WO2009036886A1

WO2009036886A1 - Verfahren und vorrichtung zur werkzeugvermessung

Info

Publication number: WO2009036886A1
Application number: PCT/EP2008/007221
Authority: WO
Inventors: Thomas Weske; Uwe Nehse; Marco BÜCHNER; Wolfhard Bohm; Roderich Dürselen
Original assignee: Carl Mahr Holding Gmbh
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2009-03-26
Also published as: DE102007053993A1; DE102007053993B4

Abstract

Zur Vermessung von Werkzeugen (2), insbesondere deren Schneidkanten (3, 4, 5), wird das Werkzeug mit einer Kamera aufgenommen, die eine Fokusebene (14) und geringe Schärfentiefe aufweist. Während das Werkzeug gedreht wird, werden Bilder aufgenommen, aus denen dann die Daten der Schneidkante extrahiert werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Werkzeugvermessung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen und präzisen Vermessung von Schneidkanten von Werkzeugen wie Bohrern, Stufenbohrer, Fräsern, Wälzfräsern, Gewindeschneidern oder ähnlichem.

Es ist häufig erforderlich, Werkzeuge zur spanenden Werkstückbearbeitung hinsichtlich ausgewählter Parameter zu vermessen. Beispielsweise kann es gewünscht sein, den von einem Werkzeug erzeugten wirksamen Durchmesser zu bestimmen. Dazu schlägt die DE 199 27 496 Al eine Messeinrichtung vor, bei der das Werkzeug in den Strahlengang zwischen eine Beleuchtungseinrichtung und eine Bildaufnahmeeinrichtung gebracht wird. Der Schattenwurf des Werkzeugs wird von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen. Die Bildaufnahmeeinrichtung hat einen Schärfentiefenbereich > 10 mm. Bei drehendem Werkzeug wird eine Folge von Einzelbildern aufgenommen. Es werden dann in der Bildfolge die Konturmaxima bestimmt, so dass letztendlich eine Hüllkurve ermittelt wird, die die jeweiligen Durchmesser an verschiedenen Axialpositionen des Werkzeugs abbildet .

Zwar lässt sich mit diesem Verfahren die Kontur eines Werkzeugs herausfinden, jedoch lassen sich auf Basis dieser Daten bestimmte Bearbeitungen an dem Werkzeug nicht durchführen. Insbesondere liefert dieses Verfahren keine Information über den genauen Schneidkantenverlauf sondern lediglich über den Radius der Schneide. Informationen über den jeweiligen Winkel eines Schneidenpunkts bezüglich der Werkzeugachse ge- hen dabei verloren.

Weiter sind z.B. aus der US-PS 5 151 609 wie auch aus der DE 10 2004 047 928 Al Messverfahren bekannt, die ein dreidimensionales Höhenprofil von räumlich ausgebildeten Werkstücken mit Hilfe einer Kamera aufnehmen, die eine scharf definierte Fokusebene aufweist. Durch Verstellung des Abstands zwischen der Kamera und dem dreidimensionalen Messobjekt, beispielsweise durch Bewegung der Kamera oder des Messobjekts werden Bilder erhalten, die jeweils nur den in der Fokusebene liegenden Teil des Messobjekts scharf abbilden. Aus den durch Abstandsverstellung von Kamera und Messobjekt nacheinander erhaltenen Bildern lassen sich dann die X-Y-Z- Positionen der einzelnen, jeweils scharf abgebildeten Teile des Messobjekts bestimmen.

Solche Verfahren eignen sich zur Aufnahme des Höhenprofils dreidimensionaler hinterschneidungsfreier Objekte, nicht aber unmittelbar zur Vermessung von Fräsern, Bohrern oder dergleichen.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren wie auch eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem sich Werkzeugschneiden einfach, präzise und schnell vermessen lassen.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 wie auch mit der Vorrichtung nach Anspruch 11 gelöst:

Gemäß der Erfindung wird zur Vermessung des Werkzeugs eine Drehpositioniervorrichtung genutzt, mit der sich das Werkzeug kontrolliert um seine Drehachse drehen lässt, wobei die einzelnen Winkelpositionen von einem entsprechenden Winkelaufnehmer erfasst werden und gegebenenfalls als Messwerte zur Verfügung stehen. Zur Vermessung dient des Weiteren eine Bildaufnahmeeinrichtung, beispielsweise in Gestalt einer Kamera, deren Optik eine Fokusebene festlegt, wobei nur innerhalb der Fokusebene liegende Objektteile scharf und alle anderen Objektteile unscharf und nur in ihrer Projektion in die Fokusebene abgebildet werden. Die Fokusebene ist genau genommen von einem ebenen in Richtung der optischen Achse der Kamera äußerst kurzen und somit nahezu flächenhaften Raumbereich umgeben, innerhalb dessen eine scharfe Abbildung erhalten wird. Die Schärfentiefe in Richtung der optischen Achse, d.h. in Z-Richtung, beträgt vorzugsweise weniger als 1 mm, vorzugsweise einige 100 μm.

Zur Messung werden das Werkzeug und die Bildaufnahmeeinrichtung so in Bezug aufeinander eingestellt, dass die Drehachse des Werkzeugs in der Fokusebene liegt. Bei sehr kleinen Werkzeugen, deren Durchmesser geringer ist als das Objektfeld der Bildaufnahmeeinrichtung, kann die Drehachse die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung (Z-Achse) schneiden. Die Bildaufnahmeeinrichtung nimmt somit zwei einander um 180° gegenüber liegende Umfangsabschnitte des Werkzeugs gleichzeitig auf. In diesem Fall muss das Werkzeug zur Messung um lediglich 180° gedreht werden. Ansonsten werden die Drehachse des Werkzeugs und die optische Achse so gegeneinander versetzt, dass der im Bild erscheinende Rand des Werkzeugs etwa mittig oder gegebenenfalls auch an anderer Stelle im Bild liegt. In diesem Fall wird das Werkzeug zur Durchführung der Messung um (vorzugsweise genau) 360° gedreht.

Im Messdurchlauf werden während der Drehung des Werkzeugs fortwährend Bilder aufgenommen, so dass eine erste Gruppe von Bildern entsteht. Diese sind beispielsweise in Winkelabständen von einem Grad aufgenommen. Damit hat die Bildaufnahmeeinrichtung eine erste Gruppe von Bildern von einem ersten Umfangsabschnitt erzeugt und speichert diese ab. Der Messdurchlauf wird fortgesetzt, indem das Werkzeug und die Bildaufnahmeeinrichtung in Richtung der Drehachse des Werkzeugs, optional unter Berücksichtigung einer Taumelvorkorrektur, so in Bezug aufeinander verstellt werden, dass die Bildaufnahmerichtung den nächsten anschließenden Umfangsab- schnitt des Werkzeugs sieht . Wiederum wird bei Drehung des Werkzeugs eine Gruppe von Bildern, nunmehr die zweite Gruppe aufgenommen. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis Bilder von dem gesamten Werkzeug aufgenommen sind. Zugleich oder danach findet eine Datenverarbeitung statt. In dieser werden in den Bildern jeder Gruppe die abgebildeten Schneidkanten ermittelt. Lediglich dem scharf abgebildeten Teil der Schneidkante wird der aktuelle Drehwinkel zugeordnet. Außerdem können durch Bildverarbeitungsroutinen, beispielsweise Kantenfinderroutinen, die in der Bildebene zu messenden X- und Y-Werte der Schneidkante bestimmt und diesem Drehwinkel zugeordnet werden. Das erhaltene Wertetripel (X, Y und Z) wird abgespeichert . Die aneinander anschließenden Wertetripel bilden jeweils einen Datensatz, der eine Schneidkante definiert .

Auf diese Weise werden alle Schneidkanten des Werkzeugs aufgefunden und vermessen. Pro Schneidkante kann ein Datensatz erzeugt werden, der als Grundlage für eine weitere Bearbeitung des Werkzeugs, beispielsweise einen SchleifVorgang oder dergleichen dienen kann.

Das erläuterte Verfahren kann mit Weiterbildungen und Abwandlungen ausgeführt werden. Beispielsweise kann das Werkzeug bei dem Messdurchlauf kontinuierlich oder auch in Schritten gedreht werden. Des Weiteren ist es zwar nicht zwingend aber vorteilhaft, wenn die Bilder der Umfangsab- schnitte überlappungsfrei aneinander anschließen. Somit werden Datenredundanzen vermieden.

Weiter kann es vorteilhaft sein, in der erhaltenen Da- tenmenge sorgfältige Filterungen vorzunehmen. Beispielsweise kann es im Einzelfall möglich sein, dass Schneidkanten nicht allein anhand des Kriteriums „Schärfe" zu erkennen sind. Auch andere Teile eines Werkzeugs, beispielsweise zylindrische o- der teilzylindrische Abschnitte, können eine scharfe Abbildung hervorrufen. Hier können zwei Kriterien angewandt werden, um solche Abschnitte von Schneidkanten zu unterscheiden.

Ein erstes Kriterium liegt darin, dass Schneidkanten, zumindest sofern sie eine Schraubenform, d.h. Steigung haben, nur in demjenigen Teil scharf abgebildet sind, der die Fokusebene durchsticht. Benachbarte Bereiche sind unscharf. Das Datenfilter muss in diesem Fall 'längere zusammenhängende scharf abgebildete Bildteile verwerfen. Es werden dann nur solche scharf abgebildeten Bildteile dem Datensatz der Schneidkante zugeordnet, die im aktuellen Bild lediglich einen kurzen Kanteήabschnitt darstellen. Es kann ein oberer Grenzwert für die Länge des scharfen Bildbereichs festgelegt werden. Es kann zusätzlich das Kriterium vorgesehen werden, dass der scharf abgebildete kurze Kantenabschnitt in dem Vorgängerbild bzw. Nachfolgerbild der aufgenommenen Bilderfolge an den scharfen Abschnitt des aktuellen Bilds (lückenlos) anschließt. Mit anderen Worten, das Filter ordnet dem Schneidkantendatensatz nur solche scharfen Bildteile zu, die sich bei Drehung des Werkzeugs durch das Bild bewegen.

Bei Werkzeugen deren Schneidkanten axial verlaufen versagt dieses Kriterium aber. Hier kann aber, wie bereits im vorgenannten Falle auch, zusätzlich oder auch allein ein zweites stärkeres Kriterium angewandt werden. Dieses Kriterium bzw. Filter verwirft alle Bildteile, die über einen Drehwinkelbereich hinweg scharf abgebildet werden, der einen Grenzwert überschreitet. Dieser Grenzwert kann beispielsweise Bruchteile eines Grads oder mehrere Grad betragen. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung. Diese beschränkt sich auf wesentliche Aspekte der Erfindung und sonstiger Gegebenheiten. Die Zeichnung offenbart weitere Einzelheiten und ist ergänzend heranzuziehen.

Es zeigen:

Figur 1 eine Messeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Messverfahrens in schematischer Seitenansicht,

Figur 2 geometrische Verhältnisse bei der Durchführung der Messung an dem Werkzeug in schematischer Darstellung,

Figur 3 und 4 von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommene Bilder in übertriebener Prinzipdarstellung,

Figur 5 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung des zu der Messung gehörigen DatenverarbeitungsVorgangs und

Figur 6 aufgenommene Bilder mit Fokusfenster zur Veranschaulichung des Messverfahrens.

In Figur 1 ist eine Messvorrichtung 1 veranschaulicht, die zur optischen Vermessung eines Werkzeugs 2 dient . Das Werkzeug 2 kann ein Bohrer, Fräser oder ein ähnliches Werkzeug sein. Es weist ein oder vorzugsweise mehrere Umfangs- schneiden 3, 4, 5 auf. Diese können parallel zu einer von dem Werkzeug 2 festgelegten Drehachse 6 angeordnet oder, wie dargestellt, unter einem Steigungswinkel sein, so dass sie beispielsweise Schraubenform haben. Das Werkzeug 2 kann ein Fräswerkzeug, ein Bohrer, ein Stufenbohrer oder ein sonstiges, zur spanenden Werkstückbearbeitung eingerichtetes Schneidkanten aufweisendes Werkzeug sein.

Zu der Messvorrichtung 1 gehört eine Aufnahme 7, 8 für das Werkzeug 2, wobei die Aufnahme 7, 8 dazu eingerichtet ist, das Werkzeug 2 aufzunehmen und präzise zu positionieren. Insbesondere kann die Aufnahme das Werkzeug 2 in definierte Drehpositionen um seine Drehachse 6 bewegen und dort halten. Außerdem ist die Aufnahme 7 mit einer Antriebseinrichtung verbunden und einem Winkelgeber versehen, um das Werkzeug 2 einerseits definiert zu drehen und andererseits dabei die Drehpositionen in Messwerte umzusetzen.

Die Messvorrichtung 1 weist außerdem eine Bildaufnahme- einrichtung 9, beispielsweise in Gestalt einer Kamera 10 mit einem Objektiv 11 auf, dessen optische Achse 12 im vorliegenden Fall vertikal orientiert ist und mit der Z-Achse übereinstimmt. Jedoch muss die optische Achse nicht zwangsläufig senkrecht auf der xy-Ebene stehen. Sie ist z.B. bei Wälzfräsern, Gewindeschneidern und dergleichen gegen die z-Richtung geneigt. Das Objektiv 11 ist dem Werkzeug 2 zugewandt und schaut vorzugsweise auf die Spanfläche. An der anderen Seite des Werkzeugs 2 liegt eine Beleuchtungseinrichtung 13. Diese liegt vorzugsweise vollständig in dem Sichtfeld der Kamera 10, das teilweise von dem Prüfling und Werkzeug 2 versperrt wird. Die Beleuchtungseinrichtung 13 ist zusammen mit der Bildaufnahmeeinrichtung 9 in X-Richtung beweglich, die parallel zu der Drehachse 6 und vorzugsweise horizontal festgelegt ist. Außerdem ist die Bildaufnahmeeinrichtung 9 z.B. in Z- Richtung rechtwinklig zu der X-Achse vertikal verstellbar. Bedarfweise kann sie auch in Y-Richtung verstellbar sein, wobei die Y-Richtung eine rechtwinklig zu der Z-Achse und der Drehachse orientierte Horizontalrichtung ist. Es versteht sich, dass die Achsen bei gleicher Relativausrichtung räumlich anders ausgerichtet sein können; z.B. kann die x-Achse vertikal orientiert sein.

Das Objektiv 11 der Bildaufnahmeeinrichtung 9 ist so beschaffen, dass es eine Fokusebene 14 festlegt. Alle innerhalb der Fokusebene 14 liegenden Strukturen werden scharf abgebildet. Alle außerhalb der Fokusebene 14 liegenden Strukturen werden nicht scharf und nur als Projektion abgebildet. Die Unscharfe nimmt dabei vorzugsweise schon wenige 100 Mikrometer von der Fokusebene 14 entfernt derart zu, dass die betreffenden Bildteile durch automatische Kontrastmessung eindeutig als unscharf qualifizierbar sind. Die Schärfentiefe kann auf wenige 10 μm beschränkt sein.

An die Bildaufnahmeeinrichtung 9 ist eine Bildverarbeitungseinrichtung angeschlossen, die die von der Bildaufnahmeeinrichtung 9 gelieferten Bilder analysiert und aus diesen die Schneidkanten 3, 4, 5 extrahiert sowie punktweise ver- misst . Dies geht folgendermaßen:

Es wird auf Figur 2 verwiesen. Das dort dargestellte Werkzeug 2 weist mehrere, z.B. zwei Schneidkanten 3, 4 auf, die sich unmittelbar an Spanräume 15, 16 anschließen. Zur Vermessung wird zunächst die Fokusebene 14 der Bildaufnahmeeinrichtung 9 präzise auf die Drehachse 6 eingestellt, so dass die Drehachse 6 in der Fokusebene 14 verläuft . Dazu wird beispielsweise eine entsprechende Lehre benutzt, die von den Aufnahmen 7, 8 aufgenommen wird und die eine scharfe Kante auf der Drehachse 6 oder parallel zu dieser aufweist. Ist die Vorrichtung 1 insoweit einjustiert, wird das Werkzeug 2 von den Aufnahmen 7, 8 aufgenommen. Die Bildaufnahmeeinrichtung 9 wird nun beispielsweise so positioniert, dass sie einen ersten Umfangsabschnitt 17 (Figur 1) aufnimmt.

Die geometrischen Verhältnisse sind in Figur 2 veranschaulicht. Das Werkzeug 2 wird nun beginnend von einer Anfangsdrehposition mit einer durch die Bildrate der Kamera und die Winkelauflösung begrenzten Geschwindigkeit um 360° um die Drehachse 6 gedreht. Dabei durchläuft z.B. zuerst die Schneidkante 3 und dann die Schneidkante 4 die Fokusebene 14. Während das Werkzeug 2 dreht, nimmt die Bildaufnahmeeinrichtung 9 fortwährend Bilder auf. Jedem Bild wird die aktuelle Drehposition des Werkzeugs 2 zugeordnet. Beispielsweise wird für jedes Grad oder bei feinerer gewünschter Winkelauflösung auch für jedes Zehntel Grad ein Bild aufgenommen. Dies ergibt für den Umfangsabschnitt 17 eine erste Gruppe 19 von Bildern, wie sie in Figur 5 symbolisch veranschaulicht ist. Die Bilder der Gruppe 19 sind dabei jeweils Schattenrissbilder des Werkzeugs 2. Das Werkzeug 2 verdeckt einen Teil des zwischen der Beleuchtungseinrichtung 13 und dem Objektiv 11 gegebenen Strahlengangs gemäß Figur 2.

In jedem aufgenommenen Bild ist eine mehr oder minder scharfe Hell -Dunkel -Grenze zu sehen, die von dem Werkzeug 2 hervorgerufen wird. Diese Hell -Dunkel -Grenze kann von der Schneidkante 4 oder auch von anderen Teilen des Werkzeugs 2 herrühren. Figur 3 veranschaulicht ein solches Bild des Bilderstapels 19. Die Schneidkante 4 markiert dort die Hell- Dunkel -Grenze, wobei in Figur 3 der schraffierte Bereich den dunklen Bildbereich darstellt, in dem die Werkzeug 2 die Be- leuchtungseinrichtung 3 abschattet .

Die Schneidkante 4 liegt aufgrund ihres Steigungswinkels schräg zu der Fokusebene 14 und durchsticht diese in einem Punkt 20. Dort und in unmittelbarer Nachbarschaft ist die Schneidkante 4 scharf abgebildet. In den benachbarten Bereichen 21, 22 ist sie unscharf und in die xy-Ebene projiziert. Das Bild des Werkzeugs 2 weist gemäß Figur 3 bei dem Drehwinkel φl sein Kontrastmaximum 20 an der. Stelle Xl, Yl auf. Wird das Werkzeug 2 weiter gedreht, wandert das Kontrastmaximum 20, wie es Figur 4 zeigt. Bei dem Drehwinkel 0k hat es die Position Xk, Yk.

Das Gleiche gilt entsprechend für eine weitere Gruppe Bilder 23, die in einem nachfolgenden Messvorgang an dem Um- fangsabschnitt 18 aufgenommen worden ist.

Wie Figur 5 veranschaulicht, liefert die Bildverarbeitungseinrichtung 1 somit zunächst eine Datenmenge 24, die für jeden Umfangsabschnitt 17, 18 (und gegebenenfalls weitere Um- fangsabschnitte) Gruppen 19, 23 (gegebenenfalls weitere) von Bildern aufweist . In diesen Bildern finden sich weitgehend unscharfe Abbildungen des Werkzeugs 2, wobei jedes Bild ein oder mehrere Kontrastmaxima aufweist .

In dem nun folgenden Post-Processing wird die Datenmenge 24 mit einem Filter 25 bearbeitet. Dieses extrahiert aus jedem Bild der Gruppen 19, 23 lediglich die scharf abgebildeten, d.h. hohen Kontrast aufweisenden Bildteile um den Punkt 20 herum. Die Vorgehensweise ist aus Figur 6 ersichtlich. Kontrastmaxima werden aufgefunden, indem ein Fokusfenster in einer Suchrichtung durch das dem Winkel φl zugehörige Bild bewegt wird. Das Fokusfenster weist vorzugsweise eine Breite auf, die der Schärfentiefe entspricht. Damit wird einerseits vermieden, dass unscharfe Kantenbereiche in die Messung ein- bezogen werden, was zu Messunsicherheiten führen würde. Andererseits ist das Messverfahren schnell, weil das Fokusfenster alle scharfen Bildteile erfasst. Die Messung der Schneidkante, d.h. die Ermittlung von Xl und Yl und damit die Bestimmung des Datentripels {XI, Yl, φl} , erfolgt (nur) im Fokusfenster, das somit zugleich das Messfenster ist.

Aus den in den Messfenstern gewonnenen Daten aller Gruppen 19 von Bildern wird für jede gemessene Schneidkante jeweils ein Datensatz zusammengestellt. Die Schneidkante ist aus Schneidkantenabschnitten zusammengesetzt. Die Schneidkantenform kann optional rechnerisch geglättet werden. Außerdem kann die Winkelauflösung durch Interpolation erhöht werden. Zur Interpolation eignen sich Polynome, vorzugsweise 4. Grades und vorzugsweise über mehrere aufeinander folgende Bilder einer Gruppe .

Optional kann anhand der aus einem Stapel gewonnenen Daten eine Schneidkantenextrapolation vorgenommen werden. Dies ermöglicht oder erleichtert die Verfolgung von Schneidkanten bei Übergang von einer Gruppe zu der nächsten anschließenden Gruppe. Dadurch können aus den Datensätzen, die aus den jeweiligen Gruppen 19, 20 erhalten worden sind, diejenigen Datensätze zusammengefasst werden, die zu einer Schneidkante gehören. Es ergeben sich Datensätze, die sich über mehrere Gruppen von Bildern erstreckende Schneidkanten beschreiben.

Sollte eine Schneidkante an einer bestimmten Stelle zwischen den axialen Enden des Messbereichs enden (oder anfangen) , ändert sich die Zahl der bei einer Umdrehung erfassten Schneidkanten an einer bestimmten Stelle des Fokusfensters in einem Stapel von Bildern. Eine vollständige Schneidkantensuche kann solches feststellen. Vorzugsweise wird die vollständige Schneidkantensuche in einem Fokusfenster vorzugsweise an einem Bildende (oder -Anfang) durchgeführt. Die Filterung der Daten (Erkennung Schneide/Nichtschnei- de) kann wie beschrieben anhand der Geometrie der Schneide oder anhand von Qualitätskennzahlen durchgeführt werden. Die Qualitätskennzahlen sind z.B. ein Schärfekriterium, das innerhalb jedes Bildes über die Fokusfenster hinweg verfolgt wird. Es kann alternativ auch an immer dem gleichen Fokus- fenster durch mehrere oder alle Bilder eines Stapels verfolgt werden. Das Maximum (oder Minimum) der Qualitätskennzahl kennzeichnet die gültigen Messwerte der Schneide. Die hier genannten Maßnahmen können miteinander kombiniert werden.

Ergänzend oder alternativ kann bei der Zusammenstellung des Datensatzes geprüft werden, dass bzw. ob sich wenigstens der Wert Xk des Datentripels {xk, Yk, φk} eines Bildes von dem Wert Xk des benachbarten Datentripels unterscheidet. Ist dies nicht der Fall liegt das Datentripel {xk, Yk, φk} wahrscheinlich auf einer Kreiskontur und gehört somit nicht unmittelbar zu einer Schneidkante. Solche Datentripel können durch das Filter verworfen d.h. aus dem Datensatz entfernt werden .

Jeder Datensatz 27 bis 29 enthält die vollständige räumliche Definition jeder Schneidkante 3, 4, 5, kann optional rechnerischen Bearbeitungsschritten, zum Beispiel einer Taumelkorrektur, unterzogen werden und steht als Messergebnis für eine weitere Bearbeitung des Werkzeugs zu Verfügung.

Das Filter 25 kann optional außerdem die zeitliche bzw. vom Drehwinkel φk (k=l...n; für n Bilder) abhängige Veränderung der Schärfe der einzelnen Bildteile überwachen. Davon ausgehend kann sie diejenigen Bildteile aussortieren und verwerfen, deren Schärfe zwar hoch ist, sich aber über einen größeren Bereich des Drehwinkels φ nicht ändert. Als Bereichsobergrenze kann ein Drehwinkelwert φmax festgelegt wer- den. Die verbleibenden scharf abgebildeten Teile der Bilder können durch eine räumliche Kantenfinderroutine in einem Modul 26 zu Ketten zusammen gefügt werden, die aus den Da- tentripeln (Xk, Yk, φk} bestehen und jeweils eine Schneidkante abbilden. Diese zu einer Schneidkante gehörigen Datensätze werden z.B. als Datensätze 27, 28, 29 ausgegeben.

Zur Vermessung von Werkzeugen 2, insbesondere deren Schneidkanten 3, 4, 5, wird das Werkzeug mit einer Kamera aufgenommen, die eine Fokusebene 14 und geringe Schärfentiefe aufweist. Während das Werkzeug gedreht wird, werden Bilder aufgenommen, aus denen dann die Daten der Schneidkante extrahiert werden.

Bezugszeichen

1 Messvorrichtung

2 Werkzeug

3, 4, 5 Schneidkanten

6 Drehachse

7, 8 Aufnahme

9 Bildaufnahmeeinrichtung

10 Kamera

11 Objektiv

12 optische Achse

13 Beleuchtungseinrichtung

14 Fokusebene

15, 16 Spanräume

17, 18 Umfangsabschnitt

19 Gruppe

20 Punkt

21, 22 Bereiche

23 Gruppe

24 Datenmenge

25 Filter

26 Modul

27, 28, 29 Datensatz

Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Vermessung von Werkzeugschneiden (3 , 4, 5), bei dem in einem Messdurchlauf :

a) ein Werkzeug (2) , das wenigstens eine Umfangs- schneide (3) aufweist, in einer Drehpositioniervorrichtung (7, 8) so angeordnet wird, dass seine Drehachse (6) in der Fokusebene (14) einer Bildaufnahme^'einrichtung (9) liegt,

b) wobei die Bildaufnahmeeinrichtung (9) an einem ersten Umfangsabschnitt (17) des Werkzeugs (2) so angeordnet wird, dass das Werkzeug (2) nur einen Teil des Bildfelds der Bildaufnahmeeinrichtung (9) ausfüllt,

c) das Werkzeug (2) unter unveränderter Beibehaltung des Abstandes zwischen der Bildaufnahmeeinrichtung (9) und der Drehachse (6) des Werkzeug (2) um einen festgelegten Winkel von zumindest 180° um seine Drehachse (6) gedreht wird, um alle in dem Umfangsabschnitt (Ϊ7) vorhandenen Schneidkanten (3) wenigstens einmal durch die Fokusebene (14) zu bewegen,

d) während der Drehung des Werkzeugs (2) eine Gruppe (19) von Bildern aufgenommen und diesen der jeweilige

Wert des Drehwinkels (φ) zugeordnet wird, den das Werkzeug (2) bei der Aufnahme des jeweiligen Bildes aufweist,

e) nach der Drehung die Bildaufnahmeeinrichtung (9) und das Werkzeug (2) in Bezug aufeinander in Richtung der Drehachse (6) so zueinander verstellt werden, dass die Bildaufnahmeeinrichtung (9) auf einen anderen Um- fangsabschnitt (18) gerichtet ist, f) die Schritte c) und d) wiederholt werden, bis für alle interessierenden Umfangsabschnitte (17, 18) jeweils eine Gruppe (19, 23) von Bildern aufgenommen worden sind,

und bei dem in einem Datenverarbeitungsvorgang:

g) in den Bildern jeder Gruppe (19, 23) abgebildete Schneidkanten (3, 4, 5) ermittelt und dem in der Fokus- ebene (14) liegenden und somit scharf abgebildeten Teil

(20) der Schneidkante (3, 4, 5) jeweils der dem Bild zugeordnete Wert des Drehwinkels (φ) und zugeordnet und für diesen Teil (20) der Schneidkante (3, 4, 5) durch Bildverarbeitung bestimmte, in der Fokusebene (14) liegende Werte (x, y) zugeordnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des insgesamt zu durchlaufenden Drehwinkels für alle Umfangsabschnitte auf 360° festgelegt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) bei dem Messdurchlauf in einer einzigen vorgegebenen Drehrichtung gedreht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) bei der Bildaufnahme kontinuierlich gedreht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der Bildaufnahmeeinrichtung (9) und des Werkzeugs (2) von einem Umfangsabschnitt (17) zu dem nächsten Umfangsabschnitt (18) so bemessen ist, dass die Bilder des einen Umfangsabschnitts (18) überlappungsfrei an die Bilder des anderen Umfangsabschnitts (17) anschließen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenverarbeitungsvorgang als Post-Processing nach Abschluss des Messdurchlaufs durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Bildern aller Gruppen (19, 23) nur die Daten der zumindest einen Schneidkante (3, 4, 5) extrahiert und alle anderen Daten verworfen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bildern die zu Schneidkanten (3, 4, 5) gehörigen Bildteile anhand ihres Schärfenverlaufs von nicht zu Schneidkanten (3, 4, 5> gehörigen Bildteilen unterschieden werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bildteile, deren Schärfe über einen Drehwinkelbereich hinweg scharf bleiben nicht als Schneidkanten (3, 4, 5) eingestuft und verworfen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung der Bilder jedes Stapels (19, 20) jeweils ein Fokusfenster herangezogen wird, dessen Breite der Schärfentiefe des Objektivs (11) im Sinne der in x-Rich- tung zu messenden Länge der scharf abgebildeten Schneide entspricht .

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.