Berechnen von Geometrieelementen und/oder Verknüpfungen zwischen mit Koordinatenmessgeräten gemessenen Geometrieelementen dadurch aus, dass die Geometrieelemente und/oder die Verknüpfungen automatisch aus einer Menge von Einzelpunkten bestimmt werden. Dabei kann die Art der zu berechnenden Geometrieelemente bzw. der zu berechnenden Verknüpfungen aus der geometrischen Anordnung der Einzelpunkte bzw. der Geometrieelemente zueinander automatisch bestimmt werden. Vorzugsweise können zur Berechnung von Verknüpfungen weniger Punkte eingesetzt werden als zur eindeutigen Definition der zu Grunde liegenden Geometrieelemente selbst erforderlich wäre.In other words, a method for calculating geometry elements and / or links between geometry elements measured with coordinate measuring machines is characterized in that the geometry elements and / or the links can be determined automatically from a set of individual points. The type of the geometric elements to be calculated or the links to be calculated can be automatically determined from the geometric arrangement of the individual points or the geometric elements. Preferably, fewer points can be used to calculate links than would be necessary to clearly define the underlying geometric elements themselves.
Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass den Einzelpunkten zugeordnete Technologieinformationen bei Ermittlung der Art der Geometrieelemente bzw. der Art der Verknüpfungen hinzugezogen werden, insbesondere die Normalenrichtungen zur Werkstückoberfläche bzw. Kante und/oder die Antastrichtung des verwendeten Sensors und/oder der Antastrichtungssinn des verwendeten Sensors und/oder die Richtung des Hell-/Dunkelübergangs bei Bildverarbeitungssensorik und/oder die Auslenkung des Tasters im Antastzustand.Furthermore, the invention is characterized in that technology information assigned to the individual points is used when determining the type of geometric elements or the type of links, in particular the normal directions to the workpiece surface or edge and / or the scanning direction of the sensor used and / or the scanning direction of the sensor used and / or the direction of the light / dark transition in the case of image processing sensors and / or the deflection of the button in the probing state.
Als Technologieparameter werden alle für die Erfassung eines Punktes einstellbaren Parameter eines Sensors verstanden. Bei berührenden Tastern sind zum Beispiel die Antastgeschwindigkeit, die Antastrichtung, die Tasterauslenkung, Art und Geometrie von Antastelement und Taststift und die Antastkraft relevant. Bei optischen Verfahren sind die Beleuchtungsart und -stärke, die optische Vergrößerung, der Antastwinkel und der Antastrichtungssinn zu nennen.All parameters of a sensor that can be set for the detection of a point are understood as technology parameters. In the case of touching probes, the probing speed, the probing direction, the stylus deflection, the type and geometry of the probing element and stylus, and the probing force are relevant. In the case of optical methods, the type and intensity of illumination, the optical magnification, the scanning angle and the scanning direction are to be mentioned.
Unter Antastsinn/Antastrichtungssinn ist die Angabe zu verstehen, ob der Antastvektor für die Erfassung der Kante von der Umgebung aus zum Werkstück hin gerichtet ist oder umgekehrt. Der Antastsinn ist vor allem bei optischen Verfahren von Interesse.The sense of contact / direction of contact is understood to mean whether the contact vector for the detection of the edge is directed towards the workpiece from the surroundings or vice versa. The sense of contact is of particular interest in optical processes.
Nach einem weiteren Vorschlag sieht die Erfindung vor, dass die statistische Verteilung der den Einzelpunkten zugeordneten Technologieparametern, wie Antastrichtung, Antastrichtungssinn, Richtung des Hell-/Dunkelübergangs, Auslenkung des Tasters, Normalenrichtung der Werkstückoberfläche analysiert wird, um festzustellen, wie viele Geometrieelemente durch die Punktwolke - Menge von Messpunkten - repräsentiert werden, und/oder hieraus festzustellen, welche der Geometrieelementeart durch die jeweilige Punktwolke repräsentiert wird, und/oder um die Relativlage der Elemente zueinander zu ermitteln.According to a further proposal, the invention provides that the statistical distribution of the technology parameters assigned to the individual points, such as scanning direction, scanning direction, direction of light / dark transition, deflection of the probe, normal direction of the workpiece surface, is analyzed in order to determine how many geometric elements through the point cloud - Set of measuring points - are represented, and / or from this determine which of the geometry element type by the respective point cloud is represented, and / or to determine the relative position of the elements to one another.
Die Zuordnung von Einzelpunkten zu Geometrieelementen kann dadurch festgelegt werden, dass die Formabweichung des berechneten Geometrieelementes aus der Einzelpunktegruppe einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.The assignment of single points to geometric elements can be determined in that the shape deviation of the calculated geometric element from the single point group falls below a predetermined limit value.
Dabei kann die Formabweichung für verschiedene mögliche Geometrieelemente getestet werden, wie z.B. Gerade, Kreis, Ebene, Winkel, Kugel, Distanz, Zylinder.The shape deviation can be tested for various possible geometric elements, e.g. Straight, circle, plane, angle, sphere, distance, cylinder.
Auch ist vorgesehen, dass die statistische Verteilung der Antastrichtungswinkel der Einzelpunkte analysiert wird, um festzustellen, wie viele Geometrieelemente durch die Punktwolke repräsentiert werden, und/oder um hieraus festzustellen, welche Relativlage die Elemente zueinander aufweisen.It is also provided that the statistical distribution of the scanning direction angles of the individual points is analyzed in order to determine how many geometric elements are represented by the point cloud and / or to determine from this what relative position the elements have to one another.
Als Geometrieelemente können zwei Geraden und als Verknüpfung zwischen den Geraden Winkel und/oder Distanz berechnet werden.Two straight lines can be calculated as geometric elements and angles and / or distance can be calculated as a link between the straight lines.
Als Verknüpfung der Einzelpunkte können Kreise bzw. Kugeln und/oder Ebenen und/oder Zylinder erkannt werden.Circles or spheres and / or planes and / or cylinders can be recognized as a link between the individual points.
Als Geometrieelemente werden z. B. zwei Ebenen und als Verknüpfung hieraus ein Winkel und/oder eine Distanz berechnet.As geometric elements such. B. two planes and a link and an angle and / or a distance calculated therefrom.
Ein weiterer Vorschlag der Erfindung sieht vor, dass die Einzelpunkte mit Hilfe eines mechanischen Tasters und/oder eines Laserabstandssensors und/oder eines Bildverarbeitungssensors und/oder eines taktil optischen Tasters und/oder eines Streifenprojektionssensors und/oder eines Photogrammetriesensors und/oder eines Lichtschnittsensors und mit Hilfe des Koordinatenmessgeräts aufgenommen werden. Dabei können die Einzelpunkte mit unterschiedlichen Sensoren aufgenommen werden und als Gesamteinzelpunktwolke oder Gesamtpunktwolke gemeinsam ausgewertet werden. Als Sensor kommt insbesondere ein Bildverarbeitungssensor zum Einsatz. Zumindest einer der Punkte kann mit einem Lasersensor aufgenommen werden. Auch besteht die Möglichkeit, einen der verwendeten Punkte mit Hilfe eines Fasertasters aufzunehmen. Insbesondere ist jedoch vorgesehen, dass zumindest einer der verwendeten Punkte mit Hilfe eines opto-elektronischen Punktsensors (Tastauge) aufgenommen wird.Another proposal of the invention provides that the individual points with the aid of a mechanical button and / or a laser distance sensor and / or an image processing sensor and / or a tactile optical button and / or a stripe projection sensor and / or a photogrammetry sensor and / or a light section sensor and with Using the coordinate measuring machine. The individual points can be recorded with different sensors and evaluated together as a total single point cloud or overall point cloud. In particular, an image processing sensor is used as the sensor. At least one of the points can be recorded with a laser sensor. It is also possible to record one of the points used with the help of a fiber scanner. In particular, however, it is provided that at least one of the points used is recorded with the aid of an optoelectronic point sensor (sensing eye).
Des Weiteren ist vorgesehen, dass zumindest einer der verwendeten Punkte durch eine manuelle Messung ermittelt wird. Auch kann zumindest einer der verwendeten Punkte ein Punkt sein, dessen Koordinaten von einem Bediener vorgegeben werden.Furthermore, it is provided that at least one of the points used is determined by a manual measurement. At least one of the points used can also be a point whose coordinates are specified by an operator.
Auch ist vorgesehen, dass die Art der jeweils zu berechnenden Geometrieelemente durch den Bediener vorgegeben wird. Gleiches gilt in Bezug auf die Art der zu berechnenden Verknüpfung. Selbstverständlich ist auch die Möglichkeit gegeben, dass weder Art des zu berechnenden Geometrieelements noch Art der zu berechnenden Verknüpfung durch den Bediener vorgegeben werden.It is also provided that the type of the geometric elements to be calculated is specified by the operator. The same applies to the type of link to be calculated. Of course, there is also the possibility that neither the type of the geometric element to be calculated nor the type of link to be calculated are specified by the operator.
Nach der Erfindung ist es auch möglich, dass die Einzelpunkte in einer definierten Reihenfolge vorsortiert werden. Dabei können die Einzelpunkte auch in einer vorher definierten Reihenfolge aufgenommen werden.According to the invention, it is also possible for the individual points to be pre-sorted in a defined sequence. The individual points can also be recorded in a previously defined sequence.
Bei den verwendeten Einzelpunkten kann es sich um Werte handeln, die aus anderen Geometrieelementen bzw. aus Verknüpfungen von anderen Geometrieelementen berechnet wurdenThe individual points used can be values that were calculated from other geometric elements or from links of other geometric elements
Die Art der zu ermittelnden Verknüpfungen kann aus erkannten Geometrieelementen dadurch bestimmt werden, dass alle möglichen Verknüpfungen berechnet werden und das technisch sinnvollste Ergebnis ausgewählt wird.The type of links to be determined can be determined from recognized geometry elements by calculating all possible links and selecting the most technically sensible result.
Auch sieht die Erfindung vor, dass die Menge der Einzelpunkte dahingehend analysiert wird, welche Verknüpfung sich mit geringster Abweichung zu den basierenden Geometrieelementen und/oder zu den vorgegebenen Sollwerten berechnen lassen. Insbesondere zeichnet sich das Verfahren zum Bestimmen von Konturen oder Bereichen eines Objektes zuzuordnenden Geometrieelementen wie Geraden oder Kreisen oder Verknüpfungen dieser wie sich schneidende Geraden durch Messen von Punkten des Objekts mittels eines Koordinatenmessgerätes dadurch aus, dass Koordinaten und/oder Antastrichtungen der Punkte gemessen werden und dass unter Zugrundelegung der Koordinaten- und/oder der Antastrichtungen von zumindest zwei Messwerten ein oder mehrere Geometrieelemente automatisch berechnet werden.The invention also provides for the set of individual points to be analyzed to determine which link can be calculated with the slightest deviation from the based geometric elements and / or from the predetermined target values. In particular, the method for determining contours or areas of an object to be assigned to geometric elements such as straight lines or circles, or linking them like intersecting straight lines by measuring points of the object using a coordinate measuring machine, is characterized in that coordinates and / or scanning directions of the points are measured and that on the basis of the coordinate and / or the probing directions of at least two measured values, one or more geometric elements are automatically calculated.
Werden zur Berechnung der Geometrieelemente Antastwinkel berücksichtigt, so sieht die Erfindung vor, dass gemessene Antastwinkel in Werteklassen unterteilt werden und dass in Abhängigkeit von Verteilung auf die Werteklasse oder Häufung in den Werteklassen der den Messpunkten zu Grunde liegenden Antastwinkel Art und/oder Anzahl der Geometrieelemente berechnet werden.If probing angles are taken into account for calculating the geometric elements, the invention provides that measured probing angles are divided into value classes and that the type and / or number of the geometric elements is calculated depending on the distribution to the value class or accumulation in the value classes of the probing angles on which the measuring points are based become.
Ferner ist vorgesehen, dass Beziehungen zwischen den Geometrieelementen aus der Verteilung der gemessenen Antastwinkel auf die Werteklassen berechnet werden.It is also provided that relationships between the geometric elements are calculated from the distribution of the measured contact angles across the value classes.
Des Weiteren erfolgt eine Berechnung der Geometrieelemente dadurch, dass unter Zugrundelegung von Richtungen von zwischen Messpunkten verlaufenden Geraden Geometrieelemente für die Messpunkte bestimmt werden. Dabei werden insbesondere die Geometrieelemente aus der geometrischen Relation der Messpunkte zueinander berechnet.Furthermore, the geometric elements are calculated by determining geometric elements for the measuring points on the basis of directions of straight lines running between measuring points. In particular, the geometric elements are calculated from the geometric relation of the measuring points to one another.
Um innerhalb vorgebbarer Toleranzen berechnete Geometrieelemente als solche zu klassifizieren, die tatsächlich möglichen Geometrieelementen des zu messenden Objektes entsprechen, ist vorgesehen, dass aus der geometrischen Relation der Messpunkte berechnete Ist-Geometrie-Elemente als dem Objekt zuzuordnende mögliche Geometrieelemente bewertet werden, wenn Ist-Geometrieelemente innerhalb eines Toleranzbereichs eines möglichen Geometrieelementes liegt.In order to classify geometry elements calculated within predeterminable tolerances as those that actually correspond to possible geometry elements of the object to be measured, it is provided that actual geometry elements calculated from the geometric relation of the measurement points are evaluated as possible geometry elements to be assigned to the object if actual geometry elements lies within a tolerance range of a possible geometric element.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen — für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.Further details, advantages and features of the invention result not only from the claims, the features to be extracted from them - individually and / or in Combination - but also from the following description of the preferred embodiments to be taken from the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung von Messpunkten, die auf sich schneidenden Geraden liegen,1 is a schematic diagram of measuring points that lie on intersecting straight lines,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung von Messpunkten, die auf parallel zueinander verlaufenden Geraden liegen,2 shows a basic illustration of measuring points which lie on straight lines running parallel to one another,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung von Messpunkten, die auf einem Kreis liegen, und3 shows a basic illustration of measuring points lying on a circle, and
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung von Messpunkten, die auf einer Geraden liegen,4 shows a schematic diagram of measuring points lying on a straight line,
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung von Messpunkten, die auf einer Ebene liegen und5 shows a basic illustration of measuring points lying on one plane
Fig. 6 eine Prinzipskizze von Messpunkten, die auf einem dreidimensionalen Körper liegen.Fig. 6 is a schematic diagram of measuring points that lie on a three-dimensional body.
Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen erläutert, bei denen entweder allein die Koordinaten der Messpunkte oder neben den Koordinaten auch Antastrichtungen gemessen werden.The invention is explained below using examples in which either the coordinates of the measuring points alone or, in addition to the coordinates, also probing directions are measured.
Sind Koordinaten der zu messenden Punkte und deren Antastwinkel, d. h. Winkel zwischen Normalenvektor zur Objektoberfläche im Messpunkt und einer Bezugsgeraden wie Koordinatenachse bekannt, so erfolgt die automatische Bestimmung der Geometrieelemente sowie deren Relation zueinander wie folgt:Are coordinates of the points to be measured and their probing angles, i.e. H. Angle between the normal vector to the object surface at the measuring point and a reference line such as the coordinate axis is known, the automatic determination of the geometric elements and their relation to each other is carried out as follows:
Zunächst wird von der Tatsache ausgegangen, dass Antastwinkel von Punkten, die auf einer Geraden liegen, annähernd gleich sind. Demgegenüber sind Antastwinkel von Punkten auf einem Kreis gleich verteilt. Somit kann aus der Verteilung der Antastwinkel von Messpunkten auf Art und Anzahl der Geometrieelemente geschlossen werden, die durch die Messpunkte repräsentiert werden. Im Einzelnen werden folgende Schritte durchgeführt:First of all, it is assumed that the probing angles of points lying on a straight line are approximately the same. In contrast, contact angles of Points evenly distributed on a circle. The distribution of the probing angles of measuring points can thus be used to infer the type and number of geometric elements represented by the measuring points. The following steps are carried out:
1. Die Antastwinkel werden in eine einstellbare Anzahl von Klassen eingeteilt, wobei die Klassenbreite Δ die Empfindlichkeit des Verfahrens beeinflussen kann.1. The probing angles are divided into an adjustable number of classes, the class width Δ can influence the sensitivity of the method.
2. Die Klassenverteilung der Antastwinkel wird analysiert, um die Art und Anzahl der Geometrieelemente zu erkennen.2. The class distribution of the probing angles is analyzed in order to recognize the type and number of the geometric elements.
3. Die Punkte werden auf Grund ihres Antastwinkels jeweils einem der zu berechnenden Geometrieelemente zugeordnet.3. The points are each assigned to one of the geometric elements to be calculated on the basis of their contact angle.
4. Die Geometrieelemente werden jeweils aus den ihnen zugeordneten Punkten berechnet.4. The geometric elements are calculated from the points assigned to them.
5. Zur Überprüfung der Berechnung können die Abweichungen zwischen den gerechneten Formelementen und den ihnen jeweils zugeordneten Punkten herangezogen werden.5. To check the calculation, the deviations between the calculated features and the points assigned to them can be used.
6. Die Art der Verknüpfung (z. B. Berechnung Distanz oder Winkel zwischen den Elementen) wird aus der Verteilung der Antastwinkel bestimmt.6. The type of connection (eg calculation of distance or angle between the elements) is determined from the distribution of the probing angles.
7. Die Verknüpfung der zuvor berechneten Geometrieelemente wird berechnet.7. The linkage of the previously calculated geometry elements is calculated.
In Bezug auf die nachstehenden Erläuterungen von Ausführungsbeispielen ist es grundsätzlich unerheblich, mit welcher Art von Sensor Messpunkte aufgenommen werden. Entscheidend ist allein die Kenntnis von Punktkoordinaten und - in Abhängigkeit von dem Auswerteverfahren - die Kenntnis bzw. die Ableitung der für die Bestimmung der Punktkoordinaten verwendeten Antastrichtungen.With regard to the following explanations of exemplary embodiments, it is fundamentally irrelevant with which type of sensor measuring points are recorded. The only thing that matters is the knowledge of point coordinates and - depending on the evaluation method - the knowledge or derivation of the probing directions used for the determination of the point coordinates.
An Hand der Fig. 1 soll verdeutlicht werden, dass unter Zugrundelegung von Koordinaten und Antastrichtungen und somit Antastwinkeln von Messpunkten Geometrieelemente in Form von Geraden und deren Bezug zueinander bestimmt bzw. berechnet werden können.On the basis of FIG. 1, it should be clarified that, based on coordinates and probing directions and thus probing angles of measuring points, geometric elements in the form of straight lines and their relationship to one another can be determined or calculated.
Dabei werden die Antastrichtungen entweder automatisch berechnet oder durch die vom Bediener verwendeten Einstellungen vorgegeben. Die automatische Bestimmung der Antastrichtung unterscheidet sich je nach Sensor. Bei berührenden Tastsystemen ergibt sich die Antastrichtung beispielsweise durch die Richtung der Auslenkung des Tasters bei Antastung des Werkstücks. Bei Bildverarbeitungssensoren wird die Antastrichtung z. B. als Normalenrichtung der auszuwertenden Kontur bestimmt. Alternativ kann die Antastrichtung beim interaktiven Messen häufig vom Bediener bestimmt werden. Bei berührenden Sensoren entspricht die Antastrichtung dann der Verfahrrichtung der Maschine, d. h. des jeweiligen berührend arbeitenden Sensors, wobei die Verfahrrichtung z. B. per Joystick gewählt werden kann. Bei Bildverarbeitungssensoren kann die Antastrichtung häufiger explizit durch numerische oder grafische Eingaben eingestellt werden.The probing directions are either calculated automatically or specified by the settings used by the operator. The automatic determination of the probing direction differs depending on the sensor. In the case of touch probes, the probing direction results, for example, from the direction in which the probe is deflected when the workpiece is probed. In image processing sensors, the scanning direction is e.g. B. determined as the normal direction of the contour to be evaluated. Alternatively, the touch direction can often be determined by the operator during interactive measurement. In the case of touching sensors, the probing direction then corresponds to the direction of travel of the machine, i. H. of the respective touching sensor, the direction of travel z. B. can be selected by joystick. With image processing sensors, the probing direction can often be explicitly set using numerical or graphic inputs.
So ergibt sich nach der Fig. 1 aus der Verteilung der Antastwinkel von Messpunkten Pl, P2, P3, P4, P5 bei ausreichend großer Empfindlichkeit Δ, dass die Antastwinkel der Messpunkte Pl und P2 innerhalb einer Klasse liegen, wohingegen die Antastwinkel der Messpunkte P3, P4 und P5 in einer zweiten Klasse. Alle anderen Klassen sind nicht besetzt. Hieraus ist zu schließen, dass die Messpunkte Pl, P2 bzw. P3, P4, P5 zwei Geometrieelemente des Typs Gerade repräsentieren. Aus den Punkten Pl und P2 sowie den Punkten P3, P4 und P5 wird sodann eine Ausgleichsgerade gl bzw. g2 berechnet. Da zudem der Winkel zwischen gl und g2 ausreichend verschieden von π ist, werden als Ergebnis der Verknüpfung der Winkel W zwischen gl und g2 sowie die Parameter der Geraden gl und g2 berechnet. Bezüglich der Messpunkte Pl, P2, P3 und P4 in Fig. 2 ergibt sich aus der Verteilung der Antastwinkel bei ausreichendem Δ, dass die Antastwinkel der Messpunkte Pl und P3 innerhalb einer Klasse liegen, die Antastwinkel der Messpunkte P2 und P4 in einer zweiten bzw. anderen Klasse. Da alle anderen Klassen nicht besetzt sind, ergibt sich, dass die Messpunkte Pl, P2, P3 und P4 zwei Geometrieelemente des Typs Gerade repräsentieren. Aus den Punkten Pl und P3 sowie den Punkten P2 und P4 wird sodann eine Ausgleichsgerade gl und g2 berechnet. Da die Differenz der Winkel der Geraden gl und g2 annähernd den Wert π ergibt, ergibt sich aus der Verknüpfung der Geometrieelemente Distanz D zwischen den Geraden gl und g2 sowie die Parameter der Geraden gl und g2.1, from the distribution of the probing angles of measuring points Pl, P2, P3, P4, P5 with a sufficiently high sensitivity Δ, it follows that the probing angles of the measuring points Pl and P2 are within one class, whereas the probing angles of the measuring points P3, P4 and P5 in a second class. All other classes are not occupied. It can be concluded from this that the measuring points P1, P2 or P3, P4, P5 represent two straight-line geometry elements. From the points P1 and P2 and the points P3, P4 and P5, a best-fit line gl or g2 is then calculated. In addition, since the angle between gl and g2 is sufficiently different from π, the result of the combination is the angle W between gl and g2 and the parameters of the straight line gl and g2. With regard to the measuring points P1, P2, P3 and P4 in FIG. 2, it follows from the distribution of the scanning angles with sufficient Δ that the scanning angles of the measuring points P1 and P3 lie within one class, the scanning angles of the measuring points P2 and P4 in a second or other class. Since all other classes are not occupied, it follows that the measuring points P1, P2, P3 and P4 represent two straight-line geometry elements. From the points P1 and P3 and the points P2 and P4, a best-fit line gl and g2 is then calculated. Since the difference between the angles of the straight lines gl and g2 approximately gives the value π, the combination of the geometric elements gives distance D between the straight lines gl and g2 and the parameters of the straight lines gl and g2.
In Fig. 3 sind Messpunkte Pl, P2, P3, P4 und P5 dargestellt, deren Antastwinkel in unterschiedlichen Klassen liegen. Aus dieser Tatsache lässt sich der Rückschluss ziehen, dass die Messpunkte Pl, P2, P3, P4 und P5 1 Geometrieelement des Typs Kreis repräsentieren. Es wird daher aus allen Messpunkten Pl, P2, P3, P4 und P5 ein Kreis berechnet. Liegt die Formabweichung innerhalb einer vorgegebenen Toleranz, werden die Parameter des Kreises als Ergebnis geliefert. Ansonsten wird eine Berechnung alternativer Geometrieelemente wie z.B. einer Ellipse und Analyse deren Formabweichung ausgelöst.3 shows measuring points P1, P2, P3, P4 and P5, the scanning angles of which lie in different classes. From this fact it can be concluded that the measuring points P1, P2, P3, P4 and P5 represent 1 geometric element of the circle type. A circle is therefore calculated from all measuring points P1, P2, P3, P4 and P5. If the shape deviation is within a specified tolerance, the parameters of the circle are returned as the result. Otherwise a calculation of alternative geometric elements such as an ellipse and analysis triggered its shape deviation.
Bezüglich der in Fig. 4 dargestellten Messpunkte Pl, P2, P3 und P4 ergibt die Verteilung deren Antastwinkel, dass diese sämtlichst in einer Klasse liegen. Somit ist der Schluss zu ziehen, dass die Messpunkte Pl, P2, P3 und P4 1 Geometrieelement des Typs Gerade repräsentieren. Somit wird aus allen Messpunkten Pl, P2, P3 und P4 eine Ausgleichsgerade bestimmt. Zur Absicherung des Ergebnisses wird die Formabweichung der berechneten Gerade ermittelt. Liegt die Formabweichung innerhalb einer vorgegebenen Toleranz, werden die Parameter der Geraden als Ergebnis geliefert. Ansonsten wird die Berechnung alternativer Geometrieelemente wie z.B. Ellipse und Analyse deren Formabweichung ausgelöst. Liegen zu den den Fig. 1 bis 4 zu entnehmenden Messpunkten keine Antastrichtungen vor, so sind ebenfalls Geometrieelemente den einzelnen Messpunkten zuzuordnen bzw. aus diesen zu berechnen. Dies erfolgt wie folgt:With regard to the measuring points P1, P2, P3 and P4 shown in FIG. 4, the distribution of their contact angles shows that they are all in one class. It can therefore be concluded that the measurement points P1, P2, P3 and P4 represent 1 geometric element of the straight line type. A straight line is thus determined from all measuring points P1, P2, P3 and P4. To ensure the result, the shape deviation of the calculated straight line is determined. If the shape deviation is within a specified tolerance, the parameters of the straight line are returned as the result. Otherwise, the calculation of alternative geometric elements such as ellipses and analysis of their shape deviation is triggered. If there are no probing directions for the measuring points to be taken from FIGS. 1 to 4, then geometric elements must also be assigned to the individual measuring points or calculated from these. This is done as follows:
Liegen allein die Koordinaten der Messpunkte vor, ist die Reihenfolge der Messpunkte für die Auswertung von Bedeutung. Es werden jeweils Geraden aus dem ersten Messpunkt und allen folgenden Messpunkten gebildet, also mathematisch berechnet, und die Winkel zwischen den Geraden analysiert. Im Einzelnen werden folgende Schritte durchgeführt:If only the coordinates of the measuring points are available, the order of the measuring points is important for the evaluation. Straight lines are formed from the first measuring point and all subsequent measuring points, that is, calculated mathematically, and the angles between the straight lines are analyzed. The following steps are carried out:
1. Winkel Wl der Verbindungsgerade im i-ten zum (i+l)-ten Messpunkt wird berechnet.1. The angle Wl of the straight connecting line in the i-th to the (i + l) -th measuring point is calculated.
2. Winkel W2 der Verbindungsgeraden vom (i+l)-ten Messpunkt zum (i+2)-ten Messpunkt werden berechnet.2. The angle W2 of the connecting straight line from the (i + l) th measuring point to the (i + 2) th measuring point is calculated.
3. Ist die Differenz zwischen den Winkeln W2 und Wl kleiner als eine vorgegebene Toleranz, wird der (i+2)-te Messpunkt der Geraden zugeordnet, die durch den i-ten und den (i+l)-ten Messpunkt gebildet wird.3. If the difference between the angles W2 and Wl is less than a predetermined tolerance, the (i + 2) th measuring point is assigned to the straight line formed by the i th and (i + l) th measuring point.
4. Ist die Differenz zwischen den Winkeln W2 und Wl größer als eine vorgegebene Toleranz, wird der (i+2)-te Messpunkt als Startpunkt für eine neue Gerade angesehen, deren Winkel W3 dann aus der Verbindungsgeraden aus den Messpunkten i+2 und i+3 gebildet wird.4. If the difference between the angles W2 and Wl is greater than a predetermined tolerance, the (i + 2) th measuring point is regarded as the starting point for a new straight line, the angle W3 of which then consists of the connecting straight line from the measuring points i + 2 and i +3 is formed.
Unter Berücksichtigung dieser Kriterien soll anhand der Fig. 1 bis 4 verdeutlicht werden, dass auch ohne Bekanntsein des Antastwinkels bzw. der Antastrichtung den Messpunkten Geometrieelemente zugeordnet werden können, die ein zu messendes Objekt kennzeichnen.Taking these criteria into account, it should be clarified with the aid of FIGS. 1 to 4 that even without the probing angle or the probing direction being known, geometric elements that identify an object to be measured can be assigned to the measuring points.
So wird in Fig. 1 eine Gerade gl2 aus den Punkten Pl und P2 gebildet bzw. durch diese gelegt. Zu einer Bezugsgeraden des Koordinatensystems, das durch das Koordinaten- messgerät vorgegeben wird, ergibt sich ein Winkel W12 zu der Geraden gl2. Entsprechend wird durch die Punkte P2 und P3 eine Gerade g23 gebildet, deren Winkel zu der Bezugsgeraden W23 beträgt. Dieser Winkel W23 unterscheidet sich signifikant vom Winkel W12 der Geraden gl2. Somit wird der Messpunkt P3 als Startpunkt einer neuen Gerade g34 mit einem Winkel W34 verwendet, der durch die Messpunkte P3 und P4 gebildet wird. Sodann wird eine Gerade g45 aus den Messpunkten P4 und P5 gebildet. Der durch die Gerade g45 vorgegebene Winkel W45 unterscheidet sich nicht signifikant von dem Winkel W34, so dass der Messpunkt P5 als Zugehörigkeit zu der Geraden g34 eingestuft wird, die durch die Messpunkte P3 und P4 bestimmt wird. Da keine weiteren Messpunkte vorliegen, werden folglich zwei Ausgleichsgeraden gl und g2 aus den jeweils zugehörigen Messpunkten Pl, P2 einerseits und P3, P4 und P5 andererseits berechnet. Anschließend wird der Winkel zwischen den Geraden gl und g2 berechnet und als Ergebnis geliefert, da der Winkel von π signifikant verschieden ist.1, a straight line gl2 is formed from the points P1 and P2 or laid through them. To a reference line of the coordinate system, which is is specified, there is an angle W12 to the straight line gl2. Correspondingly, a line g23 is formed by the points P2 and P3, the angle of which to the reference line is W23. This angle W23 differs significantly from the angle W12 of the straight line gl2. The measuring point P3 is thus used as the starting point of a new straight line g34 with an angle W34, which is formed by the measuring points P3 and P4. A straight line g45 is then formed from the measurement points P4 and P5. The angle W45 specified by the straight line g45 does not differ significantly from the angle W34, so that the measuring point P5 is classified as belonging to the straight line g34, which is determined by the measuring points P3 and P4. Since there are no further measuring points, two best-fit lines gl and g2 are consequently calculated from the respectively associated measuring points P1, P2 on the one hand and P3, P4 and P5 on the other hand. The angle between the lines gl and g2 is then calculated and returned as a result, since the angle is significantly different from π.
Gemäß Fig. 2 wird eine Gerade gl2 aus den Messpunkten Pl und P2 gebildet. Der zugehörige Winkel zu der Bezugsgeraden ist W12. Aus der durch die Messpunkte P2 und P3 gebildeten Geraden g23 wird der Winkel W23 bestimmt, der sich signifikant vom Winkel W12 der Geraden gl2 unterscheidet. Somit wird der Messpunkt P3 als Startpunkt einer neuen Geraden g34 verwendet, die durch die Messpunkt P3 und P4 vorgegeben bzw. gebildet wird. Der Winkel zwischen der Geraden g34 und der Bezugsgeraden beträgt W34. Da keine weiteren Messpunkte vorhanden sind und der Winkel zwischen den Geraden gl2 und g34 nicht signifikant verschieden ist von π, wird die Distanz D der Geraden gl2 und g34 berechnet und als Ergebnis geliefert.According to FIG. 2, a straight line gl2 is formed from the measurement points P1 and P2. The corresponding angle to the reference line is W12. The angle W23, which differs significantly from the angle W12 of the straight line gl2, is determined from the straight line g23 formed by the measuring points P2 and P3. The measuring point P3 is thus used as the starting point of a new straight line g34 which is predetermined or formed by the measuring points P3 and P4. The angle between line g34 and the reference line is W34. Since there are no further measuring points and the angle between the straight lines gl2 and g34 is not significantly different from π, the distance D of the straight lines gl2 and g34 is calculated and delivered as a result.
In Fig.3 wird eine Gerade gl2 aus dem Messpunkten Pl und P2 gebildet. Der zugehörige Winkel zu der Bezugsgeraden beläuft sich auf W12. Ein einer durch die Messpunkte P2 und P3 gebildeten Gerade g23 zugeordneter Winkel W23 unterscheidet sich signifikant vom Winkel W12 der Geraden gl2. Das bedeutet, dass der Messpunkt P3 als Startpunkt einer neuen Gerade g34 mit einem Winkel W34 verwendet wird, die aus dem Messpunkt P3 und P4 gebildet wird. Da der Winkel W34 signifikant unterschiedlich von dem Winkel W23 ist, wird der Messpunkt P4 als Startpunkt für eine neue Gerade g45 bestimmt durch die Messpunkte P4 und P5 verwendet. Der zugehörige Winkel W45 ist wiederum signifikant unterschiedlich von dem Winkel W34. Da die Analyse der Messpunkte Pl, P2, P3, P4 und P5 mehr als zwei Geometrieelemente erzeugt, wird zunächst ein Ausgleichskreis aus den Messpunkten Pl, P2, P3, P4 und P5 berechnet. Zur Absicherung des Ergebnisses wird die Formabweichung des berechneten Kreises berechnet. Liegt die Formabweichung innerhalb einer vorgegebenen Toleranz, werden die Parameter des Kreises als Ergebnis geliefert. Ansonsten wird die Berechnung alternativer Geometrieelemente wie z. B. einer Ellipse und Analyse deren Formabweichung ausgelöst.In FIG. 3, a straight line gl2 is formed from the measurement points P1 and P2. The associated angle to the reference line is W12. An angle W23 assigned to a straight line g23 formed by the measuring points P2 and P3 differs significantly from the angle W12 of the straight line gl2. This means that the measuring point P3 is used as the starting point of a new straight line g34 with an angle W34, which is formed from the measuring points P3 and P4. Since the angle W34 is significantly different from the angle W23, the measuring point P4 is used as the starting point for a new straight line g45 determined by the measuring points P4 and P5. The associated angle W45 is again significantly different from the angle W34. Since the analysis of the measuring points Pl, P2, P3, P4 and P5 generates more than two geometric elements, a compensation circle is first calculated from the measuring points Pl, P2, P3, P4 and P5. To ensure the result, the shape deviation of the calculated circle is calculated. If the shape deviation is within a specified tolerance, the parameters of the circle are returned as the result. Otherwise the calculation of alternative geometric elements such as B. an ellipse and analysis triggered their shape deviation.
Nach der Fig. 4 wird ebenfalls aus Messpunkten Pl und P2 eine Gerade gl2 gebildet und der Winkel W12 bestimmt. Sodann wird aus den Messpunkten P2 und P3 eine Gerade g23 und g3 gebildet, deren Winkel W23 beträgt. Da sich die Winkel W12 und W23 nicht signifikant unterscheiden, wird der Messpunkt P3 als zugehörig zu der Geraden gl2 klassifiziert. Durch den Messpunkt P3 und den folgenden Messpunkt P4 wird eine neue Gerade g34 gebildet. Da sich auch der so bestimmte Winkel W34 nicht signifikant von dem Winkel W12 unterscheidet, wird der Messpunkt P4 gleichfalls als zu der Geraden gl2 zugehörig klassifiziert. Als Ergebnis der Berechnung werden die Parameter der Ausgleichsgeraden gl geliefert, die durch die Messpunkte Pl, P2, P3 und P4 gebildet wird.According to FIG. 4, a straight line gl2 is also formed from measuring points P1 and P2 and the angle W12 is determined. Then a straight line g23 and g3 is formed from the measurement points P2 and P3, the angle of which is W23. Since the angles W12 and W23 do not differ significantly, the measuring point P3 is classified as belonging to the straight line gl2. A new straight line g34 is formed by the measuring point P3 and the following measuring point P4. Since the angle W34 determined in this way also does not differ significantly from the angle W12, the measuring point P4 is also classified as belonging to the straight line gl2. The parameters of the best-fit line gl, which is formed by the measuring points P1, P2, P3 and P4, are supplied as the result of the calculation.
Zur Absicherung des Ergebnisses wird die Formabweichung der berechneten Gerade berechnet. Liegt die Formabweichung innerhalb einer vorgegebenen Toleranz, werden die Parameter der Geraden als Ergebnis geliefert, ansonsten wird die Berechnung alternativer Geometrieelemente wie z. B. Ellipse und Analyse deren Formabweichung ausgelöst.To ensure the result, the shape deviation of the calculated straight line is calculated. If the shape deviation is within a specified tolerance, the parameters of the straight line are returned as the result. Otherwise, the calculation of alternative geometric elements such as B. Ellipse and analysis triggered their shape deviation.
Den Fig. 5 und 6 sind rein beispielhaft Maßnahmen zu entnehmen, wie aus Koordinaten von Messpunkten bzw. Antastwinkel/ Antastrichtung eine Ebene bzw. ein dreidimensionales Geometrieelement bestimmt werden kann.5 and 6 show measures, by way of example only, of how a plane or a three-dimensional geometry element can be determined from coordinates of measuring points or scanning angle / scanning direction.
So ist in Fig. 5 die Erkennung einer Ebene durch Aufnahme von vier Messpunkten Pl, P2, P3, P4 dargestellt. Zu jedem Messpunkt werden Antastwmkel φ und δ bestimmt, wobei φ dem Winkel zwischen der X-Achse des Koordinatensystems und dem Antastsektor und δ dem Winkel zwischen der Z-Achse des Koordinatensystems und dem Antastsektor entspricht. Die Winkel φ und δ werden entsprechend zuvor wiedergegebenen Verfahrens bestimmt und in Klassen aufgeteilt. Dabei muss im Fall der Ebene eine Verteilung der Winkel φ und δ in jeweils einer Klasse erfolgen. Ist eine entsprechende Winkelverteilung festzustellen, so kann auf die Erkennung einer Ebene geschlossen werden.5 shows the detection of a plane by recording four measuring points P1, P2, P3, P4. Probe angles φ and δ are determined for each measuring point, where φ corresponds to the angle between the X axis of the coordinate system and the probing sector and δ corresponds to the angle between the Z axis of the coordinate system and the probing sector. The angles φ and δ are determined in accordance with the previously described method and divided into classes. In the case of the plane, the angles φ and δ must each be distributed in one class. If a corresponding angular distribution can be determined, the detection of a plane can be concluded.
Für die Bestimmung von 3D-Geometrieelementen ist die Kenntnis der Winkel φ und δ der Normalenrichtung zur Werkstückoberfläche in den Messpunkten zu jeweils einer Koordinatenachse erforderlich. Analog zu den 2D-Elementen, also Ebenen, erfolgt eine Unterteilung der Winkel φ und δ in Klassen. Die Klassenverteilung ergibt anschließend Informationen über die Art des vorliegenden Geometrieelementes. Die Verteilung der Winkel φ und δ ergeben sich bei einer Ebene wie in Bild 5 dargestellt, jeweils als eine Klasse.To determine 3D geometry elements, knowledge of the angles φ and δ of the normal direction to the workpiece surface in the measuring points of a coordinate axis is required. Analogous to the 2D elements, i.e. planes, the angles φ and δ are divided into classes. The class distribution then gives information about the type of the geometric element. The distribution of the angles φ and δ result in one plane as shown in Figure 5, each as a class.
Ist die Normalenrichtung in den Messpunkten unbekannt, erfolgt bei der Bestimmung der 3D-Elemente jeweils zunächst die Berechnung von Geraden zwischen zwei Messpunkten. Aus den Geraden wird jeweils paarweise eine Ebene aufgespannt. Die Verteilung der Winkel φ und δ der Normalenvektoren dieser Ebene werden wie zuvor beschrieben analysiert und führen zur Entscheidung, welche Art von Geometrieelement erfasst wurde.If the normal direction in the measuring points is unknown, the straight lines between two measuring points are first calculated when determining the 3D elements. One level is spanned in pairs from the straight lines. The distribution of the angles φ and δ of the normal vectors of this plane are analyzed as described above and lead to the decision as to which type of geometric element was recorded.
In Fig. 6 ist ein dreidimensionaler Körper in Seitenansicht und Draufsicht dargestellt, der verschiedene geometrische Elemente aufweist. Mit Hilfe einer digitalen Bildverarbeitung ist es möglich, eine Draufsicht einzelner Messpunkt an den Geraden Gl, G2, G3 und G4 sowie am Kreis Kl aufzunehmen und diese Geometrieelemente entsprechend zuvor erfolgter Erläuterungen zu erkennen. An den Ebenen El, E2 und E3 werden Messpunkte z. B. mit Hilfe eines berührenden Tastsystems oder mit Hilfe eines Lasersensors aufgenommen. Die Auswertung der Punkte und Antastvektoren nach dem erläuterten Vorgehen führt sodann zu den benötigten Informationen über die Geometrieelemente. 6 shows a three-dimensional body in side view and top view, which has various geometric elements. With the help of digital image processing, it is possible to record a top view of individual measuring points on the straight lines G1, G2, G3 and G4 and on the circle Kl and to recognize these geometric elements in accordance with the explanations given above. At the levels El, E2 and E3 measuring points are z. B. with the help of a touch probe or with the help of a laser sensor. The evaluation of the points and probing vectors according to the procedure explained then leads to the required information about the geometric elements.

Claims

PatentansprücheVerfahren zum automatischen Messen mit Koordinatenmess geraten Process for automatic measuring with coordinate measuring devices
1. Verfahren zum Berechnen von Geometrieelementen wie Geraden, Kreisen, Ebenen, Kugeln, Kegeln, Zylindern und/oder Verknüpfungen wie Abstand, Winkel, Lagetoleranz, Kreisdurchmesser, Bogenradius zwischen den Geometrieelementen mittels mit einem Koordinatenmessgerät gemessener Messpunkte, dadurch gekennzeichnet , dass die Art der Geometrieelemente und/oder die Art der Verknüpfung zwischen den Geometrieelementen automatisch durch Überprüfung einer Übereinstimmung von mathematischen Modellen für Art der Geometrieelemente und/oder Art der Verknüpfungen mit geometrischer Anordnung der Messpunkte bestimmt wird.1.Procedure for calculating geometric elements such as straight lines, circles, planes, spheres, cones, cylinders and / or links such as distance, angle, positional tolerance, circle diameter, arc radius between the geometric elements by means of measuring points measured with a coordinate measuring machine, characterized in that the type of Geometric elements and / or the type of link between the geometric elements is automatically determined by checking whether mathematical models match the type of geometric elements and / or the type of link with the geometric arrangement of the measurement points.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Beschreibung der Geometrieelemente benötigte Parameter wie Richtung, Schwerpunktlage, Durchmesser aus den Messpunkten berechnet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that for the description of the geometric elements required parameters such as direction, center of gravity, diameter are calculated from the measuring points.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ekennzeichnet, dass zur Berechnung von Verknüpfungen weniger Punkte eingesetzt werden als zur eindeutigen Definition der zu Grunde liegenden Geometrieelemente selbst erforderlich wäre. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that fewer points are used for the calculation of links than would be necessary to uniquely define the underlying geometric elements themselves.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Einzelpunkten zugeordnete Technologieinformationen bzw. -parameter bei Ermittlung der Art der Geometrieelemente bzw. der Art der Verknüpfungen hinzugezogen werden, insbesondere die Normalenrichtung zur Werkstückoberfläche bzw. Kante, wobei die Normalenrichtung durch Relation zur Antastrichtung des verwendeten Sensors und/oder Antastsinn des verwendeten Sensors und/oder der Richtung des Hell-/Dunkelübergangs bei Bildverarbeitungssensoren und/oder der Auslenkung des Tasters im Antastzustand vorgegeben wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that technology information or parameters assigned to the individual points are used when determining the type of geometric elements or the type of links, in particular the normal direction to the workpiece surface or edge, the normal direction being related for the scanning direction of the sensor used and / or the scanning direction of the sensor used and / or the direction of the light / dark transition in image processing sensors and / or the deflection of the button in the scanning state.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die statistische Verteilung der den Einzelpunkten zugeordneten Technologieparametern bzw. -informationen, insbesondere die Normalenrichtung zur Werk- stückoberfläche bzw. -kante analysiert wird, wobei die Normalenrichtung durch Relation zur Antastrichtung des verwendeten Sensors und/oder Antastsinn des verwendeten Sensors und/oder der Richtung des Hell-/Dunkelübergangs bei Bildverarbeitungssensoren und/oder der Auslenkung des Tasters im Antastzustand vorgegeben wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the statistical distribution of the technology parameters or information assigned to the individual points, in particular the normal direction to the workpiece surface or edge, is analyzed, the normal direction being related to the probing direction of the sensor used and / or the sense of contact of the sensor used and / or the direction of the light / dark transition in image processing sensors and / or the deflection of the button in the contact state.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung von Einzelpunkten zu Geometrieelementen dadurch festgelegt wird, dass die Formabweichung des berechneten Geometrieelementes aus der Einzelpunktegruppe einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the assignment of single points to geometric elements is determined in that the shape deviation of the calculated geometric element from the single point group falls below a predetermined limit.
7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass hierbei die Formabweichungen für verschiedene mögliche Geometrieelemente getestet werden, wie z. B. Gerade, Kreis, Ebene, Winkel, Kugel, Distanz, Zylinder. 7. The method according to the preceding claim, characterized in that here the shape deviations are tested for different possible geometric elements, such as. B. Straight, circle, plane, angle, sphere, distance, cylinder.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die statistische Verteilung der Antastrichtungswinkel der Einzelpunkte analysiert wird, um festzustellen, wie viele Geometrieelemente durch die Menge der Einzelpunkte (Punktwolke) repräsentiert werden, und/oder hieraus festzustellen, welche Relativlage die Elemente zueinander aufweisen.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the statistical distribution of the scanning direction angle of the individual points is analyzed to determine how many geometric elements are represented by the number of individual points (point cloud), and / or from this to determine which relative position the elements to each other.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Geometrieelemente 2 Geraden und als Verknüpfung zwischen den Geraden Winkel und/oder Distanz berechnet werden.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that 2 straight lines are calculated as geometric elements and angles and / or distances are calculated as a link between the straight lines.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verknüpfung der Einzelpunkte Kreise erkannt werden.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that circles are recognized as a link between the individual points.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verknüpfung Kugeln und/oder Ebenen und/oder Zylinder erkannt werden.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that balls and / or planes and / or cylinders are recognized as a link.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Geometrieelemente 2 Ebenen und als Verknüpfung hieraus ein Winkel und/oder eine Distanz berechnet wird.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that 2 planes are calculated as the geometric elements and an angle and / or a distance is calculated therefrom as a link.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelpunkte mit Hilfe eines mechanischen Tasters und/oder eines Laser- abstandssensors und/oder eines Bildverarbeitungssensors und/oder eines taktil optischen Tasters und/oder eines Streifenprojektionssensors und/oder eines Pho- togrammetriesensors und/oder eines Lichtschnittsensors und mit Hilfe des Koor- dinatenmessgeräts aufgenommen werden. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the individual points with the aid of a mechanical button and / or a laser distance sensor and / or an image processing sensor and / or a tactile optical button and / or a stripe projection sensor and / or a pho- togrammetry sensor and / or a light section sensor and with the help of the coordinate measuring device.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelpunkte mit unterschiedlichen Sensoren aufgenommen und als Gesamteinzelpunktwolke gemeinsam mit einem einheitlichen Koordinatensystem ausgewertet werden.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the individual points are recorded with different sensors and evaluated as a total single point cloud together with a uniform coordinate system.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor ein Bildverarbeitungssensor zum Einsatz kommt.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an image processing sensor is used as the sensor.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Punkte mit einem Lasersensor aufgenommen wurde.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the points was recorded with a laser sensor.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der verwendeten Punkte mit Hilfe eines Fasertasters aufgenommen wurde.17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the points used was recorded with the aid of a fiber probe.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der verwendeten Punkte mit Hilfe eines opto-elektronischen Punktsensors (Tastauge) aufgenommen wurde.18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the points used was recorded with the aid of an opto-electronic point sensor (sensing eye).
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der verwendeten Punkte durch eine manuelle Messung ermittelt wurde. 19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the points used was determined by a manual measurement.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der verwendeten Punkte ein Punkt ist, dessen Koordinaten vom Bediener vorgegeben werden.20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the points used is a point whose coordinates are specified by the operator.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Art der jeweils zu berechnenden Geometrieelemente durch den Bediener vorgegeben wird.21. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the type of the geometric elements to be calculated is specified by the operator.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Art der zu berechnenden Verknüpfung durch den Bediener vorgegeben wird.22. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the type of link to be calculated is specified by the operator.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weder Art des zu berechnenden Geometrieelements noch Art der zu berechnenden Verknüpfung durch den Bediener vorgegeben werden.23. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that neither the type of the geometric element to be calculated nor the type of link to be calculated are specified by the operator.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelpunkte in einer definierten Reihenfolge vorsortiert werden.24. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the individual points are pre-sorted in a defined order.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelpunkte in einer vorher definierten Reihenfolge aufgenommen werden. 25. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the individual points are recorded in a previously defined order.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den verwendeten Einzelpunkten um Werte handelt, die aus anderen Geometrieelementen bzw. aus Verknüpfungen von anderen Geometrieelementen berechnet wurden.26. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the individual points used are values that were calculated from other geometric elements or from links of other geometric elements.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Art der zu ermittelnden Verknüpfungen aus erkannten Geometrieelementen dadurch bestimmt wird, dass alle möglichen Verknüpfungen berechnet werden und das technisch sinnvollste Ergebnis ausgewählt wird.27. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the type of links to be determined from recognized geometric elements is determined in that all possible links are calculated and the most technically meaningful result is selected.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Einzelpunkte dahingehend analysiert wird, welche Verknüpfung sich mit geringster Abweichung zu den basierenden Geometrieelementen und/oder zu den vorgegebenen Sollwerten berechnen lassen.28. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the set of individual points is analyzed to determine which link can be calculated with the slightest deviation from the based geometric elements and / or from the predetermined target values.
29. Verfahren zum Bestimmen von Konturen oder Bereichen eines Objektes zuzuordnenden Geometrieelementen wie Geraden, Kreisen, Ebenen oder 3 D-Gestaltungen oder Verknüpfungen dieser wie sich schneidende Geraden oder Ebenen durch Messen von Punkten des Objektes mittels eines Koordinatenmessgerätes, dadurch gekennzeichnet, dass Koordinaten- und/oder Antastrichtungen der Punkte gemessen werden und dass unter Zugrundelegung der Koordinaten- und/oder der Antastrichtungen von zumindest zwei Messwerten ein oder mehrere Geometrieelemente automatisch berechnet werden. 29. A method for determining the contours or areas of an object-assigning geometric elements such as straight lines, circles, planes or 3-D designs or linking them such as intersecting straight lines or planes by measuring points of the object using a coordinate measuring machine, characterized in that coordinate and / or probing directions of the points are measured and that one or more geometric elements are calculated automatically on the basis of the coordinate and / or probing directions of at least two measured values.
30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass gemessene Antastwinkel in Werteklassen unterteilt werden und dass in Abhängigkeit von Verteilung auf die Werteklasse und/oder Häufung in den Werteklassen der den Messpunkten zu Grunde liegenden Antastwinkel Art und/oder Anzahl der Geometrieelemente berechnet werden.30. The method as claimed in one of the preceding claims, characterized in that measured contact angles are divided into value classes and that the type and / or number of the geometry elements are calculated depending on the distribution to the value class and / or accumulation in the value classes of the contact angles on which the measuring points are based ,
31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass geometrische Beziehungen zwischen den Geometrieelementen aus der Verteilung der gemessenen Antastwinkel auf die Werteklassen berechnet werden.31. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that geometric relationships between the geometric elements are calculated from the distribution of the measured contact angles to the value classes.
32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter Zugrundelegung von zwischen Messpunkten verlaufenden Geraden Geometrieelemente für die Messpunkte bestimmt werden.32. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that geometric elements for the measuring points are determined on the basis of straight lines running between measuring points.
33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrieelemente aus der geometrischen Relation der Messpunkte zueinander berechnet werden.33. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the geometric elements are calculated from the geometric relation of the measuring points to one another.
34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus aufeinander folgenden ersten und zweiten Messpunkten eine erste Gerade gebildet und ein zu einer Bezugsgerade in dem Koordinatenmessgerät eingeschlossener erster Winkel berechnet wird, dass zwischen dem zweiten Messpunkt und einem folgenden dritten Messpunkt eine zweite Gerade gebildet und ein in Bezug auf die Bezugsgerade zweiter Winkel berechnet wird, dass bei innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegendem ersten und zweiten Winkel der dritte Messpunkt einem durch die erste Gerade vorgegebenen ersten Geometrie- element in Form einer Geraden zugeordnet wird, dass bei außerhalb des Toleranzbereichs liegendem ersten und zweiten Winkel der dritte Messpunkt Ausgangspunkt für eine dritte Gerade wird, die als Basis für die Berechnung eines zweiten Geometrieelementes in Form einer Geraden berücksichtigt wird, oder dass der erste, der zweite und der dritte Messpunkt einer Berechnung eines von einer Geraden abweichenden Geometrieelementes zu Grunde gelegt werden.34. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a first straight line is formed from successive first and second measuring points and a first angle included with a reference straight line in the coordinate measuring machine is calculated, that a second between the second measuring point and a following third measuring point A straight line is formed and a second angle is calculated in relation to the reference straight line, that with the first and second angles lying within a predetermined tolerance range, the third measuring point corresponds to a first geometry predetermined by the first straight line. element is assigned in the form of a straight line, that if the first and second angles lie outside the tolerance range, the third measuring point becomes the starting point for a third straight line, which is taken into account as the basis for the calculation of a second geometric element in the form of a straight line, or that the first one second and third measuring points are used to calculate a geometric element deviating from a straight line.
35. Verfahren zum Bestimmen von Konturen oder Bereichen eines Objekts zuzuordnenden Geometrieelementen wie Geraden, Kreisen, Ebenen oder dreidimensionalen Gestaltungen oder Verknüpfungen dieser mittels Bestimmung von Messwerten von Messpunkten des Objekts mit einem oder mehreren Sensoren eines Koordinatenmessgerätes und anschließendes Analysieren, Verknüpfen und Auswerten der Messwerte, wobei Koordinaten der Messpunkte und/oder Antastrichtungen des oder der Sensoren zu den Messpunkten als die Messwerte Klassen zugeordnet werden, die Geometrieelemente charakterisieren oder aus deren Verteilung Geometrieelemente berechnet werden, und wobei aus Anzahl der mit Messwerten belegten Klassen und/oder Häufung von Messwerten in Klassen die Geometrieelemente bestimmt werden.35. A method for determining the contours or areas of a geometric element to be assigned to an object, such as straight lines, circles, planes or three-dimensional designs, or by linking them by determining measured values of measuring points of the object with one or more sensors of a coordinate measuring machine and then analyzing, linking and evaluating the measured values, where coordinates of the measuring points and / or probing directions of the sensor or sensors are assigned to the measuring points as the measured values, classes which characterize geometric elements or geometric elements are calculated from their distribution, and wherein from the number of classes occupied with measured values and / or accumulation of measured values in classes the geometric elements are determined.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass bei durch Antastrichtungen bestimmten Messpunkten die Antastrichtungen in die Klassen aufgeteilt werden.36. The method according to claim 35, characterized in that at measuring points determined by scanning directions, the scanning directions are divided into the classes.
37. Verfahren nach zumindest Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren der gleichen Klasse zugeordneten Messpunkte diese einer Geraden als das Geometrieelement zugeordnet werden. 37. The method according to at least claim 35, characterized in that in the case of several measuring points assigned to the same class, these are assigned to a straight line as the geometric element.
8. Verfahren nach zumindest Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass bei unterschiedlichen Klassen zugeordneten Messpunkten ohne Häufung von Messpunkten in einer Klasse aus den Messwerten ein Kreis, eine Ellipse o- der ein Oval als Geometrieelement berechnet oder ein entsprechendes Geometrieelement den Messpunkten zugeordnet wird. 8. The method according to at least claim 35, characterized in that, in the case of measuring points assigned to different classes, a circle, an ellipse or an oval is calculated as a geometric element from the measured values without an accumulation of measuring points in a class or a corresponding geometric element is assigned to the measuring points.
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