WO2006063838A1 - Koordinatenmessgerät sowie verfahren zum messen mit einem koordinatenmessgerät - Google Patents

Koordinatenmessgerät sowie verfahren zum messen mit einem koordinatenmessgerät Download PDF

Info

Publication number
WO2006063838A1
WO2006063838A1 PCT/EP2005/013526 EP2005013526W WO2006063838A1 WO 2006063838 A1 WO2006063838 A1 WO 2006063838A1 EP 2005013526 W EP2005013526 W EP 2005013526W WO 2006063838 A1 WO2006063838 A1 WO 2006063838A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coordinate measuring
sensor
measuring machine
image
image processing
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/013526
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Christoph
Wolfgang Rauh
Matthias ANDRÄS
Uwe Wachter
Original Assignee
Werth Messtechnik Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Werth Messtechnik Gmbh filed Critical Werth Messtechnik Gmbh
Priority to US11/721,854 priority Critical patent/US20100014099A1/en
Priority to JP2007545955A priority patent/JP2008524565A/ja
Priority to EP05819689A priority patent/EP1846729A1/de
Priority to EP10165895.3A priority patent/EP2224204B1/de
Publication of WO2006063838A1 publication Critical patent/WO2006063838A1/de
Priority to US13/686,720 priority patent/US8711365B2/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/03—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring coordinates of points
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/245—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • 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
    • G01B21/045—Correction of measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
    • G01B5/0014—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature

Definitions

  • the invention relates to a coordinate measuring machine for measuring workpiece geometries with movable track axes and one or more sensors for detecting measuring points on the workpiece surfaces.
  • the invention also relates to a method for measuring workpiece geometries with a coordinate measuring machine with movable track axes and one or more sensors for detecting measuring points on the workpiece surfaces.
  • Coordinate measuring machines are understood to mean measuring devices with one or more mechanically moved axes for measuring geometric properties of workpieces or measuring objects. These coordinate measuring machines are equipped with sensors for recording the geometrical measuring points on the workpiece surfaces. Prior art are predominantly coordinate measuring machines with purely tactile sensors, d. H. the measuring point is generated by touching the workpiece surface with a tactile probe. Also known are coordinate measuring machines with optical sensors, in which the measuring points are determined by an opto-electronic image processing or laser distance sensor. Coordinate measuring machines are also known in which individual ones of these sensors are combined with one another and thus extended possibilities for the user are given.
  • the present invention is based on the problem, a coordinate measuring machine and a method for measuring workpiece geometries with a coordinate measuring machine such that an optimal configuration for each measurement task is given, so that basically several devices of different types are necessary.
  • a coordinate measuring machine is equipped with all necessary for the solution of the measurement task sensors. These can either be mounted or disassembled or automatically switched on and replaced by appropriate sensor change systems during operation. This allows a flexible measurement of complex workpiece geometries. Of course, it is also possible to have a corresponding number of selected sensors permanently mounted on the device and to measure the workpieces in this configuration.
  • a coordinate measuring machine for measuring workpiece geometries with movable track axes and one or more sensors for detecting measuring points on the workpiece surfaces, wherein the sensor is an image processing sensor system and / or a switching touch probe and / or a measuring touch probe, and / or an in the image processing sensor integrated laser distance sensor and / or a separate laser distance sensor and / or a white light interferometer and / or a tactile optical probe, in which the position of the Antastformiatas is determined directly by an image processing sensor, and / or a punctiform intermittent interferometer and / or a punctiform working interferometer sensor with integrated rotation axis and / or a punctiform interferometer sensor with angled viewing direction, and / or an x-ray sensor and / or a chromatic focus sensor and / or a confocal scanning probe are mounted.
  • This is Art or number of used sensors designed for the respective measurement task.
  • a method for measuring workpiece geometries with a coordinate measuring machine with movable track axes and one or more sensors for detecting measuring points on the workpiece surfaces is characterized in that the sensor is an image processing sensor and / or a switching touch probe and / or a measuring touch probe and / or a laser distance sensor integrated in the image processing sensor system and / or a separate laser distance sensor and / or a white light interferometer and / or a tactile optical sensor, in which the position of the probe element is determined directly by an image processing sensor, and / or a punctiform interferometer sensor and / or a point-shaped working interferometer sensor with integrated rotation axis and / or a punctiform interferometer sensor with angled viewing direction and / or an X-ray sensor system and / or a chromatic focus sensor and / or a confocal Scanning head are used, with type and number of sensors used is aligned to the respective measurement task.
  • the magnification between the measurement object and the monitor image can be controlled by changing the selected section of the camera image by the software or the live image can be displayed in the same way.
  • the magnification between the measurement object and the monitor image can be changed by changing the selected section of the camera image.
  • This can optionally be operated by a rotary knob, which is integrated in the control system of the coordinate measuring machine, or via a software controller. It is also possible that when using a high-resolution camera, the image or the image is displayed only in the lower resolution of the monitor, in the background, however, the full resolution of the camera for digital image processing is used to increase the accuracy.
  • optical magnification of the imaging optics of the image processing here is relatively low (typically 1-fold, but at most 5-fold) and the representation of only a section of the high-resolution camera image on the lower-resolution monitor, the optical effect of higher magnification is achieved.
  • An extension of the procedure described above is that several but at least two cameras are integrated via mirror systems in an optical beam path and use the same imaging objective.
  • a laser distance sensor can be integrated and also the same imaging lens can be used. It is thus possible to realize different magnifications for the user by choosing different cutting widths or different cameras with different chip size with the same number of pixels or with different number of pixels with the same chip size or both. It is also possible to additionally integrate a laser distance sensor into the beam path, which also uses the same imaging lens via mirror systems. If the magnification ranges given by selection of different camera chips are not sufficient, it is possible to additionally integrate a corresponding after-magnification or redimensioning as an optical component in front of each camera in the camera beam path.
  • optical splitters eg Spie- gel
  • This optical splitters which divide the beam paths for the different cameras, designed so that all cameras receive the same proportionate light intensity. This is achieved by selecting appropriate reflectance or transmittance of the optical splitters used, in particular splitter levels.
  • this system can also be extended by an integrated bright field light beam path. This bright-field illumination beam path is likewise realized via a correspondingly dimensioned optical divider such as splitter mirror.
  • a particular problem is that the selected display resolution is not an integer multiple or integer divisor of the selected image capture resolution.
  • An adaptation in the resolution to each other can be done by re-sampling from the captured with a high-resolution camera image. A corresponding number of pixels required for the resolution of the evaluation or display area is calculated.
  • the image processing sensor can measure a plurality of partial images of a measurement object individually and to form an overall image of the total measurement object or for an overall image of partial areas of the entire measurement area. be joined together.
  • This image can be saved and later evaluated on a separate workstation.
  • the calibration parameters of the coordinate measuring machine used for image recording are also stored and used again in the evaluation software. Offline raster scanning is enabled.
  • the entire measurement sequence including the travel position of the coordinate measuring machine and / or the images of the image processing sensor and / or the images of the X-ray sensor and / or the tactile points of the tactile sensor and / or the scanning points of the laser sensor and / or other technology parameters are stored and thus made available for later evaluation.
  • both new measurement results from the existing measurement points and technology parameters can be generated, as well as checked by the measuring device directly on the measuring device as well as the actual measuring programs for the application to further measurement objects can be optimized and changed.
  • a common problem is that devices should be operated by less trained operators.
  • the measurement objects are simply placed on the coordinate measuring machine and a start button is pressed.
  • the problem is that the coordinate measuring machine must first be shown where the actual measuring object is in order to be able to execute the CNC program in the workpiece coordinates of the coordinate measuring machine.
  • the following method is proposed for this purpose: After placing the workpiece on the coordinate measuring machine, the measured object is searched for in the measuring range of the coordinate system. Dinatenmessuzes by driving a sensor, in particular an image processing sensor on a straight, spiral, meandering, circular arc, stochastic or other kind of search path until the existence of a measured object is detected.
  • a scanning of the outer contour follows, starting at the starting point generated by detecting the measurement object (contour tracking for detecting the outer geometry and position of the measurement object).
  • the measuring points located within this outer contour are optionally detected by using one of the optionally available sensors of the coordinate measuring machine, for example by scanning with the image processing sensor or by scanning with the tactile sensor.
  • the measuring points thus obtained can then be fed to the further evaluation in accordance with a test plan. It is also possible to subsequently measure rule geometry elements already within the known workpiece position or to use the first measured contour points merely for aligning the workpiece in workpiece coordinates and then to measure rule geometry elements and features such as angles and distances.
  • the devices it is also possible to store these measured values in a so-called light box, which performs the control of the illumination intensity in the operation of the coordinate measuring machine. If one carries out this light characteristic measurement on a calibrated reference object or at least for several devices on a uniform calibration object, this makes it possible to adapt the devices in their behavior to the outside, ie in their behavior with respect to the setting value light - physical illumination value and thus the pro - ensure grammatability of different devices.
  • the characteristic In order to facilitate the operation of the devices, it is useful to correct the characteristic so that the operator has a linearity, ie that during operation of the coordinate measuring machine, the previously measured characteristic is taken into account for the correction calculation, that apparently a linear characteristic for the operator is present, ie the set value and the illumination intensity then follow a linear relationship.
  • the slope of this linear characteristic can then be adjusted for several devices by a simple correction factor.
  • the set values for the illumination intensities of the different illumination sources specified in the program are set first.
  • the illumination intensity which is influenced by the reflection behavior of the workpiece, is checked with the image processing sensor and it is checked whether the measured value corresponds to the stored nominal value or setting value. If the deviation between the setpoint and the actual value exceeds a fixed limit amount, the setting value of the illumination intensity is linearly corrected and readjusted in accordance with the previously detected light characteristic of the illumination system.
  • the desired Intens ⁇ tuschswert as deposited in the program, is reflected by the measured object. Then the desired object feature is measured. This process is repeated according to the number of image sections that the coordinate measuring device needs to solve the measuring task.
  • the advantage of this approach over conventional light control systems is that only 2 images of the measurement object must be recorded for this control method and thus a very fast light control can be realized.
  • the Best-fitting between the target and actual contour in addition to the Relativlagever selectedung between nominal and actual contour itself and the length of contour sections corresponding to the desired length while maintaining the curvature or alternatively the contour curvature while maintaining the Konrurine on Actual contour changed so that an optimal coverage is achieved with the target contour. If parts with excellent geometric features are difficult to check by elasticity or deformation, this process can be assisted by fitting the actual and target contours to a group of actual and target contours on individually distinguished features, such as contours or contours Circular structures or other recurring structures takes place and so a distortion of the actual contour for optimum coverage with the target contour is generated.
  • the tolerances for the measurement of the parts are generally given as dimensional, geometrical and / or positional tolerances in the form of printed drawings or CAD drawings.
  • the implementation of these tolerances in corresponding tolerance zones can be solved by the coordinate measuring machine. This problem is self-inventively solved in that the coordinate measuring machine algorithms are deposited, which realize an automatic conversion of the dimensional, shape and / or position tolerances on contour section related tolerance zones. For the simple case, a uniform overall tolerance for the contour section results here for several tolerances.
  • the coordinate measuring machine automatically performs a multiple evaluation for the different tolerance situations.
  • each setpoint or actual contour segment is assigned several tolerance zones.
  • an evaluation of a plurality of target or actual contour regions combined into groups and / or a complete workpiece of target and actual contours for each of a plurality of different positional, dimensional and / or shape tolerance situations is performed automatically one after the other.
  • the most unfavorable result of the various target / actual comparisons for each desired or actual contour segment can be displayed with the aid of the different tolerance zones.
  • autofocus measurement points be generated on several semi-transparent layers simultaneously with the image processing sensor in autofocus mode for a plurality of evaluation regions. This is achieved by moving the image processing sensor in the measuring direction and simultaneously recording several images. The focus measuring points are calculated in the respectively determined evaluation ranges according to a contrast criterion.
  • the axes of the coordinate measuring machine are moved perpendicular or nearly perpendicular to the measuring direction of the laser distance sensor. According to the boundary condition, it is considered that the measuring points of the laser distance sensor lie in a predefined cutting plane. It is thus possible to scan contour lines on the measurement object.
  • the laser distance sensor is moved on a path on which the distance between sensor and object is the same.
  • the advantage with this procedure is that the accuracy of the rotary swivel axis used for the rotation or pivoting of the test object is not included in the measurement result.
  • the position measured values of the rotary axis or rotary swivel axis can additionally be used for the evaluation. It is also possible to measure the reference marks (preferably balls) with one sensor and to carry out the measurement on the workpiece with one according to another.
  • Coordinate measuring machines with various sensors also have, among other things, optionally sensors with an opto-tactile button.
  • the determination of the Position of the sensing element (sphere, cylinder) by an image processing sensor (WO-A-98/157121).
  • One problem is to adjust this sensor to the position of the probe ball.
  • this is realized by additionally arranging an adjusting unit on the coordinate axis bearing the sensor, which permits a relative adjustment between the sensing element (probe ball including stylus and holder) and the image processing sensor. For example, via an autofocus method is then an automatic focus of the Antastformides in relation to the image processing sensor possible.
  • the problem may exist that the geometric quality of the sensing element (sphere, cylinder or similar) is worse than the required measurement uncertainty. This leads to unusable measurement results.
  • the geometry of the probing element eg ball, cylinder
  • these measured values are automatically taken into account as correction values when using the probing element in the coordinate measuring machine.
  • a change device can be provided according to the invention.
  • this changing device In order not to limit the measuring volume of the coordinate measuring machine by placement of the changing device, it is inventively provided to arrange this changing device on a separate adjustment axis, which moves the changing device out of the measuring volume, if no change operation takes place, and enters the measuring volume, if a change operation is provided.
  • This adjustment axis can be performed with a spindle drive. Alternatively, it is possible to work only with 2 stops, which are positioned against by a motor drive. Alternatively it is possible to determine the 2 positions by means of a linear displacement encoder or a rotary encoder on the spindle drive.
  • Coordinate measuring machines are generally exposed to different operating temperatures at the place of use. If several sensors are attached to the coordinate measuring machine, this will cause the positions between the different sensors to change thermally. This leads to measurement errors.
  • the temperature of the mechanical assemblies which serve to secure the various sensors be measured at one or more locations and the expansion of the corresponding mechanical components to compensate for error effects caused by temperature fluctuations at the installation site of the coordinate measuring machine the calculation of the measuring points detected by the different sensors. This means that z.
  • the temperature of the device connecting both sensors permanently measured, linked to the linear expansion coefficient of the material used for this component and so the corrected relative position of the sensor is calculated in the coordinate system of the coordinate measuring machine. These corrected values are included in each measurement of measurement points.
  • the temperature compensation described above is accomplished by linearly multiplying the measurements by a constant factor that is affected by the temperature.
  • the measurement object can be clamped in an axis of rotation and thus screwed into an optimum position for the measurement with the various sensors.
  • the problem arises that the clamping force of the counter-tip can lead to deformations of the measured object.
  • the object to be measured is constantly deformed or that the counter-tip is automatically positioned against the measured object until a predefined force is reached.
  • the counter-tip is resiliently mounted, so that via a deflection and a corresponding limit switch the corresponding required force can be determined.
  • an embodiment variant results that only one of the plurality of arranged buttons is used for realizing the scanning operation of the coordinate measuring machine (regulation of the positioning process of the coordinate measuring machine depending on the deflection of the probe) and the other buttons are only used for acquiring measured values (passive). operate. These do not contribute to the regulation of the coordinate measuring machine.
  • the control of an optional rotary swivel unit for the multi-key arrangement can be automatically controlled by the difference between the average deflections of the various individual keys.
  • Typical application for said multiple probe arrangement is the measurement of tooth flanks, of gears or the measurement of the shape of cam of camshafts.
  • a plurality of measuring tracks are generated simultaneously during a measuring process.
  • the image processing sensor is permanently nachzufokussieren on the outer edge to be measured.
  • this problem can be solved by additionally integrating a laser distance sensor in the image processing beam path.
  • the laser sensor measures the distance of the image processing sensor to the workpiece surface in the vicinity of the outer edge to be measured and is connected to a position control loop of the coordinate measuring machine in such a way that an automatic detection management takes place.
  • the image processing sensor is thus permanently focused.
  • the tracking of the workpiece for focusing can be realized alternatively with the Cartesian axes of the coordinate measuring machine or by an optional rotation axis (rotation of the workpiece to be measured).
  • the number of evaluated images does not meet the required number of measurement points or the total measurement time can not be realized sufficiently to meet the requirements.
  • the camera of the image processing system of the coordinate measuring machine in video standard (50 or 60 Hz) operated and stored in a loose order given by the operator or by the sequence program of the coordinate measuring machine, an image and evaluated.
  • the number of evaluated images is significantly smaller than the number taken by the camera.
  • the measuring time is not optimal or the measuring point number is insufficient.
  • the evaluation of the image is performed for each image taken by the camera. This means that the evaluation is realized in video real time. Ie.
  • the image evaluation of the image processing sensor in video real-time i. H. in the same frequency as the refresh rate of the camera.
  • the measurement object is rotated during the measurement with an axis of rotation and recorded and evaluated with the frequency of the camera measurement points on the outer edge of the measurement object for realizing a roundness measurement in video real time.
  • the integration time is extended until there is a sufficiently low signal to noise ratio. This means that several successive images are added and then the image evaluation takes place on this added image. This process can automatically be The integration time of such a camera is extended until a sufficiently good image can be stored and further processed. The intensity of the pixels of the image is monitored up to a setpoint and increased by storing several images.
  • image processing sensors with laser sensors integrated in the beam path can be used. These beam paths can also be designed as zoom optics.
  • the working distance of the zoom optics used is adjustable. In practically used systems, it is to be expected that the desired optical properties for the integrated laser distance sensor and the image processing sensor will not be present at the same setting parameters (working distance / magnification).
  • the aperture and working distance of the zoom optical system used can alternatively be optimized for the laser sensor or the image processing sensor by an additionally exchangeable attachment optics. This additional optical system can be designed so that the same setting parameters (working distance / magnification) are not present for the laser sensor and the image processing sensor.
  • the aperture and working distance of the zoom optical system used can be optimized alternatively for the laser sensor or the image processing sensor.
  • This additional optical system can be designed so that it creates optimized conditions for the laser sensor. It is possible to connect this attachment to the zoom optics via a magnetic interface and / or to switch it on or off via a probe changing station which is otherwise used for tactile sensors.
  • illumination sources such as bright field, dark field, transmitted light
  • These illumination sources are varied with regard to their setting, such as intensity, solid angle of the illumination (illumination angle or direction of the illumination), direction of illumination, in order to achieve optimal conditions.
  • These parameters are different for sections of the object to be measured, which is why it is not possible with a lighting setting the entire object optimal image.
  • the measuring points are usually specified by the operator in the teach-in mode. If unknown contours are to be measured in this method, this is only possible with difficulty. This is inventively improved by the fact that with an autofocus sensor, a scanning process on the material surface is performed by theoretically calculated from the already measured focus points by extrapolation, the probable location of the next measurement point and accurately measured by a new autofocus point. If this process is repeated several times in succession, this results in a fully automatic scanning. In this case, both the number of points to be scanned along a line and an area to be scanned on the workpiece or measured object can be specified by the operator.
  • the extrapolation of the next measurement point from the two or more preceding measurement points can be done by a linear extrapolation. Furthermore, it is also possible to perform this extrapolation by polynomial interpolation from the last measured 2 or more points. If several delimited areas of the image are used to determine focus measurement points during each focus operation, a sequence of measurement points during a focus process can be generated in this way. If such sequences are put together, a scan of complete contours is also realized.
  • the described problem is solved in that for each image section several images are recorded with different illumination intensities. Subsequently, these images of the same object area are merged into a new overall image such that the pixel amplitudes are normalized to the respective illumination intensity that was used. For the overall image composition, the pixels from the respective image that are within the permitted dynamic range (eg 0-245 at 8 bits) are then used. Overshoot amplitudes are not taken into account in the respective picture. For pixels with several valid pixel amplitudes, an averaging is performed from the values. Subsequently, the overall picture can be evaluated.
  • the permitted dynamic range eg 0-245 at 8 bits
  • the radiation intensity or irradiation intensity of the test object is often insufficient to allow optimum measurement.
  • This can be inventively improved by the fact that for quality optimization of recorded images in image processing sensors or X-ray tomography sensors taken multiple images of an object area, each with different illumination or radiation intensities and then joined together to form an overall picture become.
  • the individual image sets taken from each individual image with a different illumination or radiation intensity the pixel amplitudes (pixels used), which lie within a valid amplitude range (typically between 0 and 245 LSB). Pixel amplitudes with amplitude evaluation that indicate an overshoot (eg> 245 LSB) are ignored during the evaluation.
  • an average value can be formed from the normalized pixel amplitudes. It is possible to perform all described calculations on amplitude values normalized to the radiation or illumination intensity used.
  • 1 is a schematic diagram of a coordinate measuring machine
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a coordinate measuring machine with Syndromeverarbei- tion and laser distance sensor
  • FIG. 6 is a schematic representation of a contour tracing
  • FIG. 9 setpoint and actual comparison of contour data
  • FIG. 19 shows a sensor rake for measuring a plurality of measuring paths
  • 21 shows a measuring arrangement with image processing sensor and laser distance sensor
  • Fig. 22 is a schematic diagram for measuring determined by extrapolation measuring points and 23 is a schematic diagram of an arrangement with an X-ray tomography sensor.
  • a coordinate measuring machine 10 is shown purely in principle, which is equipped with the required for the respective solution of a measurement task sensor or the required sensors.
  • the sensors can either be mounted or disassembled or can be automatically switched on and off during operation by means of corresponding sensor change systems.
  • a flexible measurement of complex workpiece geometries is possible.
  • the invention will not be abandoned if a corresponding number of selected sensors are permanently mounted on the device to measure objects in this configuration.
  • a coordinate measuring machine 10 comprises a z. B. granite base frame 12 with measuring table 14, on which an object to be measured 16 is positioned to measure its surface properties.
  • a portal 18 is adjustable in the Y direction.
  • columns or uprights 20, 22 are slidably supported on the base frame 12.
  • a traverse 24 goes out, along which a carriage is movable, which in turn receives a quill or column 26 which is adjustable in the Z direction.
  • a sensor 30 is designed which, in the exemplary embodiment, is designed as a tactile sensor, which measures tactile-optically when the sleeve 26 contains an image processing sensor.
  • the coordinate measuring machine 10 can have a sensor changer, as can be seen in principle from FIG. 2.
  • a plurality of sensors can each optionally be provided with the coordinate measuring machine via an exchange interface and exchanged by hand or by automatic retrieval of the coordinate measuring machine at a parking station.
  • FIG. 2 shows a section of a coordinate measuring machine with a quill 32 in plan view.
  • the sensors connectable to the quill are identified by the reference numerals 34, 36, 38.
  • the sensors 34, 36, 38 may be designed optically or tactile, to name only sensor types.
  • the coordinate measuring machine, ie the quill 32 is adjustable in the YXZ direction in order to carry out an exchange of the sensors 34, 36, 38.
  • the parking station 42 or the Tasterwechslersystem can be adjusted by an adjustment axis 44 so that the probe changer 42 is arranged in non-operation outside the measuring volume of the coordinate measuring machine.
  • image processing sensors in coordinate measuring machines, it is necessary for the user to set different magnifications. This contradicts the demand for cost-optimized optical systems and high imaging qualities, which are difficult to achieve with the otherwise required zoom optics.
  • the camera of the image processing sensor is selected with a larger resolution (number of pixels) than the resolution of the monitor used or of the monitor section used for the image display. Furthermore, the camera can be equipped with random access to certain sections of the overall picture.
  • magnification between the measurement object and the monitor image can be controlled by changing the selected section of the camera image by the software or the live image can be displayed in the same way.
  • the magnification between the measurement object and the monitor image can be changed by changing the selected section of the camera image. This can optionally be operated by a rotary knob, which is integrated in the control system of the coordinate measuring machine, or via a software controller.
  • the image or the image is displayed only in the lower resolution of the monitor, in the background, however, the full resolution of the camera for digital image processing is used to increase the accuracy.
  • the actual optical magnification of the imaging optics of the image processing here is relatively low (typically 1-fold, but at most 5-fold) and the representation of only a section of the high-resolution camera image on the lower-resolution monitor, the optical effect of higher magnification is achieved.
  • FIG. 3 shows a section of a coordinate measuring machine.
  • the object to be measured 16 is shown on the measuring table 12.
  • an imaging lens 46 and a camera such as CCD camera 48 are arranged, the is connected via a computer 50 to a monitor 52.
  • the hardware of the computer 50 or computer it is possible to adjust the resolution between the camera 48 and the monitor 52 computationally, for. B. to use a larger camera resolution than can be reproduced by the monitor 52.
  • the camera 58 is equipped with additional post-magnification optics 62 to define the magnification.
  • the optical splitters or mirrors used in the beam path which are identified by the reference numerals 56 and 64 in FIG. 3, are designed such that after the division all affected cameras 48, 58 or sensors 60 are provided with the same light intensity. Via an additional optical divider 66 and a lighting device 68, an integrated bright field incident light is realized.
  • an even higher level of re-sampling from the respectively acquired camera image her resolved camera image with the purpose of representing an even higher magnification.
  • additional pixels are determined by interpolation between real measured pixels.
  • a problem with known coordinate measuring machines is that once created programs for measuring workpieces are subsequently changed or subsequently additional features are to be generated from the measurement results already obtained. This is not possible in the current state of the art because the corresponding associated technology data is no longer available.
  • the measurement points or video images or X-ray images measured with one or more sensors of the coordinate measuring machine and their associated position and other technology parameters such as set value of the illumination system used, light intensity or magnification of the lens used during the coordinate measuring machine Recorded recorded the measurement process and made available for later evaluation so.
  • a measuring object 68 is to be measured with an image processing sensor.
  • image sections 70, 72, 76, 78 image sections are shown, which are detected at different positions in the X, Y coordinate system 80 of the coordinate measuring machine on the measuring object 68.
  • the image contents of the object sections captured at the respective positions are stored, in addition to the respectively associated image processing evaluation windows 82, 84, 86, 88 and the parameters stored thereon in the coordinate measuring machine such as magnification of the objective used, setting value of the used lighting system.
  • the actual measurement of the image contents and the link eg. As the measurement of an angle 90 or a distance 92, take place.
  • an image is automatically composed of several parts which are automatically combined Users then presented as a measured image and made available for evaluation. This is illustrated in principle with reference to FIG. 5.
  • a feature in the form of a bore 96 is to be measured on a measurement object 94.
  • the field of view 98 of an image processing sensor is insufficient to fully capture this feature.
  • the operator sets an evaluation area 100 that is significantly larger than the visual field 98.
  • the software automatically recognizes this and, in the exemplary embodiment, defines four positions 102, 104, 106, 108, which are measured successively in order to combine an overall image and to metrologically record the feature to be measured, ie the bore 96 in the exemplary embodiment.
  • a measurement object 110 lies on the measurement table 12.
  • An image processing sensor used for the measurement has an evaluation region 112.
  • an outer contour scanning of the measurement object 110 begins until complete detection of the outer contour along the path 118 (contour tracking).
  • a grid-shaped detection of the inner area of the measurement object 110 in the previously defined outer boundaries 120 is automatically carried out, so that subsequently the total measurement object 118 is available for evaluation.
  • the invention proposes that the characteristics of the illumination devices of the image processing sensor system of the coordinate measuring machine are recorded, d. H. the dependence of the illumination intensity on the adjustment image of the user interface of the measuring device is detected by measuring the intensity for the associated setting value with the image processing sensor system. Corresponding measurement results are stored as a characteristic curve in the computer of the measuring device. It is also possible to store the measured values in a so-called light box, which controls the illumination intensity during operation of the coordinate measuring machine.
  • an original light characteristic 122 of an illumination system for an optical coordinate measuring machine is shown in FIG. 7 at the top left.
  • the illumination intensity E does not depend linearly on the current flow I through the illumination source.
  • a similar, but in detail different characteristic 122 of a second coordinate measuring machine is shown in the graph of FIG. 7 at the top right.
  • Fig. 8 shows the procedure for controlling the light intensity E.
  • a light characteristic 132 is effective.
  • the setpoint value of the illumination intensity E s is set by the illumination current I 1 . If another measurement object or a different location of the measurement object is now measured, the reflection properties of the material may have changed, which leads to a change in the increase in the light characteristic.
  • This second light characteristic 133 is likewise shown in FIG. 8. If the illumination intensity is then measured after setting the current Ij, the illuminance Ei is determined as the result. This does not correspond to the setpoint E s .
  • the necessary current I s can be calculated in a simple manner to set the target list strength E s .
  • the physical structure for the above-described process is shown in FIG. 2, in which the light source 68, the mirror 66 and the objective 46 represent the illumination device. The calculation takes place via the computer 50.
  • the reflection behavior of the measurement object 16 is different within the measurement objects and generates the different response to current I and illumination intensity E.
  • the length of contour sections corresponding to the nominal length while retaining the curvature or, alternatively, the contour curvature while retaining the contour length on the profile will be inherent in the best fit between nominal and actual contour Actual contour changed so that an optimal coverage is achieved with the target contour. If parts with excellent geometric features are difficult to check by elasticity or deformation, this process can be assisted by fitting the actual and target contours to a group of actual and target contours on individually distinguished features, such as contours or contours Circular structures or other recurring structures takes place and thus a distortion of the actual contour for optimum coverage with the desired contour is generated.
  • Reference numeral 134 represents a point cloud, which is essentially represented by a cylindrical lateral surface. Due to the distortion of the measuring object, the structures on this cylindrical lateral surface are twisted or twisted relative to one another along the cylinder axis. By the teaching of the invention, this distortion is compensated mathematically by turning back the structures in the starting position. This is realized by comparing the respective sections of the measuring point cloud transversely to the cylinder axis via a desired / actual comparison with corresponding desired data and from this the necessary twisting position for the respective section is calculated.
  • reference numeral 134 represents the measuring point cloud of a measuring object having a cylindrical shape.
  • the measuring point cloud 134 is shown with distortion, wherein in the sections 136, 138, 140 each have a different degrees of twisting.
  • a set point position 142 is compared with an actual point position 144, and from this the angle of rotation 146 is calculated. In this way, the various sections 136, 138, 140 are traversed and the measuring points interpolated between them.
  • FIG. 10 a shows an example of how, from an actual contour 156, by changing the curvature while maintaining the length, a better coverage to a desired contour 158 for the subsequent comparison with it can be produced.
  • Circle 160 represents that a better adaptation to the desired contour 158 is made possible by a change in curvature at a constant length (in this case circumference).
  • FIG. 10 b shows how, while the curvature of the contours is maintained by changing the length of contour sections, a better overlap between desired / actual value is made possible for the purpose of the later comparison.
  • reference symbol 162 represents the actual contour
  • reference symbol 164 represents the desired contour.
  • the contour 166 is the actual contour adapted by stretching while maintaining the curvature to the desired contour 164.
  • the tolerance zones assigned to the desired or actual contour can be evaluated in the evaluation of the deviation between the nominal and actual contour.
  • the tolerance zones are automatically taken from the dimension data of a CAD drawing or alternatively defined by operator information. With reference to the explanations to FIGS. 11 and 12, the method will be described in more detail.
  • a workpiece 167 comprising the elements 1 to 6 with associated dimensions (dimension 1 to dimension 4) as well as the tolerances associated with the dimensions are reproduced.
  • the corresponding dimensions and tolerances can be taken from a CAD drawing, but alternatively also be defined by operator input.
  • all elements in the present example are assigned a two-sided, symmetrical tolerance zone, which can have different widths per element. From Fig. 11 it can be seen that the element 1 by dimension 2 with respect to element 3 and by measure 4 with respect to element 5 two different width tolerance zones must be assigned. Analogously, the element 2 with respect to element 4 by specifying the dimension 3 and with respect to element 6 by specifying the measure 1 different tolerance zones assigned.
  • the calculation and assignment of the different tolerance zones to the elements takes place automatically by analyzing all tensile dimensions defined for an element within the drawing and by automatically dividing the tolerance zones per drawing element according to the reference dimensions present for the element.
  • the upper tolerance zone is created by the tolerance assigned to dimension 2; the lower tolerance zone is created by the tolerance assigned to dimension 4.
  • the element 2 is assigned two tolerance zones, wherein the left tolerance zone for element 2 shown in FIG. 12 arises from the tolerance zone assigned to dimension 1, the right tolerance zone for element 2 arises through the tolerance zone assigned to dimension 3.
  • the measuring points recorded on the real workpiece 166 are assigned in a first step according to their position to one of the automatically determined tolerance zones.
  • the measuring points associated with the respective tolerance zones are optimally fitted into the tolerances in the workpiece 166 defined by the nominal contour without binding degrees of freedom, wherein the fitting conditions are automatically selected depending on the type of tolerance.
  • the corresponding check for tolerance zone evaluation is performed sequentially for all tolerance zones and all measuring points assigned to these tolerance zones.
  • the invention proposes that with the image processing sensor in autofocus mode for several evaluation areas simultaneously autofocus measurement points are generated at a plurality of semi-transparent layers. This is achieved by moving the image processing sensor in the measuring direction and simultaneously recording several images. The focus measuring points are calculated in the respectively determined evaluation ranges according to a contrast criterion. This is apparent from FIG. 13. An image processing sensor 168 is moved to implement an auto-focus method corresponding to the Z-axis so that the focal point 170 of the sensor 168 is placed in different positions within the semi-transparent measurement object 172. As a result, a contrast characteristic 174 is recorded.
  • each The maximum of the contrast characteristic represents the location of the respective semi-transparent boundary layer between different types of material layer, and from this contrast curve 174, the correspondingly assigned Z positions Z1, Z2 and Z3 can then be calculated. In this case, conventional methods for contrast auto focus measurement are used.
  • contours on workpiece surfaces are scanned in a sensory way, ie. H.
  • the coordinate measuring machine is moved on a predetermined path.
  • the position control of the sensor or the position control loop of the coordinate measuring machine is controlled in dependence on the deflection display of the laser distance sensor so that the deflection of the laser distance sensor remains constant.
  • a measuring object 176 is located on a measuring table of a coordinate measuring machine and is scanned with a distance sensor such as laser distance sensor 178 of the coordinate measuring machine.
  • the laser distance sensor 178 is controlled in its movement so that the distance to the material surface is constant.
  • the Z position of the sensor 178 is kept constant and achieved by regulating the X and Y position that the sensor measuring point always remains in a plane 180 and thus a contour line 182 is scanned on the measuring object 176.
  • Measuring further points 204 on the measuring object 190 with one or more sensors 192 of the coordinate measuring machine,
  • Coordinate measuring machines with various sensors also have, among other things, optionally sensors with an opto-tactile button.
  • the determination of the position of the Antastformiatas (ball or cylinder) by an image processing sensor is to adjust this sensor to the position of the probe ball.
  • This can be achieved by additionally arranging an adjusting unit on the coordinate axis bearing the sensor, which device sets a relative position between the sensing element (probe ball including stylus and holder) in the image frame.
  • processing sensor allows. For example, via an autofocus method is then an automatic focus of the Antastformides in relation to the image processing sensor possible.
  • a tactile-optical sensor 210 (also called opto-tactile sensor) arranged in a coordinate measuring machine on an adjustment axis 208, which is mounted on a coordinate axis of the coordinate measuring machine, preferably the Z-axis 208, in the embodiment with the optical axis of an optical sensor 210 coincides.
  • actuator 210 By separately controlling a second Z-axis (actuator 210), it becomes possible to selectively adjust the relative position between the probe form element 212 of the tactile optical sensor 206 to the focal plane 214 of the optical sensor 210.
  • Coordinate measuring machines are generally exposed to different operating temperatures at the place of use. If several sensors are attached to the coordinate measuring machine, this will cause thermally induced changes in the positions between the different sensors. This leads to measurement errors. To compensate for this, the temperature of the mechanical assemblies required for mounting the various sensors is measured at one or more locations and the expansion of the corresponding mechanical components is taken into account in the calculation of the measurement points detected by the various sensors.
  • FIG. 17 shows an arrangement with two sensors 218, 220 on a Z axis 222 of a coordinate measuring machine.
  • the sensors 218, 220 are one or more connecting elements 224 connected to each other and the Z-axis 222.
  • a temperature sensor 226, the temperature of the connecting element or elements 224 is measured continuously during the measurement, and the corresponding change in length is corrected by an evaluation computer 228 and taken into account for the measurement results.
  • the measuring object In order to be able to measure a measuring object from several sides during the measurement on a coordinate measuring machine, it makes sense that the measuring object is clamped in an axis of rotation and thus in an optimal for the measurement with the various sensors Position can be screwed. In addition to this, it is possible to record the measurement object in addition to the rotation axis itself with a correspondingly arranged counter-tip.
  • the measured object is constantly deformed or the counter-tip is automatically positioned up to a predefined force on the measurement object. In this case, the counter-tip can be mounted sprung, so that via a deflection and a corresponding limit switch, the corresponding required force can be determined.
  • FIG. 18 shows how, during the clamping of a measuring object 230, tip 232 and counter-tip 234 are pushed to a point by a guide 236 against the measuring object 230 until the counter-tip 234 interacts with a limit switch 238.
  • a bias voltage by means of a biasing spring 240 are generated, wherein the feed movement (arrow 242) of the opposite tip 234, which is achieved by a corresponding drive 244 on the guide 236, then interrupted when the opposite tip 234 on the limit switch 238 or a gleichconcedes Element acts.
  • the biasing force of the clamped measuring object 236 is clearly defined.
  • a plurality of tactile sensors of similar or different construction are arranged close to one another on a common mechanical axis of the coordinate measuring machine.
  • Fig. 19 shows an example.
  • a plurality of tactile sensors 248, 250, 252 are arranged on a common Z-axis 254 of a coordinate measuring machine.
  • measuring points 258, 260, 262 are simultaneously measured for different positions, which are then evaluated together in the coordinate measuring machine.
  • a laser distance sensor is additionally integrated in the image processing beam path.
  • the laser sensor measures the distance of the image processing sensor to the workpiece surface in the vicinity of the outer edge to be measured and is connected to a position control loop of the coordinate measuring machine in such a way that automatic tracking takes place.
  • the image processing sensor is thus permanently focused. This will be clarified in principle with reference to FIG.
  • two combined sensors 260, 262 for image processing and laser distance measurement are combined, which detect measurement points on a tool 266 via a common optical system 264.
  • the axis of rotation 268 of the tool 266 is controlled by a computer and control system 270 of the coordinate measuring machine, which also has the sensor signals of the CMM, so that measured by the laser distance sensor 262 measuring points on a rake face 272 of the tool 266 influence the settings of the rotation axis 268 so in that the cutting edge comes to rest here in each case in the section plane 274 of the tool.
  • the image processing sensor 260 of the same coordinate measuring machine it is thereby possible to measure the outer contour of the corresponding tool. With constant turning and moving of the X, Y and Z axes of the CMM, this process can be repeated continuously, thus performing scanning in all three coordinates simultaneously.
  • FIG. 21 shows an image processing sensor 276 and a laser distance sensor 278 which are inserted via a beam splitter 280 with a common measuring objective 282 in a coordinate measuring machine.
  • a measurement object 284 is to be touched, that is to be measured without contact in the present case.
  • the measuring points are usually specified by the operator in the teach-in mode. If unknown contours are to be measured in this method, this is only possible with difficulty.
  • a scanning process of a material surface is performed with an autofocus sensor by theoretically calculating from the already measured focus points by extrapolation the prospective location of the next measurement point and measuring it accurately by a new autofocus point. If this process is repeated several times in succession, this results in a fully automatic scanning. In this case, both the number of points to be scanned along a line and an area to be scanned on the workpiece or measured object can be specified by the operator. The extrapolation of the next measurement point from the two or more preceding measurement points can be done by a linear extrapolation.
  • Fig. 22 shows a corresponding method for scanning a material surface with an autofocus sensor.
  • An autofocus sensor 290 is used in a first location 191 by movement in the Z-axis of the coordinate measuring machine to measure a surface point.
  • the contrast behavior is recorded via a focus area 292 and from this the focus location 294 is calculated in accordance with the measurement point.
  • the same process is repeated at a next position 295 with corresponding Focusing range 296 and measuring point 298.
  • z. B. interpolation of a line 300 the position of the focus measuring range 302 and thus the sensor 290 is defined in the position 304 and there a measuring point 306 measured. This process is repeated one after the other until the entire length of the contour 308 of the object to be measured or of a part thereof has been measured.
  • an X-ray source 308, a turntable 310 with a measurement object 312, and an X-ray sensor 314 are shown in FIG.
  • the pixel amplitude of the X-ray detector 314 is stored in a computer and evaluation system 316 and evaluated according to previously explained method steps and joined together. In this case, it is possible to control the X-ray frequency of the radiation source 308 as well as the recording parameters of the detector 316 in accordance with the procedure described by the evaluation system 316.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen von Werkstückgeometrien mit einem Koordinatenmessgerät (10) und auf ein solches selbst. Um Messaufgaben optimal durchzuführen, ohne dass Geräte verschiedener Bauarten notwendig sind, wird vorgeschlagen, dass ein oder mehrere für die jeweilige Messaufgabe optimal einsetzbare Sensoren (30) verwendet werden.

Description

Koordinatenmessgerät sowie Verfahren zum Messen mit einem Koordinatenmessgerät
Die Erfindung bezieht sich auf ein Koordinatenmessgerät zum Messen von Werkstückgeometrien mit beweglichen Verfahrachsen und einem oder mehreren Sensoren zur Erfassung von Messpunkten auf den Werkstückoberflächen. Auch nimmt die Erfindung Bezug auf ein Verfahren zum Messen von Werkstückgeometrien mit einem Koordinatenmessgerät mit beweglichen Verfahrachsen und einem oder mehreren- Sensoren zur Erfassung von Messpunkten auf den Werkstückoberflächen.
Unter Koordinatenmessgeräten werden Messgeräte mit einer oder mehreren mechanisch bewegten Achsen zur Messung von geometrischen Eigenschaften von Werkstücken bzw. Messobjekten verstanden. Diese Koordinatenmessgeräte sind mit Sensoren zur Aufnahme der geometrischen Messpunkte an den Werkstückoberflächen ausgestattet. Stand der Technik sind überwiegend Koordinatenmessgeräte mit rein taktilen Sensoren, d. h. der Messpunkt wird durch Berührung der Werkstückoberfläche mit einem taktilen Fühler erzeugt. Ebenfalls bekannt sind Koordinatenmessgeräte mit optischen Sensoren, bei denen die Messpunkte durch eine opto-elektronische Bildverarbeitung oder ein La- serabstandssensor ermittelt werden. Es sind ebenfalls Koordinatenmessgeräte bekannt, bei denen einzelne dieser Sensoren miteinander kombiniert und so erweiterte Möglichkeiten für den Anwender gegeben sind.
Einen Überblick über die Koordinatenmesstechnik ergibt sich aus den Literaturstellen DE.Z.: Die Bibliothek der Technik, Koordinatenmesstechnik im industriellen Einsatz, Verlag Moderne Industrie, Band 203 (ISBN 3-478-93212-2) sowie DE.Z.: Die Bibliothek der Technik, Multisensor Koordinatenmesstechnik, Verlag Moderne Industrie, Band 248 (ISBN 3-478-93290-4). Immer wieder ist es festzustellen, dass das zum Einsatz gelangende Koordinatenmess- gerät für die jeweilige Messaufgabe nicht optimal konfiguriert ist, so dass folglich mehrere Geräte verschiedener Bauarten notwendig sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Koordinatenmessgerät sowie ein Verfahren zum Messen von Werkstückgeometrien mit einem Koordinatenmessgerät derart weiterzubilden, dass eine optimale Konfigurierung für die jeweilige Messaufgabe gegeben ist, so dass grundsätzlich mehrere Geräte verschiedener Bauart notwendig sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Koordinatenmessgerät mit allen für die Lösung der Messaufgabe erforderlichen Sensoren ausgestattet ist. Diese können wahlweise montiert oder demontiert werden oder über entsprechende Sensorwechselsysteme auch während des Betriebes automatisch ein- und ausgewechselt werden. Hiermit ist ein flexibles Messen komplexer Werkstückgeometrien möglich. Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich eine entsprechende Anzahl von ausgewählten Sensoren fest auf dem Gerät montiert zu lassen und in dieser Konfiguration die Werkstücke zu messen.
Es wird ein Koordinatenmessgerät zum Messen von Werkstückgeometrien mit beweglichen Verfahrachsen und einem oder mehreren Sensoren zur Erfassung von Messpunkten auf den Werkstückoberflächen vorgeschlagen, wobei als Sensor eine Bildverarbei- tungssensorik und/oder ein schaltendes Tastsystem und/oder ein messendes Tastsystem, und/oder ein in die Bildverarbeitungssensorik integrierter Laserabstandssensor und/oder ein separater Laserabstandssensor und/oder ein Weißlichtinterferometer und/oder ein taktil optischer Taster, bei dem die Lage des Antastformelementes direkt durch einen Bildverarbeitungssensor bestimmt wird, und/oder ein punktförmig arbeitender Interfe- rometersensor und/oder ein punktförmig arbeitender Interferometersensor mit integrierter Rotationsachse und/oder ein punktförmig arbeitender Interferometersensor mit abgewinkelter Blickrichtung, und/oder eine Röntgensensorik und/oder ein chromatischer Fokussensor und/oder ein Konfokal Scanning-Messkopf montiert sind. Dabei wird Art bzw. Anzahl der zum Einsatz gelangenden Sensoren auf die jeweilige Messaufgabe ausgelegt.
Entsprechend zeichnet sich ein Verfahren zum Messen von Werkstückgeometrien mit einem Koordinatenmessgerät mit beweglichen Verfahrachsen und einem oder mehreren Sensoren zur Erfassung von Messpunkten auf den Werkstückoberflächen dadurch aus, dass als Sensor eine Bildverarbeitungssensorik und/oder ein schaltendes Tastsystem und/oder ein messendes Tastsystem und/oder ein in die Bildverarbeitungssensorik integrierter Laserabstandssensor und/oder ein separater Laserabstandssensor und/oder ein Weißlichtinterferometer und/oder ein taktil optischer Taster, bei dem die Lage des Antastformelementes direkt durch einen Bildverarbeitungssensor bestimmt wird, und/oder einen punktförmig arbeitender Interferometersensor und/oder einen punktförmig arbeitender Interferometersensor mit integrierter Rotationsachse und/oder ein punktförmig arbeitender Interferometersensor mit abgewinkelter Blickrichtung und/oder einer Rönt- gensensorik und/oder ein chromatischer Fokussensor und/oder ein Konfokal Scanning- Messkopf eingesetzt werden, wobei Art und Anzahl der verwendeten Sensoren auf die jeweilige Messaufgabe ausgerichtet ausgewählt wird.
Über das oben beschriebene Grundproblem hinaus ergeben sich weitere Detailprobleme beim Aufbau eines solchen Koordinatenmessgerätes. Diese sollen im Nachfolgenden beschrieben und dafür Lösungen aufgezeigt werden.
Bei der Anwendung von Bildverarbeitungssensoren in Koordinatenmessgeräten ist es für den Anwender erforderlich, verschiedene Vergrößerungen einzustellen. Dem widerspricht die Forderung nach kostenoptimierten optischen Systemen sowie hohen Abbildungsgüten, die mit den sonst erforderlichen Zoom-Optiken nur schwer zu erreichen sind. In einem die Erfindung selbständig weiterführenden Gedanken kann dies dadurch gelöst werden, dass die Kamera des Bildverarbeitungssensors mit einer größeren Auflösung (Pixelanzahl) gewählt wird, als die Auflösung des verwendeten Monitors bzw. des für die Bilddarstellung verwendeten Monitorsausschnitts. Im Weiteren kann die Kamera mit wahlfreiem Zugriff auf bestimmte Ausschnitte des Gesamtbildes ausgestattet sein. Es ist dann möglich, dass im Live-Bild oder Beobachtungsbild des Koordinatenmessge- rätes nur ein Ausschnitt des Gesamtbildes dargestellt wird, der auf das Format des jeweiligen Anzeigefensters bzw. Monitors vergrößert wird. Im Ergebnis hat der Anwender die Möglichkeit, gezoomte Ausschnitte des Bildes entsprechend seinen Vorstellungen auszuwählen. Die Vergrößerung zwischen Messobjekt und Monitorbild kann durch Verändern des gewählten Ausschnittes des Kamerabildes durch die Software gesteuert werden oder auch das Live-Bild in gleicher Weise dargestellt werden. Die Vergrößerung zwischen Messobjekt und Monitorbild kann durch Verändern des gewählten Ausschnittes des Kamerabildes verändert werden. Dies kann gegebenenfalls durch einen Drehknopf, der in das Steuerungssystem des Koordinatenmessgerätes integriert ist, oder über einen Softwareregler bedient werden. Es ist fernerhin möglich, dass bei Einsatz einer hochauflösenden Kamera das Bild bzw. der Bildausschnitt nur in der geringeren Auflösung des Monitors angezeigt wird, im Hintergrund jedoch die volle Auflösung der Kamera zur digitalen Bildverarbeitung eingesetzt wird, um die Genauigkeit zu steigern. Die wirkliche optische Vergrößerung der Abbildungsoptik der Bildverarbeitung ist hierbei relativ gering (typisch 1-fach, höchstens jedoch 5-fach) und durch die Darstellung lediglich eines Ausschnittes des hoch auflösenden Kamerabildes auf dem geringer auflösenden Monitor wird die optische Wirkung einer höheren Vergrößerung erreicht.
Eine Erweiterung der oben beschriebenen Vorgehensweise besteht darin, dass in einem optischen Strahlengang mehrere, jedoch mindestens 2 Kameras über Spiegelsysteme integriert sind und das gleiche Abbildungsobjektiv nutzen. Zusätzlich kann ein Laserab- standssensor integriert sein und ebenfalls das gleiche Abbildungsobjektiv genutzt werden. Es ist somit möglich, durch Wahl verschiedener Schnittweiten oder verschiedener Kameras mit verschiedener Chipgröße bei gleicher Pixelzahl oder mit verschiedener Pixelanzahl bei gleicher Chipgröße oder beidem verschiedene Vergrößerungen für den Anwender zu realisieren. Es ist ebenfalls möglich, hier zusätzlich einen Laserabstands- sensor in den Strahlengang zu integrieren, der über Spiegelsysteme ebenfalls das gleiche Abbildungsobjektiv nutzt. Reichen die durch Auswahl verschiedener Kamerachips gegebenen Vergrößerungsbereiche noch nicht aus, ist es möglich zusätzlich vor jede Kamera im Kamerastrahlengang eine entsprechende Nachvergrößerung oder Nachverkleinerung als optisches Bauelement zu integrieren. Um zu vermeiden, dass bei einheitlicher Beleuchtung des Messobjektes auf den verschiedenen Kameras unterschiedliche Beleuchtungsintensitäten auftreten, die zu Schwierigkeiten bei der Bildauswertung führen, sind die optischen Teiler (z. B. Spie- . gel), die die Strahlengänge für die verschiedenen Kameras aufteilen, so gestaltet, dass alle Kameras die gleiche anteilige Lichtintensität erhalten. Dies wird über Auswahl entsprechender Reflexions- bzw. Transmissionsgrade der verwendeten optischen Teiler, insbesondere Teilerspiegel erreicht. Zusätzlich kann dieses System ebenfalls durch einen integrierten Hellfeldauflichtstrahlengang erweitert werden. Dieser Hellfeldauflicht- strahlengang wird ebenfalls über einen entsprechend dimensionierten optischen Teiler wie Teilerspiegel realisiert.
Ein besonderes Problem besteht noch darin, dass die gewählte Anzeigeauflösung kein ganzzahliges Vielfaches oder ganzzahliger Teiler der gewählten Bildaufnahmeauflösung ist. Eine Anpassung bei der Auflösung aneinander kann durch Re-sampling aus dem mit einer hochauflösenden Kamera aufgenommenen Bild erfolgen. Es wird eine entsprechende der Auflösung des Auswerte- bzw. Anzeigebereichs erforderliche Anzahl der Bildpunkte errechnet.
Ein weiteres Problem beim Einsatz bekannter Koordinatenmessgeräte besteht darin, dass einmal erzeugte Programme zum Messen von Werkstücken nachträglich geändert bzw. nachträglich zusätzliche Merkmale aus den bereits gewonnenen Messergebnissen generiert werden sollen. Dies ist nach dem gegenwärtigen Stand der Technik nicht möglich, da die entsprechenden zugehörigen Technologiedaten nicht mehr vorhanden sind. Eigenerfinderisch wird das Problem dadurch gelöst, dass die mit einem oder mehreren Sensoren des Koordinatenmessgerätes gemessenen Messpunkte bzw. Video-Bilder bzw. Röntgenbilder sowie deren zugehörige Position und andere Technologieparameter wie Einstellwert des verwendeten Beleuchtungssystems, Lichtintensität etc. des Koordinatenmessgerätes während des Messablaufs aufgenommen und abgespeichert und für eine spätere Auswertung so zur Verfügung gestellt werden. Analog zu dieser beschriebenen Vorgehensweise ist es ebenfalls möglich, dass mit dem Bildverarbeitungssensor mehrere Teilbilder eines Messobjektes einzeln gemessen und zu einem Gesamtbild des Gesamtmessobjektes oder zu einem Gesamtbild von Teilbereichen des gesamten Messob- jektes zusammengefügt werden. Dieses Bild kann gespeichert werden und später auf einem separaten Arbeitsplatz ausgewertet werden. Hierzu werden ebenfalls die Kalibrierparameter des zur Bildaufhahme eingesetzten Koordinatenmessgerätes mitgespeichert und bei der Auswertesoftware erneut eingesetzt. Ein Offline-Rasterscanning wird ermöglicht.
In Abwandlung der oben beschriebenen Vorgehensweise ist es ebenfalls möglich, dass der gesamte Messablauf inklusive Fahrposition des Koordinatenmessgerätes und/oder den Bildern des Bildverarbeitungssensors und/oder den Bildern des Röntgensensors und/oder den Tastpunkten des taktilen Sensors und/oder den Tastpunkten des Lasersensors und/oder weiteren Technologieparametern abgespeichert und so einer späteren Auswertung zur Verfügung gestellt werden. Während der späteren Auswertung können sowohl neue Messergebnisse aus den vorhandenen Messpunkten und Technologieparametern generiert werden, als auch unter Einbeziehung des Messgerätes direkt am Messgerät überprüft werden als auch die eigentlichen Messprogramme für die Anwendung an weiteren Messobjekten optimiert und verändert werden.
Es ist vorgesehen, dass bei Einsatz des Bildverarbeitungssensors für den Fall, dass das Sehfeld der Kamera nicht ausreicht, um das durch Wählen des gewünschten Auswertebereiches (Bildverarbeitungsfenster) definierte Areal des Messobjektes auf einmal zu erfassen, automatisch ein Bild aus mehreren Teilbildern zusammengesetzt wird und dem Anwender anschließend wie ein gemessenes Bild dargestellt und zur Auswertung zur Verfügung gestellt wird.
Ein häufig auftretendes Problem besteht darin, dass Geräte von weniger geschulten Bedienern bedient werden sollen. Hier sollen nach Idealvorstellung die Messobjekte einfach auf dem Koordinatenmessgerät aufgelegt und ein Startknopf gedrückt werden. Das Problem besteht darin, dass dem Koordinatenmessgerät zu Anfang gezeigt werden muss, wo das eigentliche Messobjekt liegt, um das CNC-Programm in den Werkstückkoordinaten des Koordinatenmessgerätes ausführen zu können. Selbständig erfinderisch wird hierzu folgendes Verfahren vorgeschlagen: Nach Auflegen des Werkstücks auf das Koordinatenmessgerät erfolgt ein Suchen des Messobjektes im Messbereich des Koor- dinatenmessgerätes durch Fahren eines Sensors, insbesondere eines Bildverarbeitungssensors auf einem geradlinigen, spiralförmigen, mäanderförmigen, kreisbogenförmigen, stochastischen oder anders gearteten Suchweg, bis die Existenz eines Messobjektes de- tektiert wird.
In einem zweiten Verfahrensschritt folgt ein Scanning der Außenkontur beginnend an dem durch Detektieren des Messobjektes generierten Startpunkt (Konturverfolgung zur Erfassung der Außengeometrie und Lage des Messobjektes).
In einem dritten Verfahrensschritt erfolgt optional das Erfassen der innerhalb dieser Außenkontur liegenden Messpunkte durch Einsatz eines der wahlweise verfügbaren Sensoren des Koordinatenmessgerätes, zum Beispiel durch Rastern mit dem Bildverarbeitungssensor oder Abtasten mit dem taktilen Sensor. Die so gewonnen Messpunkte können dann der weiteren Auswertung entsprechend einem Prüfplan zugeführt werden. Es ist ebenfalls möglich, anschließend Regelgeometrieelemente bereits innerhalb der bekannten Werkstücklage zu messen oder die ersten gemessenen Konturpunkte lediglich zur Ausrichtung des Werkstücks in Werkstückkoordinaten zu nutzen und anschließend Regelgeometrieelemente und Merkmale wie Winkel und Abstände zu messen.
Ein weiteres Problem beim Einsatz von Koordinatenmessgeräten, insbesondere bei solchen mit Bildverarbeitungssensoren, besteht darin, dass die verschiedenen Beleuchtungsquellen nichtlineare Kennlinien aufweisen, d. h. der an der Computersoftware angezeigte Einstellwert der Beleuchtungsintensität ist nicht mit einem linearen Zusammenhang mit der wirklichen Beleuchtungsintensität des Beleuchtungssystems verbunden. Dies führt unter anderem dazu, dass verschiedene Messobjekte nicht richtig gemessen werden können oder Programme von einem auf das andere Gerät nicht ohne Weiteres übertragbar sind. Eigenerfmderisch wird zur Lösung des Problems vorgeschlagen, dass die Kennlinien der Beleuchtungseinrichtungen des Bildverarbeitungssensorsystems des Koordinatenmessgerätes aufgenommen werden, d. h. es wird die Abhängigkeit der Beleuchtungsintensität vom Einstellwerte der Bedieneroberfläche des Messgerätes durch Messen der Intensität zum zugehörigen Einstellwert mit der Bildverarbeitungs- sensorik erfasst. Die entsprechenden Messergebnisse werden als Kennlinie im Rechner des Messgerätes gespeichert. Alternativ ist es ebenfalls möglich, diese Messwerte in einer sogenannten Lichtbox zu speichern, die die Steuerung der Beleuchtungsintensität im Betrieb des Koordinatenmessgerätes vornimmt. Führt man diese Lichtkennlinienmessung an einem kalibrierten Referenzobjekt oder zumindest für mehrere Geräte an einem einheitlichen Kalibrierobjekt durch, wird es hierdurch möglich, die Geräte in ihrem Verhalten nach außen hin, d. h., in ihrem Verhalten bezüglich Abhängigkeit Einstellwert Licht - physikalischer Beleuchtungswert anzugleichen und somit die Pro- grammübertragbarkeit von verschiedenen Geräten sicherzustellen. Um die Bedienung der Geräte zu erleichtern ist es sinnvoll, die Kennlinie so zu korrigieren, dass für den Bediener eine Linearität vorherrscht, d. h. dass im Betrieb des Koordinatenmessgerätes die vorher eingemessene Kennlinie so für die Korrekturrechnung berücksichtigt wird, dass scheinbar eine lineare Kennlinie für den Bediener vorliegt, d. h. der Einstellwert und die Beleuchtungsintensität folgen dann einem linearen Zusammenhang. Der Anstieg dieser linearen Kennlinie kann dann für mehrere Geräte durch einen einfachen Korrekturfaktor angeglichen werden.
Aufbauend auf der oben beschriebenen Linearisierung von Beleuchtungseinrichtungs- kennlinien in Koordinatenmessgeräten ist es möglich, das Problem zu lösen, dass verschieden helle Messobjekte nicht so ohne Weiteres mit der gleichen Beleuchtungseinstellung gemessen werden können, da die Ausleuchtung des Messobjektes nicht ordnungsgemäß gegeben ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, dass nach folgenden Verfahrensschritten vorgegangen wird:
Beim Abarbeiten von Automatikprogrammen für das Messen von Teilen mit verschiedener Reflexionsintensität werden zuerst die im Programm vorgegebenen Einstellwerte für die Beleuchtungsintensitäten der verschiedenen Beleuchtungsquellen eingestellt. In einem zweiten Schritt wird die Beleuchtungsintensität, die durch das Reflexionsverhalten des Werkstücks beeinfiusst wird, mit dem Bildverarbeitungssensor überprüft und kontrolliert, ob der Messwert dem gespeicherten Sollwert bzw. Einstellwert entspricht. Überschreitet die Abweichung zwischen Soll- und Istwert einen festgelegten Grenzbetrag, wird der Einstellwert der Beleuchtungsintensität linear entsprechend der vorher erfassten Lichtkennlinie des Beleuchtungssystems korrigiert und neu eingestellt. Hier- aus resultiert, dass der gewünschte Intensϊtätswert, wie im Programm hinterlegt, vom Messobjekt reflektiert wird. Anschließend wird das gewünschte Objektmerkmal gemessen. Dieser Vorgang wird entsprechend der Anzahl der Bildausschnitte, die das Koordi- natenmessgerät für die Lösung der Messaufgabe benötigt, wiederholt. Der Vorteil dieser Vorgehensweise gegenüber herkömmlichen Lichtregelsystemen besteht darin, dass zu diesem Regelverfahren lediglich 2 Bilder des Messobjektes aufgenommen werden müssen und somit eine sehr schnelle Lichtregelung realisierbar ist.
Nach der oben beschriebenen Verfahrensweise ist es ebenfalls möglich, mehrere Kennliniensätze für das Koordinatenmessgerät zu hinterlegen, die dem Verhalten von weiteren ähnlichen Koordinatenmessgeräten mit jedoch unterschiedlichen Lichtkennlinien entsprechen. Somit können auch Messprogramme von älteren oder Fremdherstellern genutzt werden.
Mit Koordinatenmessgeräten ist es möglich, Konturen auf Werkstückflächen zu scannen. Dies kann sowohl mit einem Sensor oder auch bei kombiniertem Betrieb mit mehreren Sensoren realisiert werden. Erfolgt eine Auswertung der Konturen durch Vergleich mit Sollkonturen aus z. B. CAD-Files, ist es erforderlich Soll- und Ist-Rechner intern übereinander zu legen, um einen grafischen Vergleich zu realisieren. Insbesondere bei flexiblen oder biegsamen Teilen ist dies durch einfaches Verschieben der Relativlage oder Verdrehen der Relativlage nicht möglich, da die Teile elastisch verformt sind. Durch Vorgehen nach der wie folgt beschriebenen eigenerfinderischen Gehalt aufweisenden Methode, wird dieses Problem gelöst. Es werden bei der Best-Einpassung zwischen Soll- und Ist-Kontur neben der Relativlageveränderung zwischen Soll- und Ist- Kontur an sich auch die Länge von Konturabschnitten entsprechend der Soll-Länge bei Beibehaltung der Krümmung oder alternativ die Konturkrümmung bei Beibehaltung der Konrurlänge an der Ist-Kontur so verändert, dass eine optimale Überdeckung mit der Soll-Kontur erreicht wird. Sind Teile mit ausgezeichneten Geometriemerkmalen durch Elastizität oder Verformung schwierig zu überprüfen, kann dieser Vorgang dadurch unterstützt werden, dass die Einpassung zwischen Ist- und Soll-Kontur an einer Gruppe von Ist- und Soll-Konturen an einzeln ausgezeichneten Merkmalen, wie Kreuzungspunkten von Konturen oder Kreisstrukturen oder anderen wiederkehrenden Strukturen erfolgt und so einer Verzerrung der Ist-Kontur zur optimalen Überdeckung mit der Soll- Kontur generiert wird. In analoger Weise ist dies bei zylindrischen Teilen möglich, in dem die auf der Zylinderoberfläche gemessenen Konturen auf der Zylindermantelfläche partiell verdreht oder verschraubt werden, um eine optimale Überdeckung zwischen Soll- und Ist-Kontur herzustellen. Diese Verfahrensweise bietet sich insbesondere zur Messung von in der Medizin üblichen Stents an. Die oben beschriebene Methode ist auch in analog umgekehrter Vorgehensweise, d. h. Anpassung der Soll an die Ist- Geometrie möglich.
Um eine messtechnisch sinnvolle Auswertung bei Soll-Ist-Vergleich zu erreichen ist es sinnvoll, die Anpassung nicht auf eine Minimierung der Abweichung zwischen SoIl- und Ist-Kontur, sondern auf eine Minimierung der Toleranzzonenausnutzung hin zu optimieren. In der Praxis sind jedoch die Toleranzen für die Messung der Teile im Allgemeinen als Maß-, Form- und/oder Lagetoleranzen in Form von gedruckten Zeichnungen oder CAD-Zeichnungen vorgegebenen. Die Umsetzung dieser Toleranzen in entsprechende Toleranzzonen ist durch das Koordinatenmessgerät zu lösen. Eigenerfinderisch wird diese Aufgabenstellung dadurch gelöst, dass im Koordinatenmessgerät Algorithmen hinterlegt sind, die eine automatische Umrechnung der Maß-, Form- und/oder Lagetoleranzen auf konturabschnittsbezogene Toleranzzonen realisieren. Für den einfachen Fall ergibt sich hier für mehrere Toleranzen eine einheitliche Gesamttoleranz für den Konturabschnitt. Bei komplizierteren Tolerierungen ist es jedoch auch möglich, dass dies nicht realisierbar ist. In diesem Fall wird im Koordinatenmessgerät automatisch eine Mehrfachauswertung für die verschiedenen Toleranzsituationen durchgeführt. Hierzu sind jedem Soll- bzw. Ist-Kontursegment mehrere Toleranzzonen zugeordnet. Es erfolgt dann eine Auswertung mehrerer zu Gruppen zusammengefasster Soll- bzw. Ist- Konturbereiche und/oder vollständiger Werkstück Soll- und Ist-Konturen für jeweils mehrere verschiedene Lage-, Maß- und/oder Formtoleranzsituationen nacheinander automatisch. Optional kann zum Ende der Auswertung für jedes Soll- bzw. Ist- Kontursegment das ungünstigste Ergebnis der verschiedenen Soll-Ist- Vergleiche unter zu Hilfenahme der verschiedenen Toleranzzonen zur Anzeige gebracht werden. Bei Einsatz einer Bildverarbeitung mit Autofokussensoren besteht oft das Problem, dass teiltransparente Schichten in ihrer Höhenausdehnung gemessen werden sollen. Zur Lösung des Problems wird eigenerfinderisch vorgeschlagen, dass mit dem Bildverarbeitungssensor im Autofokusbetrieb für mehrere Auswertebereiche gleichzeitig Autofo- kusmesspunkte an mehreren semi-transparenten Schichten generiert werden. Dies wird dadurch realisiert, dass der Bildverarbeitungssensor in Messrichtung verfahren und gleichzeitig mehrere Bilder aufgenommen werden. In den jeweils festgelegten Auswertebereichen werden entsprechend einem Kontrastkriterium die Fokusmesspunkte errechnet.
Bei Einsatz von Koordinatenmessgeräten in Verbindung mit einem Laserabstandssensor ist es üblich, Konturen auf Werkstückoberflächen in Sensormessrichtung zu scannen, d. h. in einer Richtung, verschieden von der Sensormessrichtung, wird das Koordinaten- messgerät auf einer vorgegebenen Bahn bewegt. Gesteuert durch den Sensor wird das Koordinatenmessgerät in der verbliebenen Achse in Messrichtung des Sensors nachgeführt. In der Praxis besteht darüber hinaus auch die Aufgabe z. B. einen Kegel in vordefinierten Höhenlinien zu messen. Dies ist mit oben beschriebener Verfahrensweise nicht möglich. Eigenerfinderisch ist zur Lösung des Problems vorgesehen, dass die Lageregelung des Sensors bzw. der Lageregelkreis des Koordinatenmessgerätes in Abhängigkeit von der Auslenkungsanzeige des Laserabstandssensors so gesteuert wird, dass die Auslenkung des Laserabstandssensors konstant bleibt. Hierbei werden die Achsen des Koordinatenmessgerätes senkrecht oder nahezu senkrecht zur Messrichtung des Laserabstandssensors bewegt. Laut der Randbedingung wird berücksichtigt, dass die Messpunkte des Laserabstandssensors in einer vordefinierten Schnittebene liegen. Es wird somit möglich, Höhenlinien am Messobjekt zu scannen. Der Laserabstandssensor wird auf einer Bahn bewegt, auf der der Abstand zwischen Sensor und Objekt gleich ist.
Ein weiteres Problem beim Einsatz von Koordinatenmessgeräten besteht darin, dass die Messobjekte von verschiedenen Seiten gemessen werden müssen. Wird jedoch die Lage des Messobjektes im Koordinatenmessgerät verändert, geht der Bezug der Messpunkte untereinander verloren und eine gemeinsame Auswertung der Messpunkte ist nicht mehr möglich. Eigenerfinderisch wird dieses Problem dadurch gelöst, dass entweder Referenzmerkmale des Messobjektes selbst oder zusätzlich angebrachte Referenzmerkmale (vorzugsweise Kugeln) direkt am Messobjekt oder an einem Messobjektauf- nahmerahmen angebracht werden. Die Vorgehensweise beim Messen mit dem Koordi- natenmessgerät ist dann wie folgt:
1. Messen der Position von einen oder mehreren, vorzugsweise drei Referenzmarken, insbesondere Kugeln am Messobjekt oder diesem ortsfest zugeordnet;
2. Speichern der Position im Rechner des Koordinatenmessgerätes;
3. Messen von beliebigen durch einen oder mehrere Sensoren zugänglichen Punkten am Messobjekt;
4. Veränderung der Lage des Messobjektes im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes durch Hand oder eine integrierte Drehachse oder Dreh- Schwenkachse;
5. Erneutes Messen der Referenzmarken;
6. Interner Abgleich der jeweiligen Referenzmarken so, dass zwischen diesen softwareintern eine minimierte Verlagerung vorliegt;
7. Messen weiterer Punkte am Messobjekt mit einem oder mehreren Sensoren des Koordinatenmessgeräts;
8. Wiederholung der oben genannten Vorgänge in beliebiger Anzahl;
9. Gemeinsame Auswertung aller, während des oben beschriebenen Messzyklus er- fassten Messpunkte des Messobjekts in einem Koordinatensystem.
Der Vorteil bei dieser Vorgehensweise ist, dass die Genauigkeit der zur Drehung bzw. Dreh-Schwenkung des Messobjektes eingesetzten Dreh-Schwenkachse nicht in das Messergebnis eingeht. Selbstverständlich können die Positionsmesswerte der Drehachse bzw. Dreh-Schwenkachse zusätzlich zur Auswertung herangezogen werden. Es ist e- benfalls möglich, die Referenzmarken (vorzugsweise Kugeln) mit einem Sensor zu messen und die Messung am Werkstück mit einem entsprechend anderen durchzuführen.
Koordinatenmessgeräte mit verschiedenen Sensoren weisen unter anderem auch wahlweise Sensoren mit einem opto-taktilen Taster auf. Dabei erfolgt die Bestimmung der Lage des Antastformelementes (Kugel, Zylinder) durch einen Bildverarbeitungssensor (WO- A-98/157121). Ein Problem besteht darin, diesen Sensor zur Position der Tastkugel zu justieren. Eigenerfinderisch wird dies dadurch realisiert, dass auf der den Sensor tragenden Koordinatenachse zusätzlich eine Verstelleinheit angeordnet wird, die eine Relativverstellung zwischen dem Antastformelement (Tastkugel inklusive Taststift und Halter) und dem Bildverarbeitungssensor ermöglicht. Z. B. über ein Autofokusverfahren ist danach ein automatisches Scharfstellen des Antastformelementes in der Relation zum Bildverarbeitungssensor möglich.
Werden hochgenaue Messungen mit taktilen Sensoren durchgeführt, kann das Problem bestehen, dass die geometrische Qualität des Antastformelementes (Kugel, Zylinder o. Ä.) schlechter ist als die geforderte Messunsicherheit. Dies führt zu nicht verwendbaren Messergebnissen. Um diese Problematik zu lösen, wird eigenerfinderisch vorgeschlagen, dass die Geometrie des Antastformelementes (z. B. Kugel, Zylinder) im Vorhinein auf einem externen Messplatz ausgemessen wird und diese Messwerte als Korrekturwerte beim Einsatz des Antastformelementes im Koordinatenmessgerät automatisch berücksichtigt werden. Alternativ ist es möglich, die Abweichung der Ist-Geometrie von der idealen Soll-Geometrie des Antastformelementes durch Messungen im verwendeten Koordinatenmessgerät an einem hochgenauen kalibrierten Normal (wie Kalibrierkugel) selbst zu erfassen.
Eine wichtige Option für Koordinatenmessgeräte, ist die Möglichkeit des Auswechseins verschiedener Sensoren bzw. Taststifte bzw. Optikvorsätze u. Ä. Hierfür kann erfindungsgemäß eine Wechseleinrichtung vorgesehen werden. Um das Messvolumen des Koordinatenmessgerätes durch Platzierung der Wechseleinrichtung nicht zu beschränken, ist eigenerfinderisch vorgesehen, diese Wechseleinrichtung auf einer separaten Verstellachse anzuordnen, die die Wechselvorrichtung aus dem Messvolumen herausfährt, wenn kein Wechselvorgang stattfindet, und in das Messvolumen einfährt, wenn ein Wechselvorgang vorgesehen ist. Diese Verstellachse kann mit einem Spindelantrieb ausgeführt werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, lediglich mit 2 Anschlägen zu arbeiten, gegen die durch einen motorischen Antrieb positioniert wird. Alternativ ist es möglich, die 2 Positionen durch ein lineares Wegmesssystem oder einen Drehgeber auf dem Spindelantrieb zu bestimmen.
Koordinatenmessgeräte sind im Allgemeinen am Einsatzort unterschiedlichen Einsatztemperaturen ausgesetzt. Sind mehrere Sensoren am Koordinatenmessgerät angebracht, führt dies dazu, dass sich thermisch bedingt die Positionen zwischen den verschiedenen Sensoren verändern. Dies fuhrt zu Messfehlern. Um dieses Problem zu lösen, wird eigenerfinderisch vorgeschlagen, dass zur Kompensation von Fehlereinflüssen durch Temperaturschwankungen am Aufstellort des Koordinatenmessgerätes die Temperatur der mechanischen Baugruppen, die zur Befestigung der verschiedenen Sensoren dienen, an einer oder mehreren Stellen gemessen wird und die Ausdehnung der entsprechenden mechanischen Komponenten bei der Berechnung der Messpunkte, die von den verschiedenen Sensoren erfasst werden, berücksichtigt werden. Dies bedeutet, dass z. B. bei Einsatz von einem Taster in einem Bildverarbeitungssensor die Temperatur des beide Sensoren verbindenden Bauelementes permanent gemessen, mit dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des für dieses Bauteils verwendeten Materials verknüpft und so die korrigierte Relativlage des Sensors im Koordinatensystem des Koordinatenmessgerätes errechnet wird. Diese korrigierten Werte werden bei jeder Messung von Messpunkten einbezogen. Bei einer typischen Ausführungsform erfolgt die oben beschriebene Temperaturkompensation durch lineare Multiplikation der Messwerte mit einem konstanten Faktor, der durch die Temperatur beeinflusst wird.
Um ein Messobjekt während des Messens auf einem Koordinatenmessgerät von mehreren Seiten messen zu können, ist es sinnvoll, dass das Messobjekt in eine Drehachse eingespannt und so in eine für die Messung mit den verschiedenen Sensoren optimale Position eingedreht werden kann. Ergänzend hierzu ist es möglich, das Messobjekt zusätzlich zur Drehachse selbst mit einer entsprechend angeordneten Gegenspitze aufzunehmen. Beim Einspannen von Messobjekten zwischen Spitzen tritt jedoch das Problem auf, dass die Spannkraft der Gegenspitze zu Verformungen des Messobjektes führen kann. Um hierdurch bedingte Fehler auszuschließen, wird eigenerfinderisch vorgeschlagen, dass das Messobjekt konstant verformt wird bzw. die Gegenspitze automatisch bis zur Erreichung einer vordefinierten Kraft an das Messobjekt heran positioniert wird. Hierbei ist die Gegenspitze federnd gelagert, sodass über eine Auslenkung und einen entsprechenden Endschalter die entsprechend geforderte Kraft bestimmt werden kann.
Ein weiteres Problem beim Einsatz von Koordinatenmessgeräten besteht darin, dass oft mehrere Konturen nah beieinander gemessen werden sollen. Dies fuhrt bei der geforderten Anzahl oft zu erheblich langen Messzeiten. Eigenerfmderisch wird dieses Problem dadurch gelöst, dass mehrere taktile Sensoren gleichartiger oder unterschiedlicher Bauweise dicht beieinander auf einer gemeinsamen mechanischen Achse des Koordinaten- messgerätes angeordnet werden. Es ist ebenfalls möglich mehrere der genannten Sensoren auf einer Dreh-Schwenkeinheit anzuordnen. Mit diesen so angeordneten taktilen Sensoren können gleichzeitig Konturen an Werkstückoberflächen im Scanning-Betrieb aufgenommen werden. Es erfolgt somit eine flächenhafte Messung. Erfindungsgemäß ergibt sich eine Ausfuhrungsvariante, dass zum Realisieren des Scanning-Betriebs des Koordinatenmessgerätes (Regelung des Positioniervorgangs des Koordinatenmessgerä- tes abhängig von der Auslenkung des Tasters) lediglich einer der mehreren angeordneten Taster benutzt wird und die anderen Taster lediglich zum Erfassen von Messwerten (passiv) betrieben werden. Diese tragen nicht zur Regelung des Koordinatenmessgerätes bei. Die Steuerung einer optionalen Dreh-Schwenkeinheit für die Mehrfachtasteranordnung kann durch die Differenz zwischen den mittleren Auslenkungen der verschiedenen Einzeltaster automatisch gesteuert werden. Typischer Anwendungsfall für die genannte Mehrfachtasteranordnung ist die Messung von Zahnflanken, von Zahnrädern oder die Messung der Form von Nocken von Nockenwellen. Erfindungsgemäß werden während eines Messvorgangs jeweils- gleichzeitig mehrere Messspuren erzeugt.
Beim Messen mit einem Bildverarbeitungssensor an Außenkanten von Werkstücken, insbesondere von rotationssymmetrischen Schneidwerkzeugen oder Schneidplatten, besteht das Problem, dass der Bildverarbeitungssensor auf die zu messende Außenkante permanent nachzufokussieren ist. Eigenerfinderisch kann dieses Problem dadurch gelöst werden, dass zusätzlich in dem Bildverarbeitungsstrahlengang ein Laserabstandssensor integriert wird. Der Lasersensor misst in der Nähe der zu messenden Außenkante den Abstand des Bildverarbeitungssensors zur Werkstückoberfläche und ist mit einem Lageregelkreis des Koordinatenmessgerätes so verbunden, dass eine automatische Nach- führung erfolgt. Die Bildverarbeitungssensorik ist somit permanent fokussiert. Die Nachführung des Werkstückes zur Fokussierung kann alternativ mit den kartesischen Achsen des Koordinatenmessgerätes oder auch durch eine optionale Drehachse (Rotation des zu messenden Werkstücks) realisiert werden.
Beim Einsatz von Bildverarbeitungssensoren in Koordinatenmessgeräten besteht ein Problem darin, dass die Anzahl der ausgewerteten Bilder nicht der geforderten Anzahl der Messpunkte genügt bzw. die Gesamtmesszeit nicht den Anforderungen genügend realisierbar ist. Beim Stand der Technik wird die Kamera des Bildverarbeitungssystems des Koordinatenmessgerätes in Video-Norm (50 bzw. 60 Hz) betrieben und in lockerer Reihenfolge vorgegeben durch den Bediener bzw. durch das Ablaufprogramm des Koordinatenmessgerätes ein Bild gespeichert und dieses ausgewertet. Hierdurch ist die Zahl der ausgewerteten Bilder deutlich kleiner, als die durch die Kamera aufgenommene Anzahl. Im Ergebnis ist die Messzeit nicht optimal bzw. die Messpunktezahl unzureichend. Zur Lösung des Problems wird eigenerfinderisch vorgeschlagen, dass die Auswertung des Bildes zu jedem durch die Kamera aufgenommene Bild durchgeführt wird. Dies bedeutet, dass die Auswertung in Video-Echtzeit realisiert wird. D. h. in der Zeit, in der das Bild durch die Kamera des Bildverarbeitungssystems aufgenommen wird, erfolgt parallel im Hintergrund die Berechnung der Bildauswertung am vorhergehenden Bild. Dieser Vorgang wird dauerhaft bis zur Beendigung des gesamten Messprozesses wiederholt. Es wird also die Bildauswertung des Bildverarbeitungssensors in Video-Echtzeit, d. h. in der gleichen Frequenz wie die Bildwiederholfrequenz der Kamera durchgeführt. Auf der Basis dieser Vorgehensweise ist es möglich, dass das Messobjekt während der Messung mit einer Rotationsachse gedreht und mit der Frequenz der Kameramesspunkte an der Außenkante des Messobjektes zur Realisierung einer Rundheitsmessung in Video-Echtzeit aufgenommen und ausgewertet wird.
Eigenerfinderisch ist es ebenfalls möglich, dass zur Verbesserung des Signalrauschverhältnisses von Bildverarbeitungssensoren oder Röntgensensoren die Integrationszeit so lange verlängert wird, bis ein ausreichend geringes Signalrauschverhältnis vorliegt. Dies bedeutet, dass mehrere aufeinander folgende Bilder addiert werden und dann an diesem aufaddierten Bild die Bildauswertung erfolgt. Dieser Vorgang kann automatisch gere- gelt werden, in dem die Integrationszeit einer solchen Kamera so lange verlängert wird, bis ein ausreichend gutes Bild gespeichert und weiter verarbeitet werden kann. Die Intensität der Bildpunkte des Bildes wird hierbei bis zu einem Sollwert überwacht und durch Aufspeichern mehrerer Bilder vergrößert.
Bei erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräten können Bildverarbeitungssensoren mit in den Strahlengang integrierten Lasersensoren zum Einsatz gelangen. Diese Strahlengänge können auch als Zoom-Optik ausgeführt sein. In einer weiteren Ausführung ist auch der Arbeitsabstand der verwendeten Zoom-Optik verstellbar. Bei praktisch eingesetzten Systemen ist zu erwarten, dass die gewünschten optischen Eigenschaften für den integrierten Laserabstandssensor und den Bildverarbeitungssensor nicht bei den gleichen Einstellparametern (Arbeitsabstand / Vergrößerung) vorliegen. Eigenerfinderisch können durch eine zusätzlich einwechselbare Vorsatzoptik können Apertur und Arbeitsabstand des verwendeten Zoom-Optiksystems alternativ für den Lasersensor oder den Bildverarbeitungssensor optimiert werden. Dieses optische Zusatzsystem kann so ausgelegt sein, dass für den Lasersensor und den Bildverarbeitungssensor nicht die gleichen Einstellparameter (Arbeitsabstand / Vergrößerung) vorliegen. Durch eine zusätzlich einwechselbare Vorsatzoptik können Apertur und Arbeitsabstand des verwendeten Zoom-Optiksystems alternativ für den Lasersensor oder den Bildverarbeitungssensor optimiert werden. Dieses optische Zusatzsystem kann so ausgelegt sein, dass es für den Lasersensor optimierte Verhältnisse schafft. Es ist möglich, dieses Vorsatzes über eine Magnetschnittstelle mit der Zoom-Optik zu verbinden und/oder über eine sonst für tak- tile Sensoren eingesetzte Tasterwechselstation ein- bzw. auszuwechseln.
Beim Messen mit Bildverarbeitungssensoren in Koordinatenmessgeräten werden verschiedene Beleuchtungsquellen, wie Hellfeld, Dunkelfeld, Durchlicht, eingesetzt, um jeweils optimale Kontrastverhältnisse für Teilebereiche eines zu messenden Werkstückes zu erreichen. Diese Beleuchtungsquellen werden hinsichtlich ihrer Einstellung, wie Intensität, Raumwinkel der Beleuchtung (Beleuchtungswinkel oder Richtung der Beleuchtung), Beleuchtungsrichtung variiert, um optimale Verhältnisse zu erreichen. Diese Parameter sind für Teilbereiche des zu messenden Objektes jeweils unterschiedlich, weshalb es nicht möglich ist, mit einer Beleuchtungseinstellung das gesamte Objekt optimal abzubilden. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird eingenerfinderisch vorgeschlagen, dass zur Erzeugung eines optimalen kontrastierten Bildes nacheinander mehrere Bilder mit verschiedenen Beleuchtungsquellen aufgenommen und aus jedem Bild jeweils die Bereiche mit optimalem Kontrast entnommen und zu einem geometrisch richtigen Gesamtbild zusammengefügt werden. Im Detail ist es somit möglich, dass verschiedene Bilder des gleichen Objektes bzw. Objektausschnittes durch Verwendung verschiedener Beleuchtungsrichtungen einer Dunkelfeldbeleuchtung und/oder verschiedener Beleuchtungswinkel einer Dunkelfeldbeleuchtung und/oder Einsatz einer Hellfeldbeleuchtung aufgenommen und die kontrastoptimalen Bereiche des Einzelbildes zu einem optimierten Gesamtbild zusammengefügt werden. Dieses kann dann anschließend messtechnisch ausgewertet werden. Die beschriebene Vorgehensweise kann ebenfalls auf jedes einzelne Pixel des Bildverarbeitungssensors angewendet werden, d. h. das für jedes Pixel des resultierenden Gesamtbildes das Pixel mit optimalem Kontrast aus der Anzahl von Einzelbildern heraus gewählt wird. Der Kontrast eines Einzelpixels wird durch die Amplitudendifferenz dieses Pixels zu seinen Nachbarn im Bild bestimmt.
Wird mit einem Autofokussensor die Oberflächenkontur von Werkstücken gemessen, werden die Messpunkte üblicherweise vom Bediener im Teach-In-Modus vorgegeben. Sollen unbekannte Konturen in diesem Verfahren gemessen werden, ist dies nur schwierig möglich. Eigenerfinderisch wird dies dadurch verbessert, dass mit einem Autofokussensor ein Scanningvorgang an der Materialoberfläche dadurch durchgeführt wird, dass aus den bereits gemessenen Fokuspunkten durch Extrapolation der voraussichtliche Ort des nächsten Messpunkts theoretisch errechnet und durch einen neuen Autofokuspunkt exakt nachgemessen wird. Wird dieser Vorgang mehrfach hintereinander wiederholt, ergibt sich ein vollautomatisches Scanning. Dabei kann sowohl die Anzahl der zu scannenden Punkte entlang einer Linie als auch ein zu scannender Bereich am Werkstück bzw. Messobjekt vom Bediener vorgegeben werden. Die Extrapolation des nächsten Messpunktes aus den beiden oder mehreren vorhergehenden Messpunkten kann durch eine lineare Extrapolation erfolgen. Fernerhin ist es auch möglich, diese Extrapolation durch Polynom-Interpolation aus den letzten gemessenen 2 oder mehreren Punkten durchzuführen. Werden während jeden Fokusvorgangs mehrere abgegrenzte Bereiche des Bildes zur Bestimmung von Fokusmesspunkten herangezogen, kann auf diese Weise eine Folge von Messpunkten während eines Fokusvorgangs generiert werden. Werden solche Folgen aneinander gesetzt, ist ebenfalls ein Scannen kompletter Konturen realisiert.
Beim Einsatz von Bildverarbeitungssensoren oder Röntgentomographiesensoren tritt das Problem auf, dass je nach Eigenschaften des Messobjektes innerhalb eines Bildes sowohl Bereiche mit starken als auch mit schwachen Intensitäten vorliegen. Dies wird durch die unterschiedlichen Reflexions- bzw. Transmissionseigenschaften der Materialien verursacht. Im Ergebnis sind für die „dunklen" Bildbereiche nur geringe Signale vorhanden mit daraus folgendem schlechten Signal/Rausch-Verhältnis. Eine stärkere Beleuchtung bzw. Bestrahlung des Objektes würde jedoch zum Überstrahlen in den hellen Bereichen fuhren und schließt sich somit aus.
Eigenerfinderisch wird das beschriebene Problem dadurch gelöst, dass zu jedem Bildausschnitt mehrere Bilder mit unterschiedlichen Beleuchtungsintensitäten aufgenommen werden. Anschließend werden diese Bilder des gleichen Objektbereiches in der Weise zu einem neuen Gesamtbild zusammengefügt, dass die Bildpunktamplituden auf die jeweilige Beleuchtungs- bzw. Strahlungsintensität, die verwendet wurde, normiert werden. Zur Gesamtbildzusammensetzung werden anschließend die Pixel aus dem jeweiligen Bild verwendet, die innerhalb des zugelassenen Dynamikbereiches (z. B. 0 - 245 bei 8 Bit) liegen. Amplituden mit Überstrahlung werden aus dem jeweiligen Bild nicht berücksichtigt. Für Pixel mit mehreren gültigen Bildpunktamplituden erfolgt eine Mittelung aus den Werten. Anschließend kann das Gesamtbild ausgewertet werden.
Sowohl bei Einsatz von Bildverarbeitungssensoren als auch in Röntgentomographie- Anwendungen reicht oft die Strahlungsintensität bzw. Durchstrahlungsintensität des Messobjekts nicht aus, um eine optimale Messung zu ermöglichen. Eigenerfinderisch kann dies dadurch verbessert werden, dass zur Qualitätsoptimierung von aufgenommenen Bildern bei Bildverarbeitungssensoren bzw. Röntgentomographiesensoren mehrere Bilder eines Objektbereiches mit jeweils unterschiedlichen Beleuchtungs- bzw. Strahlungsintensitäten aufgenommen und diese dann zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden. Es werden zum Beispiel aus jedem Einzelbild mit jeweils unterschiedlicher Beleuchtungs- bzw. Strahlungsintensität aufgenommenen Einzelbilderschar, die Bildpunktamplituden (Pixel herangezogen), die innerhalb eines als gültig definierten Amplitudenbereiches (typisch zwischen 0 und 245 LSB) liegen. Bildpunktamplituden mit Amplitudenwertung, die auf Überstrahlung schließen lassen (z. B. > 245 LSB) bleiben bei der Auswertung unberücksichtigt. Liegen aus mehreren Bildern gültige Bildpunktamplituden zu einem Bildpunkt vor, kann aus den normierten Bildpunktamplituden ein Mittelwert gebildet werden. Es ist möglich, alle beschriebenen Berechnungen auf die benutzte Strahlungs- bzw Beleuchtungsintensität normierten Amplitudenwerte durchzuführen.
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.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Koordinatenmessgerätes,
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Koordinatenmessgerätes in Prinzipdarstellung,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines Koordinatenmessgerätes mit Bildverarbei- tungs- und Laserabstandssensor,
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines Messverfahrens,
Fig. 5 eine weitere Prinzipdarstellung eines Messverfahrens,
Fig. 6 eine Prinzipdarstellung einer Konturverfolgung,
Fig. 7 Lichtintensitätskurven, Fig. 8 eine Soll- und eine Ist-Lichtintensitätskurve,
Fig. 9 Soll- und Ist- Vergleich von Konturdaten,
Fig. 10a, 10b Soll- und Ist-Konturen,
Fig. 11, 12 ein Messobjekt mit Toleranzzonen,
Fig. 13 eine Anordnung zum Messen teiltransparenter Schichten,
Fig. 14 eine Messanordnung zum Messen eines Höhenprofils,
Fig. 15 eine Messanordnung zum Messen eines Messobjektes in unterschiedlichen Stellungen,
Fig. 16 eine Anordnung zur Bestimmung der Lage eines Antastformelementes,
Fig. 17 eine Anordnung mit zwei miteinander verbundene Sensoren,
Fig. 18 eine Einspannanordnung für ein Messobjekt,
Fig. 19 einen Sensorrechen zur Messung mehrerer Messbahnen,
Fig. 20 eine Anordnung zur Messung eines Werkzeuges,
Fig. 21 eine Messanordnung mit Bildverarbeitungssensor und Laserabstands- sensor,
Fig. 22 ein Prinzipbild zur Messung von durch Extrapolation ermittelten Messpunkten und Fig. 23 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung mit einem Röntgentomogra- phiesensor.
Die Erfindung bzw. Erfindungskomplexe werden nachstehend an bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert.
Die entsprechenden Ausruhrungen erfolgen dabei vor dem Hintergrund, dass Kenntnisse der Koordinatenmesstechnik präsent sind. Ergänzend wird insoweit auf die Literaturstellen DE.Z.: Die Bibliothek der Technik, Koordinatenmesstechnik im industriellen Einsatz, Verlag Moderne Industrie, Band 203 (ISBN 3-478-93212-2) sowie DE.Z.: Die Bibliothek der Technik, Multisensor Koordinatenmesstechnik, Verlag Moderne Industrie, Band 248 (ISBN 3-478-93290-4) verwiesen, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird und deren Inhalte zum Offenbarungsgehalt der Beschreibung gehört.
In Fig. 1 ist rein prinzipiell ein Koordinatenmessgerät 10 dargestellt, das mit dem für die jeweilige Lösung einer Messaufgabe erforderlichen Sensor bzw. den erforderlichen Sensoren ausgestattet ist. Die Sensoren können wahlweise montiert oder demontiert werden oder über entsprechende Sensorwechselsysteme auch während des Betriebes automatisch ein- und ausgewechselt werden. Hierdurch ist ein flexibles Messen komplexer Werkstückgeometrien möglich. Selbstverständlich wird die Erfindung nicht verlassen, wenn eine entsprechende Anzahl von ausgewählten Sensoren fest auf dem Gerät montiert gelassen wird, um in dieser Konfiguration Objekte zu messen.
Das hinlänglich bekannte und noch einmal in der Fig. 1 wiedergegebene Prinzip eines Koordinatenmessgerätes 10 umfasst einen z. B. aus Granit bestehenden Grundrahmen 12 mit Messtisch 14, auf dem ein zu messendes Objekt 16 positioniert wird, um dessen Oberflächeneigenschaften zu messen.
Entlang dem Grundrahmen 12 ist ein Portal 18 in Y-Richtung verstellbar. Hierzu sind Säulen oder Ständer 20, 22 gleitend am Grundrahmen 12 abgestützt. Von den Säulen 20, 22 geht eine Traverse 24 aus, entlang der ein Schlitten verfahrbar ist, der seinerseits eine Pinole oder Säule 26 aufnimmt, die in Z-Richtung verstellbar ist. Von der Pinole 26 bzw. ggfs. einer mit der Pinole 26 verbundenen Wechselschnittstelle 28 geht ein Sensor 30 aus, der im Ausfuhrungsbeispiel als taktiler Sensor ausgebildet ist, der dann, wenn die Pinole 26 einen Bildverarbeitungssensor enthält, taktil-optisch misst. Insoweit wird jedoch auf hinlänglich bekannte Techniken verwiesen, genauso wie in Bezug auf weitere zum Einsatz gelangende Sensoren wie Laserabstandssensor, Weißlichtinterferometer, Bildverarbeitungssensoren, Röntgensensorik oder chromatischer Fokussensor oder konfokal Scanning-Messkopf, ohne dass hierdurch eine Einschränkung der erfindungsgemäßen Lehre erfolgt. Der bzw. die Sensoren werden entsprechend der Messaufgabe ausgewählt und eingesetzt, um das Koordinatenmessgerät 10 für die jeweilige Messaufgabe optimal zu konfigurieren. Gleichzeitig werden Probleme gelöst, die bei üblichen Koordinatenmessgeräten auftreten.
Um das Koordinatenmessgerät 10 mit dem geeigneten Sensor nutzen zu können, kann das Koordinatenmessgerät einen Sensorwechsler aufweisen, wie dies prinzipiell der Fig. 2 zu entnehmen ist. So können mehrere Sensoren jeweils wahlweise über eine Wechselschnittstelle mit dem Koordinatenmessgerät versehen und von Hand oder durch automatisches Abholen des Koordinatenmessgerätes an einer Parkstation ausgewechselt werden.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt eines Koordinatenmessgerätes mit einer Pinole 32 in Draufsicht wiedergegeben. Die mit der Pinole verbindbaren Sensoren sind mit den Bezugszeichen 34, 36, 38 gekennzeichnet. Dabei können die Sensoren 34, 36, 38 optisch oder taktil ausgeführt sein, um nur beispielhaft Sensorarten zu nennen. Das Koordinatenmessgerät, d. h. die Pinole 32 ist in Y-X-Z-Richtung derart verstellbar, um einen Austausch der Sensoren 34, 36, 38 vorzunehmen. Im Ausfuhrungsbeispiel positioniert die Pinole 32 und somit das Koordinatenmessgerät auf einem Positionierweg 40 den Sensor 34 in eine Parkstation 42 und ist sodann in der Lage, einen der in der Parkstation 42 abgelegten Sensoren 36, 38 aufzunehmen und wieder an der Pinole 32 anzubringen. Die Parkstation 42 bzw. das Tasterwechslersystem kann durch eine Verstellachse 44 so verstellt werden, dass der Tasterwechsler 42 bei Nichtbetrieb außerhalb des Messvolumens des Koordinatenmessgerätes angeordnet ist. Bei Anwendung von Bildverarbeitungssensoren in Koordinatenmessgeräten ist es für den Anwender erforderlich, verschiedene Vergrößerungen einzustellen. Dem widerspricht die Forderung nach kostenoptimierten optischen Systemen sowie hohen Abbildungsgüten, die mit den sonst erforderlichen Zoom-Optiken nur schwer zu erreichen sind. Um diesen Forderungen zu genügen ist vorgesehen, dass die Kamera des Bildverarbeitungssensors mit einer größeren Auflösung (Pixelanzahl) gewählt wird, als die Auflösung des verwendeten Monitors bzw. des für die Bilddarstellung verwendeten Monitorsausschnitts. Im Weiteren kann die Kamera mit wahlfreiem Zugriff auf bestimmte Ausschnitte des Gesamtbildes ausgestattet sein. Es ist dann möglich, dass im Live-Bild oder Beobachtungsbild des Koordinatenmessgerätes nur ein Ausschnitt des Gesamtbildes dargestellt wird, der auf das Format des jeweiligen Anzeigefensters bzw. Monitors vergrößert wird. Im Ergebnis hat der Anwender die Möglichkeit gezoomte Ausschnitte des Bildes entsprechend seinen Vorstellungen auszuwählen. Die Vergrößerung zwischen Messobjekt und Monitorbild kann durch Verändern des gewählten Ausschnittes des Kamerabildes durch die Software gesteuert werden oder auch das Live- Bild in gleicher Weise dargestellt werden. Die Vergrößerung zwischen Messobjekt und Monitorbild kann durch Verändern des gewählten Ausschnittes des Kamerabildes verändert werden. Dies kann gegebenenfalls durch einen Drehknopf, der in das Steuerungssystem des Koordinatenmessgerätes integriert ist, oder über einen Softwareregler bedient werden. Es ist fernerhin möglich, dass bei Einsatz einer hochauflösenden Kamera das Bild bzw. der Bildausschnitt nur in der geringeren Auflösung des Monitors angezeigt wird, im Hintergrund jedoch die volle Auflösung der Kamera zur digitalen Bildverarbeitung eingesetzt wird, um die Genauigkeit zu steigern. Die wirkliche optische Vergrößerung der Abbildungsoptik der Bildverarbeitung ist hierbei relativ gering (typisch 1-fach, höchstens jedoch 5-fach) und durch die Darstellung lediglich eines Ausschnittes des hoch auflösenden Kamerabildes auf dem geringer auflösenden Monitor wird die optische Wirkung einer höheren Vergrößerung erreicht.
Das zuvor erläuterte Verfahren soll prinzipiell anhand der Fig. 3 erläutert werden. In der Fig. 3 ist ein Ausschnitt eines Koordinatenmessgerätes angeordnet. So ist auf dem Messtisch 12 das zu messende Objekt 16 dargestellt. Oberhalb des Messobjekts 16 sind ein Abbildungsobjektiv 46 sowie eine Kamera wie CCD-Kamera 48 angeordnet, die über einen Rechner 50 mit einem Monitor 52 verbunden ist. Durch die Hardware des Rechners 50 bzw. Rechners wird es möglich, die Auflösung zwischen der Kamera 48 und dem Monitor 52 rechnerisch anzupassen, um z. B. eine größere Kameraauflösung zu verwenden, als durch den Monitor 52 wiedergegeben werden kann. Gleichfalls ist es hierbei möglich, mit wahlfreiem Zugriff auf bestimmte Ausschnitte des Gesamtbildes zuzugreifen oder das Live- oder Beobachtungsbild des Koordinatenmessgerätes nur als Ausschnitt des Gesamtbildes auf das Format des Anzeigefensters vergrößert darzustellen. Durch die Wahl verschiedener Ausschnitte des erfassten Kamerabildes für die Darstellung auf dem Monitor 52 kommt für den Betrachter eine unterschiedlich wirksame Vergrößerung des Gesamtstrahlenganges zustande. Diese Vergrößerung kann durch Veränderung des Ausschnitts den Erfordernissen der Anwendung angepasst werden. Durch z. B. einen an den Rechner 50 angeschlossenen elektronischen Drehgeber 54 ist dies ergonomisch bedienbar. Es kann ferner realisiert werden, dass die eigentliche Bildauswertung im Rechner 50 mit der vollen Auflösung des erfassten Kamerabildes durch die Kamera 48 erfolgt. Als typische Vergrößerung für das Messobjektiv 46 kommt hierbei eine einfache, höchstens jedoch 5 -fache Vergrößerung in Frage. Eine höhere optische Vergrößerung wird durch die zuvor beschriebene Auflösungsanpassung realisiert. Durch eine zusätzliche Anordnung eines Spiegels 56 und einer weiteren Kamera 58 ist es möglich, den Auslösungsbereich noch stärker zu variieren. Die Umschaltung erfolgt ebenfalls über den Rechner 50. Es können hierbei sowohl Kameras mit verschiedener Chipgröße bei gleicher Pixelanzahl als auch mit verschiedener Pixelanzahl bei gleicher Chipgröße oder beides kombiniert verwendet werden. Zusätzlich kann ein Laserab- standssensor 60 den gleichen optischen Strahlengang verwenden.
Im Ausführungsbeispiel wird die Kamera 58 mit einer zusätzlichen Nachvergrößerungsoptik 62 ausgestattet, um den Abbildungsmaßstab zu definieren. Die im Strahlengang verwendeten optischen Teiler oder Spiegel, die in der Fig. 3 mit den Bezugszeichen 56 und 64 gekennzeichnet sind, sind so ausgelegt, dass nach der Teilung alle betroffenen Kameras 48, 58 bzw. Sensoren 60 mit der gleichen Lichtintensität ausgestattet sind. Über einen weiteren optischen Teiler 66 und eine Beleuchtungseinrichtung 68 wird ein integriertes Hellfeldauflicht realisiert. Zusätzlich zu der erläuterten Verfahrensweise kann durch Re-Sampling aus dem jeweils erfassten Kamerabild ein noch hö- her aufgelöstes Kamerabild mit dem Zwecke der Darstellung einer noch höheren Vergrößerung dargestellt werden. Hierbei werden jeweils zwischen real gemessenen Bildpunkten zusätzliche Bildpunkte durch Interpolation rechnerisch ermittelt.
Ein Problem bei bekannten Koordinatenmessgeräten besteht darin, dass einmal erzeugte Programme zum Messen von Werkstücken nachträglich geändert bzw. nachträglich zusätzliche Merkmale aus den bereits gewonnenen Messergebnissen generiert werden sollen. Dies ist nach dem gegenwärtigen Stand der Technik nicht möglich, da die entsprechenden zugehörigen Technologiedaten nicht mehr vorhanden sind. Erfindungsgemäß ist es zur Lösung des Problems vorgesehen, dass die mit einem oder mehreren Sensoren des Koordinatenmessgerätes gemessenen Messpunkte bzw. Video-Bilder bzw. Röntgenbilder sowie deren zugehörige Position und andere Technologieparameter wie Einstellwert des verwendeten Beleuchtungssystems, Lichtintensität oder Vergrößerung des verwendeten Objektivs des Koordinatenmessgerätes während des Messablaufs aufgenommen abgespeichert und für eine spätere Auswertung so zu Verfügung gestellt werden. Analog zu dieser beschriebenen Vorgehensweise ist es ebenfalls möglich, dass mit dem Bildverarbeitungssensor mehrere Teilbilder eines Messobjekts einzeln gemessen und zu einem Gesamtbild des Gesamtmessobjekts oder zu einem Gesamtbild von Teilbereichen des gesamten Messobjekts zusammengefügt werden. Dieses Bild kann gespeichert werden und später auf einem separaten Arbeitsplatz ausgewertet werden. Hierzu werden ebenfalls die Kalibrierparameter des zur Bildaufnahme eingesetzten Koordinatenmessgerätes mitgespeichert und bei der Auswertung der Software erneut eingesetzt. Dies soll prinzipiell anhand der Fig. 4 erläutert werden.
Ein Messobjekt 68 soll mit einem Bildverarbeitungssensor gemessen werden. Mit den Bezugszeichen 70, 72, 76, 78 sind Bildausschnitte dargestellt, die bei verschiedenen Positionen im X-,Y-Koordinatensystem 80 des Koordinatenmessgerätes am Messobjekt 68 erfasst werden. Zusätzlich zu den eigentlichen X- und Y-Positionen werden die Bildinhalte der an den jeweiligen Positionen erfassten Objektausschnitte abgespeichert, dazu die jeweilig zugehörigen Bildverarbeitungsauswertefenster 82, 84, 86, 88 sowie die hierzu im Koordinatenmessgerät gespeicherten Parameter wie Vergrößerung des verwendeten Objektivs, Einstellwert des verwendeten Beleuchtungssystems. Nach Er- fassung all dieser Werte kann auf einem Auswerterechner offline die eigentliche Messung der Bildinhalte und die Verknüpfung, z. B. die Messung eines Winkels 90 oder eines Abstandes 92, erfolgen.
Für den Fall, dass beim Einsatz eines Bildverarbeitungssensors das Sehfeld der Kamera nicht ausreicht, um das durch Wählen des gewünschten Auswertebereichs (Bildverarbeitungsfenster) definierte Areal des Messobjekts auf einmal zu erfassen, ist vorgesehen, dass automatisch ein Bild aus mehreren Teilen zusammengesetzt wird, das dem Anwender anschließend wie ein gemessenes Bild dargestellt und zur Auswertung zur Verfügung gestellt wird. Dies wird prinzipiell anhand der Fig. 5 verdeutlicht. Es soll an einem Messobjekt 94 ein Merkmal in Form einer Bohrung 96 gemessen werden. Das Sehfeld 98 eines Bildverarbeitungssensors reicht nicht aus, um dieses Merkmal vollständig zu erfassen. Der Bediener setzt einen Auswertebereich 100, der deutlich größer als das Sehfeld 98 ist. Die Software erkennt dies automatisch und definiert im Ausfuhrungsbeispiel vier Positionen 102, 104, 106, 108, die nacheinander gemessen werden, um ein Gesamtbild zusammenzufügen und das zu messende Merkmal, also im Ausführungsbeispiel die Bohrung 96, messtechnisch zu erfassen.
Mittels der Fig. 6 sollen beim Messen mit einer Bildverarbeitungssensorik folgende Verfahrensschritte verdeutlicht werden, die nacheinander ausgeführt werden:
Suchen des Messobjekts im Messbereich des Koordinatenmessgerätes durch Fahren eines Sensors auf einem geradlinigen, spiralförmigen, mäanderförmigen, kreisbogenförmigen oder stochastischen oder anders gearteten Suchweg, bis die Existenz eines Messobjekts detektiert wird, und
Starten eines Scanning der Außenkontur des Messobjekts (Konturverfolgung zur Erfassung der Geometrie und Lage der Außenkontur des Messobjekts).
Ferner können optional im Inneren der Außenkontur liegende Messpunkte auf dem Messobjekt durch Rastern mit einem Bildverarbeitungssensor und/oder Abtasten mit anderen Sensoren erfasst werden. So liegt auf dem Messtisch 12 ein Messobjekt 110. Ein für die Messung benutzter Bildverarbeitungssensor weist einen Auswertebereich 112 auf. Durch Bewegung auf einer z. B. spiralförmigen Bahn 114 wird die prinzipielle Lage des Messobjekts 110 auf dem Messtisch 12 durch Änderung des Bildinhalts erkannt. Beim Auftreffpunkt des Bildverarbeitungssensors mit der Objektkontur (Bereich 116) beginnt ein Außenkontur- Scanning des Messobjekts 110 bis zur vollständigen Erfassung der Außenkontur entlang der Bahn 118 (Konturverfolgung). Danach wird zur vollständigen Erfassung des Gesamtmessobjekts automatisch ein rasterförmiges Erfassen des inneren Bereichs des Messobjektes 110 in den zuvor definierten Außengrenzen 120 durchgeführt, so dass anschließend das Gesamtmessobjekt 118 zur Auswertung zur Verfügung steht.
Ein Problem beim Einsatz von Koordinatenmessgeräten mit Bildverarbeitungssensoren besteht darin, dass die verschiedenen Beleuchtungssysteme nicht lineare Kennlinien aufweisen. Dies führt u. a. dazu, dass verschiedene Messobjekte nicht richtig gemessen werden können oder Programme von einem auf das andere Gerät nicht ohne Weiteres übertragbar sind. Um dieses Problem zu lösen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Kennlinien der Beleuchtungseinrichtungen des Bildverarbeitungssensorsystems des Koordinatenmessgerätes aufgenommen werden, d. h. es wird die Abhängigkeit der Beleuchtungsintensität vom Einstellbild der Bedieneroberfläche des Messgerätes durch Messen der Intensität zum zugehörigen Einstellwert mit der Bildverarbeitungssensorik erfasst. Entsprechende Messergebnisse werden als Kennlinie im Rechner des Messgerätes gespeichert. Auch besteht die Möglichkeit, die Messwerte in einer sogenannten Lichtbox zu speichern, die die Steuerung der Beleuchtungsintensität im Betrieb des Koordinatenmessgerätes vornimmt. Führt man diese Lichtkennlinienmessung an einem kalibrierten Referenzobjekt oder zumindest für mehrere Geräte an einem einheitlichen Kalibrierobjekt durch, wird die Möglichkeit eröffnet, die Geräte in ihrem Verhalten nach außen hin, d. h. in ihrem Verhalten bezüglich Abhängigkeit Einstellwert Licht - physikalischer Beleuchtungswert auszugleichen und somit die Programmübertragbarkeit von verschiedenen Geräten sicherzustellen.
Um die Bedienung der Geräte zu erleichtern ist es sinnvoll, die Kennlinie so zu korrigieren, dass für den Bediener eine Linearität vorherrscht, d. h. , dass im Betrieb des Ko- ordinatenmessgeräts die vorher eingemessene Kennlinie so für die Korrekturberechnung berücksichtigt wird, dass scheinbar eine lineare Kennlinie für den Bediener vorliegt. Sodann liegen die Einstellwerte und die Beleuchtungsintensität in linearer Beziehung zueinander. Der Anstieg dieser linearen Kennlinie kann sodann für mehrere Geräte durch einen einfachen Korrekturfaktor ausgeglichen werden.
So ist in Fig. 7 oben links eine original Lichtkennlinie 122 eines Beleuchtungssystems für ein optisches Koordinatenmessgerät dargestellt. Die Beleuchtungsintensität E hängt nicht linear von dem Stromfluss I durch die Beleuchtungsquelle ab. In dem Graphen der Fig. 7 oben rechts ist eine ähnliche, jedoch im Detail unterschiedliche Kennlinie 122 eines zweiten Koordinatenmessgerätes wiedergegeben. Durch Erfassung der Abhängigkeit der Beleuchtungsintensität E von dem Stromfluss I an Stützstellen 124 bzw. 126 der jeweiligen Kennlinie 120 bzw. 122 und Hinterlegen dieser Stützstelleninformationen in einem Steuerrechner für die Beleuchtungseinstellung werden diese durch Division des Vorgabewertes zur Einstellung desjenigen Stroms I derart korrigiert, dass sich eine gleiche lineare Kennlinie für beide Messgeräte ergibt. Diese sind in den unteren Darstellungen der Fig. 7 wiedergegeben und mit den Bezugszeichen 128, 130 gekennzeichnet. Im Ergebnis sind bei einem Vorgabewert die gleichen Beleuchtungsintensitäten erreicht.
Fig. 8 zeigt die Vorgehensweise zum Regeln der Lichtintensität E. Beim Erstellen eines CNC-Programms für das Messen mit z. B. Bildverarbeitungssensorik wird im Teach-In durch die Kombination von Koordinatenmessgerät mit Messobjekt im z. B. Auflicht eine Lichtkennlinie 132 wirksam. Der Sollwert der Beleuchtungsintensität Es wird durch den Beleuchtungsstrom I1 eingestellt. Wird nun ein anderes Messobjekt oder eine andere Stelle des Messobjektes gemessen, können sich die Reflexionseigenschaften des Materials geändert haben, was zu einer Änderung des Anstiegs der Lichtkennlinie führt. Diese zweite Lichtkennlinie 133 ist ebenfalls in Fig. 8 dargestellt. Wird nun die Beleuchtungsintensität nach Einstellen des Stromes Ij gemessen, wird als Ergebnis die Beleuchtungsstärke Ei ermittelt. Diese entspricht nicht dem Sollwert Es. Da aus Ij und Ei der Anstieg der nun aktuell gültigen Lichtkennlinie bekannt ist, kann auf einfache Weise der notwendige Strom Is errechnet werden, um die Soll-Liststärke Es einzustellen. Der physikalische Aufbau für den zuvor beschriebenen Vorgang ist der Fig. 2 zu entnehmen, in der die Lichtquelle 68, der Spiegel 66 und das Objektiv 46 die Beleuchtungseinrichtung darstellen. Die Berechnung erfolgt über den Rechner 50. Das Reflexionsverhalten des Messobjekts 16 ist innerhalb der Messobjekte unterschiedlich und erzeugt die unterschiedliche Reaktion auf Strom I und Beleuchtungsintensität E.
Mit Koordinatenmessgeräten ist es möglich, Konturen auf Werkstückflächen zu scannen. Dies kann sowohl mit einem Sensor oder auch bei kombiniertem Betrieb mit mehreren Sensoren realisiert werden. Erfolgt eine Auswertung der Konturen durch Vergleich mit Sollkonturen aus z. B. CAD-Files, ist es erforderlich Soll- und Ist-Rechner intern übereinander zu legen, um einen grafischen Vergleich zu realisieren. Insbesondere bei flexiblen oder biegsamen Teilen ist dies durch einfaches Verschieben der Relativlage oder Verdrehen der Relativlage nicht möglich, da die Teile elastisch verformt sind. Durch Vorgehen nach der wie folgt beschriebenen eigenerfinderischen Gehalt aufweisenden Methode, wird dieses Problem gelöst. Es werden bei der Best-Einpassung zwischen Soll- und Ist-Kontur neben der Relativlageveränderung zwischen Soll- und Ist- Kontur an sich auch die Länge von Konturabschnitten entsprechend der Soll-Länge bei Beibehaltung der Krümmung oder alternativ die Konturkrümmung bei Beibehaltung der Konturlänge an der Ist-Kontur so verändert, dass eine optimale Überdeckung mit der Soll-Kontur erreicht wird. Sind Teile mit ausgezeichneten Geometriemerkmalen durch Elastizität oder Verformung schwierig zu überprüfen, kann dieser Vorgang dadurch unterstützt werden, dass die Einpassung zwischen Ist- und Soll-Kontur an einer Gruppe von Ist- und Soll-Konturen an einzeln ausgezeichneten Merkmalen, wie Kreuzungspunkten von Konturen oder Kreisstrukturen oder anderen wiederkehrenden Strukturen erfolgt und so einer Verzerrung der Ist-Kontur zur optimalen Überdeckung mit der Soll- Kontur generiert wird. In analoger Weise ist dies bei zylindrischen Teilen möglich, in dem die auf der Zylinderoberfläche gemessenen Konturen auf der Zylindermantelfläche partiell verdreht oder verschraubt werden, um eine optimale Überdeckung zwischen Soll- und Ist-Kontur herzustellen. Diese Verfahrensweise bietet sich insbesondere zur Messung von in der Medizin üblichen Stents an. Die oben beschriebene Methode ist auch in analog umgekehrter Vorgehensweise, d. h. Anpassung der Soll an die Ist- Geometrie möglich.
Fig. 9 soll prinzipiell verdeutlichen, dass die Ist-Kontur zur optimalen Überdeckung mit der Soll-Kontur in einer Zylinder-Mantel-Fläche partiell verdreht oder verschraubt wird. Mit dem Bezugszeichen 134 ist eine Punktwolke dargestellt, die im Wesentlichen durch eine zylinderförmige Mantelfläche repräsentiert wird. Durch Verzug des Messobjekts sind die Strukturen auf dieser zylinderförmigen Mantelfläche entlang der Zylinderachse zueinander verdreht bzw. verwunden. Durch die erfindungsgemäße Lehre wird diese Verwindung mathematisch durch Rückdrehen der Strukturen in die Ausgangsposition kompensiert. Dies wird dadurch realisiert, dass die jeweiligen Schnitte der Messpunktwolke quer zur Zylinderachse über einen Soll-/Ist- Vergleich mit entsprechenden Solldaten verglichen werden und hieraus die notwendige Verdrehlage für den jeweiligen Schnitt berechnet wird. Dies wird dann für beliebig viele Schnitte durch die Zylinderachse durchgeführt bzw. zwischen einzelnen Schnitten interpoliert die Verwindung korrigiert. In der unteren Darstellung der Fig. 9 sind Schnitte und Soll-/Ist- Vergleich und Rückdrehen dargestellt. Erwähntermaßen wird mit dem Bezugszeichen 134 die Messpunktwolke eines eine Zylinderform aufweisenden Messobjektes wiedergegeben. Dabei wird die Messpunktwolke 134 mit Verwindung dargestellt, wobei in den Schnitten 136, 138, 140 jeweils eine unterschiedlich starke Verwindung vorliegt. In diesen Schnittebenen wird entsprechend der Darstellung gemäß dem unteren Teil der Fig. 9 eine Sollpunkt-Lage 142 mit einer Istpunkt-Lage 144 verglichen und hieraus der Verdrehwinkel 146 berechnet. In dieser Weise wird für die verschiedenen Schnitte 136, 138, 140 verfahren und die Messpunkte dazwischen interpoliert. Es ergibt sich eine Messpunktwolke mit Verwindungskorrektur in den Schnittebenen 136, 138, 140. Die korrigierten Schnittebenen sind in Fig. 9 rechts oben mit dem Bezugszeichen 148, 150, 152 gekennzeichnet. Es ist somit möglich, z. B. die Auswertefenster für nachfolgende Bildverarbeitungssensoren an den zu den Strukturen zugeordneten Orten entsprechend Solldaten festzulegen. Die zu der Punktwolke 134 korrigierte Punktwolke ist mit dem Bezugszeichen 154 versehen. Fig. 10 a zeigt ein Beispiel, wie aus einer Ist-Kontur 156 durch Veränderung der Krümmung bei Beibehaltung der Länge eine bessere Überdeckung zu einer Sollkontur 158 für den anschießenden Vergleich mit dieser hergestellt werden kann. Kreis 160 stellt hierbei dar, dass durch Krümmungsveränderung bei konstanter Länge (in diesem Fall Umfang) eine bessere Anpassung an die Soll-Kontur 158 ermöglicht wird.
In Fig. 10 b ist gezeigt, wie bei Beibehaltung der Krümmung der Konturen durch Veränderung der Länge von Konturabschnitten eine bessere Überdeckung zwischen SoIl- /Ist-Wert zum Zwecke des späteren Vergleichs ermöglicht wird. Dabei ist mit dem Bezugszeichen 162 die Ist-Kontur und mit dem Bezugszeichen 164 die Soll-Kontur wiedergeben. Die Kontur 166 ist die durch Streckung bei Beibehaltung der Krümmung an die Soll-Kontur 164 angepasste Ist-Kontur.
Erfindungsgemäß können bei der Auswertung der Abweichung zwischen Soll- und Ist- Kontur die der Soll- oder Ist-Kontur zugeordneten Toleranzzonen ausgewertet werden. Dabei werden die Toleranzzonen automatisch den Maßzahlenangaben einer CAD- Zeichnung entnommen oder alternativ durch Bedienerangaben definiert. Anhand der Erläuterungen zu den Fig. 11 und 12 soll das Verfahren näher beschrieben werden.
So ist in Fig. 11 ein Werkstück 167 bestehend aus den Elementen 1 bis 6 mit zugehörigen Bemaßungen (Maß 1 bis Maß 4) sowie die zu den Maßen zugehörigen Toleranzen wiedergegeben. Die entsprechenden Maße und Toleranzen können aus einer CAD- Zeichnung entnommen werden, alternativ jedoch auch durch Bedienereingaben definiert werden. In einem ersten Schritt wird nach dem erfindungsgemäßen Vorgehen allen E- lementen in dem vorliegenden Beispiel eine zweiseitige, symmetrische Toleranzzone zugeordnet, die pro Element unterschiedliche Breiten aufweisen kann. Aus der Fig. 11 ist ersichtlich, dass dem Element 1 durch Maß 2 bezüglich Element 3 und durch Maß 4 bezüglich Element 5 zwei unterschiedlich breite Toleranzzonen zugeordnet werden müssen. Analog sind dem Element 2 bezüglich Element 4 durch Vorgabe des Maßes 3 und bezüglich Element 6 durch Vorgabe des Maßes 1 unterschiedliche Toleranzzonen zuzuordnen. Die Berechnung und Zuordnung der unterschiedlichen Toleranzzonen zu den Elementen erfolgt erfindungsgemäß automatisch durch Analyse sämtlicher Be- zugsmaße, die für ein Element innerhalb der Zeichnung definiert sind und durch automatische Unterteilung der Toleranzzonen pro Zeichnungselement entsprechend der für das Element vorhandenen Bezugsmaße.
Im vorliegenden Beispiel bedeutet dies, dass für das Element 1 automatisch zwei Toleranzzonen definiert werden (s. Fig. 12). Die obere Toleranzzone entsteht durch die dem Maß 2 zugeordnete Toleranz, die untere Toleranzzone entsteht durch die dem Maß 4 zugeordnete Toleranz. Entsprechend werden dem Element 2 zwei Toleranzzonen zugeordnet, wobei die in Fig. 12 dargestellte linke Toleranzzone für Element 2 aus der dem Maß 1 zugeordneten Toleranzzone entsteht, die rechte Toleranzzone für Element 2 durch die dem Maß 3 zugeordnete Toleranzzone entsteht. Die an dem realen Werkstück 166 aufgenommenen Messpunkte werden in einem ersten Schritt entsprechend ihrer Lage einer der automatisch bestimmten Toleranzzonen zugeordnet. Zur Überprüfung der Einhaltung der Toleranzzonen werden die den jeweiligen Toleranzzonen zugeordneten Messpunkte bestmöglich in die um die Sollkontur definierte Toleranzen im Werkstück 166 ohne Bindung von Freiheitsgraden eingepasst, wobei die Einpassbedingungen abhängig von der Toleranzart automatisch ausgewählt werden. Die entsprechende Ü- berprüfung auf Toleranzzonenauswertung erfolgt sequentiell für alle Toleranzzonen und alle diesen Toleranzzonen jeweils zugeordneten Messpunkte.
Bei Einsatz einer Bildverarbeitung mit Autofokussensoren besteht häufig das Problem, dass teiltransparente Schichten in ihrer Höhenausdehnung gemessen werden müssen. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass mit dem Bildverarbeitungssensor im Autofokusbetrieb für mehrere Auswertebereiche gleichzeitig Autofokusmesspunkte an mehreren semi-transparenten Schichten generiert werden. Dies wird dadurch realisiert, dass der Bildverarbeitungssensor in Messrichtung verfahren und gleichzeitig mehrere Bilder aufgenommen werden. In den jeweils festgelegten Auswertebereichen werden entsprechend einem Kontrastkriterium die Fokusmesspunkte errechnet. Dies ergibt sich aus der Fig. 13. Ein Bildverarbeitungssensor 168 wird zur Realisierung eines Autofokusverfahrens entsprechend der Z- Achse so bewegt, dass der Fokuspunkt 170 des Sensors 168 in unterschiedlichen Positionen innerhalb des semi-transparenten Messobjekts 172 platziert wird. Hierdurch wird eine Kontrastkennlinie 174 aufgenommen. Jedes Maximum der Kontrastkennlinie repräsentiert den Ort der jeweils semi-transparenten Grenzschicht zwischen verschiedenen Materialschichtarten und aus dieser Kontrastkurve 174 können sodann die entsprechend zugeordneten Z-Positionen Zl, Z2 und Z3 berechnet werden. Hierbei kommen übliche Verfahren zum Kontrastautofokusmessen zum Einsatz.
Mit Laserabstandssensoren in Koordinatenmessgeräten werden Konturen auf Werkstückoberflächen in Sensoπϊchtung gescannt, d. h. in einer Richtung, verschieden von der Sensormessrichtung, wird das Koordinatenmessgerät auf einer vorgegebenen Bahn bewegt. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Lageregelung des Sensors bzw. der Lageregelkreis des Koordinatenmessgerätes in Abhängigkeit von der Auslenkungsanzeige des Laserabstandssensors so gesteuert wird, dass die Auslenkung des Laserab- standssensors konstant bleibt. Somit ist es möglich, Höhenlinien an einem Messobjekt zu scannen. Ein entsprechendes Höhenlinienscanning wird anhand der Fig. 14 verdeutlicht. So liegt ein Messobjekt 176 auf einem Messtisch eines Koordinatenmessgerätes und wird mit einem Abstandssensor wie Laserabstandssensor 178 des Koordinatenmessgerätes gescannt. Dabei wird grundsätzlich der Laserabstandssensor 178 in seiner Bewegung so gesteuert, dass der Abstand zur Materialoberfläche konstant ist. Im konkreten Fall wird die Z-Position des Sensors 178 konstant gehalten und durch Regeln der X- und Y-Position erreicht, dass der Sensormesspunkt immer in einer Ebene 180 bleibt und somit eine Höhenlinie 182 am Messobjekt 176 gescannt wird.
Ein weiteres Problem beim Einsatz von Koordinatenmessgeräten besteht darin, dass die Messobjekte von verschiedenen Seiten gemessen werden müssen. Wird jedoch die Lage des Messobjekts im Koordinatenmessgerät verändert, geht der Bezug der Messpunkte untereinander verloren und eine gemeinsame Auswertung der Messpunkte ist nicht mehr möglich. Um diese Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß wie folgt verfahren:
Messen der Position von einer oder mehreren, vorzugsweise drei Referenzmarken 184, 186 188 in Form von z. B. Kugeln am Messobjekt 190 bzw. einer das Messobjekt 190 aufnehmenden Halterung 191 wie Rahmen, Speichern der Position im Rechner des Koordinatenmessgerätes,
Messen von beliebigen durch -ein oder mehrere Sensoren 192 zugänglichen Punkten 194 am Messobjekt 190,
Veränderung der Lage des Messobjekt 190 im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes durch Hand oder eine integrierte Drehachse oder Drehschwenkachse (Pfeil 196),
erneutes Messen der Referenzmarken 184, 186, 188 und Bestimmung deren veränderter Position 198, 200, 202 im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes,
interner Abgleich der jeweiligen Referenzmarken 184, 186, 188 bzw. deren Positionen 198, 200, 202 derart, dass zwischen diesen software-intern eine minimierte Verlagerung vorliegt,
Messen weiterer Punkte 204 am Messobjekt 190 mit einem oder mehreren Sensoren 192 des Koordinatenmessgerätes,
Wiederholung der oben genannten Vorgänge in beliebiger Anzahl, gemeinsame Auswertung aller, während der oben beschriebenen Messzyklen erfassten Messpunkte 194, 204 des Messobjekts 190 in einem Koordinatensystem.
Koordinatenmessgeräte mit verschiedenen Sensoren weisen unter anderem auch wahlweise Sensoren mit einem opto-taktilen Taster auf. Dabei erfolgt die Bestimmung der Lage des Antastformelementes (Kugel- oder Zylinder) durch einen Bildverarbeitungssensor. Das Problem besteht darin, diesen Sensor zur Position der Tastkugel zu justieren. Dies kann dadurch gelöst werden, dass auf der den Sensor tragenden Koordinatenachse zusätzlich eine Verstelleinheit angeordnet wird, die eine Relatiwerstellung zwischen dem Antastformelement (Tastkugel inklusive Taststift und Halter) in dem BiId- verarbeitungssensor ermöglicht. Z. B. über ein Autofokusverfahren ist danach ein automatisches Scharfstellen des Antastformelementes in der Relation zum Bildverarbeitungssensor möglich.
So ist in Fig. 16 ein taktil-optischer Sensor 210 (auch opto-taktiler Sensor genannt) in einem Koordinatenmessgerät auf einer Verstellachse 208 angeordnet, die auf einer Koordinatenachse des Koordinatenmessgerätes, vorzugsweise der Z-Achse 208 aufgesetzt ist, die im Ausführungsbeispiel mit der optischen Achse eines optischen Sensors 210 zusammenfallt. Durch separates Ansteuern einer zweiten Z-Achse (Stelleinrichtung 210) wird es möglich, die Relativposition zwischen Antastformelement 212 des takti- loptischen Sensors 206 zur Scharfebene 214 des optischen Sensors 210 gezielt zu verstellen.
Koordinatenmessgeräte sind im Allgemeinen am Einsatzort unterschiedlichen Einsatztemperaturen ausgesetzt. Sind mehrere Sensoren am Koordinatenmessgerät angebracht, führt dies dazu, dass thermisch bedingt sind die Positionen zwischen den verschiedenen Sensoren verändern. Dies führt zu Messfehlern. Zur Kompensation dieser wird die Temperatur der zur Befestigung der verschiedenen Sensoren benötigten mechanischen Baugruppen an einer oder mehreren Stellen gemessen und die Ausdehnung der entsprechenden mechanischen Komponenten bei der Berechnung der Messpunkte, die von den verschiedenen Sensoren erfasst werden, berücksichtigt.
So zeigt Fig. 17 beispielhaft eine Anordnung mit zwei Sensoren 218, 220 an einer Z- Achse 222 eines Koordinatenmessgerätes. Die Sensoren 218, 220 sind eine oder mehrere Verbindungselemente 224 miteinander und der Z-Achse 222 verbunden. Durch einen Temperatursensor 226 wird die Temperatur des oder der Verbindungselemente 224 während der Messung fortwährend gemessen und über einen Auswerterechner 228 die entsprechende Längenveränderung korrigiert und für die Messergebnisse berücksichtigt.
Um ein Messobjekt während des Messens auf einem Koordinatenmessgerät von mehreren Seiten messen zu können ist es sinnvoll, dass das Messobjekt in eine Drehachse eingespannt und so in eine für die Messung mit den verschiedenen Sensoren optimale Position eingedreht werden kann. Ergänzend hierzu ist es möglich, das Messobjekt zusätzlich zur Drehachse selbst mit einer entsprechend angeordneten Gegenspitze aufzunehmen. Beim Einspannen eines Messobjekts zwischen Spitzen tritt jedoch das Problem auf, dass die Spannkraft der Gegenspitze zu Verformungen des Messobjekts fuhren kann. Um hierdurch bedingte Fehler auszuschließen, wird vorgeschlagen, dass das Messobjekt konstant verformt wird bzw. die Gegenspitze automatisch bis zur Erreichung einer vordefinierten Kraft an das Messobjekt heranpositioniert wird. Dabei kann die Gegenspitze gefedert gelagert sein, so dass über eine Auslenkung und einen entsprechenden Endschalter die entsprechend geforderte Kraft bestimmt werden kann.
So zeigt Fig. 18, wie beim Einspannen eines Messobjekts 230 Spitze 232 und Gegenspitze 234 bis zu einem Punkt durch eine Führung 236 gegen das Messobjekt 230 geschoben wird, bis die Gegenspitze 234 mit einem Endschalter 238 wechselwirkt. Dabei kann z. B. eine Vorspannung mittels einer Vorspannfeder 240 erzeugt werden, wobei die Zustellbewegung (Pfeil 242) der Gegenspitze 234, die durch einen entsprechenden Antrieb 244 auf die Führung 236 erreicht wird, dann unterbrochen wird, wenn die Gegenspitze 234 auf dem Endschalter 238 oder ein gleichwirkendes Element einwirkt. Hierdurch ist die Vorspannkraft des eingespannten Messobjektes 236 eindeutig definiert.
Ein weiteres Problem beim Einsatz von Koordinatenmessgeräten besteht darin, dass oft mehrere Konturen nahe beieinander gemessen werden sollen. Dies führt bei der geforderten Anzahl oft zu erheblich langen Messzeiten. Erfmdungsgemäß ist vorgesehen, , dass mehrere taktile Sensoren gleichartiger oder unterschiedlicher Bauweise dicht beieinander auf einer gemeinsamen mechanischen Achse des Koordinatenmessgerätes angeordnet werden. Fig. 19 zeigt ein Beispiel. So werden mehrere taktile Sensoren 248, 250, 252 auf einer gemeinsamen Z-Achse 254 eines Koordinatenmessgerätes angeordnet. Beim Antasten eines Messobjekts 256 werden so gleichzeitig Messpunkte 258, 260, 262 für verschiedene Positionen gemessen, die dann gemeinsam im Koordinatenmess- gerät ausgewertet werden. Beim Messen mit einem Bildverarbeitungssensor an Außenkanten von Werkstücken wie Schneidwerkzeugen besteht das Problem, dass der Bildverarbeitungssensor auf die zu messende Außenkante permanent nachzufokussieren ist. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist vorgesehen, dass zusätzlich in dem Bildverarbeitungsstrahlengang ein Laserabstandssensor integriert wird. Der Lasersensor misst in der Nähe der zu messenden Außenkante den Abstand des Bildverarbeitungssensors zur Werkstückoberfläche und ist mit einem Lageregelkreis des Koordinatenmessgerätes so verbunden, dass eine automatische Nachführung erfolgt. Der Bildverarbeitungssensor ist somit permanent fokussiert. Dies wird anhand der Fig. 20 prinzipiell verdeutlicht. An einer Z- Achse 258 eines Koordinatenmessgerätes sind zwei miteinander kombinierte Sensoren 260, 262 zur Bildverarbeitung und Laserabstandsmessung kombiniert, die über ein gemeinsames optisches System 264 Messpunkte auf einem Werkzeug 266 erfassen. Drehachse 268 das Werkzeug 266 wird durch ein Computer- und Steuerungssystem 270 des Koordinatenmessgerätes, das auch über die Sensorsignale des Koordinatenmessgerätes verfügt, so gesteuert, dass die mit dem Laserabstandssensor 262 gemessenen Messpunkte auf einer Spanfläche 272 des Werkzeuges 266 die Einstellungen der Drehachse 268 so beeinflussen, dass die Schneidkante an diesem Ort jeweils in der Abschnittebene 274 des Werkzeuges zum Liegen kommt. Mit dem Bildverarbeitungssensor 260 des gleichen Koordinatenmessgerätes ist es dadurch möglich, die Außenkontur des entsprechenden Werkzeuges zu messen. Bei konstantem Drehen und Verfahren von X-, Y- und Z-Achse des Koordinatenmessgerätes kann dieser Vorgang kontinuierlich wiederholt werden und somit ein Scannen in allen drei Koordinaten gleichzeitig durchgeführt werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Koordinatenmessgerät können Bildverarbeitungssensoren mit in den Strahlengang integrierten Lasersensoren zum Einsatz gelangen. Bei praktisch eingesetzten Systemen ist zu erwarten, dass die gewünschten optischen Eigenschaften für den integrierten Laserabstandssensor und den Bildverarbeitungssensor nicht bei den gleichen Einstellparametern (Arbeitsabstand / Vergrößerung) vorliegen. Durch eine zusätzlich einwechselbare Vorsatzoptik können Apertur und Arbeitsabstand des verwendeten Zoomoptiksystems alternativ für den Lasersensor und den Bildverarbeitungssensor optimiert werden. So sind in Fig. 21 ein Bildverarbeitungssensor 276 und ein Laserabstandssensor 278 dargestellt, die über einen Strahlenteiler 280 mit einem gemeinsamen Messobjektiv 282 in einem Koordinatenmessgerät eingesetzt sind. Dabei soll ein Messobjekt 284 angetastet, also im vorliegenden Fall berührungslos gemessen werden. Durch Einwechseln einer zusätzlichen Voroptik 286, die in einer Wechselstation 288 abgelegt werden kann, besteht die Möglichkeit, die optischen Eigenschaften des Gesamtstrahlengangs zu verändern. Dieser wird durch das Messobjektiv 282 und bei in dessen Strahlengang befindlicher oder nicht befindlicher Voroptik 286 bestimmt. Hierdurch kann eine Optimierung der Einstellparameter für den Laserabstandssensor 278 bei vorgeschalteter Voroptik 286 bzw. für den Bildverarbeitungssensor 276 bei entfernter Voroptik 286 oder umgekehrt erfolgen.
Wird mit einem Autofokussensor die Oberflächenkontur von Werkstücken gemessen, werden die Messpunkte üblicherweise vom Bediener im Teach-in-Modus vorgegeben. Sollen unbekannte Konturen in diesem Verfahren gemessen werden, ist dies nur schwierig möglich. Um dies zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass mit einem Autofokussensor ein Scanningvorgang einer Materialoberfläche dadurch durchgeführt wird, dass aus den bereits gemessenen Fokuspunkten durch Extrapolation der voraussichtliche Ort des nächsten Messpunktes theoretisch errechnet und durch einen neuen Autofokuspunkt exakt nachgemessen wird. Wird dieser Vorgang mehrfach hintereinander wiederholt, ergibt sich ein vollautomatisches Scanning. Dabei kann sowohl die Anzahl der zu scannenden Punkte entlang einer Linie als auch ein zu scannender Bereich am Werkstück bzw. Messobjekt vom Bediener vorgegeben werden. Die Extrapolation des nächsten Messpunktes aus den beiden oder mehreren vorhergehenden Messpunkten kann durch eine lineare Extrapolation erfolgen.
So zeigt Fig. 22 ein entsprechendes Verfahren zum Scanning einer Materialoberfläche mit einem Autofokussensor. Ein Autofokussensor 290 wird in einem ersten Ort 191 durch Bewegung in der Z-Achse des Koordinatenmessgerätes zum Messen eines Oberflächenpunktes eingesetzt. Hierzu wird das Kontrastverhalten über einen Fokusbereich 292 aufgenommen und hieraus der Fokusort 294 entsprechend dem Messpunkt berechnet. Der gleiche Vorgang wird an einer nächsten Position 295 wiederholt mit entspre- chendem Fokusmessbereich 296 und Messpunkt 298. Durch z. B. Interpolation einer Geraden 300 wird die Lage des Fokusmessbereichs 302 und somit der Sensors 290 in der Position 304 definiert und dort ein Messpunkt 306 gemessen. Dieser Vorgang wird nacheinander so oft wiederholt, bis die gesamte Länge der Kontur 308 des zu messenden Objektes oder eines Teils davon gemessen wurde.
Beim Einsatz von Bildverarbeitungssensoren oder Röntgentomographiesensoren tritt das Problem auf, dass je nach Eigenschaft des Messobjekts innerhalb eines Bildes sowohl Bereiche mit starken als auch mit schwachen Intensitäten vorliegen. Dies wird durch die unterschiedlichen Reflexions- bzw. Transmissionseigenschaften der Materialien verursacht. Im Ergebnis sind für die „dunklen" Bildbereiche nur geringe Signale vorhanden mit daraus folgendem schlechten Signalrauschverhältnis. Eine stärkere Beleuchtung bzw. Bestrahlung des Objekts würde jedoch zum Überstrahlen in den hellen Bereichen führen und schließt sich somit aus.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist vorgesehen, dass zu jedem im Bildausschnitt mehrere Bilder mit unterschiedlichen Beleuchtungsintensitäten aufgenommen werden. Anschließend werden diese Bilder des gleichen Objektbereiches in der Weise zu einem neuen Gesamtbild zusammengeführt, dass die Bildpunktamplituden auf die jeweilige Beleuchtungs- bzw. BeStrahlungsintensität, die verwendet wurde, normiert werden. Zur Gesamtbildzusammensetzung werden anschließend die Pixel auf dem jeweiligen Bild verwendet, die innerhalb des zugelassenen Dynamikbereiches liegen. Amplituden mit Überstrahlung werden aus dem jeweiligen Bild nicht berücksichtigt.
Entsprechend ist in Fig. 23 eine Röntgenstrahl enquelle 308, ein Drehtisch 310 mit ein Messobjekt 312 sowie ein Röntgensensor 314 dargestellt. Die Bildpunktamplitude des Röntgendetektors 314 wird in einem Rechner- und Auswertesystem 316 gespeichert und entsprechend zuvor erläuterter Verfahrensschritte bewertet und zusammengefügt. Dabei ist es möglich, die Röntgenfrequenz der Strahlungsquelle 308 sowie Aufnahmeparameter des Detektors 316 entsprechend der beschriebenen Verfahrensweise durch das Auswertesystem 316 zu steuern.

Claims

Patentansprüche
Koordinatenmessgerät sowie Verfahren zum Messen mit einem Koordinatenmessgerät
1. Verfahren zum Messen von Werkstückgeometrien mit einem Koordinatenmessgerät mit beweglichen Verfahrachsen und einem oder mehreren Sensoren zur Erfassung von Messpunkten auf den Werkstückoberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor eine Bildverarbeitungssensorik und/oder ein schaltendes Tastsystem und/oder ein messendes Tastsystem und/oder ein in die Bildverarbeitungssensorik integrierter Laserabstandssensor und/oder ein separater Laserabstandssensor und/oder ein Weißlichtinterferometer und/oder ein taktil optischer Taster, bei dem die Lage des Antastformelementes direkt durch einen Bildverarbeitungssensor bestimmt wird, und/oder ein punktförmig arbeitender Interferometersensor und/oder ein punktförmig arbeitender Interferometersensor mit integrierter Rotationsachse und/oder ein punktförmig arbeitender Interferometersensor mit abgewinkelter Blickrichtung und/oder eine Röntgensensorik und/oder ein chromatischer Fokussensor und/oder einen Konfokal Scanning-Messkopf eingesetzt werden, wobei Art und Anzahl des oder der verwendeten Sensoren auf jeweils zu lösende Messaufgabe ausgewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor oder mehrere Sensoren mit einer Wechselschnittstelle versehen werden und manuell oder automatisch ausgewechselt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Kamera des Bildverarbeitungssensors mit einer größeren Auflösung (Pixelanzahl) gewählt wird als die Auflösung des verwendeten Monitors bzw. des für die Bilddarstellung verwendeten Monitorausschnitts. 4. Verfahren nach zumindest Anspruch 3, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Kamera mit wahlfreiem Zugriff auf bestimmte Ausschnitte des Gesamtbildes zum Einsatz kommt.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Live-Bild oder Beobachtungsbild des Koordinatenmessgerätes nur ein Ausschnitt des Gesamtbildes, auf das Format des Anzeigefensters vergrößert, dargestellt wird.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergrößerung zwischen Messobjekt und Monitorbild durch Veränderung des gewählten Ausschnittes des Kamerabildes durch die Software gesteuert wird und/oder auch das Live-Bild in gleicher Weise dargestellt wird.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergrößerung zwischen Messobjekt und Monitorbild durch Veränderung des gewählten Ausschnittes des Kamerabildes durch die Software gesteuert wird und/oder auch das Live-Bild in gleicher Weise dargestellt wird und die Bedienung der Ausschnittgröße vorzugsweise über einen Drehknopf oder Softwareregler erfolgt.
8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz einer hochauflösenden Kamera das Bild / der Bildausschnitt nur in der geringeren Auflösung des Monitors angezeigt wird, im Hintergrund jedoch die volle Auflösung der Kamera zur digitalen Bildverarbeitung eingesetzt wird. . Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wirkliche optische Vergrößerung der Abbildungsoptik des Bildverarbeitungssensors relativ gering (typisch 1-fach, höchstens jedoch < 5-fach) ist und durch die Darstellung lediglich eines Ausschnittes des hochauflösenden Kamerabildes auf dem geringer auflösenden Monitor die optische Wirkung einer höheren Vergrößerung erreicht wird.
10. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem optischen Strahlengang mehrere, mindestens jedoch 2 Kameras über Spiegel Systeme integriert sind und das gleiche Abbildungsobjektiv nutzen.
11. Verfahren nach zumindest Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Laserabstandssensor integriert ist und ebenfalls das gleiche Abbildungsobjektiv nutzt.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kameras mit verschiedener Chipgröße bei gleicher Pixelanzahl oder mit verschiedener Pixelanzahl bei gleicher Chipgröße oder beides verwendet werden.
13. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Kamerastrahlengang zusätzlich eine Nachvergrößerung oder Verkleinerung integriert ist.
14. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für die Teilung der verschiedenen Kamerastrahlen eingesetzten optischen Teiler so ausgelegt werden, dass alle Kameras die gleiche Lichtintensität erhalten. 15. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gesamtsystem zusätzlich ein Hellfeldauflichtstrahlengang integriert wird.
16. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Re-Sampling aus dem mit einer hochauflösenden Kamera aufgenommenen Bild eine entsprechend der Auflösung des Auswerte- bzw. Anzeigebereichs erforderliche Anzahl von Bildpunkten errechnet wird.
17. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem oder mehreren Sensoren des Koordinatenmessgerätes aufgenommenen Messpunkte bzw. Video-Bilder bzw. Röntgenbilder sowie die zugehörigen Positionen und andere Technologieparameter des Koordinatenmessgerätes aufgenommen und gespeichert und für eine spätere Auswertung zur Verfügung gestellt werden.
18. Verfahren nach zumindest Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Bildverarbeitungssensor mehrere Teilbilder eines Messobjektes einzeln gemessen und zu einem Gesamtbild des Gesamtobjektes oder von Teilbereichen des Gesamtobjektes zusammengefügt werden, gespeichert werden und später einer Auswertung an einem separaten Auswerterechner zugeführt werden.
19. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Messablauf einschließlich Fahrpositionen des Koordinatenmessgerätes und/oder den Bildern des Bildverarbeitungssensors und/oder den Bildern des Röntgensensors und/oder den Tastpunkten des taktilen Sensors und/oder den Tastpunkten des Lasersensors und/oder weiteren Technologieparametern abge- speichert und in späteren Computer-Läufen manuell korrigiert oder durch zusätzliche Auswertungen ergänzt werden, unter Einbeziehung des Messgerätes selbst und/oder Offline an einem separaten Computer.
20. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz des Bildverarbeitungssensors für den Fall, dass das Sehfeld der Kamera nicht ausreicht, um das durch Wählen des gewünschten Auswertebereiches (Bildverarbeitungsfenster) definierte Areal des Messobjektes auf einmal zu erfassen, automatisch ein Bild aus mehreren Teilbildern zusammengesetzt wird . und dem Anwender anschließend wie ein gemessenes Bild dargestellt und zur Auswertung zur Verfügung gestellt wird.
21. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Messen mit der Bildverarbeitungssensorik folgende Verfahrensschritte nacheinander ausgeführt werden:
1. Suchen des Messobjektes im Messbereich des Koordinatenmessgerätes durch Fahren eines Sensors, insbesondere Bildverarbeitungssensors, auf einem geradlinigen, spiralförmigen, mäanderförmigen, kreisbogenförmigen oder sto- chastischen oder anders gearteten Suchweg bis die Existenz eines Messobjektes detektiert wird;
2. Starten eines Scannings der Außenkontur des Messobjekts (Konturverfolgung zur Erfassung der Geometrie und Lage der Außenkontur des Messobjektes);
3. Optional Erfassen der im Inneren der Außenkontur liegenden Messpunkte auf dem Messobjekt durch Rastern mit Bildverarbeitungssensor und/oder Abtasten mit anderen Sensoren. 22. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinien der Beleuchtungseinrichtungen des Bildverarbeitungsstrah- lengangs, das heißt die Abhängigkeit der Beleuchtungsintensität vom Einstellwert der Bedienoberfläche des Messgeräts, durch Messen der Intensität zum zugehörigen Einstellwert mit der Bildverarbeitungssensorik erfasst und im Computer des Messgeräts gespeichert wird.
23. Verfahren nach zumindest Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinien in einer Lichtbox, die die Steuerung der Beleuchtungsintensität der verschiedenen Beleuchtungskanäle vornimmt, gespeichert werden.
24. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtkennlinien der Beleuchtungssysteme des Koordinatenmessgeräts durch Messungen an einem einheitlichen oder in seinem Reflexionsverhalten kalibrierten Objekt für mehrere Geräte vereinheitlicht werden und so die Übertragbarkeit von Programmen zwischen diesen Geräten sichergestellt wird.
25. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb des Koordinatenmessgeräts die vorher eingemessene Lichtkennlinie so für Korrekturrechnungen berücksichtigt wird, dass scheinbar eine lineare Kennlinie für den Bediener vorliegt (Einstellwert und die Beleuchtungsintensität folgen dann einem linearen Zusammenhang).
26. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstieg der linearen Kennlinie für mehrere Geräte durch einen Korrekturfaktor angeglichen wird. 7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abarbeiten von Programmen für den Betrieb des Koordinatenmessge- räts mit Bildverarbeitungssensor folgende Verfahrensschritte beim Messen von einzelnen Positionen eingehalten werden:
1. Einstellen der vorgegebenen, im Programm gespeicherten Intensität der Beleuchtungsquelle oder Beleuchtungsquellen;
2. Messen der Beleuchtungsintensität mit dem Bildverarbeitungssensor und Ü- berprüfen, ob dieser Messwert dem gespeicherten Sollwert bzw. Einstellwert entspricht;
3. Überschreitet die Abweichung zwischen Soll- und Ist-Wert einen festgelegten Betrag, wird der Einstellwert der Beleuchtungsintensität linear bzw. entsprechend der erfassten Kennlinie das Beleuchtungssystem so korrigiert, dass der gewünschte Intensitätswert wie im Programm hinterlegt erreicht wird;
4. Messen des gewünschten Objektmerkmals;
5. Wiederholung dieses Ablaufs entsprechend Programmvorgabe.
28. Verfahren nach zumindest Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung des beschriebenen Lichtregelvorgangs jeweils nur ein erstes Bild zur Aufnahme der Intensität und nach erfolgtem Einstellvorgang ein zweites Bild zum Messen aufgenommen wird.
29. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass im Koordinatenmessgerät mehrere Kennliniensätze hinterlegt werden, die dem Verhalten von weiteren ähnlichen Koordinatenmessgeräten entsprechen, zur Abarbeitung von Messprogrammen des Koordinatenmessgeräts auf einem der anderen Koordinatenmessgeräte. 30. Verfahren nach zumindest dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem und/oder mehreren Sensoren Konturen an Werkstückoberflächen erfasst werden.
31. Verfahren nach zumindest Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem oder mehreren der Sensoren des Koordinatenmessgeräts gemessenen Konturen ein direkter Vergleich zu einer vorgegebenen Soll-Kontur durchgeführt wird.
32. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auswertung der Abweichung von gemessenen Ist-Konturen und Soll- Konturen eine automatische Einpassung zwischen Soll und Ist erfolgt.
33. Verfahren nach zumindest einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Best-Einpassung zwischen Soll- und Ist-Kontur neben der Relativlageveränderung zwischen Soll- und Ist-Kontur auch die Länge von Konturabschnitten entsprechend der Soll-Länge bei Beibehaltung der Krümmung und/oder die Kontur-Krümmung bei Beibehaltung der Kontur-Länge an der Ist-Kontur so verändert wird, dass eine optimale Überdeckung mit der Soll-Kontur erreicht wird.
34. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Einpassung zwischen Ist- und Soll-Kontur oder einer Gruppe von Ist- und Soll-Konturen der einzelnen ausgezeichneten Merkmalen, wie Kreuzungspunkten von Konturen oder Kreisstrukturen oder anderen wiederkehrenden Strukturen, erfolgt und so eine Verzerrung der Ist-Kontur zur optimalen Überdeckung mit der Soll-Kontur generiert wird. 35. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Kontur zur optimalen Überdeckung mit der Soll-Kontur in einer Zylinder-Mantel-Fläche partiell verdreht oder verschraubt wird.
36. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der Abweichung zwischen Soll- und Ist-Konturen die der Soll- oder Ist-Kontur zugeordneten Toleranzzonen ausgewertet werden.
37. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzzonen automatisch aus den Maßzahlenangaben einer Zeichnung wie CAD-Zeichnung für Maßtoleranz, Formtoleranz und Lagetoleranz errechnet werden.
38. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Soll- bzw. Ist-Kontur-Segment mehrere Toleranzzonen zugeordnet werden.
39. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere, zu Gruppen zusammengefasste Soll- bzw. Ist-Konturbereiche und/oder vollständige Werkstück-Soll- und Ist-Konturen jeweils mehrere verschiedene Lage-, Maß- und/oder Formtoleranzsituationen entsprechend den Toleranzzonensystemen nacheinander automatisch ausgewertet werden.
40. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor jedes Soll- bzw. Ist-Kontur-Segment das ungünstigste Ergebnis der verschiedenen SollVIst-Vergleiche unter Zuhilfenahme der verschiedenen Toleranzzonen zur Anzeige gebracht wird.
41. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Bildverarbeitungssensor im Autofokusbetrieb für mehrere Auswertebereiche gleichzeitig Autofokusmesspunkte an mehreren semitransparenten Schichten generiert werden.
42. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Laserabstandssensor im Scanning-Modus ein Scannen entlang einer oder mehrerer Höhenlinien am Messobjekt durchgeführt wird.
43. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Lageregelkreis des Koordinatenmessgeräts in Abhängigkeit von der Auslenkungsanzeige des Laserabstandssensors so gesteuert wird, dass die Auslenkung des Laserabstandssensors konstant bleibt und hierzu die Achsen des Koordinatenmessgeräts senkrecht oder nahezu senkrecht zur Messrichtung des Laserabstandssensors bewegt werden.
44. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Koordinatenmessgerät in folgenden Verfahrensschritten gearbeitet wird:
1. Messen der Position von ein oder mehreren, vorzugsweise drei, Referenzmarken, wie Kugeln, am Messobjekt oder ortsfest dem Messobjekt zugeordnet; 2. Speichern dieser Position im Rechner des Koordinatenmessgeräts;
3. Messen von beliebigen durch ein oder mehrere Sensoren zugänglichen Punkten am Messobjekt;
4. Veränderung der Lage des Messobjekts im Messvolumen des Koordinatenmessgeräts durch Hand oder z. B. eine integrierte Drehachse oder Drehschwenkachse;
5. Erneutes Messen der Referenzmarken und Bestimmung deren veränderter Position im Messvolumen des Koordinatenmessgeräts;
6. Interner Abgleich der jeweiligen Referenzmarken so, dass zwischen diesen softwareintern eine minimierte Verlagerung vorliegt;
7. Messen weiterer Punkte am Messobjekt mit einem oder mehreren Sensoren des Koordinatenmessgeräts;
8. Wiederholung der oben genannten Vorgänge in beliebiger Anzahl;
9. Gemeinsame Auswertung aller während des Messzyklus erfassten Messpunkte des Messobjekts in einem Koordinatensystem.
45. Verfahren nach zumindest Anspruch 44, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Referenzmarken wie Kugeln durch einen Sensor eingemessen und die Messungen am Werkstück durch einen der anderen Sensoren durchgeführt werden. 46. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor ein taktil-optischer Sensor verwendet wird, dass der taktil - optische Sensor, bei dem die Lagebestimmung seines Antastformelements wie Antastkugel direkt durch Messungen mit dem Bildverarbeitungssensor erfolgt, mit seiner Verstellachse (Koordinatenachse) auf eine weitere, bereits existierende Koordinatenachse aufgesetzt wird und an deren jeweiliger Position eine Relativbewegung des taktil-optischen Sensors zum optischen Strahlengang ermöglicht wird.
47. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antastformelement des taktilen Sensors in seinen Abweichungen von der Soll-Geometrie wie Soll-Kugelform oder Soll-Zylinderform auf einem externen Messplatz hochgenau erfasst und bei Einsatz im Koordinatenmessgerät mit diesen Abweichungen korrigiert wird.
48. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichungen der Ist-Geometrie von der idealen Soll-Geometrie des Antastformelements durch Messungen an einem hochgenau kalibrierten Normal innerhalb des Koordinatenmessgeräts selbst erfasst werden.
49. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Wechseleinrichtung für das Auswechseln verschiedener Sensoren oder Tastelemente vorgesehen ist.
50. Verfahren nach zumindest Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung mittels separater Verstellachse in das Messvolumen des Koordinatenmessgeräts eingefahren wird. 51. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellachse mit einem Spindelantrieb ausgeführt wird.
52. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellachse mit einem Antrieb mit 2 Anschlägen realisiert wird.
53. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation von Fehlereinflüssen durch Temperaturschwankungen am Aufstellort des Koordinatenmessgeräts die Temperatur der mechanischen Baugruppen, die zur Befestigung der verschiedenen Sensoren dienen an einer oder mehreren Stellen, gemessen wird und die Ausdehnung der entsprechenden mechanischen Komponenten bei der Berechnung der Messpunkte, die von den verschiedenen Sensoren erfasst wird, berücksichtigt werden.
54. Verfahren nach zumindest Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturkompensation linear multiplikativ erfolgt.
55. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messobjekt während des Messvorgangs in einer Drehachse eingespannt ist und durch die Drehachse bzw. Einspannung bedingte Messergebnisse in die Gesamtauswertung einbezogen werden.
56. Verfahren nach zumindest Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, dass das Messobjekt zwischen einer in einer Drehachse angeordneten Spitze und einer Gegenspitze aufgenommen wird. 57. Verfahren nach zumindest Anspruch 55 oder Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einspannen des Messobjekts zwischen Spitze und Gegenspitze die Gegenspitze automatisch bis zu einer durch einen Endschalter definierten Auslenkung gegen das Messobjekt gefahren wird.
58. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 55 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenspitze mit Federspanner gegen das Messobjekt gedrückt wird.
59. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleichartige taktile Sensoren nah beieinander angeordnet auf einer gemeinsamen mechanischen Achse des Koordinatenmessgeräts eingesetzt werden.
60. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere taktile Sensoren auf einer Dreh-Schwenkeinheit angeordnet sind.
61. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 59 oder 60, dadurch gekennzeichnet, dass mit mehreren auf einer Achse angeordneten taktilen Sensoren gleichzeitig Konturen an Werkstückoberflächen im Scanningbetrieb aufgenommen werden.
62. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 59 bis 61, dadurch gekennzeichnet, dass im Scanning-Modus die Bewegung der Koordinatenachsen des Koordinatenmessgeräts über zumindest einen Sensor, vorzugsweise ausschließlich über einen Sensor geregelt wird. 63. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 59 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass mit weiteren Sensoren gleichzeitig Messpunkte zur Erzeugung mehrerer Messspuren aufgenommen werden.
64. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 59 bis 61 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Drehschwenkgelenks der Mehrfach-Sensor-Anordnung durch die Differenz zwischen den mittleren Auslenkungen der Einzelsensoren gesteuert wird.
65. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 59 bis 64, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Mehrfachsensoranordnung Zahnflanken von Zahnrädern oder Nocken von Nockenwellen gleichzeitig mehrere Messspuren pro Messvorgang gemessen werden.
66. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Laserabstandssensor und Bildverarbeitungssensorik bei Messungen von Werkzeugen so eingesetzt werden, dass mit der Bildverarbeitungssensorik die Außenkontur gemessen wird und gleichzeitig mit dem Laserabstandssensor die Achsen des Koordinatenmessgeräts so nachgeführt werden, dass die Bildverarbeitungssensorik im Bereich der zu messenden Werkzeugkontur fokussiert wird.
67. Verfahren nach zumindest Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines rötationssymmetrischen Werkzeugs als Messobjekt die Fokussierung durch Drehen des rotationssymmetrischen Werkzeugs realisiert wird. 68. Verfahren nach zumindest Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung nichtrotationssymmetrischen Werkzeugs als Messobjekt die Fokussierung durch Nachstellen der Z-Achse des Koordinatenmessgeräts beim Messen des nichtrotationssymmetrischen Werkzeugs realisiert wird.
69. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildauswertung des Bildverarbeitungssensors in gleicher Frequenz wie die Bildwiederholfrequenz der Kamera durchgeführt wird (Video-Echtzeit) .
70. Verfahren nach zumindest Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, dass das Messobjekt während der Messung mit einer Rotationsachse gedreht und mit der Frequenz der Kamera-Messpunkte an der Außenkante des Messobjekts zur Realisierung einer Rundheitsmessung in Video-Echtzeit aufgenommen und/oder ausgewertet werden.
71. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung des Signalrauschverhältnisses von Bildverarbeitungssensoren oder Röntgensensoren die Integrationszeit so lange verlängert wird, bis ein ausreichend geringes Signal-Rauschverhältnis erzeugt wird.
72. Verfahren nach zumindest Anspruch 71 , dadurch gekennzeichnet, dass die Integrationszeit der Kamera so lange verlängert wird, bis ein ausreichend gutes Bild gespeichert und weiterverarbeitet werden kann, wobei die Intensität der Bildpunkte des Bildes bis zu einem Soll- Wert vergrößert wird. 73. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Laserabstandsoptik mit einer Zoom-Optik einer Bildverarbeitungssenso- rik einen gemeinsamen Strahlengang verwendet.
74. Verfahren nach zumindest Anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsabstand der verwendeten Zoom-Optik verstellbar ist.
75. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 73 und 74 dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise eine Vorsatzoptik eingewechselt wird, über die Apertur und/oder Arbeitsabstand von Laserabstandssensorik und Bildverarbeitungssensorikoptik verändert wird.
76. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 73 bis 75, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System durch Einwechseln der Vorsatzoptik für den Betrieb des Laserabstandssensors optimiert wird.
77. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 73 bis 76, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsatzsystem über eine Magnetschnittstelle mit der Zoom-Optik verbunden wird.
78. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 73 bis 77, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptik über einen auch für taktile Sensoren eingesetzten Tasterwechsler eingewechselt werden kann. 79. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines optimalen Kontrasts für den Bildverarbeitungssensor nacheinander mehrere Bilder mit verschiedenen Beleuchtungsquellen aufgenommen, aus jedem Bild die Bereiche mit optimalem Kontrast entnommen und zu einem kontrastoptimierten Gesamtbild zusammengefügt werden.
80. Verfahren nach zumindest Anspruch 79, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Bilder des gleichen Objektes bzw. Objektausschnittes durch Verwendung verschiedener Beleuchtungsrichtungen einer Dunkelfeldbeleuchtung und/oder verschiedener Beleuchtungswinkel einer Dunkelfeldbeleuchtung und/oder Einsatz einer Hellfeldbeleuchtung aufgenommen und die kontrastoptimalen Bereiche der Einzelbilder zu einem optimierten Gesamtbild zusammengefügt werden.
81. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 79 bis 80, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Pixel des resultierenden Gesamtbildes bzw. für jeden Ort jedes resultierenden Pixels des Gesamtbildes dasjenige Pixel mit gleichem Ort aus den mit verschiedener Beleuchtung generierten Einzelbildern ausgewählt wird, welches optimalen Kontrast in seiner Umgebung aufweist.
82. Verfahren nach zumindest Anspruch 81 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertung des optimalen Kontrasts durch Bestimmung der Amplituden- Differenz zwischen den jeweils betrachteten Pixeln und den benachbarten Pixeln durchgeführt wird.
83. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Autofokussensor ein Scanningvorgang an Materialoberfläche dadurch durchgeführt wird, dass aus bereits gemessenen Fokuspunkten durch Extrapolation der voraussichtliche Ort des nächsten Messpunktes theoretisch errechnet und durch einen neuen Autofokuspunkt exakt nachgemessen wird und dieser Vorgang entsprechend Nutzervorgabe mehrfach wiederholt wird.
84. Verfahren nach zumindest Anspruch 83, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Extrapolation des nächsten Messpunktes eine lineare Extrapolation aus den beiden zuletzt gemessenen Messpunkten eingesetzt wird.
85. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 83 bis 84, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Extrapolation des neu zu messenden Punktes eine Polynom- Interpolation aus den letzten gemessenen zwei oder mehr Punkten eingesetzt wird.
86. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 83 bis 85, dadurch gekennzeichnet, dass während jedes Fokusvorganges mehrere Fokuspunkte gleichzeitig gemessen werden und so eine Folge von Messpunkten generiert wird.
87. Verfahren nach zumindest Anspruch 86, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere solcher Folgen aneinander gesetzt und somit ein Scannen einer kompletten Kontur realisiert werden.
88. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Qualitätsoptimierung von aufgenommenen Bildern bei Bildverarbeitungssensoren bzw. Röntgentomographiesensoren mehrere Bilder eines Objektbereiches mit jeweils unterschiedlichen Beleuchtungs- bzw. Strahlungsintensitäten aufgenommen und diese sodann zu einem Gesamtbild zusammengefugt werden. 89. Verfahren nach zumindest Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, dass aus jedem Einzelbild die Bildpunktamplituden (Pixel) herangezogen werden, die innerhalb eines als gültig definierten Amplitudenbereiches (typischerweise zwischen 0 und 245) liegen.
90. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 88 bis 89, dadurch gekennzeichnet, dass Bildpunktamplituden mit Amplitudenwerten, die auf Überstrahlung schließen lassen (z. B. > 245), bei der Auswertung unberücksichtigt bleiben.
91. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 88 bis 90, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein mehrerer gültiger Bildpunktamplituden aus den normierten Bildpunktamplituden ein Mittelwert gebildet wir.
92. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 88 bis 91, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechende Berechnungen in auf die benutzte Strahlungs- bzw. Beleuch- tungsintensität normierte Amplitudenwerte berechnet werden.
93. Koordinatenmessgerät (10) zum Messen von Werkstückgeometrien mit beweglichen Verfahrachsen und einem oder mehreren Sensoren (30) zur Erfassung von Messpunkten auf den Werkstückoberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor in dem Koordinatenmessgerät (10) eine Bildverarbeitungssensorik (168, 260, 276) und/oder ein schaltendes Tastsystem und/oder ein messendes Tastsystem (30) und/oder ein in die Bildverarbeitungssensorik integrierter Laser- abstandssensor (262, 278) und/oder ein separater Laserabstandssensor (290) und/oder ein Weißlichtinterferometer und/oder ein taktil optischer Taster, bei dem die Lage des Antastformelementes direkt durch einen Bildverarbeitungssensor (208) bestimmbar ist, und/oder ein punktförmig arbeitender Interferometersensor und/oder ein punktförmig arbeitender Interferometersensor mit integrierter Rotationsachse und/oder ein punktförmig arbeitender Interferometersensor mit abgewinkelter Blickrichtung und/oder eine Röntgensensorik (308, 314) und/oder ein chromatischer Fokussensor und/oder einen Konfokal Scanning-Messkopf montiert ist.
94. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 93, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere Sensoren (34, 36, 38) mit einer Wechselschnittstelle versehen und manuell oder automatisch auswechselbar sind.
95. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 93 und 94, dadurch gekennzeichnet, dass Kamera (48) des Bildverarbeitungssensors eine größere Auflösung (Pixelanzahl) aufweist als Auflösung eines verwendeten Monitors (52) bzw. eines für die Bilddarstellung verwendeten Monitorausschnitts.
96. Koordinatenmessgerät nach zumindest Anspruch 93 bis 95, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kamera mit wahlfreiem Zugriff auf bestimmte Ausschnitte des Gesamtbildes, z. B. CMOS-Kamera, zum Einsatz kommt.
97. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 93 bis 96, dadurch gekennzeichnet, dass im Live-Bild oder Beobachtungsbild des Koordinatenmessgerätes nur ein Ausschnitt des Gesamtbildes darstellbar ist.
98. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 93 bis 97, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergrößerung zwischen Messobjekt (16) und Monitorbild durch Veränderung des gewählten Ausschnittes des Kamerabildes softwaregesteuert ist und/oder auch das Live-Bild in gleicher Weise darstellbar ist. 99. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 93 bis 98, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergrößerung zwischen Messobjekt (16) und Monitorbild durch Veränderung des gewählten Ausschnittes des Kamerabildes softwaregesteuert ist und/oder das Live-Bild in gleicher Weise darstellbar ist und zur Bedienung der Ausschnittgröße ein Drehknopf (54) angeschlossen ist oder ein Softwareregler existiert.
100. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 93 bis 99, dadurch gekennzeichnet, dass für den Bildverarbeitungssensor eine Kamera mit einer höheren Auflösung als Standard-Video-Norm, z.B.1200x600 Pixel, einsetzbar ist, das Kamerabild auf dem Rechnermonitor (52) mit einer Grafϊkkarte oder Grafikeinstellung geringerer Auflösung anzeigbar ist und im Hintergrund ein Bildverarbeitungsrechner mit einem zugeordneten Bildspeicher entsprechend der vollen Größe der hochauflösenden Kamera zur digitalen Bildverarbeitung einsetzbar ist.
101. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 93 bis 100, dadurch gekennzeichnet, dass tatsächliche optische Vergrößerung der Abbildungsoptik des Bildverarbeitungssensors (48) relativ gering (typisch 1-fach, höchstens jedoch 5-fach) ist und die Darstellung lediglich eines Ausschnittes des hochauflösenden Kamerabildes auf dem geringer auflösenden Monitor (52) umfasst.
102. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 93 bis 101, dadurch gekennzeichnet, dass in einem optischen Strahlengang mehrere, mindestens jedoch 2 Kameras (48, 58) über Spiegelsysteme (56) integriert sind und deren Strahlengang das gleiche Abbildungsobjektiv (46) nutzt. 103. Koordinatenmessgerät nach zumindest Anspruch 102, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich über zumindest einen weiteren Spiegel (64) ein Laserabstandssen- sor (60) integriert ist, der das gleiche Abbildungsobjektiv (46) nutzt.
104. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 103, dadurch gekennzeichnet, dass Kameras (48, 58) mit verschiedener Chipgröße bei gleicher Pixelanzahl oder mit verschiedener Pixelanzahl bei gleicher Chipgröße oder beides verwendbar sind.
105. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 104, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Kamerastrahlengang zusätzlich eine Nachvergrößerungsoptik (62) oder Verkleinerungsoptik integriert ist.
106. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 105, dadurch gekennzeichnet, dass für die Teilung der verschiedenen Kamerastrahlen eingesetzten optischen Teiler (56, 66) bezüglich ihrer Transmission und Reflexion so ausgelegt sind, dass sämtliche Kameras (48, 58) die gleiche Lichtintensität erhalten.
107. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis- 106, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gesamtsystem zusätzlich ein Hellfeldauflichtstrahlengang (60, 64) integriert ist.
108. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 107, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatenmessgerät mit einem Bildspeicher zur Speicherung mehrerer einzeln gemessener Teilbilder (102, 104, 106, 108) eines Messobjektes (96) ausgestattet ist sowie über einen Bildverarbeitungs-Auswertungsrechner verfügt, der auf all diese Speicherbereiche gemeinsam zugreifen kann und eine Auswertung wie an einem einzigen Gesamtbild ermöglicht.
109. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 108, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatenmessgerät mit einem Speicher für die Fahrposition des Koor- dinatenmessgerätes und/oder einem Speicher für die Bilder eines Bildverarbeitungssensors und/oder einem Speicher für die Bilder eines Röntgensensors und/oder einem Speicher für die gemessenen Tastpunkte eines taktilen Sensors und/oder einem Speicher für die Tastpunkte des Lasersensors und/oder einem Speicher für weitere Technologieparameter des Koordinatenmessgerätes verfügt und ferner über einen angeschlossenen Auswertecomputer die Möglichkeit besitzt nach Erfassung der Messwerte eine Gesamtäuswertung durchzuführen.
110. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 109, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bildverarbeitungsspeicher implementiert ist, in dem mehrere Subspeicher für Bilder eines Bildverarbeitungssensors ortsrichtig aneinandergefügt sind, wobei die Position des Bildverarbeitungssensors im Koordinatenmessgerät mit einbezogen wird durch Auslesen der Maßstäbe und die zugehörige Anzeige für den Bediener so gestaltet wird, dass der Eindruck eines einzigen Gesamtbildes entsteht.
111. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 110, dadurch gekennzeichnet, dass im Koordinatenmessgerät ein Speicher für die Kennlinie der verschiedenen Beleuchtungsquellen existiert und dieser Speicher mit den Signalwegen für das Einstellen der Beleuchtungsintensität in Echtzeit den verschiedenen Lichtquellen zugeordnet verknüpft ist und somit die Einstellwerte abhängig von diesem Kennlinienspeicher korrigiert. 112. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 111, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Messobjekt (190) vorzugsweise drei Referenzmarken angebracht sind und/oder für die Aufnahme des Messobjekts ein Aufnahmerahmen (191) mit mehreren, vorzugsweise drei Referenzmarken (184, 186, 188) vorzugsweise in Form von Kugeln existiert oder entsprechende Referenzmarken oder -merkmale für den Anbau am Messobjekt vorgesehen sind.
113. Koordinatenmessgerät nach zumindest Anspruch 112, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückrahmen (191) in einer Dreh- oder Drehschwenkachse eingespannt ist.
114. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 112 und 113, dadurch gekennzeichnet, dass im Koordinatenmessgerät ein Speicher für die gemessenen Positionen der Referenzmarken (184, 186, 188) einer beliebigen Anzahl von Stellungen des Referenzrahmens (191) vorgesehen ist.
115. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 112 bis 114, dadurch gekennzeichnet, dass der taktil-optische Sensor (206), bei dem die Lagebestimmung des Antastformelements (212) direkt durch Messungen mit dem Bildverarbeitungssensor (208) erfolgt, mit seiner Verstellachse (210) (Koordinatenachse) auf eine weitere, bereits existierende Koordinatenachse (216) aufgesetzt ist und an deren jeweiliger Position eine Relativbewegung des taktil-optischen Sensors zum optischen Strahlengang ermöglicht.
116. Koordinatenmessgerät nach einem zumindest einem der Ansprüche 100 bis 115, dadurch gekennzeichnet, dass im Koordinatenmessgerät ein Speicher für geometrische Abweichung des Antastformelementes eines taktilen Sensors vorgesehen ist, der mit dem Auswerterechner zur Bestimmung der Geometriemerkmale verbunden ist.
117. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 115, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wechseleinrichtung (42) für das Auswechseln verschiedener Sensoren (34, 36, 38) oder Tastelemente vorgesehen ist.
118. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 117, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung (42) mittels separater Verstellachse (44) in das Messvolumen des Koordinatenmessgeräts einfahrbar ist.
119. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 118, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellachse (44) mit einem Spindelantrieb ausgeführt ist.
120. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 119, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellachse (44) mit einem Antrieb mit zwei Anschlägen realisiert ist.
121. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 120, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische Baugruppen (244), die zur Befestigung verschiedener Sensoren (218, 210) dienen, mit einem oder mehreren Temperatursensoren (226) ausgestattet sind, wobei die Sensoren mit dem Auswerterechner des Koordinatenmessgeräts verbunden sind.
122. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 121, dadurch gekennzeichnet, dass das Messobjekt während des Messvorgangs in einer Drehachse eingespannt ist und Messergebnisse der Drehachse in die Gesamtauswertung einbeziehbar sind.
123. Koordinatenmessgerät nach zumindest Anspruch 122, dadurch gekennzeichnet, dass das Messobjekt zwischen einer in einer Drehachse angeordneten Spitze (232) und einer Gegenspitze (234) aufgenommen ist.
124. Koordinatenmessgerät nach zumindest Anspruch 123, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einspannen des Messobjekts zwischen Spitze (232) und Gegenspitze (234) die Gegenspitze automatisch bis zu einer durch einen Endschalter (238) definierten Auslenkung gegen das Messobjekt fahrbar gestaltet ist.
125. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 123 und 124, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenspitze (234) mit Federspanner (240) gegen das Messobjekt drückbar ist.
126. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 100 bis 125, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleichartige taktile Sensoren (248, 250, 252) nah beieinander auf einer mechanischen Achse (254) des Koordinatenmessgeräts angeordnet sind.
127. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 93 bis 126, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleichartige taktile Sensoren (248, 250, 252) auf einer Drehschwenkeinheit angeordnet sind.
128. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 126 bis 127 dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Taster einer Mehrfachtasteranordnung mit dem Lageregelkreis der Steuerung verbunden ist und die anderen Taster mit einer Positionsmesselektronik des Koordinatenmessgeräts verbunden sind.
129. Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Laserabstandsoptik (278) mit einer Zoom-Optik (282) für eine Bildverarbeitung (276) einen gemeinsamen Strahlengang bildet.
130. Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsabstand der verwendeten Zoom-Optik (282) durch Verstellung von Linsengruppen ebenfalls verstellbar ist.
131. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 129 und 130, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise eine Vorsatzoptik (286) einwechselbar ist.
132. Koordinatenmessgerät nach zumindest Anspruch 131, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System durch Einwechseln der Vorsatzoptik (286) für den Betrieb des Laserabstandssensors (278) optimiert ist.
133. Koordinatenmessgerät nach zumindest Anspruch 131, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptik (286) über eine Magnetschnittstelle mit der Zoom-Optik (282) verbunden ist.
134. Koordinatenmessgerät nach zumindest Anspruch 131, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptik (286) über einen für taktile Sensoren eingesetzten Tasterwechsler passfahig ist.
PCT/EP2005/013526 2004-12-16 2005-12-16 Koordinatenmessgerät sowie verfahren zum messen mit einem koordinatenmessgerät WO2006063838A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/721,854 US20100014099A1 (en) 2004-12-16 2005-12-16 Coordinate measuring device and method for measuring with a coordinate measuring device
JP2007545955A JP2008524565A (ja) 2004-12-16 2005-12-16 座標測定装置ならびに座標測定装置を用いて測定する方法
EP05819689A EP1846729A1 (de) 2004-12-16 2005-12-16 Koordinatenmessgerät sowie verfahren zum messen mit einem koordinatenmessgerät
EP10165895.3A EP2224204B1 (de) 2004-12-16 2005-12-16 Verfahren zum Messen von Werkstückgeometrien mit einem Koordinatenmessgerät
US13/686,720 US8711365B2 (en) 2004-12-16 2012-11-27 Coordinate measuring device and method for measuring with a coordinate measuring device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004061151 2004-12-16
DE102004061151.3 2004-12-16

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US11/721,854 A-371-Of-International US20100014099A1 (en) 2004-12-16 2005-12-16 Coordinate measuring device and method for measuring with a coordinate measuring device
US13/686,720 Continuation US8711365B2 (en) 2004-12-16 2012-11-27 Coordinate measuring device and method for measuring with a coordinate measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006063838A1 true WO2006063838A1 (de) 2006-06-22

Family

ID=35985193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2005/013526 WO2006063838A1 (de) 2004-12-16 2005-12-16 Koordinatenmessgerät sowie verfahren zum messen mit einem koordinatenmessgerät

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20100014099A1 (de)
EP (5) EP2284486B1 (de)
JP (2) JP2008524565A (de)
WO (1) WO2006063838A1 (de)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007036795A1 (de) 2007-08-03 2009-02-05 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren zum Messen eines Objektes sowie Koordinatenmessgerät
DE102008037599A1 (de) 2008-11-27 2010-06-02 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren zum Messen eines Objektes sowie Koordinatenmessgerät
JP2012185053A (ja) * 2011-03-07 2012-09-27 Topcon Corp パノラマ画像作成方法及び３次元レーザスキャナ
WO2014023343A1 (de) * 2012-08-07 2014-02-13 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh KOORDINATENMESSGERÄT MIT WEIßLICHTSENSOR
EP2668464B1 (de) 2010-12-16 2015-09-02 E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte Einstell- und/oder messgerätevorrichtung
US9188428B2 (en) 2012-08-07 2015-11-17 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Coordinate measuring machine with selectively active white light sensor
DE102010017604B4 (de) * 2009-09-01 2016-03-10 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren zum optischen Messen von Strukturen eines Objekts
EP2193345B1 (de) * 2007-09-10 2019-01-23 Eppendorf Ag Optisches sensorsystem
CN109556519A (zh) * 2018-11-07 2019-04-02 西北工业大学 一种延展变形高精度测量装置及方法
EP2153166B1 (de) 2007-05-24 2019-12-18 Taylor Hobson Ltd. Verfahren zur formmessung von freiform-flächen
DE102023117023A1 (de) 2022-06-30 2024-01-04 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts und Vorrichtung zur Ausführung

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2284486B1 (de) * 2004-12-16 2018-04-11 Werth Messtechnik GmbH Koordinatenmessgerät sowie Verfahren zum Messen mit einem Koordinatenmessgerät
DE102007051054A1 (de) * 2007-10-19 2009-04-30 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zum Korrigieren der Messwerte eines Koordinatenmessgeräts und Koordinatenmessgerät
KR101078651B1 (ko) * 2008-09-04 2011-11-01 삼성중공업 주식회사 곡면 부재 계측 시스템 및 방법
EP2194357A1 (de) * 2008-12-03 2010-06-09 Leica Geosystems AG Optisches Sensorelement für eine Messmaschine, und messmaschinenseitiges Kupplungselement hierfür
US8378252B2 (en) * 2009-05-29 2013-02-19 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus for hybrid resolution feedback of a motion stage
JP5350171B2 (ja) 2009-10-13 2013-11-27 株式会社ミツトヨ オフセット量校正方法および表面性状測定機
JP5350169B2 (ja) 2009-10-13 2013-11-27 株式会社ミツトヨ オフセット量校正方法および表面性状測定機
US8650939B2 (en) 2009-10-13 2014-02-18 Mitutoyo Corporation Surface texture measuring machine and a surface texture measuring method
DE102010060833A1 (de) * 2009-11-26 2011-06-01 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren und Anordnung zur taktil-optischen Bestimmung der Geometrie eines Messobjektes
US8805035B2 (en) 2010-05-03 2014-08-12 Mim Software, Inc. Systems and methods for contouring a set of medical images
JP5197712B2 (ja) * 2010-10-27 2013-05-15 キヤノン株式会社 撮像装置
CN103180691B (zh) * 2010-10-27 2016-08-10 株式会社尼康 形状测定装置、形状测定方法、构造物的制造方法
DE102011050493A1 (de) * 2011-05-19 2012-11-22 Ludwig-Maximilians-Universität München Vorrichtung und Verfahren zur Detektion der Auslenkung elastischer Elemente
CN103376058A (zh) 2012-04-28 2013-10-30 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 温度补偿系统及方法
JP2014006121A (ja) * 2012-06-22 2014-01-16 Nagase Integrex Co Ltd 距離センサ
CN103673962B (zh) * 2012-09-12 2016-12-21 长江大学 轮廓线自动量测系统及方法
US9392158B2 (en) 2012-10-04 2016-07-12 Nvidia Corporation Method and system for intelligent dynamic autofocus search
US9621780B2 (en) * 2012-10-04 2017-04-11 Nvidia Corporation Method and system of curve fitting for common focus measures
DE102013105623A1 (de) 2013-05-31 2014-12-04 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren zur Bestimmung von Geometriemerkmalen
DE102014108353A1 (de) 2013-06-13 2014-12-18 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Geometrien an Messobjekten mittels eines kombinierten Sensorsystems
EP2878920A1 (de) 2013-11-28 2015-06-03 Hexagon Technology Center GmbH Kalibrierung einer Koordinatenmessmaschine mithilfe eines Kalibrierungslaserkopfs am Werkzeugmittelspunkt
CN104089655B (zh) * 2014-07-16 2016-05-25 宁波横河模具股份有限公司 一种料理机综合测试装置
DE202015103994U1 (de) 2015-07-30 2015-10-06 Werth Messtechnik Gmbh Anordnung mit zumindest einer verschiebbaren Wechselstation
DE202015104971U1 (de) 2015-09-18 2016-12-20 Werth Messtechnik Gmbh Vorrichtung, insbesondere Koordinatenmessgerät mit zumindest einer verschiebbaren Wechselstation oder Rückzugsachse
JP6719815B2 (ja) * 2016-03-16 2020-07-08 株式会社ミツトヨ 表面性状測定機の制御方法
DE102017107343A1 (de) 2016-06-21 2017-12-21 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines optischen Abstandssensors
CN106403845B (zh) * 2016-09-14 2017-10-03 杭州思看科技有限公司 三维传感器系统及三维数据获取方法
CN106767615B (zh) * 2016-12-15 2019-05-21 北京泰诚信测控技术股份有限公司 一种变速器轴承垫片检测装置
DE102017203084B4 (de) 2017-02-24 2020-10-29 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zur Ermittlung von Korrekturdaten zur Korrektur von temperaturabhängigen Messdaten eines optischen Sensors
EP3450909A1 (de) 2017-09-05 2019-03-06 Renishaw PLC Vorrichtung und verfahren zur optisch kontaktlosen werkzeugeinrichtung
TWI645157B (zh) * 2017-11-24 2018-12-21 國立高雄應用科技大學 工件輪廓的光學量測系統及量測方法
DE102018111473B4 (de) * 2018-05-14 2022-01-13 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren und Erfassungseinrichtung zur Ermittlung der Konturtreue einer kinematischen Baugruppe
JP7219056B2 (ja) * 2018-11-09 2023-02-07 株式会社キーエンス 変位測定装置
CN109648400B (zh) * 2019-01-25 2020-07-10 上海交通大学 基于白光共焦在位测量的阀芯工作边毛刺形态重构方法
DE102022118320A1 (de) 2021-07-23 2023-01-26 Werth Messtechnik Gmbh Vorrichtung umfassend ein Koordinatenmessgerät und Verfahren zum Betreiben
CN116839499A (zh) * 2022-11-03 2023-10-03 上海点莘技术有限公司 一种大视野微尺寸2d及3d测量标定方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3428593A1 (de) * 1983-08-02 1985-02-14 Istituto Nazionale di Ottica, Arcetri, Florenz/Firenze Optisches oberflaechenmessgeraet
DE19811202A1 (de) * 1998-03-09 1999-09-16 Gf Mestechnik Gmbh Verfahren zum Rastern bei der konfokalen Mikroskopie und konfokales Mikroskop
WO2002025206A1 (de) * 2000-09-20 2002-03-28 Werth Messtechnik Gmbh Anordnung und verfahren zum opto-taktilen messen von strukturen
EP1380263A1 (de) * 2002-07-12 2004-01-14 MYCRONA Gesellschaft für innovative Messtechnik mbH Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Ist-Position einer Struktur eines Untersuchungsobjektes
WO2004055475A2 (de) * 2002-12-13 2004-07-01 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren zum scannenden messen einer kontur eines werkstücks
WO2004057266A2 (de) * 2002-12-20 2004-07-08 Carl Zeiss Interferometersystem für optische kohärenztomographie
DE10356412A1 (de) * 2003-11-24 2005-06-23 Universität Stuttgart Multifokales konfokales Verfahren und konfokale Anordnung für wenig kooperative Objekte

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58122414A (ja) * 1982-01-18 1983-07-21 Toshiba Corp 微小寸法測定方法
JPS6117011A (ja) * 1984-07-03 1986-01-25 Komatsu Ltd 門型工作機械における寸法測定方法
DE3634689A1 (de) * 1986-10-11 1988-04-14 Zeiss Carl Fa Anordnung fuer den gleichzeitigen anschluss mehrerer tastkoepfe vom schaltenden typ an den messarm eines koordinatenmessgeraetes
DE3635840A1 (de) * 1986-10-22 1988-05-05 Thomson Brandt Gmbh Mit strahlen abtastendes abtastsystem
JP2791020B2 (ja) * 1987-09-21 1998-08-27 株式会社日立製作所 信号対雑音比改善方法および走査電子顕微鏡
DE3806686A1 (de) * 1988-03-02 1989-09-14 Wegu Messtechnik Mehrkoordinatenmess- und -pruefeinrichtung
DE8813875U1 (de) * 1988-11-05 1988-12-22 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim, De
DE3841488A1 (de) * 1988-12-09 1990-06-13 Zeiss Carl Fa Koordinatenmessgeraet mit einem oder mehreren fuehrungselementen aus aluminium
GB2227563B (en) * 1989-01-28 1992-07-01 Ferranti Int Signal Error determination for multi-axis apparatus due to thermal distortion
DE4026942A1 (de) * 1990-08-25 1992-02-27 Zeiss Carl Fa Verfahren zur beruehrungslosen vermessung von objektoberflaechen
DE4134481C2 (de) * 1991-10-18 1998-04-09 Zeiss Carl Fa Operationsmikroskop zur rechnergestützten, stereotaktischen Mikrochirurgie
GB9126269D0 (en) * 1991-12-11 1992-02-12 Renishaw Metrology Ltd Temperature sensor for coordinate positioning apparatus
JPH05223526A (ja) * 1992-02-10 1993-08-31 Hitachi Ltd 板厚測定装置
DE4327250C5 (de) * 1992-09-25 2008-11-20 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zur Koordinatenmessung an Werkstücken
JPH0727572A (ja) * 1993-07-08 1995-01-27 Mitsutoyo Corp 測長装置
JPH07229733A (ja) * 1994-02-15 1995-08-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ロールプロフィール測定装置
JP3544589B2 (ja) * 1995-09-05 2004-07-21 株式会社ミツトヨ 測長装置
JP3335857B2 (ja) * 1996-12-12 2002-10-21 株式会社東芝 耐熱型計測器
GB9705105D0 (en) * 1997-03-12 1997-04-30 Brown & Sharpe Limited Optical surface measurement apparatus and methods
DE19747027A1 (de) * 1997-04-21 1998-10-22 Wegu Messtechnik Multisensor-Tasteinrichtung
DE19880875D2 (de) 1997-06-12 2000-07-13 Werth Messtechnik Gmbh Koordinatenmessgerät mit Tastelement und dieses vermessenden optischen Sensor
JP2000329531A (ja) * 1999-03-17 2000-11-30 Minolta Co Ltd 三次元形状計測装置および同方法
JP2001082950A (ja) * 1999-09-13 2001-03-30 Toshiba Corp 厚み計
JP2001169155A (ja) * 1999-12-14 2001-06-22 Minolta Co Ltd デジタルカメラおよび記録媒体
EP1128156A1 (de) * 2000-02-10 2001-08-29 General Electric Company Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Kompensation von Messfehlern
US6856381B2 (en) * 2000-07-13 2005-02-15 Werth Messtechnik Gmbh Method for carrying out the non-contact measurement of geometries of objects
JP2002207163A (ja) * 2001-01-05 2002-07-26 Fuji Photo Optical Co Ltd テレビレンズの測距装置
DE10215135A1 (de) * 2001-04-18 2002-10-24 Zeiss Carl Verfahren zur automatischen Regelung von Fokus und Beleuchtung, sowie zur objektivierten Antastung des Kantenortes in der optischen Präzisionsmesstechnik
JP3726699B2 (ja) * 2001-04-20 2005-12-14 日本ビクター株式会社 光学撮像装置、光学測距装置
DE10211760A1 (de) * 2002-03-14 2003-10-02 Werth Messtechnik Gmbh Anordnung und Verfahren zum Messen von Geometrien bzw. Strukturen von im Wesentlichen zweidimensionalen Objekten mittels Bildverarbeitungssenorik
JP4030002B2 (ja) * 2002-03-18 2008-01-09 フジノン株式会社 可視赤外撮像カメラ
DE10212004A1 (de) * 2002-03-18 2003-10-02 Zoller Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung zumindest eines Abschnitts eines Werkstücks oder eines Werkzeugs
JP2004023632A (ja) * 2002-06-19 2004-01-22 Fuji Photo Film Co Ltd デジタルカメラ
DE10251412B4 (de) * 2002-11-01 2016-10-06 Werth Messtechnik Gmbh Anordnung zur Messung der Geometrie und/oder Struktur eines Objektes
DE10313038B4 (de) * 2003-03-24 2005-02-17 Klingelnberg Gmbh Vorrichtung zur Erfassung der Lage eines Tastelements in einem Mehrkoordinatenmessgerät
EP2284486B1 (de) * 2004-12-16 2018-04-11 Werth Messtechnik GmbH Koordinatenmessgerät sowie Verfahren zum Messen mit einem Koordinatenmessgerät

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3428593A1 (de) * 1983-08-02 1985-02-14 Istituto Nazionale di Ottica, Arcetri, Florenz/Firenze Optisches oberflaechenmessgeraet
DE19811202A1 (de) * 1998-03-09 1999-09-16 Gf Mestechnik Gmbh Verfahren zum Rastern bei der konfokalen Mikroskopie und konfokales Mikroskop
WO2002025206A1 (de) * 2000-09-20 2002-03-28 Werth Messtechnik Gmbh Anordnung und verfahren zum opto-taktilen messen von strukturen
EP1380263A1 (de) * 2002-07-12 2004-01-14 MYCRONA Gesellschaft für innovative Messtechnik mbH Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Ist-Position einer Struktur eines Untersuchungsobjektes
WO2004055475A2 (de) * 2002-12-13 2004-07-01 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren zum scannenden messen einer kontur eines werkstücks
WO2004057266A2 (de) * 2002-12-20 2004-07-08 Carl Zeiss Interferometersystem für optische kohärenztomographie
DE10356412A1 (de) * 2003-11-24 2005-06-23 Universität Stuttgart Multifokales konfokales Verfahren und konfokale Anordnung für wenig kooperative Objekte

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Die Bibliothek der Technik, Koordinatenmesstechnik im industriellen Einsatz", vol. 203, VERLAG MODERNE INDUSTRIE, ISBN: 3478932122
"Die Bibliothek der Technik, Multisensor Koordinatenmesstechnik,", vol. 248, VERLAG MODERNE INDUSTRIE, ISBN: 3478932904

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2153166B1 (de) 2007-05-24 2019-12-18 Taylor Hobson Ltd. Verfahren zur formmessung von freiform-flächen
DE102007036795A1 (de) 2007-08-03 2009-02-05 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren zum Messen eines Objektes sowie Koordinatenmessgerät
EP2193345B1 (de) * 2007-09-10 2019-01-23 Eppendorf Ag Optisches sensorsystem
DE102008037599A1 (de) 2008-11-27 2010-06-02 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren zum Messen eines Objektes sowie Koordinatenmessgerät
DE102010017604B4 (de) * 2009-09-01 2016-03-10 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren zum optischen Messen von Strukturen eines Objekts
EP2668464B2 (de) † 2010-12-16 2021-03-03 E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte Einstell- und/oder messgerätevorrichtung
EP2668464B1 (de) 2010-12-16 2015-09-02 E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte Einstell- und/oder messgerätevorrichtung
JP2012185053A (ja) * 2011-03-07 2012-09-27 Topcon Corp パノラマ画像作成方法及び３次元レーザスキャナ
US9188428B2 (en) 2012-08-07 2015-11-17 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Coordinate measuring machine with selectively active white light sensor
CN104520668A (zh) * 2012-08-07 2015-04-15 卡尔蔡司工业测量技术有限公司 具有白光传感器的坐标测量机
WO2014023343A1 (de) * 2012-08-07 2014-02-13 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh KOORDINATENMESSGERÄT MIT WEIßLICHTSENSOR
CN109556519A (zh) * 2018-11-07 2019-04-02 西北工业大学 一种延展变形高精度测量装置及方法
DE102023117023A1 (de) 2022-06-30 2024-01-04 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts und Vorrichtung zur Ausführung

Also Published As

Publication number Publication date
EP2284485B1 (de) 2015-09-16
EP1846729A1 (de) 2007-10-24
EP2224204A2 (de) 2010-09-01
EP2284485A3 (de) 2013-05-15
JP2008524565A (ja) 2008-07-10
EP2224204A3 (de) 2013-05-15
EP2284486B1 (de) 2018-04-11
EP2284485A2 (de) 2011-02-16
EP2284480B1 (de) 2014-08-27
EP2284486A2 (de) 2011-02-16
EP2224204B1 (de) 2021-05-26
EP2284486A3 (de) 2013-10-02
EP2284480A2 (de) 2011-02-16
US20100014099A1 (en) 2010-01-21
JP2012137498A (ja) 2012-07-19
EP2284480A3 (de) 2013-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2284486B1 (de) Koordinatenmessgerät sowie Verfahren zum Messen mit einem Koordinatenmessgerät
DE112006001423B4 (de) Koordinatenmessgerät sowie Verfahren zum Messen eines Objektes mit einem Koordinatenmessgerät
WO2015082683A2 (de) Vorrichtung und verfahren zur messung von werkstücken
DE102016202928B4 (de) Verbessertes Autofokusverfahren für ein Koordinatenmessgerät
DE102012216908B4 (de) Verfahren unter Verwendung einer Bildkorrelation zum Bestimmen von Positionsmessungen in einem Maschinenvisionssystem
EP0330901A1 (de) Mehrkoordinatenmess- und prüfeinrichtung
EP3044536B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur vermessung von innengewinden eines werkstücks mit einem optischen sensor
DE102016120557B4 (de) System zum dimensionalen Messen eines Objekts
DE10211070A1 (de) Vorrichtung zum Vermessen eines Messobjekts
WO2016146105A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kalibration einer kamera
EP1640688A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur 3-dimensionalen Vermessung der Oberfläche eines Gegenstands
DE102017107343A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines optischen Abstandssensors
EP1570234A2 (de) Verfahren zum scannenden messen einer kontur eines werkstücks
EP0771406B1 (de) Einrichtung und verfahren zum messen und berechnen geometrischer parameter eines körpers
DE102004058655A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Messen von Geometrien eines Objektes mittels eines Koordinatenmessgerätes
DE102009043823A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Bestimmen von Strukturen oder Geometrien eines Messobjektes
DE19629616C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum manuellen Einstellen, Messen, ggf. Prüfen von Werkzeugen für Bearbeitungsmaschinen
DE102013211286A1 (de) Verfahren zur Vermessung eines Werkstücks mit einem optischen Sensor
DE102015117276B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen eines Messobjekts mit verbesserter Messgenauigkeit
DE102017009334B3 (de) Verfahren zum Prüfen eines optischen Systems
WO1998016797A1 (de) Koordinatenmessgerat
EP3696496B1 (de) Überprüfen von vermessungsparametereinstellungen für den betrieb eines koordinatenmessgeräts
EP3978866A1 (de) Verfahren zum bestimmen der geometrie eines objektes sowie optische messvorrichtung
DE102020105768A1 (de) Koordinatenmessgerät und Verfahren zum Betreiben desselben
WO2014023345A1 (de) Verbesserte vorrichtung zum inspizieren eines objekts und verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KN KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV LY MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007545955

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005819689

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2005819689

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11721854

Country of ref document: US