WO2007003441A1 - Verfahren und anordnung zum auswerten eines koordinaten-datensatzes eines messobjekts - Google Patents

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WO2007003441A1
WO2007003441A1 PCT/EP2006/006614 EP2006006614W WO2007003441A1 WO 2007003441 A1 WO2007003441 A1 WO 2007003441A1 EP 2006006614 W EP2006006614 W EP 2006006614W WO 2007003441 A1 WO2007003441 A1 WO 2007003441A1
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WO
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coordinates
data set
surface points
points
measurement object
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Application number
PCT/EP2006/006614
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English (en)
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Inventor
Bernd Georgi
Thomas Guth
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Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh
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Application filed by Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh filed Critical Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/0006—Industrial image inspection using a design-rule based approach
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • G06T7/74—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods involving reference images or patches
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30164—Workpiece; Machine component

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for evaluating a coordinate data set of a measurement object.
  • the data set has coordinates of surface points of the measurement object that were generated by an optical measurement method, in particular by a computed tomography (CT) method.
  • CT computed tomography
  • the invention relates to the field of coordinate metrology and, in particular, to the determination of external dimensions of test objects, which are produced in particular in series production.
  • External dimensions are also understood to mean dimensions which are related to material surfaces of the measurement object which delimit recesses and cavities of the measurement object.
  • coordinates is not limited to coordinates in a Cartesian coordinate system. Rather, this also means any other position information in a reference system.
  • DE 39 24 066 A1 describes such a method, with the z. B. Turbine can be examined for the presence of internal defects such as cracks, cavities or blockages of channels. However, the determination of surface coordinates is not systematically possible with these methods. As an aid for the determination of the position and position of surfaces, DE 39 24 066 A1 therefore proposes the additional application of the conventional coordinate measuring technique.
  • the conventional coordinate measuring technique individual coordinates of surface points are determined, for example, by mechanical or optical probing of the surface points.
  • Proposed measuring object wherein the data record is an output data set having coordinates of surface points of the measurement object, which were generated by an optical measurement method, in particular by a computed tomography (CT) method, according to an evaluation rule positions of the surface points of the output data set and / or a position and an orientation of a surface shape determined from these surface points are compared with a desired geometry of the measurement object.
  • CT computed tomography
  • An evaluation rule is understood to mean a prescription formed before, during and / or after the determination of the surface coordinates of the measurement object, according to which a particular automatic evaluation of the surface coordinates is to be performed.
  • the evaluation rule can also be referred to as a test plan.
  • the evaluation rule is preferably determined once during the inspection of workpieces that are produced in series for the entire series and used in the evaluation of the surface coordinates of each individual evaluated workpiece of the series.
  • An advantage of the evaluation rule is in particular a reduction of the data volume of the evaluation, since only a part of the actually existing surface points has to be evaluated. In particular, this makes it possible to determine dimensions of the measurement object or dimensional errors in data records obtained by CT. Alternative methods provide here only a statistical deviation of all surface points of the desired geometry. The determination of dimensions of the measurement object and / or the determination of dimensional errors of the measurement object is therefore a preferred feature of the method according to the invention.
  • a further, in practice significant advantage of the use of an evaluation rule is that it is possible to proceed to a large extent using the same evaluation methods which are customary from conventional coordinate metrology. In particular, when it is intended to transfer to optical measuring methods, this facilitates the conversion for the user. It can also happen that the user both optical would like to apply measuring methods as well as conventional coordinate measuring methods.
  • the evaluation rule can be realized in particular by software.
  • the software contains and / or generates control commands that control the corresponding comparisons with the desired geometry.
  • the control can be registered (establishing a clear reference with respect to the mutual position and orientation) of a coordinate system of the measurement object with a coordinate system of the desired geometry, the finding of individual surface points, the determination of geometries that correspond to the course of surface areas (so-called replacement Geometry), and / or the evaluation of the comparison with the desired geometry.
  • the data sets have coordinates of surface points of a measurement object that were generated by an optical measurement method, in particular by a computed tomography (CT) method.
  • CT computed tomography
  • the invention is not limited to CT methods. Rather, the optical measuring method may, for example, be any method that delivers one or more images of the surface of the measurement object and / or images of its three-dimensional shape. Images are understood to be information about the measurement object that is ordered according to a two-dimensional coordinate system.
  • An optical measuring method is understood to be a method in which radiation of any kind is used to determine coordinates of the measuring object.
  • radiation of any kind is used to determine coordinates of the measuring object.
  • particle radiation for example electron radiation or positron radiation
  • electromagnetic radiation in other wavelength ranges (for example in the visible or infrared wavelength range).
  • secondary effects can be used to obtain the coordinates of the surface points.
  • invasive radiation is used (as in CT), ie radiation which penetrates into a material of the measurement object.
  • CT invasive radiation
  • the surface coordinates can then be determined from these volume measurement data.
  • the measured values of the volume measurement data in directions perpendicular to the surface this term also includes transition surfaces between different materials of the test object
  • this term also includes transition surfaces between different materials of the test object
  • the evaluation rule may have coordinates of surface points of the desired geometry of the measurement object.
  • the evaluation rule may contain information about how the desired coordinates are determined, for example about vectors to which a reference point in the coordinate system of the desired geometry is defined.
  • the desired coordinates and / or the information about the desired geometry will now be is preferably used to determine the nearest surface point on the surface of the measurement object for each target surface point defined by the desired coordinates.
  • the same surface points, surface lines and / or surface areas can be compared with the desired geometry, as is the case with conventional coordinate measuring machines, which determine the coordinates of individual points of the surface (for example, tactile or optical coordinate measuring machines).
  • coordinate measuring machines which determine the coordinates of individual points of the surface (for example, tactile or optical coordinate measuring machines).
  • surface points on lines such as latticed lines or meandering lines over a flat surface or helical lines along a cylindrical surface
  • surface points in a defined surface area can be systematically evaluated according to a defined grid spacing.
  • the reduced data set has only the coordinates of a reduced number of the surface points, wherein the reduced data set has at least the coordinates of those surface points of the measurement object that are required according to the evaluation rule.
  • the registration of the coordinate systems of the desired geometry on the one hand and the measured surface coordinates on the other hand can take place. This will be discussed in more detail.
  • An essential point of the reduction of the data described in the preceding paragraph is that the evaluation rule is taken into account, in particular it is checked that the surface coordinates required for the evaluation according to the evaluation rule are contained in the reduced data set.
  • the The evaluation specification itself contains instructions as to which surface areas are to be included in the reduced data set and / or which grid spacing or which spatial resolution the surface points contained in the reduced data set are to have.
  • the data can be optimized reduced to the respective intended evaluation.
  • surface points that lie in a closed surface area can be taken over into the reduced data set in accordance with the evaluation rule. These may be all surface points in the surface area or a number of surface points that has been reduced according to an increased grid spacing or a coarser local resolution.
  • the terminated surface area may be a portion of a surface area having a rim or an edge according to the target geometry of the device under test, wherein the closed surface area is defined as having a minimum distance to the edge or edge.
  • the output data set at least for a part of the surface points in addition to the coordinates of the surface points, information is contained in which direction and / or on which side of the respective surface point a material of the measurement object is located whose surface belongs to the surface point, and / or no material of the DUT is located.
  • This allows for a comparison the position of a measuring point with the position of a reference point to determine with certainty whether it is the correct reference point with which the measuring point is to be compared. Specific examples of this problem will be discussed in more detail.
  • At least one of the surface points in the data set is additionally stored in which direction the surface normal runs, which points from the surface point into the adjacent air space or into the adjacent material.
  • z For example, another point is stored on the surface normal associated with the surface point. More generally, in addition to the surface point, the associated surface normal vector is stored.
  • the output data set has the coordinates of all surface points generated by the optical measurement method.
  • the output data set preferably already contains all corrections that are to be made on the basis of measurement errors and / or peculiarities of the measurement method.
  • a master part of the measurement object which corresponds to the target geometry is measured in accordance with the same optical measurement method as the measurement object itself.
  • One possibility is to use the measured (systematically erroneous) coordinates of the master part as target geometry coordinates. This procedure has the advantage that no additional correction of coordinates has to be performed.
  • a second possibility is to determine a difference of the coordinates determined by the master part and the predetermined desired coordinates and to use this to correct the measured coordinates of the measurement object.
  • a measurement of the coordinates of the desired geometry is merely simulated, for example by calculating the extinction of the radiation in the (not actually present) material when using invasive radiation.
  • the described method of correcting a systematic error, which is caused by the type of measurement, can be carried out independently of whether or not an evaluation rule is used in the evaluation of the measurement data sets. So it's about one independent aspect of this description, the z. B. without evaluation rule can be applied to a record that was generated by an optical measurement method.
  • the evaluation regulation preferably also contains information or control commands for this purpose.
  • the registration can be made in response to inputs of a user in an evaluation system.
  • the user may select individual points of the surface of the measurement object displayed on the computer screen using a pointing tool, such as a computer mouse.
  • the surface points may belong to a certain surface area, such as a given surface area on an outside of the measurement object.
  • a corresponding replacement geometry is automatically generated, e.g. B. a flat, rectangular surface area, a circular area or a cylindrical annular surface.
  • the selected surface points can also be assigned to any surface shape for which no replacement geometry is defined (free-form surface).
  • a corresponding assigned coordinate system is automatically defined.
  • the information about it can be present in the evaluation specification and the evaluation rule can assign the different surface regions, which were generated on the basis of the selected surface points, to a coordinate system of the target geometry.
  • a desired geometry has two each other opposite parallel surface areas of an object. If corresponding surface areas are identified from the measured coordinate data record, a registration can be carried out at least with respect to a direction of the coordinate systems. By identifying further surface areas and / or surface points from the measured coordinate data set, the registration can be completed.
  • the measured coordinate data record can already be pre-registered, ie, registered with the exception of a small error with respect to the coordinate system of the desired geometry.
  • a correction of the registration can then be carried out. In this case, for example, the sum of the squares of the error (the error corresponds to the deviation from the expected, pre-registered position) of all surface areas or surface points considered during the correction is minimized or the largest errors are minimized.
  • not all measured surface coordinates are used, but (as already mentioned above) only surface points in surface areas that have a defined distance to an edge or an edge of a surface element. Accordingly, when replacement elements or free-form surfaces are used in registration, surface regions without edge or edge regions are selected and identified. This z. B. extend the replacement elements to the edge or the edge. In this case, however, they are only determined from surface points that have the defined minimum distance to the edge or the edge. By blending edges and edges, the accuracy of registration can be significantly increased.
  • an arrangement for evaluating a coordinate dataset of a measurement object, the arrangement comprising: an interface for receiving a data set and / or a data memory for storing the dataset, the dataset being an output dataset, the coordinates of surface points of the measurement object has, which were generated by an optical measuring method, in particular by a computed tomography (CT) method, an evaluation device which is connected to the interface and / or the data memory, and a control device for controlling an evaluation of the output data set according to an evaluation rule, wherein the evaluation device and the control device are configured, according to an evaluation rule, positions of the surface points of the output data set and / or a position and an orientation of a surface shape determined from these surface points with a desired geometry of the M to compare.
  • CT computed tomography
  • the evaluation device and / or the control device can be realized by hardware and / or software.
  • the scope of the invention includes a computer program which, when running on a computer or computer network, executes the method according to the invention in one of its embodiments.
  • the scope of the invention includes a computer program with program code means for carrying out the method according to the invention in one of its embodiments when the program is executed on a computer or computer network.
  • the program code means may be stored on a computer-readable medium.
  • a volume on which a data structure is stored which can perform the inventive method in one of its embodiments after loading into a working and / or main memory of a computer or computer network.
  • a computer program product having program code means stored on a machine-readable medium for carrying out the inventive method in one of its embodiments when the program is executed on a computer or computer network.
  • the program is understood as a tradable product.
  • it can be in any form, for example on paper or a computer-readable data carrier, and in particular can be distributed via a data transmission network.
  • 1 shows a terminal block as an example of a measurement object
  • FIG. 2 shows a point cloud with surface points of the test object shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a flowchart for the representation of method steps in the evaluation of a data set with surface coordinates, in particular with the coordinates of the point cloud according to FIG. 2; 4 is a flowchart to show a first one
  • Coordinate systems 5 shows a second embodiment for the representation of the registration of coordinate systems;
  • Fig. 6 is a flowchart for illustration, as a
  • Evaluation rule can be created; Fig. 7 surface profiles of a desired geometry and measured from
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of an arrangement for evaluating measured surface coordinates.
  • the measuring object 1 shown in FIG. 1 is a clamping module in the exemplary embodiment.
  • the inventive method can be used to measure any desired measuring objects, in particular also measuring objects with a plurality of different materials.
  • the method is also particularly suitable for determining dimensions of workpieces which have the smallest protrusions, recesses and cavities, e.g. with dimensions in the range of a few micrometers.
  • the terminal block 1 has a cuboidal basic configuration with edge lengths A, B and C, as shown in Fig. 1.
  • Fig. 1 also indicated by dashed lines envelope surface can be seen.
  • This envelope surface contains all the surface points of the measurement object 1, including the surface points of the total of eight cylindrical elements protruding at the top side of the clamping component, two of which are designated by the reference numeral 2.
  • the measuring object 1 has an engraving 3.
  • FIG. 2 shows a cloud 21 of surface points obtained from an optical measurement of the measuring object 1. It is merely a graphical representation that can be displayed on a screen when a user performs the procedure.
  • the associated sets of coordinates of the surface points represented in the cloud 21 form a data set or a part of a data set which is the result of the optical measurement.
  • the point cloud 21 shown in FIG. 2 no longer contains all the surface points of the measurement object 1 generated in the optical measurement.
  • different surface regions, each containing a subset of the point cloud 21, were formed. It can be seen in the representation five such surface areas, namely two cylindrical surface portions 22, 23, each corresponding to one of the cylindrical projections 2 of the clamping block 1, the left, front side surface 24, the front surface 25 and the upper, planar surface 26, from which the cylindrical projections 2 protrude. In addition, it can be seen that intermediate spaces 27, 28 and 29 lie between the planar surface regions 24, 25 and 26, respectively. The surface points of the interspaces were cut out, as they would affect edge areas of the respective areas, thus worsening the result of registering the coordinate systems and the result of determining dimensions.
  • the two cylindrical surface portions 22, 23 are not as tall as the cylindrical protrusions 2, but extend from their lower annular end, which is above the surface 26, to their upper annular end, which is below the corresponding upper end the cylindrical projections 2 is located.
  • Each of the surface elements 22 to 26 can initially be evaluated separately. In particular, from the surface elements 22, 23, the respective radius of the cylindrical surface can be determined and it can be determined how much the cylindrical surface deviates from an ideal circular cross-section (eg, the eccentricity can be determined).
  • the respective edge lengths can be determined.
  • the edge length A of FIG. 1 is determined, for example, by the mean distance of the left surface and the right surface.
  • the deviation from its ideal, parallel course can be determined for the pairwise opposing surfaces.
  • the determination of further dimensions is possible. However, in general, the manufacturer of an ideally uniform series of workpieces will be interested in only a limited number of dimensions and their verification.
  • a volume data set 30 which contains measured values of the extinction of the radiation used for a volume range extending over the outer dimensions of the test object 1.
  • the entire measured area which consequently also affects the surrounding air, is subdivided into three-dimensional volume picture elements (voxels).
  • step S1 the coordinates of a plurality of surface points of the measurement object are determined from the volume measurement data 30, in particular for each voxel that contains a surface point, and / or all Surface points according to a defined grid spacing.
  • the distance of the determined surface points does not have to be constant. Rather, the distance in certain surface areas, for example on the cylindrical projections 2 of the measuring object 1, may be lower than, for example, in flat surface areas.
  • the measuring object is pre-registered with respect to the measuring arrangement and thus with respect to the coordinate system of the measuring device, corresponding areas with smaller distances and larger distances of the surface points to be determined can be easily defined.
  • a so-called STL model of the measurement object can be generated, in which the identified surface points are corner points of polygonal surface elements.
  • Such an STL model is well suited for interactive registration. Such registration will be discussed with reference to FIG. 4.
  • additional information related to these surface points is calculated and assigned to the respective surface points.
  • the surface normal is determined at the surface point pointing away from the material forming the surface.
  • this additional information can easily be determined by the gradient of the gray values in the volume measurement data 30 on the surface.
  • step S2 the coordinates of the surface points (and optionally the additional information) are separated from the remaining measurement information. As a result, the amount of data to be processed can be considerably reduced.
  • step S3 surface elements and / or surface areas are cut out, ie, sets of surface points are formed and optionally stored separately, corresponding to the delimited surface areas of the DUT.
  • the surface areas explained above with reference to FIG. 2 are formed.
  • Edge regions, as described with reference to FIG. 2 (or correspondingly for other measurement objects), are preferably omitted.
  • the cut surface elements or areas are replaced with replacement elements.
  • the coordinates of the surface points of the surface region 22 shown in FIG. 2 may be replaced by a cylindrical surface.
  • the cylindrical surface is defined only by the center of its lower circular end-line, the radius of the circular end-line, and by its height.
  • the eccentricity and / or the standard deviation of the distance of the measured surface points from the cylindrical surface can be specified and / or stored.
  • step S4 subsequent to step S3, registration of the coordinate system of the surface coordinates obtained from step S2 (in this case, the optional step S3 may be omitted) and / or the surface elements or regions obtained from step S3 may be performed in the coordinate system of a target geometry.
  • the desired geometry is obtained, for example, from CAD (Computer Aided Design) planning data of the DUT. In a series production, the CAD data defines the target state of each workpiece. Examples of the registration will be discussed with reference to FIGS. 4 and 5. However, the invention is not limited to these examples.
  • step S4 is followed in step S5 by a comparison of the actual and actual values according to an evaluation rule.
  • an evaluation rule On an embodiment of the evaluation rule will be discussed with reference to FIG. 6.
  • a protocol of the desired-actual deviations is output in step S6 and in step S7 the result or a partial result of the target actual -Comparison graphically displayed on a screen. For example, only surface points of the measurement object can be made particularly noticeable that deviate from their desired position by more than a predetermined amount.
  • Reference numeral 41 denotes a graphical representation of the surface points obtained from a measurement of the measurement object.
  • a pointer tool such as a mouse
  • a user selects individual surface points whose coordinates are then used in a following step S42 for the determination of surface elements of the test object. Since the selection of the surface points repeats, an arrow leads back to the representation 41 from the step S42.
  • the surface points selected by a user in the exemplary embodiment are characterized by an arrow perpendicular to the respective surface point to the surface.
  • these arrows also clarify the additional information already mentioned above, which can be stored associated with each of the surface points or at least part of the surface points. The arrow always points away from the surface into the room where there is no material (or vice versa).
  • this element is determined in step S42. Selecting more than the minimum number of required surface points can increase accuracy.
  • the left side surface, the front surface and the upper surface of the Root squared of the measurement object determined in step S42.
  • step S43 following step S42 (after completion of surface point selection iteration), the registration of the coordinate systems of the measurement object and the target geometry is performed.
  • a data set 44 is obtained with all coordinates of the surface points obtained from the optical measurement of the measurement object or a reduced data set in the coordinate system of the desired geometry.
  • the desired geometry can be converted into the coordinate system of the workpiece according to the result of the registration or both coordinate systems can be transformed into a third, common coordinate system. This also applies to other methods of registration that can be used in connection with the present invention.
  • the workpiece 1 is arranged on a turntable 52.
  • the measurement object 1 is irradiated by invasive radiation from different directions and the corresponding measurement information is obtained.
  • the dimensions A1, A, C1, C entered in the measuring arrangement 51 and (perpendicular to Image plane) determines the corresponding dimensions (not shown) B1, B (step S52).
  • the measurement object 1 can be pre-registered.
  • the measures mentioned are used to pre-register an envelope cuboid 53 of the measuring object 1 with the coordinate system of the desired geometry (step S53).
  • Step S53 may be before, during and / or after the measurement of the measurement object
  • step S54 is executed, in which all the determined coordinates of surface points or a subset (e.g., the one corresponding to FIG.
  • reference numeral 55 designates the data of the target geometry used in step S54, which may in particular also be a reduced data set, for example the data of the envelope square 53 of the measurement object.
  • the result is the registered measurement data of the surface points.
  • This data record is designated by the reference numeral 56.
  • an evaluation rule 60 can contain.
  • the various steps explained below in the definition of evaluation rule 60 and the corresponding parts of evaluation rule 60 can be combined with one another in any manner and combined with further steps or parts of evaluation rule 60.
  • step S61 From a setpoint geometry of a measurement object, in particular from a CAD model, a selection of individual setpoint points on the surface of the measurement object is made in step S61, which are compared with corresponding actual points (from the measurement of the measurement object).
  • a distance of the desired point and the actual point is determined.
  • a plurality of the target points are selected for comparison with actual points.
  • step S62 surface elements for a target-actual comparison with the measurement data are selected.
  • the surface elements are, for example, the planar surface elements and cylindrical surfaces explained with reference to FIG. 2.
  • step S63 definitions are made as to which spacing between desired surface points and / or surface elements, in particular from steps S61 and S62, are to be adhered to edges of surface areas of the measurement object, so that the surface points in the area of the edges are not included in the evaluation.
  • step S64 processes for target-actual comparisons of the surface points of the target geometry with coordinates of measured surface points are defined.
  • the procedure for the order of the individual desired-actual comparisons for example, as in the sampling of surfaces in conventional coordinate metrology procedure.
  • lines are defined along the surface of the desired geometry. For example, can then be evaluated in the course of the line in a predetermined distance successive surface points by the target-actual comparison.
  • lines for example, helical lines along a cylindrical surface, a grid forming lines along any surfaces or any other type of lines in question.
  • target values of dimensions of the target geometry are set, for example, thicknesses, widths, distances of excellent ones Points on the surface or outside the surface, diameters, depths of holes or other recesses, etc.
  • an evaluation process is optionally set as an option, with which the dimensions can be determined.
  • a number of surface points are defined as desired points on a flat surface, and it is determined how the position and orientation of the planar surface can be determined from the corresponding actual points. If this is done, for example, for mutually parallel outer surfaces of the test object, the distance between the two outer surfaces and thus a thickness of the test object can additionally be determined.
  • the two points 73, 74 can form a correct target-actual pair of points.
  • the direction of the vectors stored as additional information is checked, which, starting from the respective point 73, 74, points perpendicularly away from the respective material surface. Since the directions coincide (or are generally approximately coincident, but in any event do not differ by more than a predetermined angle), the points 73, 74 may be a correct pair of points.
  • a desired point 71 has been set at the edge of the bore 78.
  • the actual point 72 shown in FIG. 7 is determined on the contour 75 as the closest point. However, this lies on the opposite edge surface of the bore 77.
  • FIG. 8 shows a preferred embodiment of the arrangement according to the invention for evaluating surface coordinates.
  • Data originating from a CT measurement are fed via an interface 81 to a data memory 82.
  • the data memory 81 is connected to the interface 81 via a corresponding data line (e.g., via a data bus to which further devices described below are connected).
  • An evaluation device 80 is connected to the interface 81 and the data memory 82.
  • This has in particular a data reduction device 83 for reducing the amount of data. Procedures that lead to a reduction of the amount of data have already been described and can be performed by the data reduction device 83.
  • the operation of the data reduction device 83 as well as the operation of further devices 84, 86 of the evaluation device 80 are controlled by a control device 85.
  • the control device 85 controls the operation in particular according to an evaluation rule, such as the evaluation rule described with reference to FIG. 6.
  • a result of the data reduction can be stored in the memory 82 and / or is transmitted directly from the data reduction device 83 to the registration device 84, which registers the measured surface coordinates with a coordinate system of the Target geometry is performed.
  • the registration can in turn lead to a change of the stored data in the memory 82 record.
  • a comparator 86 performs a nominal-actual comparison of the measured surface coordinates and the desired geometry.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Auswerten eines Koordinaten-Datensatzes (21 ) eines Messobjekts, wobei der Datensatz ein Ausgangs-Datensatz ist, der Koordinaten von Oberflächenpunkten des Messobjekts aufweist, die durch ein optisches Messverfahren erzeugt wurden, insbesondere durch ein Computertomographie (CT)-Verfahren. Gemäß einer Auswertungsvorschrift werden Positionen der Oberflächenpunkte (z.B. in Bereichen 22, 23) und/oder eine Position und eine Orientierung einer aus diesen Oberflächenpunkten ermittelten Oberflächenform (z.B. ebene Flächen 24, 25, 26) mit einer Sollgeometrie des Messobjekts verglichen.

Description

Verfahren und Anordnung zum Auswerten eines Koordinaten-Datensatzes eines Messobjekts
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Auswerten eines Koordinaten-Datensatzes eines Messobjekts. Der Datensatz weist Koordinaten von Oberflächenpunkten des Messobjekts auf, die durch ein optisches Messverfahren erzeugt wurden, insbesondere durch ein Computertomografie (CT)-Verfahren.
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Koordinaten-Messtechnik und insbesondere die Bestimmung von Außenabmessungen von Messobjekten, die insbesondere in Serienfertigung hergestellt werden. Unter Außenabmessungen werden auch Abmessungen verstanden, die auf Materialoberflächen des Messobjekts bezogen sind, welche Ausnehmungen und Hohlräume des Messobjekts begrenzen.
Der Begriff Koordinaten ist nicht auf Koordinaten in einem kartesischen Koordinatensystem beschränkt. Vielmehr sind darunter auch jegliche andere Positionsangaben in einem Bezugssystem zu verstehen.
Es sind bereits Verfahren entwickelt worden, mit denen die Form von Messobjekten durch bilderzeugende optische Messverfahren bestimmt werden kann. Ein Beispiel hierfür ist die Computertomografie (CT) von Werkstücken. DE 39 24 066 A1 beschreibt ein solches Verfahren, mit dem z. B. Turbinen- schaufeln auf das Vorhandensein von inneren Defekten wie Rissen, Hohlräumen oder Blockierungen von Kanälen untersucht werden können. Die Bestimmung von Oberflächenkoordinaten ist mit diesen Verfahren jedoch nicht systematisch möglich. Als Hilfsmittel für die Bestimmung der Position und Lage von Oberflächen wird in der DE 39 24 066 A1 daher die zusätzliche Anwendung der konventionellen Koordinaten-Messtechnik vorgeschlagen. In der konventionellen Koordinaten-Messtechnik werden einzelne Koordinaten von Oberflächenpunkten beispielsweise jeweils durch mechanisches oder optisches Antasten der Oberflächenpunkte bestimmt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zum Auswerten eines Koordinaten-Datensatzes eines Messobjekts anzugeben, die eine automatische Auswertung von Oberflächen-Koordinaten des Messobjekts ermöglichen, insbesondere im Hinblick auf die Erkennung von Serienfehlern.
Es wird ein Verfahren zum Auswerten eines Koordinaten-Datensatzes eines
Messobjekts vorgeschlagen, wobei der Datensatz ein Ausgangs-Datensatz ist, der Koordinaten von Oberflächenpunkten des Messobjekts aufweist, die durch ein optisches Messverfahren erzeugt wurden, insbesondere durch ein Computertomografie (CT)-Verfahren, gemäß einer Auswertungsvorschrift Positionen der Oberflächenpunkte des Ausgangs-Datensatzes und/oder eine Position und eine Orientierung einer aus diesen Oberflächenpunkten ermittelten Oberflächenform mit einer Sollgeometrie des Messobjekts verglichen werden.
Unter einer Auswertungsvorschrift wird eine vor, während und/oder nach der Ermittlung der Oberflächenkoordinaten des Messobjekts gebildete Vorschrift verstanden, gemäß der eine insbesondere automatische Auswertung der Oberflächenkoordinaten vorgenommen werden soll. Die Auswertungsvorschrift kann auch als Prüfplan bezeichnet werden. Die Auswertungsvorschrift wird bei der Überprüfung von Werkstücken, die in Serienfertigung hergestellt werden, vorzugsweise einmalig für die gesamte Serie festgelegt und bei der Auswertung der Oberflächenkoordinaten von jedem einzelnen ausgewerteten Werkstück der Serie angewendet.
Ein Vorteil der Auswertungsvorschrift ist insbesondere eine Reduktion des Datenumfangs der Auswertung, da nur ein Teil der tatsächlich vorhandenen Oberflächenpunkte ausgewertet werden muss. Dies macht insbesondere die Bestimmung von Abmessungen des Messobjekts bzw. Abmessungsfehler bei Datensätzen, die durch CT gewonnen werden, erst möglich. Alternative Verfahren liefern hier nur eine statistische Abweichung aller Oberflächenpunkte von der Sollgeometrie. Die Bestimmung von Abmessungen des Messobjekts und/oder die Bestimmung von Abmessungsfehlern des Messobjekts ist daher ein bevorzugtes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Praxis ist eine statistische Auswertung aller ermittelten Oberflächenpunkte meist nicht sinnvoll. In der Regel interessieren den Hersteller eines Messobjekts nur Produktionsfehler in bestimmten Oberflächen- Bereichen oder sind vor allem in bestimmten Bereichen Produktionsfehler zu erwarten. Durch eine selektive Auswertung gemäß der Auswertungsvorschrift und, optional, zusätzlich durch eine vorherige Reduktion der Datenmenge des Ausgangs-Datensatzes können speziell die interessierenden Bereiche ausgewertet werden.
Ein weiterer, in der Praxis wesentlicher Vorteil der Verwendung einer Auswertungsvorschrift besteht darin, dass weitgehend nach denselben Auswertungsverfahren vorgegangen werden kann, die aus der konventionellen Koordinatenmesstechnik üblich sind. Insbesondere wenn auf optische Messverfahren übergegangen werden soll, erleichtert dies dem Anwender die Umstellung. Auch kann es vorkommen, dass der Anwender sowohl optische Messverfahren als auch konventionelle Koordinatenmessverfahren anwenden möchte.
Die Auswertungsvorschrift kann insbesondere durch Software realisiert werden. In diesem Fall enthält und/oder generiert die Software Steuerbefehle, die die entsprechenden Vergleiche mit der Sollgeometrie steuern. Zu der Steuerung können insbesondere die Registrierung (Herstellung eines eindeutigen Bezuges hinsichtlich der gegenseitigen Position und Ausrichtung) eines Koordinatensystems des Messobjekts mit einem Koordinatensystem der Sollgeometrie, das Auffinden von einzelnen Oberflächenpunkten, die Ermittlung von Geometrien, die dem Verlauf von Oberflächenbereichen entsprechen (so genannte Ersatz-Geometrie), und/oder die Bewertung des Vergleichs mit der Sollgeometrie gehören.
Die Datensätze weisen Koordinaten von Oberflächenpunkten eines Messobjekts auf, die durch ein optisches Messverfahren erzeugt wurden, insbesondere durch ein Computertomografie (CT)-Verfahren. Die Erfindung ist jedoch nicht auf CT- Verfahren beschränkt. Vielmehr kann das optische Messverfahren beispielsweise irgendein Verfahren sein, das ein oder mehrere Bilder der Oberfläche des Messobjekts und/oder Bilder von dessen dreidimensionaler Gestalt liefert. Unter Bildern werden Informationen über das Messobjekt verstanden, die gemäß einem zweidimensionalen Koordinatensystem geordnet sind.
Unter einem optischen Messverfahren wird ein Verfahren verstanden, bei dem Strahlung jeglicher Art dazu verwendet wird, Koordinaten des Messobjekts zu bestimmen. Außer Röntgenstrahlung kann beispielsweise Partikelstrahlung (etwa Elektronenstrahlung oder Positronenstrahlung) und/oder elektromagnetische Strahlung in anderen Wellenlängenbereichen (etwa im sichtbaren oder Infrarotwellenlängenbereich) verwendet werden. Auch können wie z. B. bei der Magnetresonanz (MR)-Technologie Sekundäreffekte für die Gewinnung der Koordinaten der Oberflächenpunkte genutzt werden.
Bei einer bevorzugten Art der Gewinnung der Koordinaten des Messobjekts wird (wie bei der CT) invasive Strahlung verwendet, also Strahlung, die in ein Material des Messobjekts eindringt. Daraus werden zunächst Informationen auch über das Innere des Materials gewonnen, die optional ausgewertet werden können, beispielsweise, um unerwünschte Risse und Hohlräume in dem Material festzustellen. Aus diesen Volumen-Messdaten können dann die Oberflächen-Koordinaten ermittelt werden. Dabei wird beispielsweise die Tatsache ausgenutzt, dass die Messwerte der Volumen-Messdaten in Richtungen senkrecht zu der Oberfläche (dieser Begriff schließt auch Übergangsflächen zwischen verschiedenen Materialien des Messobjekts ein) einen scharfen Anstieg oder Abfall aufweisen. Nachdem die Oberflächen- Koordinaten ermittelt wurden, können für eine koordinatentechnische Auswertung (z. B. der Messobjekt-Form oder der Bestimmung von Abmessungen) lediglich diese Koordinaten weiterverarbeitet werden. Es ist nicht mehr erforderlich, die eigentlichen Messwerte z. B. einer CT- Untersuchung und die Koordinaten von Punkten innerhalb des Messobjekts weiter zu verarbeiten. Bereits hierdurch kann die Datenmenge deutlich reduziert werden. Man erhält folglich einen Ausgangs-Datensatz, der die Oberflächen- Koordinaten enthält und bereits einen gegenüber den Volumendaten reduzierten Datenumfang hat.
Insbesondere kann die Auswertungsvorschrift Koordinaten von Oberflächenpunkten der Sollgeometrie des Messobjekts aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertungsvorschrift an Stelle zumindest eines Teils dieser Soll-Koordinaten Informationen darüber enthalten, wie die Soll- Koordinaten ermittelt werden, beispielsweise über Vektoren, zu denen ein Bezugspunkt in dem Koordinatensystem der Sollgeometrie definiert ist. Die Soll-Koordinaten und/oder die Informationen über die Sollgeometrie werden nun vorzugsweise dazu verwendet, zu jedem durch die Soll-Koordinaten definierten Soll-Oberflächenpunkt den nächstliegenden Oberflächenpunkt auf der Oberfläche des Messobjekts zu bestimmen.
Gemäß der Auswertungsvorschrift können insbesondere dieselben Oberflächenpunkte, Oberflächenlinien und/oder Oberflächenbereiche mit der Sollgeometrie verglichen werden, wie es bei konventionellen Koordinatenmessgeräten der Fall ist, die die Koordinaten einzelner Punkte der Oberfläche bestimmen (beispielsweise tastende oder optische Koordinatenmessgeräte). Z. B. können Oberflächenpunkte auf Linien (etwa gitterförmige Linien oder mäanderförmige Linien über eine ebene Oberfläche oder helixförmige Linien entlang einer Zylinderfläche) gemäß der Auswertungsvorschrift ausgewertet werden. Selbstverständlich können auch Oberflächenpunkte in einem definierten Oberflächenbereich systematisch gemäß einem definierten Rasterabstand ausgewertet werden.
Insbesondere wird vorgeschlagen, aus dem Ausgangs-Datensatz gemäß der Auswertungsvorschrift einen reduzierten Datensatz zu erzeugen. Der reduzierten Datensatz weist lediglich die Koordinaten einer reduzierten Anzahl der Oberflächenpunkte auf, wobei der reduzierte Datensatz zumindest die Koordinaten derjenigen Oberflächenpunkte des Messobjekts aufweist, die gemäß der Auswertungsvorschrift benötigt werden. Auf Basis des reduzierten Datensatzes kann insbesondere die Registrierung der Koordinatensysteme der Sollgeometrie einerseits und der gemessenen Oberflächenkoordinaten andererseits erfolgen. Hierauf wird noch näher eingegangen.
Ein wesentlicher Punkt der im vorangegangenen Absatz beschriebenen Reduktion der Daten ist, dass dabei die Auswertungsvorschrift berücksichtigt wird, insbesondere geprüft wird, dass die für die Auswertung gemäß der Auswertungsvorschrift erforderlichen Oberflächenkoordinaten in dem reduzierten Datensatz enthalten sind. Insbesondere kann die Auswertungsvorschrift selbst Anweisungen dazu enthalten, welche Oberflächenbereiche in den reduzierten Datensatz zu übernehmen sind und/oder welchen Rasterabstand bzw. welche örtliche Auflösung die in dem reduzierten Datensatz enthaltenen Oberflächenpunkte aufweisen sollen. Somit können die Daten optimiert auf die jeweilige beabsichtigte Auswertung reduziert werden.
Insbesondere können gemäß der Auswertungsvorschrift Oberflächenpunkte, die in einem abgeschlossenen Oberflächenbereich liegen, in den reduzierten Datensatz übernommen werden. Dabei kann es sich um alle Oberflächenpunkte in dem Oberflächenbereich handeln oder um eine Anzahl von Oberflächenpunkten, die gemäß einem vergrößerten Rasterabstand oder gemäß einer gröberen örtlichen Auflösung reduziert wurde.
Der abgeschlossene Oberflächenbereich kann ein Teilbereich eines Oberflächenbereiches sein, der gemäß der Sollgeometrie des Messobjekts einen Rand oder eine Kante aufweist, wobei der abgeschlossene Oberflächenbereich so definiert ist, dass er einen Mindest-Abstand zu dem Rand oder der Kante aufweist. Hierdurch wird bei der Auswertung der Einfluss von ungenau hergestellten Rändern oder Kanten (etwa auf Grund eines ungenauen Krümmungsradius an der Kante) eliminiert. So können insbesondere Längenmaße, die an ebenen Oberflächenbereichen genommen werden, und Radien von gekrümmten Oberflächenbereichen (z. B. Zylinderfläche) genauer bestimmt werden.
Vorzugsweise sind in dem Ausgangs-Datensatz zumindest für einen Teil der Oberflächenpunkte zusätzlich zu den Koordinaten der Oberflächenpunkte Informationen darüber enthalten, in welcher Richtung und/oder auf welcher Seite des jeweiligen Oberflächenpunktes sich ein Material des Messobjekts befindet, zu dessen Oberfläche der Oberflächenpunkt gehört, und/oder sich kein Material des Messobjekts befindet. Dies ermöglicht es, bei einem Vergleich der Position eines Messpunktes mit der Position eines Sollpunktes sicher zu bestimmen, ob es sich um den richtigen Sollpunkt handelt, mit dem der Messpunkt verglichen werden soll. Auf konkrete Beispiele dieser Problematik wird noch näher eingegangen.
Beispielsweise wird für zumindest einen der Oberflächenpunkte in dem Datensatz zusätzlich abgespeichert, in welcher Richtung die Oberflächennormale verläuft, die ausgehend von dem Oberflächenpunkt in den benachbarten Luftraum oder in das angrenzende Material zeigt. Hierzu wird z. B. ein weiterer Punkt auf der Oberflächennormalen abgespeichert, der dem Oberflächenpunkt zugeordnet ist. Allgemeiner formuliert wird zusätzlich zu dem Oberflächenpunkt der zugehörige Oberflächennormalenvektor gespeichert.
Der Ausgangs-Datensatz weist insbesondere die Koordinaten von allen Oberflächenpunkten auf, die durch das optische Messverfahren erzeugt wurden. Dabei ist der Abstand der Oberflächenpunkte z. B. durch die jeweilige örtliche Auflösung gegeben. Der Ausgangs-Datensatz enthält vorzugsweise bereits sämtliche Korrekturen, die auf Grund von Messfehlern und/oder Besonderheiten des Messverfahrens anzubringen sind.
Bei optischen Messverfahren, die mit invasiver Strahlung arbeiten, entstehen Artefakte, die auf unterschiedliche Weglängen der verschiedenen Strahlen durch das Material des Messobjekts zurückzuführen sind. Vergleichbare Effekte entstehen bei Messobjekten, die aus verschiedenen Materialien gefertigt sind. Das Phänomen wird als Strahlaufhärtung bezeichnet. Es sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um das Ausmaß solcher Artefakte zu reduzieren. Zumindest dann, wenn die Messung mit vertretbarem Aufwand durchgeführt werden soll, kann das Problem nicht vollständig vermieden werden und es verbleibt ein Restfehler. Insbesondere im Zusammenhang mit derartigen systematischen Fehlern wird vorgeschlagen, einen Referenzdatensatz mit Referenzkoordinaten der Oberflächenpunkte zu erzeugen und den systematischen Fehler durch Vergleich mit der Sollgeometrie zu korrigieren. Insbesondere können die Ergebnisse des Referenzdatensatzes durch entsprechende Modifikation der Sollgeometrie oder durch unmittelbare Korrektur der gemessenen Koordinaten des Messobjekts berücksichtigt werden. In beiden Fällen finden letztendlich ein Vergleich mit der Sollgeometrie und eine entsprechende Korrektur statt.
Gemäß einer Ausführungsvariante wird ein Meisterteil des Messobjekts, das der Sollgeometrie entspricht, gemäß demselben optischen Messverfahren vermessen wie das Messobjekts selbst. Hierzu gibt es insbesondere zwei unterschiedliche Verfahren, wie das Ergebnis der Vermessung des Meisterteils als berücksichtigt werden kann. Eine Möglichkeit besteht darin, die gemessenen (systematisch fehlerhaften) Koordinaten des Meisterteils als Sollgeometrie-Koordinaten zu verwenden. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass nicht eine zusätzliche Korrektur von Koordinaten durchgeführt werden muss. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, eine Differenz der anhand des Meisterteils ermittelten Koordinaten und den vorgegebenen Sollkoordinaten zu bestimmen und zur Korrektur der gemessenen Koordinaten des Messobjekts zu verwenden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante wird eine Messung der Koordinaten der Sollgeometrie lediglich simuliert, beispielsweise indem bei der Verwendung invasiver Strahlung die Extinktion der Strahlung in dem (nicht tatsächlich vorhandenen) Material berechnet wird.
Das beschriebene Verfahren der Korrektur eines systematischen Fehlers, der durch die Art der Messung bedingt ist, kann unabhängig davon ausgeführt werden, ob bei der Auswertung der Mess-Datensätze eine Auswertungsvorschrift verwendet wird oder nicht. Es handelt sich also um einen unabhängigen Aspekt dieser Beschreibung, der z. B. ohne Auswertungsvorschrift auf einen Datensatz angewendet werden kann, der durch ein optisches Messverfahren erzeugt wurde.
Die folgende Teilbeschreibung betrifft die Registrierung das Koordinatensystem des Messobjekts einerseits und das Koordinatensystem der Sollgeometrie andererseits. Vorzugsweise enthält die Auswertungsvorschrift auch hierzu Informationen bzw. Steuerbefehle. Alternativ oder zusätzlich kann die Registrierung in Abhängigkeit von Eingaben eines Benutzers in ein Auswertungssystem vorgenommen werden.
Beispielsweise kann der Benutzer am Computerbildschirm mit Hilfe eines Zeigerhilfsmittels, beispielsweise einer Computermaus, einzelne Punkte der auf dem Computerbildschirm dargestellten Oberfläche des Messobjekts auswählen. Insbesondere können die Oberflächenpunkte einem bestimmten Oberflächenbereich angehören, etwa einem gegebenen Oberflächenbereich an einer Außenseite des Messobjekts. Nachdem eine derartige zusammengehörende Gruppe von Oberflächenpunkten ausgewählt worden ist, wird automatisch eine entsprechende Ersatzgeometrie erzeugt, z. B. ein ebener, rechteckiger Oberflächenbereich, eine kreisförmige Fläche oder eine zylinderringförmige Fläche. Die ausgewählten Oberflächenpunkte können jedoch auch einer beliebigen Oberflächenform zugeordnet werden, für die keine Ersatzgeometrie definiert ist (Freiformfläche). Außerdem wird automatisch ein entsprechendes zugeordnetes Koordinatensystem definiert.
Wenn Vorkenntnisse über die Form der Ersatzgeometrie und/oder Freiformfläche bestehen, kann die Information darüber in der Auswertungsvorschrift vorhanden sein und kann die Auswertungsvorschrift die verschiedenen Oberflächenbereiche, die auf Basis der ausgewählten Oberflächenpunkte erzeugt wurden, einem Koordinatensystem der Sollgeometrie zuordnen. Beispielsweise weist eine Sollgeometrie zwei einander gegenüberliegende parallele Oberflächenbereiche eines Objekts auf. Werden entsprechende Oberflächenbereiche aus dem gemessenen Koordinaten- Datensatz identifiziert, kann zumindest bezüglich einer Richtung der Koordinatensysteme eine Registrierung durchgeführt werden. Durch die Identifizierung weiterer Oberflächenbereiche und/oder Oberflächenpunkte aus dem gemessenen Koordinaten-Datensatz kann die Registrierung vervollständigt werden.
Bei einem alternativen Registrierungsverfahren sind Vorkenntnisse über die Position und Ausrichtung des Messobjekts bei der Messung und damit in Bezug auf das Messsystem vorhanden. Auf diese Weise kann der gemessene Koordinaten-Datensatz bereits vor-registriert sein, d. h. bis auf einen kleinen Fehler bezüglich des Koordinatensystems der Sollgeometrie registriert sein. Für Ersatzelemente, Freiflächen und/oder einzelne Oberflächenpunkte aus den gemessenen Koordinaten kann dann eine Korrektur der Registrierung durchgeführt werden. Dabei wird zum Beispiel die Summe der Fehlerquadrate (der Fehler entspricht jeweils der Abweichung von der erwarteten, vorregistrierten Position) aller bei der Korrektur betrachteten Oberflächenbereiche oder Oberflächenpunkte minimiert oder es werden die größten Fehler minimiert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden dabei nicht sämtliche gemessenen Oberflächenkoordinaten verwendet, sondern (wie oben bereits erwähnt) lediglich Oberflächenpunkte in Oberflächenbereichen, die einen definierten Abstand zu einer Kante oder einem Rand eines Oberflächeelements aufweisen. Wenn Ersatzelemente oder Freiformflächen bei der Registrierung verwendet werden, werden dementsprechend Oberflächenbereiche ohne Randoder Kanten-Bereiche ausgewählt und identifiziert. Dabei können sich z. B. die Ersatzelemente bis zum Rand oder der Kante erstrecken. Sie werden in diesem Fall jedoch nur aus Oberflächenpunkten ermittelt, die den definierten Mindestabstand zu dem Rand oder der Kante aufweisen. Durch diese "Ausblendung" von Rändern und Kanten kann die Genauigkeit der Registrierung deutlich gesteigert werden. Ferner wird eine Anordnung zum Auswerten eines Koordinaten-Datensatzes eines Messobjekts vorgeschlagen, wobei die Anordnung aufweist: eine Schnittstelle zum Empfangen eines Datensatzes und/oder einen Datenspeicher zum Speichern des Datensatzes, wobei der Datensatz ein Ausgangs-Datensatz ist, der Koordinaten von Oberflächenpunkten des Messobjekts aufweist, die durch ein optisches Messverfahren erzeugt wurden, insbesondere durch ein Computertomografie (CT)-Verfahren, eine Auswertungseinrichtung, die mit der Schnittstelle und/oder den Datenspeicher verbunden ist, und eine Steuereinrichtung zum Steuern einer Auswertung des Ausgangs- Datensatzes gemäß einer Auswertungsvorschrift, wobei die Auswertungseinrichtung und die Steuereinrichtung ausgestaltet sind, gemäß einer Auswertungsvorschrift Positionen der Oberflächenpunkte des Ausgangs-Datensatzes und/oder eine Position und eine Orientierung einer aus diesen Oberflächenpunkten ermittelten Oberflächenform mit einer Sollgeometrie des Messobjekts zu vergleichen.
Die Auswertungseinrichtung und/oder die Steuereinrichtung können durch Hardware und/oder Software realisiert sein.
Ferner gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm, das bei Ablauf auf einem Computer oder Computer-Netzwerk das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen ausführt.
Weiterhin gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird. Insbesondere können die Programmcode-Mittel auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein. Außerdem gehört zum Umfang der Erfindung ein Datenträger, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, die nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkes das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen ausführen kann.
Auch gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode-Mitteln, um das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer- Netzwerk ausgeführt wird.
Dabei wird unter einem Computer-Programmprodukt das Programm als handelbares Produkt verstanden. Es kann grundsätzlich in beliebiger Form vorliegen, so zum Beispiel auf Papier oder einem computerlesbaren Datenträger, und kann insbesondere über ein Datenübertragungsnetz verteilt werden.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Sie ist jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Einzelne Merkmale oder Kombinationen von Merkmalen, die im Folgenden beschrieben werden, können bei den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen zusätzlich vorgesehen sein. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Klemmbaustein als Beispiel für ein Messobjekt;
Fig. 2 eine Punktewolke mit Oberflächenpunkten des in Fig. 1 dargestellten Messobjekts;
Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Darstellung von Verfahrensschritten bei der Auswertung eines Datensatzes mit Oberflächenkoordinaten, insbesondere mit den Koordinaten der Punktewolke gemäß Fig. 2; Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines ersten
Alisführungsbeispiels der Registrierung von
Koordinatensystemen; Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel zur Darstellung der Registrierung von Koordinatensystemen; Fig. 6 ein Flussdiagramm zur Darstellung, wie eine
Auswertungsvorschrift erstellt werden kann; Fig. 7 Oberflächenprofile einer Sollgeometrie und aus gemessenen
Oberflächenkoordinaten zur Darstellung eines Verfahrens, bei dem eine Zuordnung von Sollwerten und Istwerten überprüft werden kann; und Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zum Auswerten von gemessenen Oberflächenkoordinaten.
Das in Fig. 1 dargestellte Messobjekt 1 ist in dem Ausführungsbeispiel ein Klemmbaustein. Grundsätzlich können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch beliebige Messobjekte, insbesondere auch Messobjekte mit mehreren verschiedenen Materialien, vermessen werden. Besonders geeignet ist das Verfahren auch zur Bestimmung von Abmessungen bei Werkstücken, die kleinste Vorsprünge, Ausnehmungen und Hohlräume aufweisen, z.B. mit Abmessungen im Bereich von wenigen Mikrometern.
Der Klemmbaustein 1 weist eine quaderförmige Grundkonfiguration auf mit Kantenlängen A, B und C, wie in Fig. 1 dargestellt ist. In Fig. 1 ist auch eine mit gestrichelten Linien angedeutete Hüllfläche zu erkennen. Diese Hüllfläche enthält sämtliche Oberflächenpunkte des Messobjekts 1 einschließlich der Oberflächenpunkte der insgesamt acht an der Oberseite des Klemmbausteins vorspringenden zylindrischen Elemente, von denen zwei mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet sind. An der in der Darstellung von Fig. 1 nach vorne weisenden Fläche weist das Messobjekt 1 eine Gravur 3 auf.
Fig. 2 zeigt eine Wolke 21 von Oberflächenpunkten, die aus einer optischen Vermessung des Messobjekts 1 erhalten wurden. Dabei handelt es sich lediglich um eine grafische Darstellung, die bei der Ausführung des Verfahrens zur Kontrolle durch einen Benutzer auf einem Bildschirm dargestellt werden kann. Die zugehörigen Sätze von Koordinaten der in der Wolke 21 dargestellten Oberflächenpunkte bilden einen Datensatz oder einen Teil eines Datensatzes, der das Ergebnis der optischen Vermessung ist.
Die in Fig. 2 dargestellte Punktwolke 21 enthält nicht mehr alle bei der optischen Vermessung erzeugten Oberflächenpunkte des Messobjekts 1. Wie ebenfalls in Fig. 2 erkennbar ist, wurden verschiedene Oberflächenbereiche, die jeweils eine Teilmenge der Punktwolke 21 enthalten, gebildet. Es sind in der Darstellung fünf solche Oberflächenbereiche erkennbar, und zwar zwei zylindrische Oberflächenbereiche 22, 23, die jeweils einem der zylindrischen Vorsprünge 2 des Klemmbausteins 1 entsprechen, die linke, stirnseitige Seitenfläche 24, die vordere Oberfläche 25 und die obere, ebene Oberfläche 26, aus der die zylindrischen Vorsprünge 2 hervorragen. Außerdem ist erkennbar, dass zwischen den ebenen Oberflächenbereichen 24, 25 und 26 jeweils Zwischenräume 27, 28 und 29 liegen. Die Oberflächenpunkte der Zwischenräume wurden ausgeschnitten, da sie Randbereiche der jeweiligen Flächen betreffen und somit das Ergebnis der Registrierung der Koordinatensysteme und das Ergebnis der Bestimmung von Abmessungen verschlechtern würden. Aus dem gleichen Grund sind die beiden zylindrischen Oberflächebereiche 22, 23 nicht so hoch wie die zylindrischen Vorsprünge 2, sondern erstrecken sich von ihrem unteren ringförmigen Ende, welches oberhalb der Oberfläche 26 liegt, bis zu ihrem oberen ringförmigen Ende, welches unterhalb des entsprechenden oberen Endes der zylindrischen Vorsprünge 2 liegt. Jedes der Oberflächenelemente 22 bis 26 kann zunächst separat ausgewertet werden. Insbesondere kann aus den Oberflächenelementen 22, 23 der jeweilige Radius der Zylinderfläche ermittelt werden und kann bestimmt werden, wie sehr die Zylinderfläche von einem idealen kreisförmigen Querschnitt abweicht (z.B. kann die Exzentrizität bestimmt werden).
Zusammen mit weiteren ebenen Oberflächen, die in Fig. 2 wegen der gewählten Darstellung nicht erkennbar sind und die die hintere und rechte Oberfläche des Messobjekts 1 definieren, können die jeweiligen Kantenlängen bestimmt werden. Die Kantenlänge A aus Fig. 1 wird beispielsweise durch den mittleren Abstand der linken Oberfläche und der rechten Oberfläche ermittelt. Außerdem kann für die jeweils paarweise einander gegenüberstehenden Oberflächen die Abweichung von ihrem idealen, parallelen Verlauf bestimmt werden. Die Bestimmung weiterer Abmessungen ist möglich. In der Regel wird der Hersteller einer idealerweise gleichförmigen Serie von Werkstücken jedoch nur an einer begrenzten Anzahl von Abmessungen und deren Überprüfung interessiert sein.
Anhand von Fig. 3 wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Z.B. aus einer CT-Vermessung des in Fig. 1 dargestellten Messobjekts 1 erhält man einen Volumendatensatz 30, der für einen sich über die Außenabmessungen des Messobjekts 1 erstreckenden Volumenbereich Messwerte der Extinktion der verwendeten Strahlung enthält. Dabei ist der gesamte vermessene Bereich, der folglich auch die umgebende Luft betrifft, in dreidimensionale Volumen-Bildelemente unterteilt (Voxel).
In Schritt S1 werden aus den Volumen-Messdaten 30 die Koordinaten einer Vielzahl von Oberflächenpunkten des Messobjekts bestimmt, insbesondere für jedes Voxel, das einen Oberflächenpunkt enthält, und/oder sämtliche Oberflächenpunkte gemäß einem definierten Rasterabstand. Der Abstand der ermittelten Oberflächenpunkte muss jedoch nicht konstant sein. Vielmehr kann der Abstand in bestimmten Oberflächenbereichen, beispielsweise an den zylindrischen Vorsprüngen 2 des Messobjekts 1 , geringer sein als beispielsweise in ebenen Oberflächenbereichen. Insbesondere wenn das Messobjekt bezüglich der Messanordnung und damit bezüglich dem Koordinatensystem der Messeinrichtung vor-registriert ist, können leicht entsprechende Bereiche mit geringeren Abständen und größeren Abständen der zu bestimmenden Oberflächenpunkte definiert werden.
Als Ergebnis der Bestimmung der Oberflächenpunkte kann beispielsweise ein so genanntes STL-Modell des Messobjekts erzeugt werden, bei dem die identifizierten Oberflächenpunkte Eckpunkte von polygonalen Oberflächenelementen sind. Ein solches STL-Modell eignet sich gut zur interaktiven Registrierung. Auf eine derartige Registrierung wird noch anhand von Fig. 4 eingegangen.
Optional werden zusätzliche, auf diese Oberflächenpunkte bezogene Informationen berechnet und dem jeweiligen Oberflächenpunkte zugeordnet. Insbesondere wird die Oberflächennormale an dem Oberflächenpunkt ermittelt, die von dem Material wegzeigt, das die Oberfläche bildet. Beispielsweise kann diese Zusatzinformation leicht durch den Gradienten der Grauwerte in den Volumen-Messdaten 30 an der Oberfläche ermittelt werden.
In dem folgenden Schritt S2 werden die Koordinaten der Oberflächenpunkte (und optional die zusätzlichen Informationen) von den übrigen Messinformationen getrennt. Dadurch kann der weiterzuverarbeitende Datenumfang erheblich reduziert werden.
In Schritt S3 werden Oberflächenelemente und/oder Oberflächenbereiche ausgeschnitten, d.h. es werden Mengen von Oberflächenpunkten gebildet und optional separat abgespeichert, die abgegrenzten Oberflächenbereichen des Messobjekts entsprechen. Beispielsweise werden die anhand von Fig. 2 oben erläuterten Oberflächenbereiche gebildet. Vorzugsweise werden dabei Randbereiche, wie anhand von Fig. 2 beschrieben (oder in entsprechender Weise für andere Messobjekte), ausgelassen.
Optional werden die ausgeschnittenen Oberflächenelemente oder -bereiche durch Ersatzelemente ersetzt. Beispielsweise können die Koordinaten der Oberflächenpunkte des Oberflächenbereiches 22 gemäß Fig. 2 durch eine zylindrische Fläche ersetzt werden. Die zylindrische Fläche ist beispielsweise lediglich durch den Mittelpunkt ihrer unteren kreisförmigen Endlinie, den Radius der kreisförmigen Endlinie und durch ihre Höhe definiert. Außerdem kann die Exzentrizität und/oder die Standardabweichung des Abstandes der gemessenen Oberflächenpunkte von der zylindrischen Fläche angegeben und/oder abgespeichert werden.
In dem auf Schritt S3 folgenden Schritt S4 wird eine Registrierung des Koordinatensystems der aus Schritt S2 erhaltenen Oberflächenkoordinaten (in diesem Fall kann der optionale Schritt S3 entfallen) und/oder der aus Schritt S3 erhaltenen Oberflächenelemente oder -bereiche in dem Koordinatensystem einer Sollgeometrie vorgenommen. Die Sollgeometrie wird beispielsweise aus CAD (Computer Aided Design)-Planungsdaten des Messobjekts erhalten. Bei einer Serienfertigung definieren die CAD-Daten den Sollzustand eines jeden Werkstücks. Auf Beispiele der Registrierung wird noch anhand von Fig. 4 und Fig. 5 eingegangen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Auf den Schritt S4 folgt in Schritt S5 ein Soli-Ist-Vergleich gemäß einer Auswertungsvorschrift. Auf ein Ausführungsbeispiel der Auswertungsvorschrift wird noch anhand von Fig. 6 eingegangen. In den folgenden, optionalen Schritten S6 und S7, deren Reihenfolge auch verändert werden kann oder die gleichzeitig ausgeführt werden können, wird in Schritt S6 ein Protokoll der Soll-Ist-Abweichungen ausgegeben und wird in Schritt S7 das Ergebnis oder ein Teilergebnis des Soll-Ist-Vergleichs grafisch auf einem Bildschirm dargestellt. Beispielsweise können lediglich Oberflächenpunkte des Messobjekts besonders kenntlich gemacht werden, die um mehr als ein vorgegebenes Maß von ihrer Sollposition abweichen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel einer Registrierung beschrieben. Mit dem Bezugszeichen 41 ist eine grafische Darstellung der Oberflächenpunkte bezeichnet, die aus einer Messung des Messobjekts erhalten werden. Mit einem Zeigerhilfsmittel, beispielsweise einer Maus, wählt ein Benutzer einzelne Oberflächenpunkte aus, deren Koordinaten dann in einem folgenden Schritt S42 zur Bestimmung von Flächenelementen des Messobjekts verwendet werden. Da sich die Auswahl der Oberflächenpunkte wiederholt, führt von dem Schritt S42 ein Pfeil zurück zu der Darstellung 41. Die in dem Ausführungsbeispiel von einem Benutzer ausgewählten Oberflächenpunkte sind durch einen senkrecht an dem jeweiligen Oberflächenpunkt zu der Oberfläche stehenden Pfeil gekennzeichnet. Diese Pfeile verdeutlichen jedoch auch noch die oben bereits erwähnte Zusatzinformation, die zugeordnet zu jedem der Oberflächenpunkte oder zumindest zu einem Teil der Oberflächenpunkte mit abgespeichert werden kann. Der Pfeil weist immer von der Oberfläche weg in den Raum, in dem sich kein Material befindet (oder umgekehrt).
Liegen ausreichende Informationen (beispielsweise mindestens die Koordinaten von drei Oberflächenpunkten) zur Bestimmung eines Oberflächenelements vor, wird dieses Element in Schritt S42 ermittelt. Durch die Auswahl von mehr als der Mindestanzahl von erforderlichen Oberflächenpunkten kann die Genauigkeit gesteigert werden. In dem Ausführungsbeispiel werden die linke seitliche Oberfläche, die vordere Oberfläche und die obere Oberfläche des Grundquaders des Messobjekts in Schritt S42 bestimmt. Bei einer quaderförmigen Grundkonfiguration würde es aber auch ausreichen, z.B. lediglich eines der Oberflächenelemente zu bestimmen (z.B. die ebene Grundfläche an der Oberseite) und zuzüglich durch Auswahl von zwei Punkten an der Vorderseite und von einem Punkt an der linken seitlichen Oberfläche eine weitere Richtung und eine weitere Position in dem Koordinatensystem des Messobjekts.
In dem auf Schritt S42 (nach abgeschlossener Iteration der Auswahl von Oberflächenpunkten) folgenden Schritt S43 wird die Registrierung der Koordinatensysteme des Messobjekts und der Sollgeometrie vorgenommen. Als Ergebnis erhält man einen Datensatz 44 mit allen Koordinaten der aus der optischen Vermessung des Messobjekts erhaltenen Oberflächenpunkte oder eines reduzierten Datensatzes in dem Koordinatensystem der Sollgeometrie. Alternativ kann die Sollgeometrie entsprechend dem Ergebnis der Registrierung in das Koordinatensystem des Werkstücks überführt werden oder es können beide Koordinatensysteme in ein drittes, gemeinsames Koordinatensystem transformiert werden. Dies gilt auch für andere Verfahren der Registrierung, die in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung angewendet werden können.
Ein alternatives Verfahren der Registrierung wird nun anhand von Fig. 5 beschrieben. Bereits vor, während und/oder unmittelbar nach der optischen Vermessung des Werkstücks wird dabei ein Bezug des Werkstücks zu dem Koordinatensystem der Messanordnung hergestellt. Außerdem ist das Koordinatensystem der Sollgeometrie ebenfalls mit dem Koordinatensystem der Messanordnung registriert. Beispielsweise wird das Werkstück 1 , wie in der schematischen Messanordnung 51 in Fig. 5 dargestellt, auf einem Drehtisch 52 angeordnet. Durch Drehung des Drehtisches 52 wird das Messobjekt 1 aus verschiedenen Richtungen von invasiver Strahlung durchstrahlt und werden die entsprechenden Messinformationen erhalten. Es werden die in der Messanordnung 51 eingetragenen Maße A1 , A, C1 , C und (senkrecht zur Bildebene) die entsprechenden nicht dargestellten Maße B1 , B ermittelt (Schritt S52) ermittelt. Somit kann das Messobjekt 1 vor-registriert werden.
Die genannten Maße werden dazu verwendet, einen Hüllquader 53 des Messobjekts 1 mit dem Koordinatensystem der Sollgeometrie vorzuregistrieren (Schritt S53).
Schritt S53 kann vor, während und/oder nach der Vermessung des Messobjekts
1 durchgeführt werden. Nach Schritt S53 wird zur Korrektur der VorRegistrierung Schritt S54 ausgeführt, in dem sämtliche ermittelten Koordinaten von Oberflächenpunkten oder von einer Teilmenge (z.B. der entsprechend Fig.
2 reduzierten Oberflächenpunkte) in dem Koordinatensystem der Sollgeometrie auf Unterschiede zu der Sollgeometrie untersucht werden, und zwar statistisch, beispielsweise durch Ermittlung der Summe der Fehlerquadrate aller betrachteter Oberflächenpunkte. Die Korrektur wird beispielsweise durch Minimierung der Fehlerquadrate durchgeführt. Im Ergebnis erhält man die korrigierte Registrierung. In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 55 die in Schritt S54 verwendeten Daten der Sollgeometrie, bei denen es sich insbesondere auch um einen reduzierten Datensatz handeln kann, beispielsweise die Daten des Hüllquaders 53 des Messobjekts. Im Ergebnis erhält man die registrierten Messdaten der Oberflächenpunkte. Dieser Datensatz ist mit dem Bezugszeichen 56 bezeichnet.
Anhand von Fig. 6 wird nun erläutert, welche Informationen eine Auswertungsvorschrift 60 enthalten kann. Die verschiedenen, im Folgenden erläuterten Schritte bei der Festlegung der Auswertungsvorschrift 60 und die entsprechenden Teile der Auswertungsvorschrift 60 können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden und mit weiteren Schritten bzw. Teilen der Auswertungsvorschrift 60 kombiniert werden. Insbesondere ist es möglich, Teile der im Folgenden beschriebenen Auswertungsvorschrift 60 wegzulassen. Aus einer Sollgeometrie eines Messobjekts, insbesondere aus einem CAD- Modell, wird in Schritt S61 eine Auswahl von einzelnen Sollpunkten an der Oberfläche des Messobjekts getroffen, die mit entsprechenden Ist-Punkten (aus der Vermessung des Messobjekts) verglichen werden. Insbesondere wird ein Abstand des Soll-Punkts und des Ist-Punkts ermittelt. Vorzugsweise wird eine Vielzahl der Soll-Punkte für den Vergleich mit Ist-Punkten ausgewählt.
In Schritt S62 werden Oberflächenelemente für einen Soll-Ist-Vergleich mit den Messdaten ausgewählt. Die Flächenelemente sind beispielsweise die anhand von Fig. 2 erläuterten ebenen Oberflächenelemente und zylindrischen Flächen.
In Schritt S63 werden Definitionen getroffen, welcher Abstand zwischen Soll- Oberflächenpunkten und/oder Oberflächenelementen, insbesondere aus den Schritten S61 und S62, zu Rändern von Oberflächenbereichen des Messobjekts einzuhalten sind, so dass die Oberflächenpunkte im Bereich der Ränder nicht in die Auswertung mit eingehen.
In Schritt S64 werden Abläufe für Soll-Ist-Vergleiche der Oberflächenpunkte der Sollgeometrie mit Koordinaten von gemessenen Oberflächenpunkten definiert. Dabei wird hinsichtlich der Reihenfolge der einzelnen Soll-Ist-Vergleiche, beispielsweise wie bei der Abtastung von Oberflächen in der konventionellen Koordinatenmesstechnik vorgegangen. Beispielsweise werden Linien entlang der Oberfläche der Sollgeometrie festgelegt. Z.B. können dann im Verlauf der Linie in einem festgelegten Abstand aufeinanderfolgende Oberflächen punkte durch den Soll-Ist-Vergleich ausgewertet werden. Als Linien kommen beispielsweise helixförmige Linien entlang einer zylindrischen Oberfläche, ein Gitter bildende Linien entlang beliebigen Oberflächen oder jede andere Art von Linien in Frage.
In Schritt S65 werden Sollwerte von Abmessungen der Sollgeometrie festgelegt, beispielsweise Dicken, Breiten, Abstände von ausgezeichneten Punkten auf der Oberfläche oder außerhalb der Oberfläche, Durchmesser, Tiefen von Bohrungen oder anderen Ausnehmungen usw.. Für diese Abmessungen wird optional außerdem noch ein Auswertungsablauf festgelegt, mit dem die Abmessungen bestimmt werden können. Beispielsweise wird eine Anzahl von Oberflächenpunkten als Soll-Punkte auf einer ebenen Oberfläche definiert und wird festgelegt, wie aus den entsprechenden Ist-Punkten die Position und Ausrichtung der ebenen Oberfläche bestimmt werden kann. Erfolgt dies für z.B. parallel einander gegenüberliegende Außenflächen des Messobjekts, kann zusätzlich der Abstand der beiden Außenflächen und damit eine Dicke des Messobjekts bestimmt werden.
Anhand von Fig. 7 wird nun erläutert, wie Zusatzinformationen verwendet werden können um festzustellen, ob zu einem gegebenen Soll-Punkt ein zugehöriger Ist-Punkt (Messpunkt an der Oberfläche des Messobjekts) korrekt ermittelt wurde. Durch die ununterbrochene etwa U-förmige Konturlinie 76 ist eine Oberflächenkontur der Sollgeometrie eines Messobjekts dargestellt. Durch eine gegen die Konturlinie 76 verschobene gestrichelte Konturlinie 75 ist eine tatsächlich aus einer Messung ermittelte Oberflächenkontur dargestellt. Beide Konturen entsprechen einer Bohrung 78 (in der Sollgeometrie) bzw. 77 (in dem Messobjekt). Für den Soll-Punkt 73 auf der Oberfläche der Sollgeometrie wird nach der Registrierung der beiden Koordinatensysteme der nächstliegende ermittelte Punkt auf der gemessenen Kontur 75 ermittelt. Dies ist in dem Ausführungsbeispiel der Punkt 74. Nun wird überprüft, ob die beiden Punkte 73, 74 ein korrektes Soll-Ist-Paar von Punkten bilden können. Hierzu wird die Richtung der als Zusatzinformation abgespeicherten Vektoren überprüft, die ausgehend von dem jeweiligen Punkt 73, 74 senkrecht von der jeweiligen Materialoberfläche weg weisen. Da die Richtungen miteinander übereinstimmen (oder im Allgemeinen annähernd übereinstimmen, jedenfalls nicht um mehr als einen vorgegebenen Winkelbetrag voneinander abweichen), kann es sich bei den Punkten 73, 74 um ein korrektes Punktepaar handeln. Außerdem wurde ein Soll-Punkt 71 am Rand der Bohrung 78 festgelegt. Hierzu wird der in Fig. 7 dargestellte Ist-Punkt 72 auf der Kontur 75 als nächstliegender Punkt ermittelt. Dieser liegt jedoch auf der gegenüberliegenden Randfläche der Bohrung 77. Dies wird daraus ermittelt, dass die beiden als Zusatzinformationen abgespeicherten Vektoren in unterschiedliche, nämlich entgegengesetzte Richtungen zeigen. Beispielsweise durch Auswertung weiterer Oberflächenpunkte am Rand der Bohrungen 78, 77 kann ermittelt werden, dass es sich um einen Positionsfehler der Bohrungen handelt. Die Bohrung wurde in dem Messobjekt falsch positioniert.
Fig. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Auswertung von Oberflächenkoordinaten. Aus einer CT- Messung stammende Daten werden über eine Schnittstelle 81 einem Datenspeicher 82 zugeführt. Der Datenspeicher 81 ist über eine entsprechende Datenleitung (z.B. über einen Datenbus, an den weitere im Folgenden beschriebene Einrichtungen angeschlossen sind) mit der Schnittstelle 81 verbunden. Mit der Schnittstelle 81 und dem Datenspeicher 82 ist eine Auswertungseinrichtung 80 verbunden. Diese weist insbesondere eine Datenreduktionseinrichtung 83 zur Reduktion der Datenmenge auf. Verfahrensweisen, die zu einer Reduktion der Datenmenge führen, wurden bereits beschrieben und können durch die Datenreduktionseinrichtung 83 durchgeführt werden. Dabei wird der Betrieb der Datenreduktionseinrichtung 83 wie auch der Betrieb weiterer Einrichtungen 84, 86 der Auswertungseinrichtung 80 von einer Steuereinrichtung 85 gesteuert. Die Steuereinrichtung 85 steuert den Betrieb insbesondere gemäß einer Auswertungsvorschrift, etwa der anhand von Fig. 6 beschriebenen Auswertungsvorschrift.
Ein Ergebnis der Daten red uktion kann in dem Speicher 82 abgespeichert werden und/oder wird direkt von der Datenreduktionseinrichtung 83 an die Registrierungseinrichtung 84 übertragen, die eine Registrierung der gemessenen Oberflächenkoordinaten mit einem Koordinatensystem der Sollgeometrie durchführt. Die Registrierung kann wiederum zu einer Veränderung des in dem Datenspeicher 82 abgespeicherten Datensatzes führen.
Insbesondere durch Zugriff auf diese geänderten Daten führt eine Vergleichseinrichtung 86 einen Soll-Ist- Vergleich der gemessenen Oberflächenkoordinaten und der Sollgeometrie durch.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Auswerten eines Koordinaten-Datensatzes eines Messobjekts (1 ), wobei
- der Datensatz ein Ausgangs-Datensatz (44) ist, der Koordinaten von Oberflächenpunkten des Messobjekts (1 ) aufweist, die durch ein optisches Messverfahren erzeugt wurden, insbesondere durch ein Computertomografie (CT)-Verfahren,
- gemäß einer Auswertungsvorschrift Positionen der Oberflächenpunkte (72, 74) des Ausgangs-Datensatzes (44) und/oder eine Position und eine Orientierung einer aus diesen Oberflächenpunkten ermittelten Oberflächenform (24, 25, 26) mit einer Sollgeometrie des Messobjekts (1) verglichen werden.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei aus dem Ausgangs-Datensatz (44) ein reduzierter Datensatz erzeugt wird, der lediglich die Koordinaten einer reduzierten Anzahl der Oberflächenpunkte aufweist, wobei der reduzierte Datensatz zumindest die Koordinaten derjenigen Oberflächenpunkte des Messobjekts aufweist, die gemäß der Auswertungsvorschrift benötigt werden.
3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei gemäß der Auswertungsvorschrift Oberflächenpunkte, die in einem abgeschlossenen Oberflächenbereich (24, 25, 26) liegen, in den reduzierten Datensatz übernommen werden.
4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der abgeschlossene Oberflächenbereich (24, 25, 26) ein Teilbereich eines Oberflächenbereiches ist, der gemäß der Sollgeometrie des Messobjekts (1 ) einen Rand oder eine Kante aufweist, und wobei der abgeschlossene Oberflächenbereich (24, 25, 26) so definiert ist, dass er einen Mindest- Abstand zu dem Rand oder der Kante aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei gemäß der Auswertungsvorschrift für zumindest einen Teil der Oberflächenpunkte des Ausgangs-Datensatzes (44) jeweils ein Vergleich der Position des Oberflächenpunktes mit einer Position eines Sollpunktes der Sollgeometrie durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Datensatz zumindest für einen Teil der Oberflächenpunkte (72, 74) zusätzlich zu den Koordinaten der Oberflächenpunkte (72, 74) Informationen darüber enthalten sind, in welcher Richtung und/oder auf welcher Seite des jeweiligen Oberflächenpunktes (72, 74) sich ein Material des Messobjekts (1 ) befindet, zu dessen Oberfläche der Oberflächenpunkt (72, 74) gehört, und/oder sich kein Material des Messobjekts (1 ) befindet.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Referenzdatensatz mit Referenzkoordinaten der Oberflächenpunkte erzeugt wird und ein systematischer Fehler des optischen Messverfahrens durch Vergleich mit der Sollgeometrie und/oder unter Verwendung der Sollgeometrie korrigiert wird
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Meisterteil des Messobjekts (1 ), das der Sollgeometrie entspricht, gemäß demselben optischen Messverfahren vermessen wird wie das Messobjekt (1) selbst.
9. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Messung von Koordinaten der Sollgeometrie gemäß dem optischen Messverfahren lediglich simuliert wird und wobei die durch Simulation erhaltenen Koordinaten zur Korrektur des systematischen Fehlers verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Informationen über eine Position und eine Ausrichtung des Messobjekts (1) in Bezug auf ein Messsystem für eine Registrierung der Koordinatensysteme der Sollgeometrie einerseits und der gemessenen Oberflächenkoordinaten andererseits verwendet werden, wobei auf Basis der Informationen eine Vor-Registrierung durchgeführt wird und wobei für Oberflächenbereiche des Messobjekts und/oder eine Mehrzahl von Oberflächenpunkten des Messobjekts (1 ) durch Vergleich mit der Sollgeometrie eine Korrektur der Registrierung durchgeführt wird.
11. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, die ausgestaltet sind, ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.
12. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln gemäß dem vorhergehenden Anspruch, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind.
13. Anordnung zum Auswerten eines Koordinaten-Datensatzes eines Messobjekts (1 ), wobei die Anordnung aufweist: eine Schnittstelle (81 ) zum Empfangen eines Datensatzes und/oder einen Datenspeicher (82) zum Speichern des Datensatzes, wobei der Datensatz ein Ausgangs-Datensatz (44) ist, der Koordinaten von Oberflächenpunkten des Messobjekts (1 ) aufweist, die durch ein optisches Messverfahren erzeugt wurden, insbesondere durch ein Computertomografie (CT)-Verfahren, eine Auswertungseinrichtung (80), die mit der Schnittstelle (81 ) und/oder den Datenspeicher (82) verbunden ist, und eine Steuereinrichtung (85) zum Steuern einer Auswertung des Ausgangs-Datensatzes gemäß einer Auswertungsvorschrift, wobei die Auswertungseinrichtung (80) und die Steuereinrichtung (85) ausgestaltet sind, gemäß einer Auswertungsvorschrift Positionen der Oberflächenpunkte des Ausgangs-Datensatzes (44) und/oder eine Position und eine Orientierung einer aus diesen Oberflächenpunkten ermittelten Oberflächenform mit einer Sollgeometrie des Messobjekts (1 ) zu vergleichen.
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