DE102023117023A1 - Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts und Vorrichtung zur Ausführung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung und/oder Bearbeitung von Werkstücken zugeordneten Daten, die automatisch durch eine Software und/oder zumindest teilweise manuell durch einen Bediener in einer Software ausgeführt wird, wobei die Software ausgebildet ist zur Erstellung eines aus zumindest einem Teil der Daten erzeugten Messprogramms für ein zur Messung der geometrischen Eigenschaften des Werkstücks ausgebildetes Koordinatenmessgerät oder ausgebildeten Computertomografen.

Description

• Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung und Bearbeitung von Werkstücken zugeordneten Daten und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens mit einer Datenverarbeitungseinrichtung, die zur Erstellung von Messprogrammen für ein Koordinatenmessgerät oder Computertomografen ausgebildet ist.
• Bei den bekannten Verfahren zum Umgang mit dem Werkstück zugeordneten Daten wird grundlegend unterschieden zwischen auf der einen Seite den Design-Daten bzw. Soll-Daten des Werkstücks, zumeist definiert durch Zeichnungen bzw. CAD-Modelle (CAD-Daten) und für die Herstellung des Werkstücks definierte Daten, zusammengefasst auch als PMI-Daten (Product and Manufacturing Information) in einer PMI-Datenquelle wie Step-Datei, JT-Datei oder QIF-Datei, und auf der anderen Seite den Messdaten (Ist-Daten), die für geometrische Eigenschaften des Werkstücks mit einem Messgerät wie Koordinatenmessgerät (KMG) oder Computertomograf (CT) bestimmt werden. Dabei handelt es sich überwiegend um dimensionelle Messdaten, teilweise auch um Messdaten, die im Inneren von Werkstücken liegende Merkmale wie Einschlüsse, Lunker usw. beschreiben, wenn CTs oder andere durchdringende Messverfahren zum Einsatz kommen.
• Bekannte Software für die Erzeugung von PMI-Daten umfasst die Definition der Design-Daten und teilweise die Vorgaben für Rechenvorschriften, wie Messwerte bei der späteren Messung mit einem (bis dahin unbekannten) Messgerät zu geometrischen Eigenschaften verknüpft werden sollen. Es handelt sich dabei um einfache Rechenoperationen wie „+“, „-" oder „Gauss-Fit“, um Abstände oder Fit-Geraden, Fit-Ebenen usw. zu bilden und welche Bezüge zu beachten sind. Diese werden in Form sogenannter „PMI-Fähnchen“ den PMI-Daten angehangen und können durch eine entsprechend ausgebildete Messgeräte-Software eingelesen werden. Das nachträgliche Ändern dieser PMI-Daten, das Ergänzen von fehlenden Daten über den Messprozess sowie das Verknüpfen von PMI-Daten zur Berechnung verknüpfter geometrischen Eigenschaften ist nicht bekannt, ebenso wie das Exportieren ergänzter PMI-Daten in eine PMI-Datenquelle.
• Die Verknüpfung zwischen den PMI-Daten und den für die Erzeugung der Messdaten notwendigen Informationen über das verwendete Messgerät und die Auswertevorschriften ist nach dem Stand der Technik also unzureichend, wodurch eine automatisierte Messung anhand der vorher durch beispielsweise den Konstrukteur festgelegten PMI-Daten, aber selbst eine halbautomatische Messung mit Bedienereingriff nicht oder nur aufwendig möglich ist. Insbesondere die für den Messprozess benötigten Daten stehen beim Erstellen der PMI-Daten noch nicht zur Verfügung. Bekannte Software, die zur Erstellung der PMI-Daten existiert, hat keine Verbindung und keine Informationen über das zur Messung der in den Zeichnungen tolerierten geometrischen Merkmalen später zu verwendende Messgerät. Es ist somit nicht möglich, in den PMI-Daten Informationen für den Messprozess (auch Messablaufdaten genannt) zu definieren. Diese Informationen beziehen sich unter anderem auf die Art des Messgerätes, insbesondere den einzusetzenden Sensor eines Koordinatenmessgerätes, dessen Messparameter bzw. Einstellparameter, die Messvorschrift für die Lage und Verknüpfung der für die Auswertung der jeweiligen geometrischen Eigenschaften des Werkstücks aufzunehmenden Messpunkte am Werkstück, aber auch die Verknüpfung von Maßen zu verknüpften geometrischen Eigenschaften. Es fehlt also die Möglichkeit, Auswertevorschriften in den PMI-Daten zu hinterlegen. Auch ist ungelöst, dass beim Fehlen von CAD-Daten PMI-Daten hinterlegt werden können und dass fehlende PMI-Daten ergänzt und in der PMI-Datenquelle gespeichert und somit weitergegeben werden können, beispielsweise zwischen unterschiedlichen Messgeräten weitergegeben werden können.
• Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass für die Berechnung von geometrischen Eigenschaften ggf. fehlende Soll-Elemente oder Messelemente, beispielsweise, weil diese nicht in den PMI-Daten hinterlegt wurden (z.B. Symmetrieebenen bzw. zur Bildung dieser zu messende Messelemente) oder beim Export aus einer zur Erzeugung von PMI-Daten geeigneten Software oder Import in eine zur Verarbeitung der PMI-Daten vorgesehenen Software verloren gegangen sind bzw. die Verknüpfung zwischen Soll-Elementen (wie Symmetriebenenen) und zur Bildung dieser zu messenden Messelementen verloren gegangen ist. Ebenso besteht keine Möglichkeit, falsche Zeichnungseinträge, also zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaft falsch zugeordnete Soll-Elemente bzw. Messelemente (z.B. bemaßte Kante anstatt bemaßter Abstand zwischen zwei Flächen) oder nicht messbare Soll-Elemente (z.B. Symmetrieebenen) zu korrigieren. Zumeist nicht messbare Elemente sind beispielsweise am Werkstück tolerierte Symmetrieebenen. Diese liegen zumeist am Werkstück nicht körperlich vor, können also nicht gemessen werden. Stattdessen müssten am Werkstück körperlich vorliegende Elemente, z.B. Ebenen, also Flächen als Messelemente verwendet werden und diese den Symmetrieebenen zugeordnet werden oder diese ersetzten. Eine entsprechende Funktionalität bietet der Stand der Technik jedoch nicht.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die bekannte Verfahren zur Erzeugung von PMI-Daten dahingehend weiterzubilden, dass für die spätere Messung von geometrischen Eigenschaften des Werkstücks benötigte Daten, dem Werkstück bzw. dessen PMI-Daten zugeordnet werden können, und dass PMI-Daten bearbeitet, insbesondere ergänzt bzw. korrigiert, und in der PMI-Datenquelle gespeichert werden können. Auch ist es Aufgabe, durch Messung mit einem Messgerät oder durch Eingabe eines Bedieners erzielte Daten den PMI-Daten, also der PMI-Datenquelle des Werkstücks zuzuordnen.
• Zur Lösung sieht die Erfindung vor, dass eine zur Erstellung, und vorzugsweise Ausführung, von Messprogrammen für die Messung geometrischen Eigenschaften des Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät ausgebildete Software um eine Funktionalität für die Erzeugung und/oder Bearbeitung von PMI-Daten erweitert wird. Mit Koordinatenmessgerät ist im Folgenden auch gemeint: Multisensor-Koordinatenmessgerät, Computertomograf und als Koordinatenmessgerät oder Multisensor-Koordinatenmessgerät ausgebildeter Computertomograf. Die erfindungsgemäße Software weist zudem eine Funktionalität auf, die es erlaubt, die ergänzten oder bearbeiteten PMI-Daten in einer PMI-Datenquelle zu speichern bzw. zu exportieren.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung und/oder Bearbeitung von Werkstücken zugeordneten Daten (PMI-Daten, auch Soll-Daten bzw. Soll-Elemente), vorzugsweise CAD-Daten, und/oder für die Ausführung eines Messprogramms zur Messung von geometrischen Eigenschaften des Werkstücks verwendete Messablaufdaten, zeichnet sich dadurch aus, dass die Erzeugung und/oder Bearbeitung der PMI-Daten und vorzugsweise der Messablaufdaten, automatisch durch eine Software und/oder zumindest teilweise manuell durch einen Bediener in einer Software ausgeführt wird, wobei die Software ausgebildet ist zur Erstellung, und vorzugsweise Ausführung, eines aus zumindest einem Teil der PMI-Daten erzeugten Messprogramms für ein zur Messung der geometrischen Eigenschaften des Werkstücks ausgebildetes Koordinatenmessgerät, vorzugsweise Multisensor-Koordinatenmessgerät, oder ausgebildeten Computertomografen oder als Koordinatenmessgerät oder Multisensor-Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen.
• PMI-Daten umfassen unter anderem auch Soll-Daten des Werkstücks, häufig in Form von CAD-Daten und/oder Soll-Elementen, die die Sollgestalt des Werkstücks beschreiben (Sollbeschreibung). Diese sind dem Werkstück bzw. den einzelnen Elementen des Werkstücks zugeordnet. Als geometrische Eigenschaften oder auch geometrische Beschreibungen des Werkstücks bezeichnet werden die anhand der Soll-Gestalt des Werkstücks definierten bzw. durch Messung der Ist-Gestalt des Werkstücks ermittelten geometrischen Abmessungen, Winkel, Abstände usw. einzelner Werkstückbereiche. Geometrische Eigenschaften bzw. geometrische Beschreibungen werden in Form von Messelementen, Handelementen und Rechenelementen dargestellt, die beispielsweise Punkte, Geraden, Kreise, Ebenen, Kugeln, Abstände, Winkel usw. bzw. diesen zugeordneten Positionen, Orientierungen und/oder Abmessungen umfassen. Messelemente sind dabei gemessene, Handelemente vom Bediener eingegebene und Rechenelemente aus Messelementen und/oder Handelementen und/oder Rechenelementen verknüpfte geometrische Beschreibungen.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Software ausgebildet ist für die Bemaßung, insbesondere Bemaßung basierend auf den PMI-Daten, von Werkstücken oder geometrischen Eigenschaften von Werkstücken zugeordneten CAD-Modellen, CAD-Elementen (CAD-Modell-Elementen), Soll-Elementen, Messelementen, Handelementen und/oder Rechenelementen.
• Unter Bemaßung wird hier unter anderem verstanden, dass auszuwertende geometrische Eigenschaften des Werkstücks automatisch, halbautomatisch (also mit Unterstützung des Bedieners) oder manuell durch den Bediener ausgewählt und damit verbundene Messungen und/oder Rechenoperationen definiert werden, aber auch dazu notwendige Einstellungen für die Messung bzw. die Messung selbst vorgenommen werden. Bemaßung kann auch notwendige Verknüpfungen zwischen geometrischen Eigenschaften umfassen. Der Vorgang der Bemaßung erfolgt unter Zuhilfenahme von den PMI-Daten zugeordneten Anzeigeelementen in der Software wie sog. „PMI-Fähnchen“ (Fenster in einer 2D- oder 3D-Darstellung der Soll-Daten wie CAD des Werkstücks, die den einzelnen Bemaßungen zugeordnet sind) oder Elementen in einer Baumstruktur, wie dies aus Messprogrammen für Koordinatenmessgeräte bekannt ist.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die erzeugten und/oder bearbeiteten PMI-Daten den jeweils zu messenden geometrischen Eigenschaften des Werkstücks zugeordnet werden.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass zumindest einer der folgenden Schritte durch die Software ausgeführt wird, vorzugsweise mittels der Software durch den Bediener ausführbar ist:
• - Einladen von dem Werkstück, insbesondere geometrischen Eigenschaften des Werkstücks bereits zugeordneter PMI-Daten (Soll-Geometrien und/oder Soll-Elementen wie CAD-Modell-Elementen) aus einer Datenquelle wie beispielsweise Step-Datei, JT-Datei oder QIF-Datei,
• - zur Verfügung stellen der eingeladenen PMI-Daten für die Bearbeitung und/oder Ergänzung,
• - Erzeugung der Sollbeschreibung geometrischer Eigenschaften durch Auswahl von Soll-Elementen, vorzugsweise durch Auswahl von Einträgen in einer Baumstruktur,
• - Erzeugung der Definition geometrischer Eigenschaft, beispielsweise durch anwählen von PMI-Daten zugeordneter, auf einer Anzeigeeinheit wie Bildschirm in Form sogenannter „PMI-Fähnchen“ und/oder in einer Baumstruktur dargestellter und anwählbarer Symbole, vorzugsweise nach einer Norm, besonders bevorzugt nach einer ISO- oder ASME-Norm,
• - Darstellung der der geometrischen Eigenschaften und/oder diesen zugeordneten Bemaßungen („PMI-Fähnchen“ oder Baumstruktur)
• - Speichern und/oder exportieren bearbeiteter und/oder erzeugter PMI-Daten, zumindest der Soll-Geometrie mit der Sollbeschreibung geometrischer Eigenschaften und vorzugsweise der zugeordneten Messvorschrift bzw. Messparametern, in einer dem Werkstück zugeordneten Datenquelle wie beispielsweise Step-Datei, JT-Datei oder QIF-Datei, insbesondere in semantisch maschinenlesbarer Form,
• - Messen und/oder Berechnen von Ist-Daten zu den Soll-Geometrien und/oder Soll-Elementen wie CAD-Modell-Elementen, insbesondere
  • ◯ Messung von Soll-Punktewolken und/oder
  • ◯ Berechnung von Rechenelementen und/oder
  • ◯ Erzeugung von Handelemente.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die PMI-Daten zumindest eine der folgenden Informationen enthalten und/oder die Software ausgebildet ist, um diese zu ergänzen:
• - Beschreibung der Soll-Gestalt des Werkstücks (CAD-Modell) und/oder zumindest einer oder mehrerer geometrischer Eigenschaften des Werkstücks (CAD-Elemente),
• - Anzeigevorschrift für die Darstellung der geometrischen Eigenschaften und/oder diesen zugeordneten Bemaßungen („PMI-Fähnchen“) wie Sollwerten, Toleranzwerten, Messwerten, Bezüge, beispielsweise in Bezug auf die Darstellungsform wie Darstellungsfarbe und/oder -orientierung und/oder - position, Maßpfeilart und -dicke,
• - Messvorschrift für die Lage der für die Auswertung der jeweiligen geometrischen Eigenschaften des Werkstücks aufzunehmenden Messpunkte am Werkstück,
• - Zuordnung des für die Messung der Messpunkte jeweils zu verwendenden Sensors und/oder Sensorart bzw. Messprinzip,
• - Zuordnung der Messvorschrift bzw. Messparameter für den oder die zur Aufnahme der Messpunkte am Werkstück zu verwendenden Sensor und/oder Sensorart bzw. Messprinzip, wie beispielsweise Sensoreinstellungen (Einstellparameter) wie Licht, Integrationszeit bei optischen Sensor oder beispielsweise Tastereigenschaften wie Tastkugeldurchmesser, Tasterlänge, Tastersteifigkeit und/oder Soll-Auslenkung bei taktilen Sensoren,
• - Auswertevorschrift für die Verknüpfung der für die Auswertung der jeweiligen geometrischen Eigenschaften des Werkstücks aufgenommenen Messpunkte am Werkstück, vorzugsweise Einstellung der Filterung,
• - Auswertevorschrift für geometrische Eigenschaften des Werkstücks, die auf der Verknüpfung einer oder mehrerer weiterer geometrischer Eigenschaften des Werkstücks beruhen (verknüpfte geometrische Eigenschaften).
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass anhand der Bemaßungen Messablaufdaten für Messprogramme erzeugt werden, vorzugsweise Messprogramme für Koordinatenmessgeräte und/oder Computertomografen, besonders bevorzugt unter Verwendung mehrerer Sensoren, insbesondere Sensoren unterschiedlichen Messprinzips, vorzugsweise mehrerer Sensoren, die innerhalb eines Multisensor-Koordinatenmessgerätes oder eines als Multisensor-Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen betrieben werden.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass halb- oder vollautomatisch die Auswertung von geometrischen Eigenschaften mittels des Messprogramms erfolgt, insbesondere
• - die Auswahl der auszuwertenden geometrischen Eigenschaften,
• - wenn erforderlich die manuelle und/oder automatische Ergänzung fehlender Parameter wie Messparameter,
• - die Messung der den Soll-Elementen zuzuordnenden Ist-Elemente und/oder
• - die automatische Berechnung der Ist-Werte der geometrischen Eigenschaften.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass halb- oder vollautomatisch mittels der Software, fehlende oder geometrischen Eigenschaften fehlerhaft zugeordnete Messelemente und/oder Soll-Elemente ergänzt bzw. korrigiert werden, insbesondere
• - fehlende Messelemente und/oder Soll-Elemente ergänzt werden, die für die Bestimmung der geometrischen Eigenschaften, insbesondere verknüpfter geometrischer Eigenschaften, benötigt werden, beispielsweise Symmetrieebenen, und/oder
• - fehlende Messelemente und/oder Soll-Elemente ergänzt werden, die für die Bestimmung der geometrischen Eigenschaften, insbesondere verknüpfter geometrischer Eigenschaften, benötigt werden und beim Export der PMI-Daten aus einer zur Erstellung von PMI-Daten geeigneten weiteren Software und/oder beim Import in die Software verloren gegangen sind, und/oder
• - geometrischen Eigenschaften fehlerhaft zugeordnete Messelemente und/oder Soll-Elemente korrigiert werden, indem die fehlerhaften Elemente aus den PMI-Daten entfernt werden und geeignete Elemente eingefügt werden, beispielsweise falsche Bezüge korrigiert werden und/oder nicht messbare Messelemente durch messbare ersetzt werden.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Software auf einer Datenverarbeitungseinrichtung wie Steuerungs-PC ausgeführt wird, die für die Verbindung mit einem Koordinatenmessgerät, vorzugsweise Multisensor-Koordinatenmessgerät, oder einem Computertomografen oder einem als Koordinatenmessgerät oder Multisensor-Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen ausgebildet ist.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass das erstellte Messprogramm zur Messung geometrischer Eigenschaften des Werkstücks mit dem Koordinatenmessgerät, vorzugsweise Multisensor-Koordinatenmessgerät, oder dem Computertomografen oder dem als Koordinatenmessgerät oder Multisensor-Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen durch die Software ausgeführt wird.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass PMI-Daten, vorzugsweise CAD-Daten erzeugt werden durch Messen von geometrischen Eigenschaften des Werkstücks mit einem von der Software erzeugten Messprogramm, wobei die Messung vorzugsweise ausgeführt wird mit einem Koordinatenmessgerät oder einem Computertomografen.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass PMI-Daten, vorzugsweise CAD-Daten erzeugt werden durch manuelle Eingabe der PMI-Daten zu den geometrischen Eigenschaften des Werkstücks durch den Bediener in der Software.
• Die Erfindung sieht zur Lösung auch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens vor, die sich dadurch auszeichnet, dass eine Datenverarbeitungseinrichtung wie Steuerungs-PC zur Ausführung der Software ausgebildet ist, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung auch ausgebildet ist zur Erstellung, und vorzugsweise Ausführung, eines aus zumindest einem Teil der PMI-Daten erzeugten Messprogramms für ein zur Messung der geometrischen Eigenschaften des Werkstücks ausgebildetes Koordinatenmessgerät, Computertomografen oder als Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Datenverarbeitungseinrichtung wie Steuerungs-PC mit einem Koordinatenmessgerät, vorzugsweise Multisensor-Koordinatenmessgerät, oder einem Computertomografen oder einem als Koordinatenmessgerät oder Multisensor-Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen verbunden ist, vorzugsweise mit dessen Steuerung verbunden ist.
• Gegenstand einer selbstständigen Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgerätes mit einem Bildverarbeitungssensor und ein entsprechend ausgerüstetes Koordinatenmessgerät.
• Bei den bekannten Verfahren zum Betreiben von Bildverarbeitungssensoren (BV-Sensoren) in Koordinatenmessgeräte (KMGs) werden für die Messung von Werkstückmerkmalen bestimmte Bereiche des Werkstücks durch die Messachsen des Koordinatenmessgerätes in den Erfassungsbereich des BV-Sensors positioniert und anschließend Bilddaten erfasst und ausgewertet, um beispielsweise geometrische Merkmale zu bestimmen. Nachteilig ist dabei, dass eine Orientierung für die gezielte Bewegung zur jeweiligen Messposition schwierig ist und Kollisionsrisiken birgt, vor allem, wenn in der Messsoftware kein CAD-Modell des Werkstücks vorliegt oder nutzbar ist. Nachteilig ist auch, dass bereits beim Positionieren zwischen zwei Messpositionen eingenommene Positionen unter Umständen später als Messpositionen erneut angefahren werden müssen, um dort zu messen.
• In der DE10341666 und der DE102004058655 der Anmelderin werden Verfahren beschrieben, bei denen einzeln aufgenommene Bilder eines Bildverarbeitungssensors zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden. In der WO2012156462 der Anmelderin wird ein Verfahren beschrieben, bei dem überlappend aufgenommene Einzelbilder eines Bildverarbeitungssensors zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden. Beide Verfahren sind jedoch auf zwei Dimensionen (X-Y-Ebene) beschränkt. In der DE102015121582 der Anmelderin wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ähnlich zu den zuvor genannten Verfahren überlappend Einzelbilder mit einem Bildverarbeitungssensors aufgenommen werden, hier jedoch an nicht flachen Werkstücken. Das Werkstück wird dazu mit mehreren Bildserien in verschiedenen Abständen (Höhen) erfasst und jeweils die schärfsten Bilddaten zum Gesamtbild zusammengesetzt werden. Auch ist vorgesehen, dass die Scanbahn in der Höhe nachgeführt wird. Hierdurch ergeben sich außerhalb der Bildmitte der aufgenommenen Bilder auch Bilddaten mit unterschiedlichen Fokussierungszuständen für Werkstückoberflächenbereiche, insbesondere an Schrägen, wodurch eine Autofokusauswertung ermöglicht wird. Auch hier ist nachteilig, dass die zusammengesetzten Bilder nur in einem 2D-Raster vorliegen.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Messung von geometrischen Merkmalen an Werkstücken zu erleichtern, insbesondere Positionierbewegungen einzusparen bzw. die Orientierung bei der Positionierung an die zu messenden Stellen zu verbessern, bevorzugt Kollisionsrisiken zu vermindern.
• Zur Lösung sieht die Erfindung vor, dass in mehreren unterschiedlichen Positionen mit dem Bildverarbeitungssensor aufgenommene Bilder in einem Bildspeicher abgelegt werden, wobei insbesondere unterschiedliche Positionen in allen drei Raumrichtungen berücksichtigt werden, wodurch ein Voxel-Volumen (auch bezeichnet als Raster-Volumen) mit einem Voxel-Raster entsteht, das sämtliche relevante jeweils schon ermittelte Bilddaten des Werkstücks innerhalb des Messvolumens für die direkte Auswertung und/oder für die gezielte Positionierung zu Messpositionen bereitstellt.
• Während sich der Bildverarbeitungssensor durch das Messvolumen bewegt, werden kontinuierlich Bilder aufgenommen. Die Bilddaten werden in das Raster-Volumen kontinuierlich eingesetzt. Betrachtet man darin eine Z-Ebene, entstehen dadurch für mehrere Z-Ebenen Schnittbilder. Die Rasterweite in X und Y orientiert sich an der Pixelgröße der Kamera, zur schnelleren Auswertung und Einsparung von Speicherplatz ggf. am mehrfachen davon, indem die Bilddaten gebinnt werden (in der Kamera oder durch die Auswertesoftware). Die Rasterweite in Z kann in Abhängigkeit der Schärfentiefe des Bildverarbeitungssensors gewählt werden und beispielsweise 100 % oder 50 % oder 25 % der Schärfentiefe betragen. Es sind aber auch größere Rasterweiten denkbar wir das Doppelte oder Vierfache der Schärfentiefe.
• Nach und nach entstehen so Bilder des gesamten Messraumes, welche zum Positionieren und zum Messen von Elementen verwendet werden können. Diese Bilder werden mit dem Messablauf gespeichert und können zum nachträglichen Teachen verwendet werden.
• Zur Erzeugung des Raster-Volumens wird im Arbeitsspeicher ein Volumen des Messraumes angelegt (Pixelgröße bzw. Voxelgröße beispielsweise ca. 0,1 mm - 10 mm). Der 3D-Renderer der Auswertesoftware und die Bildverarbeitungsalgorithmen haben Zugriff auf dieses Volumen. Im Bildverarbeiter läuft im Hintergrund immer der sogenannte Rasterscanner mit und setzt alle Bilder, wenn nötig (Pixel bzw. Voxel bisher noch nicht erfasst) in das Volumen ein.
• Die Darstellung des Raster-Volumens kann in Schnitten oder 3D gerendert erfolgen. Noch nicht erfasste Bereiche können mit einer Markierung (z. B Grauwert 0) versehen und transparent dargestellt werden. Es bauen sich dann nach und nach die Bilder des Volumens auf und man erhält eine Übersicht. Die unterschiedlichen Z-Schichten (Layer) müssen im 3D-Renderer sinnvoll ein und aus geblendet werden, es wird z.B. nur der Layer angezeigt, auf dessen Höhe der Bildverarbeitungssensor steht oder der vom Bediener gewünscht wird. Die Bilder bzw. das Raster-Volumen können per Volumenrendering dargestellt werden.
• Bei der Auswertung des Raster-Volumens können Schnittbilder erzeugt und angezeigt werden, an denen mittels Bildverarbeitungsalgorithmen dimensionell gemessen wird. Zur Ermittlung der Z-Koordinaten eines Messpunktes kommen Fokusvariationsverfahren zum Einsatz, indem in Z-Richtung versetzt zueinander liegende Bilddaten des Raster-Volumens herangezogen werden. Aus der Computertonografie bekannte Verfahren wie die Berechnung triangulierter Punktewolken mittels Marching Cubes, oder wie die Abwendung von Volumenfilter oder MultiMaterialScans ist ebenso vorgesehen.
• Zu Beschleunigung der Verarbeitung ist vorgesehen, dass die Speicherung der hochaufgelösten Daten im Hintergrund erfolgt, da die Darstellung dieser Daten zu rechenintensiv ist.
• Anhand des Raster-Volumens kann auch die Gerätesteuerung erfolgen. Im Raster-Volumen bzw. daraus errechneten Schnittbild oder Übersichtsbildern können Elemente mit einem Messfenster angewählt und gemessen werden. Das Gerät fährt dann zu diesen Elementen und misst sie in voller Kameraauflösung. Bei dieser Messung kann es sich um eine einzelne Bildaufnahme handelt, oder aber es werden mehrere Bilder an versetzten Positionen, vorzugsweise während der Bewegung aufgenommen, und das Raster-Volumen an den entsprechenden Stellen mit räumlich höher aufgelösten Daten befüllt.
• Ein entsprechendes Vorgehen zur bereichsweisen Erhöhung der räumlichen Auflösung sieht die Erfindung für dreidimensionale Raster-Volumen, aber auch für zweidimensionale Raster-Daten (Raster-Bilder nach dem Stand der Technik) vor. Dabei wird zunächst zumindest ein erstes Übersichts-Raster-Bild oder Übersichts-Raster-Volumen mit einer ersten Auflösung erstellt, indem Bilddaten mit einer ersten Bild-Auflösung (z.B. in einem stark gebinnten Kameramodus) während einer ersten Verfahrgeschwindigkeit aufgenommen werden. Dann wird der interessierende Bereich im Übersichts-Raster-Bild oder Übersichts-Raster-Volumen ausgewählt und im ausgewählten Bereich ein räumlich höher aufgelöstes zweite Raster-Bild oder Raster-Volumen aufgenommen, indem die Kamera höher aufgelöste Bilddaten (durch geringeres Binning oder kein Binning der Kamera) aufnimmt und/oder eine zweite, geringere Verfahrgeschwindigkeit bei der Aufnahme der Bilddaten eingestellt wird. Die weitere Auswertung erfolgt dann im räumlich höher aufgelösten Raster-Bild oder Raster-Volumen oder in einem Raster-Bild oder Raster-Volumen in dem die Daten aus dem höher aufgelösten Raster-Bild oder Raster-Volumen eingesetzt wurden. Diese eigenständige erfindungsgemäße Lösung kann auch mit der im Folgenden beschrieben erfindungsgemäßen Lösung kombiniert werden kann.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts, umfassend zumindest einen Bildverarbeitungssensor (BV-Sensor), der Bilddaten (Bilder) erfasst, insbesondere Bilder des zu messenden Werkstücks oder mehrerer zu messender Werkstücke erfasst, und umfassend zumindest zwei Messachsen, vorzugsweise drei Messachsen, zur Ausführung von Relativbewegungen zwischen dem BV-Sensor und zu messendem Werkstück bzw. Werkstücken, insbesondere Relativbewegung zwischen BV-Sensor und eines Messtisches, von dem das zumindest eine Werkstück ausgeht, wobei eine der Messachsen (Z-Achse) in Richtung oder nahezu in Richtung der optischen Achse des Bildverarbeitungssensors verläuft und zumindest eine der Messachsen (X-Achse und/oder Y-Achse) senkrecht oder nahezu senkrecht dazu verläuft, und umfassend zumindest einen Bildspeicher zum Speichern erfasster Bilder, und umfassend eine Recheneinheit zur Auswertung der Bilddaten mehrerer der Bilder, und umfassend zumindest eine Steuerung zur Ansteuerung der Messachsen und zur Übertragung der Bilder zur Recheneinheit, zeichnet sich dadurch aus, dass in mehreren unterschiedlichen Positionen der Messachsen Bilder aufgenommen, insbesondere in mehreren unterschiedlichen Positionen von zumindest zwei der Messachsen Bilder aufgenommen werden, besonders bevorzugt in mehreren unterschiedlichen Positionen aller drei Messachsen Bilder aufgenommen werden, und die Bilder in dem Bildspeicher abgelegt werden.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Bilder zusammen mit den bei der jeweiligen Bildaufnahme eingenommenen Positionen der Messachsen in dem Bildspeicher abgelegt werden und/oder dass die Bilder in einem der jeweiligen Aufnahmeposition zugeordneten Bereich des Bildspeichers abgelegt werden.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass der Bildspeicher einen dreidimensionalen Raum (Voxel-Volumen, auch genannt Raster-Volumen) mit einem Raster (Voxel-Raster) repräsentiert, der vorzugsweise dem gesamten vom Bildverarbeitungssensor in sämtlichen zulässigen Positionen der Messachsen erfassbaren Bereich (Messvolumen) zugeordnet ist, und wobei aufgenommene Bilder laufend in den Bildspeicher abgelegt werden, wobei vorzugsweise für bereits belegte Bereiche des Bildspeichers eine Mittelung der Bilddaten, insbesondere Grauwerte erfolgt, wobei besonders bevorzugt noch nicht belegte Bereiche des Bildspeichers durch Maskierung gekennzeichnet werden, beispielsweise durch Maskierung mit einem Grauwert außerhalb des zulässigen Bereichs für die Bilddaten.
• Durch das laufende Befüllen des Bildspeichers baut sich stückweise eine 3D-Darstellung des gesamten Messvolumens auf, das in z versetzt liegende, schichtweise, zusammengesetzte Gesamtbilder enthält. Noch nicht erfasste Bereiche des Voxel-Volumens werden gekennzeichnet, beispielsweise durch Maskierung mit dem zuvor als ungültig definierten Grauwert 0. Sind Bereiche des Voxel-Volumens bereits belegt, kann eine Mittelung mit neu hinzukommenden Bilddaten erfolgen, wodurch das Signal-RauschVerhältnis verbessert werden kann
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass Bilder während der Positionierbewegungen der Messachsen aufgenommen werden, insbesondere in sämtlichen Positionierbewegungen zwischen einzunehmenden Messpositionen, und/oder dass Bilder in sämtlichen Messpositionen aufgenommen werden.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass in vom Voxel-Raster in Z-Richtung abweichend aufgenommene Bilder durch Interpolationsverfahren in das Voxel-Raster geresampelt werden.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass das Voxel-Raster in X- und/oder Y-Richtung der Pixelgröße des BV-Sensors entspricht, insbesondere in vom Voxel-Raster abweichend aufgenommene Bilder durch Interpolationsverfahren in das Voxel-Raster geresampelt werden.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass innerhalb des Raster-Volumens sich überlagernde Bilddaten je Voxel des Raster-Volumens addiert und vorzugsweise gemittelt werden, insbesondere vor der Überlagerung Bilddaten in das Voxel-Raster geresampelt werden.
• Beim Positionieren, auch manuellem Positionieren des BV-Sensors im Messvolumen können auch Bilddaten aufgenommen werden, in denen Werkstückoberflächen nicht scharf abgebildet werden. Diese Bilddaten weisen dann einen sehr geringen Kontrast und/oder geringe Helligkeit auf. Um diese Daten von der weiteren Auswertung auszuschließen, ist vorgesehen, diese zu verwerfen. Für die Anwendung von Fokusvariationsverfahren werden jedoch auch unscharfe Bilddaten benötigt. Daher werden Bilddaten nur dann verworfen, wenn sie einen Mindestkontrast oder Mindesthelligkeit unterschreiten.
• Werden Werkstückbereiche im Messvolumen mehrfach erfasst, kann es aufgrund von Änderungen in beispielsweise der Beleuchtung dazu kommen, dass neu aufgenommene Bilddaten qualitativ minderwertiger sind, insbesondere dunkler oder weniger Kontrast aufweisend. Auch diese Bilddaten können, wenn sie unterhalb von Mindestgrenzwerten liegen verworfen werden oder zumindest weniger gewichtet ins Raster-Volumen aufgenommen werden.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass Bilddaten, die einen Mindestkontrast und/oder eine Mindesthelligkeit unterschreiten und/oder geringeren Kontrast und/oder Helligkeit aufweisen als für die entsprechende Position im Raster-Volumen bereits vorliegende Bilddaten, von der Speicherung im Raster-Volumen ausgeschlossen werden oder bei der Überlagerung mit bereits vorliegenden Bilddaten entsprechend geringer gewichtet werden.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Pixelgröße des BV-Sensors durch Binning der Kamera des BV-Sensors und/oder durch Binning der Bilddaten der Kamera vergrößert, insbesondere verdoppelt (2x2 Binning) oder vervierfacht (4x4 Binning) wird, und zur Speicherung der resultierenden Bilder ein mit entsprechend gröberem Voxel-Raster versehenes Raster-Volumen (Vorschau-Raster-Volumen) niedrigerer Auflösung als ursprüngliches Raster-Volumen höherer Auflösung gebildet wird, vorzugsweise Raster-Volumen höherer Auflösung zusätzlich gespeichert wird oder zumindest für das Raster-Volumen höherer Auflösung vorgesehene Bilddaten gespeichert werden.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass das Vorschau-Raster-Volumen oder ausgewählter Abschnitt davon und/oder ausgewählter Abschnitt des höher aufgelösten Raster-Volumens, vorzugsweise nur bereits mit Bilddaten belegter Abschnitt davon, auf einem Anzeigemittel wie Bildschirm angezeigt wird, vorzugsweise ausgewählter Abschnitt des höher aufgelösten Raster-Volumens erst bei Bedarf aus den gespeicherten Bilddaten höherer Auflösung berechnet wird.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass auf einem Anzeigemittel wie Bildschirm zumindest ein Schnittbild angezeigt wird, umfassend zumindest den Teil des Vorschau-Raster-Volumens und/oder des Raster-Volumens, der einer vom Bediener ausgewählten oder durch die jeweils aktuelle Position der Messachsen vorgegebenen Z-Position am nächsten ist oder in dessen Umgebung vorliegt oder aus dessen Umgebung für die ausgewählte bzw. vorgegebene Z-Position durch Interpolation oder Extrapolation errechnet wird, wobei vorzugsweise nur der Abschnitt davon angezeigt wird, der der Bildgröße des BV-Sensors entspricht, und wobei besonders bevorzugt von der ausgewählten bzw. vorgegebenen Z-Position abweichend vorliegender Teil des Vorschau-Raster-Volumens bzw. Raster-Volumens ausgeblendet werden.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass für eine vorgegebene Z-Position aus dem Vorschau-Raster-Volumen und/oder dem Raster-Volumen ein Schnittbild berechnet wird, vorzugsweise durch Interpolation oder Extrapolation der die vorgegebene Z-Position umgebenden Bilddaten, und dass das Schnittbild auf einem Anzeigemittel wie Bildschirm dargestellt wird oder zumindest zur weiteren Auswertung zur Verfügung gestellt wird.
• Das zu einer vorgegebenen Z-Position gehörige Schnittbild liegt in der X-Y-Ebene. Die Erfindung sieht auch vor, Schnitte in beliebigen Ebenen zu berechnen und darzustellen. Dies ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, vorgesehen, wenn der BV-Sensor von einer Dreh-Schwenk-Einrichtung ausgeht, so dass er unterschiedliche Ausrichtungen in Bezug auf das Koordinatensystem des Koordinatenmessgerätes einnehmen kann.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass auf einem Anzeigemittel wie Bildschirm zumindest ein Teil des Vorschau-Raster-Volumens und/oder des Raster-Volumens in einer gerenderten 3D-Darstellung (Volumenrendering) angezeigt wird.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass auf einem Anzeigemittel wie Bildschirm noch nicht mit Bilddaten der Bilder belegte Bereiche des Vorschau-Raster-Volumens und/oder des Raster-Volumens besonders gekennzeichnet dargestellt werden, vorzugsweise transparent dargestellt werden.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass an einem Schnittbild oder der 3D-Darstellung ausgewählte Position zum Positionieren von BV-Sensors und Messtisch relativ zueinander genutzt wird, so dass ausgewählte Position vom BV-Sensor erfasst wird, wobei vorzugsweise nach dem Einnehmen der ausgewählten Position Bilddaten mit dem BV-Sensor erfasst werden, vorzugsweise in der höheren Auflösung erfasst werden.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass an einem Schnittbild und/oder der 3D-Darstellung ausgewählter Bereich zur Ermittlung von Messpunkten genutzt wird, aus denen vorzugsweise durch Verknüpfung geometrische Eigenschaften des Werkstücks bestimmt werden, wobei vorzugsweise Bilddaten aus dem höher aufgelösten Raster-Volumen verwendet werden und/oder Bilddaten mit dem BV-Sensor erfasst werden, vorzugsweise in der höheren Auflösung erfasst werden.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass Schnittbilder oder aus Schnittbildern für die Bestimmung von Messpunkten und/oder geometrischen Eigenschaften ausgewählte Bereiche für die spätere Erstellung oder Anpassung eines Messprogramms gespeichert werden.
• Erfindungsgemäß entstehen also nach und nach Bilder des gesamten Messvolumens, welche zum Positionieren und zum Messen von Elementen bzw. geometrischen Eigenschaften des Werkstücks verwendet werden können. Diese Bilder werden mit dem Messablauf gespeichert und können zum nachträglichen Teachen verwendet werden.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass für eine mehrere vorgegebene X-Y-Positionen innerhalb des Vorschau-Raster-Volumens und/oder des Raster-Volumens mehrere in Z-Richtung benachbarte Bilddaten für die Bestimmung jeweils zumindest eines Messpunktes herangezogen werden, vorzugsweise durch Anwendung eines Autofokusverfahrens bzw. Fokusvariationsverfahrens, insbesondere indem für jeweilige Positionen in Z- Richtung Grauwert oder Kontrast zu in X und Y-Richtung benachbarten Bilddaten bestimmt wird und für sich ergebenden Grauwertverlauf (Helligkeitsverlauf) bzw. Kontrastverlauf das Maximum bestimmt und dem Maximum zugeordnete Z-Koordinate für den Messpunkt verwendet wird.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass aus den Bilddaten des Vorschau-Raster-Volumens und/oder des Raster-Volumens eine triangulierte Messpunktewolke berechnet wird, vorzugsweise unter Verwendung eines Marchig Cube - Algorithmus.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass Vorschau-Raster-Volumen und/oder Raster-Volumen einer Filterung mit einem Volumenfilter unterzogen wird und/oder einem Multi-Material-Scan unterzogen wird, wobei vorzugsweise Bilddaten anhand vorgegebener Vergleichswerte unterschiedlichen Materialien zugeordnet werden.
• Die Erfindung sieht zur Lösung auch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens vor, die sich dadurch auszeichnet, dass dem Koordinatenmessgerät ein Bildspeicher zugeordnet ist, der ausgebildet ist Bilddaten in einem Voxel-Volumen mit einem Voxel-Raster zu speichern und für die weitere Auswertung zur Verfügung zu stellen.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass das Koordinatenmessgerät eine Steuerung umfasst, die zur Übertragung der Bilder in den Bildspeicher und zur Ansteuerung der Messachsen ausgelegt ist, und dass das Koordinatenmessgerät eine Recheneinheit zur Auswertung der Bilddaten im Bildspeicher aufweist, vorzugsweise zur Bestimmung von Messpunkten aus Schnittbildern und/oder der 3D-Darstellung und/oder nach einem Fokusvariationsverfahren.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass das Koordinatenmessgerät zumindest einen weiteren Sensor aufweist wie taktilen Sensor, taktil-optischen Sensor, optischen Abstandsensor und/oder Computertomografiesensor.
• Gegenstand einer selbstständigen Erfindung ist ein Verfahren zur Konturverfolgung mit einem Bildverarbeitungssensor eines Koordinatenmessgerätes. Das Verfahren kann auch mit der zuvor genannten Idee zum Aufbau eines Raster-Volumens kombiniert werden.
• In der WO2006063838A1 der Anmelderin wird ein Verfahren zur Konturverfolgung bei der Messung mit einem Bildverarbeitungssensor beschrieben. Entlang der Kontur des Werkstücks aufgenommene Bilder werden dazu zu einem Gesamtbild zusammengesetzt, dass nachträglich ausgewertet werden kann. Wie genau die Konturverfolgung erfolgen soll, ist darin nicht näherbeschrieben. Anhand der 5 und 6 wird dargestellt, dass nacheinander aufgenommene Bilder in aneinandergrenzenden Positionen aufgenommen werden, so dass zwischen den Bildern jeweils kein Freibereich bleibt, diese sich aber auch nicht überlappen.
• Auch die DE102015121582 der Anmeldering beschreibt ein Verfahren zur Konturverfolgung bei der Messung mit einem Bildverarbeitungssensor. Auch hier wird die Kontur Bild für Bild verfolgt, wobei aufeinanderfolgend aufgenommene Bilder ohne Überlapp aneinander grenzen und so seitlich zueinander versetzt aufgenommen werden, dass das im vorherigen Bild erkannte Randpixel der Kontur (also das Pixel, mit dem die Kontur den Rand des erfassten Bereichs schneidet) im jeweils nächsten Bild mittig am gegenüberliegenden Rand des vom Bildverarbeitungssensors erfassten Bereichs liegt. Auf diese Weise wird die Konturverfolgung sichergestellt.
• Die DE102017129221 der Anmelderin beschreibt ein Verfahren zur Konturverfolgung an der Schneide eines Werkzeugs. Das Nachführen des Bildverarbeitungssensors erfolgt hier nur in axialer Richtung einer Drehachse, um die sich das Werkzeug dreht, abhängig vom Verlauf der Schneide.
• Nachteilig dabei ist, dass das Nachregeln der Bewegungsrichtung des Bildverarbeitungssensors relativ zum Werkstück nur zwischen jeweils aufeinanderfolgenden und aneinandergrenzenden Bilder erfolgt. Bei Konturen, deren Verlauf nur sehr kurze linear Stücke aufweist, insbesondere, wenn die Kontur viele Knicke aufweist, kann die Konturverfolgung scheitern.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, den Stand der Technik dahingehend weiterzubilden, dass Konturen sicherer verfolgt werden können.
• Zur Lösung sieht die Erfindung vor, dass im jeweils aufgenommenen Bild, oder einem aus nacheinander sich überlagernd aufgenommenen Bildern berechnetes Bild, die Kontur des Werkstücks automatisch erkannt wird und aus dem Verlauf dieser die folgende Bewegungsrichtung geregelt wird. Insbesondere wird für die Regelung der Vektor verwendet, den die Kontur am in bzw. nahezu in Bewegungsrichtung liegenden Bildrand aufweist.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts, umfassend zumindest einen Bildverarbeitungssensor (BV-Sensor), der Bilddaten (Bilder) erfasst, insbesondere Bilder des zu messenden Werkstücks oder mehrerer zu messender Werkstücke erfasst, und umfassend zumindest zwei Messachsen, vorzugsweise drei Messachsen, zur Ausführung von Relativbewegungen zwischen dem BV-Sensor und zu messendem Werkstück bzw. Werkstücken, insbesondere Relativbewegung zwischen BV-Sensor und eines Messtisches, von dem das zumindest eine Werkstück ausgeht, wobei eine der Messachsen (Z-Achse) in Richtung oder nahezu in Richtung der optischen Achse des Bildverarbeitungssensors verläuft und zumindest eine der Messachsen (X-Achse und/oder Y-Achse) senkrecht oder nahezu senkrecht dazu verläuft, und umfassend zumindest einen Bildspeicher zum Speichern erfasster Bilder, und umfassend eine Recheneinheit zur Auswertung der Bilddaten mehrerer der Bilder, und umfassend zumindest eine Steuerung zur Ansteuerung der Messachsen und zur Übertragung der Bilder zur Recheneinheit, zeichnet sich dadurch aus, dass durch Relativbewegung zwischen Werkstück und BV-Sensor nacheinander mehrere Aufnahmepositionen eingenommen werden, in denen jeweils zumindest ein Bild aufgenommen wird, wobei in jeweils aufgenommenem Bild zumindest eine Kontur des Werkstücks automatisch erkannt wird, und wobei aus dem Verlauf der Kontur die Bewegungsrichtung der Relativbewegung zur jeweils nächsten Aufnahmeposition automatisch angepasst wird.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Anpassung der Bewegungsrichtung erfolgt, indem in dem jeweils aufgenommenen Bild oder einem Ausschnitt davon der Schnittpunkt der Kontur des Werkstücks mit dem Bildrand ermittelt wird, für den der Vektor der jeweils aktuellen Bewegungsrichtung der Relativbewegung mit dem Vektor der Bildmitte des Bildes zu dem Schnittpunkt den kleinsten Winkel aufweist, und wobei für den Schnittpunkt ein Konturvektor bestimmt wird, der die Richtung der Kontur im Bereich vor dem Schnittpunkt aufweist, und wobei die Bewegungsrichtung zumindest bis zur Aufnahme des jeweils nächsten Bildes entsprechend des Konturvektors angepasst wird, vorzugsweise der Richtung des Konturvektors entspricht oder zumindest aktuelle Bewegungsrichtung auf die Richtung des Konturvektors hin verändert wird.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Bilder während der Relativbewegung erfasst werden.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass aufeinanderfolgend aufgenommene Bilder sich überlappen, vorzugsweise mindestens zu 50 % überlappen, bevorzugt sich mindestens zu 75 % überlappen, besonders bevorzugt sich mindestens zu 90 % überlappen.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass der Schnittpunkt anhand eines Ausschnitts des Bildes bestimmt wird, wobei der Ausschnitt ein quadratischer, rechteckiger, runder oder elliptischer Bereich um die Bildmitte des Bildes ist, und vorzugsweise die Bildmitte mittig in dem Bereich liegt oder die Bildmitte in Richtung der jeweils aktuellen Bewegungsrichtung positiv oder negativ versetzt zur Bildmitte liegt.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der Ausschnitt des Bildes einen Bereich um die Bildmitte des Bildes erfasst, der weniger als ein Zehntel der Bilddiagonalen umfasst.
• Auf diese Weise wird jeweils nur der Bereich der Kontur in der Mitte des Bildes für die Regelung der Bewegungsrichtung herangezogen. In der Folge durchläuft die gesamte Kontur stets die Bildmitte. Dies ist vorteilhaft, wenn sehr genau gemessen werden soll, da Abbildungsfehler zumeist zum Bildrand hin ansteigen. Dies erfordert andererseits aber eine sehr schnelle Regelung und/oder geringe Verfahrgeschwindigkeiten.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass aus den aufgenommenen Bildern ein Gesamtbild berechnet und zur weiteren Auswertung zur Verfügung gestellt wird.
• Die Berechnung des Gesamtbildes erfolgt erfindungsgemäß auch laufend parallel zur Bildaufnahme, so dass das Gesamtbild stetig größer wird. Es ist auch vorgesehen, dass die für die Anpassung der Bewegungsrichtung jeweils untersuchte Kontur nicht an einem einzelnen Bild bestimmt wird, sondern an dem jeweils bereits vorliegendem Gesamtbild oder einem Ausschnitt daraus. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn aufeinanderfolgend aufgenommene Bilder sich zu einem großen Anteil überlagern, da zu untersuchende Kontur dann auf der Basis mehrerer überlagerter Bilder und damit genauer bestimmt ist.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung umfassend ein Koordinatenmessgerät mit mechanischen Verbindungen zwischen Messkreiselementen oder Transportsicherungsmitteln und weiteren Komponenten des Koordinatenmessgerätes.
• Bei Koordinatenmessgeräten unterliegen mechanische Verbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten des Messkreises und für Transportsicherungen hohen Anforderungen an die Langzeitstabilität, und sind deshalb zumeist mittels kraftschlüssiger Verbindungen, insbesondere Schraubverbindungen realisiert. Um ausreichend große Kräfte und damit die sichere Verbindung zu gewährleisten, sind große Schraubengrößen und hohe Anzugsmomente oder sehr viele Schraubverbindungen erforderlich. Oft ist der dazu notwendige Platz oder das notwendige Material mit entsprechenden Eigenschaften nicht verfügbar. Bei starken mechanischen Beanspruchungen, beispielsweise beim Transport und großen Temperaturunterschieden können sich dann die mechanischen Komponenten zueinander verschieben. Bei hohen Temperaturdifferenzen können bei der Paarung von Teilen aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere unterschiedlichem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, Verschiebungen zwischen den gepaarten Teilen auftreten. Sind hierbei dem Messkreis zugehörige Komponenten betroffen, wie beispielsweise die Schienenführungen der Messachsen, geht der bei der Herstellung im Rahmen des Einmessens ermittelte Einmesszustand des Koordinatenmessgerätes verloren, oder noch schlimmer, ist die Funktion der Komponenten nicht mehr ordnungsgemäß gewährleistet. Folge ist eine aufwendige Reparatur oder zumindest eine erneute Einmessung, beispielsweise nach dem Transport beim Kunden vor Ort.
• Ähnliches gilt, wenn Transportsicherungsmittel den mechanischen Belastungen beim Transport nicht standhalten. Transportsicherungsmittel können dabei zerstört werden und teure Koordinatenmessgerätekomponenten können in der Folge beschädigt werden oder auch zerstört werden. Insbesondere können dem Messkreis zugehörige oder andere Funktionsrelevante Komponenten verschoben werden. Besonders hoch ist die Gefahr bei Komponenten großer Masse, wie beispielsweise Röntgenröhren oder Detektoren von als Computertomografen ausgebildeten Koordinatenmessgeräten, aber auch schweren Pinolen oder Messtischen von großen Koordinatenmessgeräten.
• Bisher bekannte Maßnahmen umfassen den Einsatz zusätzlicher Gewinde und entsprechender Schraubverbindungen, beispielsweise in der Basis des Koordinatenmessgerätes, von der einigen der Komponenten ausgehen. Auch Hilfsmittel zum Gegendrücken an Anschlagkanten werden eingesetzt, Um die Komponenten in ihrer Position zu stabilisieren.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die bekannten Koordinatenmessgeräte dahingehend zu verbessern, dass mit einfachen und platzsparenden Mitteln die Stabilität, insbesondere Langzeitstabilität mechanisch und thermisch beanspruchter Komponenten, deren Verbindung bzw. Paarung auf Reibung basiert, also insbesondere Kraftschluss wie bei Schraubverbindungen, zu erhöhen. Dabei soll nicht einfach nur die Anzahl der Einzelverbindungen erhöht oder durch zusätzliche platzaufwendige Anschlagmittel ergänzt werden, sondern jede Verbindung an sich stabiler ausgeführt werden. Insbesondere sollen die Paarungsmittel wie Schrauben vor der Zerstörung wie Abscheren geschützt werden, beispielsweise zur Vermeidung von Transportschäden. Der Einsatz ist besonders sinnvoll, wo Schraubengröße und Festigkeitsklasse bereits an ihrer Grenze sind und mehr Sicherheit benötigt wird. Betroffen sind also z.B. Schraubverbindungen, die ein erhöhtes Transportrisiko aufweisen, wie Führungsbahnen, die nicht eingegossen sind oder schwere Komponenten, die beim Transport (z.B. durch Erschütterungen oder große Temperaturunterschiede) hohe Kräfte auf die Paarungen ausüben.
• Zur Lösung sieht die Erfindung vor, dass die mechanischen Verbindungen zwischen den betreffenden Komponenten durch ein die Reibung bzw. den Reibwert (Reibbeiwert bzw. Reibungskoeffizient) zwischen den jeweils gepaarten Komponenten erhöhendes Element wie Friction Insert oder Friction Shim ergänzt wird. Insbesondere werden diese zwischen den zu paarenden Komponenten angeordnet, um den Reibwert zu erhöhen, beispielsweise zwischen den Kufen einer Schienenführung und der Stahlbasis, von der die Kufe aufgeht. Aber auch die Befestigung der Sensoren an der Pinole oder des Messtisch, oder von Transportsicherungsmitteln für besonders schwere Komponenten wie beispielsweise Detektor und Röntgenröhre oder Tür der Strahlenschutzhaube eines als Computertomograf ausgebildeten Koordinatenmessgerätes sind vorgesehen. Grundlegend können aber auch alle anderen Verbindungen der Komponenten eines Koordinatenmessgeräten, wie beispielsweise Verbindungselemente mit den Reibung erhöhenden Elementen ausgerüstet werden.
• Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Koordinatenmessgerät zumindest umfassend einen zur Aufnahme eines zu messenden Werkstücks ausgebildeten Messtisch und zumindest einen zur Erfassung des Werkstücks ausgebildeten Sensor, und umfassend Verbindungselemente zwischen Messtisch und Sensor, wobei ein Werkstück und Sensor bzw. jeweiligen Sensor verbindender Messkreis gebildet ist durch folgende Elemente (Messkreiselemente):
• - Messtisch oder Teile davon,
• - ein oder mehrere Sensoren oder Teile davon,
• - einige der Verbindungselemente, vorzugsweise:
  • • Basis oder Teile davon,
  • • zumindest eine, zwei oder drei Messachsen zur Relativbewegung von Sensor und Messtisch zueinander und/oder
  • • zumindest eine den und die Sensoren aufnehmende Pinole,
und zeichnet sich dadurch aus, dass eine oder mehrere der zwischen den Messkreiselementen vorliegenden mechanischen Verbindungen (Paarungen), vorzugsweise kraftschlüssigen Verbindungen, durch zumindest ein die Reibung bzw. den Reibwert (Reibbeiwert bzw. Reibungskoeffizient) zwischen den jeweils gepaarten Messkreiselementen erhöhendes Element wie Friction Insert oder Friction Shim ergänzt ist, vorzugsweise dieses zwischen den jeweils gepaarten Messkreiselementen angeordnet ist.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass das die Reibung erhöhende Element eine flache Form wie Scheibenform oder rechteckige Form wie Leiste aufweist, vorzugsweise als Unterlegscheibe in einer Schraubverbindung oder Unterlegleiste in einer mehrere Schraubverbindungen aufweisenden Paarung ausgebildet ist.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass eine oder mehrere der Messachsen zumindest einen Führungsschlitten, zumindest eine den Führungsschlitten führende Führungsbahn wie Kufe und zumindest eine Basis umfasst, von der die Führungsbahn ausgeht, wobei das die Reibung erhöhende Element in der Verbindung der Führungsbahn mit der Basis angeordnet ist, vorzugsweise die Verbindung als eine oder mehrere Schraubverbindungen ausgeführt ist, besonders bevorzugt das die Reibung erhöhende Element als Unterlegleiste ausgebildet ist.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass das die Reibung erhöhende Element in der Verbindung eines Sensors mit einer Pinole angeordnet ist, vorzugsweise die Verbindung als Schraubverbindung ausgeführt ist.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass das die Reibung erhöhende Element in der Verbindung zwischen zwei der Verbindungselemente angeordnet ist, insbesondere zwischen
• - der Basis und der die Pinole tragenden Brücke oder Säule und/oder
• - der Pinole und der Brücke oder Säule und/oder
• - der Basis und einer ein Verbindungselement oder Sensor oder Detektor oder Strahlungsquelle eines als Computertomografen ausgebildeten Koordinatenmessgerätes tragenden Säule,
• - einem Verbindungselement und einem Sensor oder Detektor oder Strahlungsquelle eines als Computertomografen ausgebildeten Koordinatenmessgerätes,
vorzugsweise die Verbindung als Schraubverbindung ausgeführt ist.
• Nach einem besonders hervorzuhebenden, auch unabhängig zur zuvor genannten erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehenen Vorschlag ist vorgesehen ein Koordinatenmessgerät umfassend eine Basis, einen zur Aufnahme des zu messenden Werkstücks ausgebildeten Messtisch, zumindest einen zur Erfassung des Werkstücks ausgebildeten Sensor, Verbindungselemente zwischen Messtisch und Sensor, und für den Transport des Koordinatenmessgeräts vorgesehene Haltemittel (Transportsicherungsmittel) zur Befestigung zumindest einer der folgenden Komponenten:
• - Messtisch und/oder Sensor und/oder Pinole, oder Teile davon,
• - öffenbare Tür, vorzugsweise Tür eines als Computertomograf ausgebildeten Koordinatenmessgeräts,
• - Detektor und/oder Strahlungsquelle wie Röntgenröhre eines als Computertomograf ausgebildeten Koordinatenmessgeräts,
• - zumindest eines der Verbindungselemente,
das sich dadurch auszeichnet, dass eine oder mehrere der zwischen den Transportsicherungsmitteln und den Komponenten vorliegenden mechanischen Verbindungen (Paarungen), vorzugsweise kraftschlüssigen Verbindungen, durch zumindest ein die Reibung bzw. den Reibwert (Reibbeiwert bzw. Reibungskoeffizient) erhöhendes Element wie Friction Insert oder Friction Shim ergänzt ist, vorzugsweise dieses zwischen den jeweils gepaarten Elementen angeordnet ist.
• Besonders hervorzuheben ist, dass das Koordinatenmessgerät zumindest einen weiteren Sensor aufweist wie taktilen Sensor, taktil-optischen Sensor, optischen Abstandsensor, Bildverarbeitungssensor und/oder Computertomografiesensor und/oder dass das Koordinatenmessgerät als ein zumindest einen Detektor und eine Strahlungsquelle aufweisender Computertomograf ausgeführt ist.
• Gegenstand einer selbstständigen Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung geometrischer Eigenschaften von Werkstücken mit einem taktil-optischen Sensor in einem Koordinatenmessgerät bzw. Koordinatenmesssystem.
• Taktil-optische Sensoren und Verfahren zum Betreiben dieser sind aus mehreren Schriften der Anmelderin bekannt, beispielsweise der WO9857121A1 , WO9953269A1 , WO9963301A1 , WO0225206A1 , WO2015082683A2 , DE102010060833 und der DE102014117978 . In letztgenannter wird ein Bildkorrelation verschrieben, das das Auffinden beliebiger Objekte im Bild ermöglicht. Dazu wird ein Referenzbild (Template) des nicht ausgelenkten Antastformelements bzw. der Zielmarke erzeugt und vorab gespeichert. Dieses Template wird bei der Messung (ausgelenktes Antastformelement bzw. Zielmarke) im Bild dann gesucht. Die Stelle mit dem größten Ähnlichkeitswert entspricht der Mittenposition des Antastformelements bzw. der Zielmarke.
• Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist es jedoch, dass die Bildkorrelation einen sehr hohen Rechenaufwand und damit eine sehr hohe Rechenzeit beansprucht, wenn die Bildgröße, also die Anzahl der Pixel steigt, beispielsweise beim Einsatz von Kameras höherer Auflösung im Bildverarbeitungssensor. Aufwand und Rechenzeit steigen überproportional, mindestens quadratisch mit der Pixelanzahl. Um mit dem taktil-optischen Sensor sehr genau messen zu können, ist jedoch eine hohe Auflösung erforderlich. Diese kann durch Erhöhung der Vergrößerung der Optik des Bildverarbeitungssensors aber nur insofern realisiert werden, wie dies die Größe der erfassten Marke erlaubt. Diese muss im aufgenommenen Bild auch bei der zulässigen maximalen Auslenkung noch vollständig erfasst werden. Daher muss zur weiteren Erhöhung der Auflösung die Pixelgröße im aufgenommenen Bild erhöht werden, beispielsweise durch den Einsatz höher auflösender Kameras, wodurch sich die Anzahl der Pixel erhöht und zuvor genannte Rechenzeitproblematik auftritt.
• Der taktil-optische Sensor wird neben Einzelpunktmessungen auch im Scanning-Modus betrieben. Um den Kontakt zum Werkstück auch bei hohen Scangeschwindigkeiten, insbesondere bei vorab unbekanntem Verlauf der Werkstückoberfläche nicht zu verlieren, ist es daher notwendig, die Auslenkung sehr schnell zu bestimmen, um eine entsprechende Regelung der Auslenkung zu gewährleisten. Die Auswertegeschwindigkeit der Bildkorrelationsverfahren nach dem Stand der Technik begrenzt hier die maximal zulässige Scanning-Geschwindigkeit oder die erzielbare Genauigkeit, schnelle und trotzdem genaue Messungen sind nicht gleichzeitig realisierbar.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Messung geometrischer Eigenschaften von Werkstücken mit einem taktil-optischen Sensor in Bezug auf Genauigkeit und zulässige Scanning-Geschwindigkeit zu verbessern.
• Zur Lösung sieht die Erfindung zwei unabhängige Verfahren vor, die besonders vorteilhaft auch kombiniert angewendet werden.
• Das erste Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass nur ein Ausschnitt der für die Bildkorrelation verwendeten Bilder ausgewertet wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Anzahl der Pixel verringert ist. Es muss hierbei sichergestellt sein, dass der Ausschnitt den für die Bildkorrelationsbestimmung relevanten Anteil aufweist, also den Teil, in dem die Marke abgebildet ist. Für das im nicht ausgelenkten Zustand aufgenommene Referenz-Bild (auch Template-Bild genannt) ist dies in der Regel ein Bereich im Zentrum. Je nach Justagezustand kann die Marke aber auch leicht außermittig abgebildet sein, beispielsweise, wenn die Tastverlängerung in einem aus der Vertikalen heraus geschwenktem Zustand betrieben wird. Die Größe des Ausschnitts ergibt sich aus der Größe der Abbildung der Marke im Template-Bild und kann zwischen unterschiedlichen taktil-optischen Sensoren variieren (Marke selbst, Vergrößerung der Optik und Größe des Kamerachips können variieren). Es verbleibt jedoch immer ein Abstand zum Bildrand, da anderenfalls eine ausgelenkte Marke nicht mehr vollständig im Messbild abgebildet werden würde und Fehler bei der Bildkorrelation auftreten können. Für das im ausgelenkten Zustand aufgenommene Messbild bzw. Messbild-Daten (es kann sich auch um eine Überlagerung mehrerer Messbilder handeln) erfolgt die Festlegung des Ausschnitts anhand der zeitlich davor, insbesondere im zeitlich direkt davor aufgenommenen Messbild, also anhand der Historie der Auslenkung, weil mit großen Sprüngen der Auslenkung in der Regel nicht zu rechnen ist, wenn die Bildaufnahmefrequenz hoch genug relativ zur Scanning-Geschwindigkeit gewählt ist. Neben der Historie der Auslenkung (Betrag und Richtung) selbst, kann auch die Änderung der Auslenkung, ermittelt aus mehreren zeitlich davor aufgenommenen Messbildern, für die Vorhersage der Auslenkung und damit die erwartete Position der Marke im Messbild genutzt werden. Nach einer besonders hervorzuhebenden Lösung ist auch vorgesehen, Soll-Daten wie CAD-Daten des Werkstücks zur Vorhersage der Auslenkung zu verwenden. Hierbei wird beispielsweise der für das Scanning festgelegte Pfad entlang der Soll-Daten ausgewertet und Richtungsänderungen berücksichtigt. Entfernt sich die Oberfläche in eine bestimmte Richtung vom taktil-optischen Sensor während der Sanning-Bewegung, dass kann die resultierende Änderung der Auslenkung unter Berücksichtigung der Relativbewegung von Werkstück und Sensor beim Scanning vorausgesagt werden.
• Beim zweiten Verfahren wird die Anzahl der für die Bildkorrelation auszuwertenden Pixel dadurch verringert, dass Messbild-Daten und/oder das Template-Bild mit verringerter Auflösung (Pixelanzahl) verarbeitet wird, beispielsweise, indem die nativen Bilddaten durch Binning in Bilddaten mit größeren Pixeln umgerechnet werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Auslenkung zwar noch nicht mit der vollen Auflösung und Genauigkeit bestimmt wird, aber dafür sehr schnell ein Wert für die Auslenkung vorliegt, der für die Regelung der Auslenkung beim Scanning genutzt werden kann. Die genaue Ermittlung der Auslenkung anhand der voll aufgelösten Bilddaten kann nachgelagert erfolgen. Dieser Schritt wird nach einer besonders hervorzuhebenden erfinderischen Lösung nur auf den Ausschnitt der Bilddaten angewendet, wodurch er besonders schnell erfolgen kann. Eine weitere Beschleunigung ergibt sich auch schon bei der Bildkorrelation der gebinnten Bilddaten, wenn diese nur auf den Ausschnitt angewendet werden, also eine Kombination mit dem oben genannten ersten Verfahren erfolgt.
• Eine weitere Beschleunigung der Auswertung kann durch Auslagern, insbesondere der Bildkorrelation auf eine GPU (graphics processing unit) erfolgen. Hierbei muss jedoch der zusätzliche Datentransfer der Bilddaten zur und von der GPU eingerechnet werden.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung geometrischer Eigenschaften von Werkstücken mit einem taktil-optischen Sensor in einem Koordinatenmessgerät bzw. Koordinatenmesssystem sieht vor, dass wobei mehrere Messpunkte an der Oberfläche des Werkstücks aufgenommen und zu Maßen verknüpft werden, wobei der taktil-optische Sensor eine flexible Tasterverlängerung mit zumindest einem Antastformelement und zumindest einer Marke, vorzugsweise gebildet durch das Antastformelement oder eine von der flexiblen Tasterverlängerung ausgehende Marke, und einen Bildverarbeitungssensor zur Erfassung der Marke aufweist, und wobei die Auslenkung des Antastformelementes senkrecht (X- und Y-Richtung) zur Richtung der flexiblen Tasterverlängerung (Z-Richtung) bestimmt wird mittels Bildkorrelationsverfahren, bei dem mit dem Bildverarbeitungssensor aufgenommene Bilddaten der Marke bei nicht ausgelenktem Antastformelement (Referenz-Bild bzw. Template-Bild) mit bei ausgelenktem Antastformelement (Messbild-Daten) verglichen werden, und zeichnet sich dadurch aus, dass die Bestimmung der Bildkorrelation, insbesondere der Verschiebung von Messbild-Daten zum Template-Bild,
• - nur für einen Ausschnitt der Messbild-Daten, und vorzugsweise nur für einen Ausschnitt des Template-Bildes, und/oder
• - für Messbild-Daten und/oder Template-Bild mit verringerter Auflösung (Pixelanzahl)
erfolgt.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der für die Bildkorrelation verwendete Ausschnitt der Messbild-Daten ein erwarteter Bereich innerhalb der Messbild-Daten ist, der festgelegt wird anhand einer zeitlich zuvor bestimmten Auslenkung (Richtung und Betrag), und vorzugsweise zusätzlich anhand der zeitlich zuvor bestimmten Änderung der Auslenkung (Richtung), insbesondere Richtung und Betrag der Änderung der Auslenkung.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass der für die Bildkorrelation verwendete Ausschnitt des Template-Bildes mittig um die Abbildung der Marke festgelegt ist, wobei vorzugsweise Ausschnitt für Messbild-Daten gleich groß festgelegt wird.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Verringerung der Auflösung durch Binning der Messbild-Daten und/oder des Template-Bildes bzw. des Ausschnitts derer erfolgt, beispielsweise durch 2×2 - Binning Pixelanzahl auf ein Viertel reduziert wird.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass anschließend an die Bestimmung der Auslenkung mit verringerter Auflösung eine verfeinerte Bestimmung der Auslenkung erfolgt, indem in dem Ausschnitt der Messbild-Daten und/oder des Template-Bildes um die zuvor bestimmte Auslenkung eine Bildkorrelation mit nicht verringerter Auflösung (Pixelanzahl) erfolgt.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass zumindest Teil des Verfahrens, vorzugsweise Bildkorrelationsberechnung, auf einer GPU abgearbeitet wird.
• Gegenstand einer selbstständigen Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgerätes mit einer Dreheinheit mit einer eine Spitze umfassenden Einspannvorrichtung für ein zu messendes Werkstück wie Werkzeug oder Welle.
• Bei bekannten Koordinatenmessgeräten mit einer Dreheinheit zur Messung von geometrischen Eigenschaften (der Merkmale) an einem Werkstück wie Werkzeugs, beispielsweise Bohrer oder Fräser, oder Welle, wird das Werkstück von einer Einspannvorrichtung aufgenommen, die eine Spitze umfasst, deren zumeist kegelförmiger Abschnitt in eine Zentrieröffnung am Werkstücks eingreift. Meist wird die gegenüberliegende Seite des Werkstücks von einer Gegenspitze aufgenommen. Die Spitze kann drehbar sein und dreht das Werkstück mit. Ist die Spitze nicht drehbar (feste Spitze) erfolgt die Drehung des Werkstücks durch einen sogenannten Mitnehmer. In verschiedenen Drehstellungen der Dreheinheit, und damit des Werkstücks werden durch zumindest einen Sensor des Koordinatenmessgerätes Messpunkte, insbesondere am Umfang des Werkstücks, aufgenommen. Um die geometrischen Eigenschaften möglichst genau zu bestimmen, werden die Messpunkte relativ zur Lage der Werkstückachse ausgewertet. Da durch die Einspannung nicht verlässlich und nicht genau genug sichergestellt werden kann, dass die Werkstückachse und die Achse, um die sich der Drehtisch der Dreheinheit dreht, identisch sind, ist von einem Taumeln der Werkstückeachse auszugehen. Die Werkstückachse zeigt also je nach Drehstellung in eine leicht andere Richtung.
• Um die Lage der Werkstückachse zu bestimmen, sind Verfahren bekannt, bei denen diese direkt am Umfang eines Schaftes des Werkstücks bestimmt wird. Ein solcher Bereich kann jedoch am Werkstück selbst gar nicht vorhanden oder nicht geeignet sein, oder er ist für die Erfassung nicht zugänglich. In diesen Fällen werden an zumindest einem Ende sogenannte Zentrieröffnungen bzw. Zentrierbohrungen in den Werkstücken vorgesehen, die die Werkstückachse definieren und in die der kegelförmige Bereich der Spitze der Einspannvorrichtung eingreift. Um die Werkstückachse im eingespannten Zustand des Werkstücks zu bestimmen, ist es nun erforderlich, die Zentrieröffnung bzw. die Lage deren Symmetrieachse zu erfassen. Durch die Paarung mit der Spitze ist die Zentrieröffnung aber zumeist vollständig unzugänglich. Die DE102016203590 schlägt zur Lösung den Einsatz einer Spitze vor, die Aussparungen aufweist, um die Zentrieröffnung zumindest teilweise erfassbar zu machen. Dieses Verfahren ist sehr aufwändig, weil nur stückweise im Bereich der Aussparungen Messpunkte aufgenommen werden können. Eine fortlaufende, scannende Erfassung ist nicht möglich. Da nur kleine Bereiche erfassbar sind, ist die Genauigkeit der Ermittlung der Lage der Werkstückachse begrenzt. Die Erfassung von Messpunkten erfordert zudem einen für den Eingriff in die Aussparungen geeigneten Sensor. Zudem erfordert der Einsatz Sonderspitzen und kann nicht auf die weit verbreiteten Vollspitzen übertragen werden.
• Eine weitere mögliche Lösung zur Bestimmung der Werkstückachse wäre die Erfassung der Symmetrieachse des kegelförmigen Abschnitts der Spitze. Dieser ist jedoch durch den Eingriff in die Zentrieröffnung des zu messenden Werkstücks weitestgehend nicht zugänglich. Der möglichweise zugängliche Teil weist in der Regel einen zu kleinen messbaren Abschnitt auf, wodurch die Achslage nicht genau genug ermittelbar ist. Soll der kegelförmigen Abschnitt der Spitze gut erreichbar sein, muss das Werkstück dazu ausgespannt werden. Die dann ermittelte Achslage kann jedoch durch die Einspannkräfte und die Gewichtskraft des Werkstücks von der Achslage abweichen, die bei eingespanntem Werkstück vorliegt, so dass auch hier mit Messabweichungen gerechnet werden muss.
• Bei bekannten Verfahren wird deshalb die Lage der Werkstückachse ermittelt, indem der meist zylindrische und leicht zugängliche Bund der Spitze bei eingespanntem Werkstück gemessen und dessen Symmetrieachse herangezogen wird. Man geht dabei davon aus, dass die Symmetrieachse der Zentrieröffnung und die Symmetrieachse des Bundes fluchten. Dies ist jedoch nicht immer genau genug der Fall, beispielsweise wenn die Symmetrieachsen der Zentrieröffnung und des kegelförmigen Abschnitts der Spitze zwar noch fluchten, nicht aber die Symmetrieachsen des kegelförmigen Abschnitts der Spitze und des Bundes der Spitze. Abweichungen bei der Fertigung der Spitze oder Abnutzungserscheinungen können dadurch zur ungenauen Bestimmung der Lage der Werkstückachse und damit zu Messabweichungen bei der Bestimmung der geometrischen Eigenschaften führen.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein verbessertes, insbesondere genaueres Verfahren zur Bestimmung von geometrischen Eigenschaften an einem Werkstück zur Verfügung zu stellen, bei dem das Werkstück in einer eine Spitze aufweisenden Aufnahmevorrichtung eingespannt ist und zumindest ein Teil des Werkstücks in mehreren Drehstellungen durch einen Sensor erfasst wird. Die Nachteile des Standes der Technik sollen vermieden werden, insbesondere Abweichungen durch unzureichende Fluchtung der Symmetrieachsen des Bundes (folgend auch als Spitzenbund bezeichnet) und des kegelförmigen Abschnitts der Spitze (folgend auch als Spitzenkegel genannt) sollen vermieden oder zumindest reduziert werden.
• Zur Lösung sieht die Erfindung vor, dass die Relativlage (folgend abgekürzt mit Kegel-Bund-Lage) zwischen der Achse (Symmetrieachse) des Spitzenkegels (Kegelachse) und der Achse (Symmetrieachse) des Spitzenbunds (Bundachse) bestimmt und bei der Auswertung der Sensordaten zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaft am Werkstück berücksichtigt wird. Die bestimmte Kegel-Bund-Lage kann beispielsweise bei der Ermittlung einer Bezugsachse, insbesondere der Werkstückachse, und damit für die Auswertung herangezogen werden.
• Besonders bevorzugt wird die Bundachse bei eingespanntem Werkstück ermittelt und diese dann unter Hinzunahme der besonders bevorzugt ohne eingespanntes Werkstück ermittelten Kegel-Bund-Lage korrigiert, um die Werkstückachse zu erhalten.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgerätes umfassend zumindest einen Sensor wie optischen Sensor oder taktilen Sensor oder taktil-optischen Sensor, und eine Dreheinheit, zumindest umfassend einen Drehtisch mit einer Einspannvorrichtung, welche zumindest aufweist eine erste Aufnahmevorrichtung in Form einer drehbaren oder festen Spitze, und vorzugsweise eine zweite Aufnahmevorrichtung wie drehbare oder feste Gegenspitze sieht vor, dass zur Bestimmung von geometrischen Eigenschaften an einem Werkstück, zumindest ein Teil des Werkstück mit dem Sensor in mehreren Drehstellungen, eingestellt durch Drehen des Drehtischs, erfasst wird und Sensordaten ermittelt werden, wobei die Spitze der ersten Aufnahmevorrichtung einen zur Berührung mit dem Werkstück, insbesondere der Zentrieröffnung des Werkstücks, vorgesehenen kegelförmigen Abschnitt (Spitzenkegel) und zumindest einen nicht zur Berührung mit dem Werkstück vorgesehenen Abschnitt (Spitzenbund), vorzugsweise zylindrischen Abschnitt aufweist und zeichnet sich dadurch aus, dass die Relativlage (Kegel-Bund-Lage) zwischen der Achse des Spitzenkegels (Kegelachse) und der Achse des Spitzenbunds (Bundachse) bestimmt und bei der Auswertung der Sensordaten zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaft am Werkstück berücksichtigt wird, vorzugsweise zur Bestimmung einer Bezugsachse, insbesondere der Werkstückachse herangezogen wird.
• Der Spitzenkegel kann eine kegelförmige Spitze sein, es sind aber auch andere rotationssymmetrische Formen vorgesehen, beispielsweise ein Kegelstumpf.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass durch die Berücksichtigung der Kegel-Bund-Lage, die von der Drehstellung abhängige Lage der Werkstückachse im Raum, insbesondere im Koordinatensystem des Koordinatenmessgeräts oder des Sensors, bestimmt und
• - als Bezugsachse für die in der jeweiligen Drehstellung aufgenommenen Sensordaten wie Messpunkte oder Bilddaten verwendet wird und/oder
• - für die Korrektur der in der jeweiligen Drehstellung aufgenommenen Sensordaten wie Messpunkte oder Bilddaten verwendet wird, insbesondere Verschiebung der Messpunkte oder Bilddaten.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Lage der Bundachse im Koordinatensystem des Koordinatenmessgeräts oder Sensors bestimmt und bei der Auswertung der geometrischen Eigenschaft am Werkstück berücksichtigt wird, vorzugsweise Bundachse bei eingespanntem Werkstück ermittelt wird.
• Der Bund kann durch Einspannkräfte bzw. die Gewichtskraft des Werkstücks leicht verkippen, und damit auch Spitze. Deshalb wird die Lage der Bundachse erst nach dem Einspannen bestimmt.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Lage der Koordinatensysteme des Koordinatenmessgeräts und des Sensors zueinander bestimmt werden und bei der Auswertung der geometrischen Eigenschaft am Werkstück berücksichtigt wird.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Kegel-Bund-Lage für eine Drehstellung bestimmt und für weitere Drehstellungen entsprechend der jeweiligen Drehstellung gedreht angewendet wird.
• Dieses Mitdrehen der Kegel-Bund-Lage ist beim Einsatz von drehenden bzw. drehbaren Spitzen erforderlich.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass zur Bestimmung der Kegel-Bund-Lage jeweils mehrere Messpunkte mit dem Sensor und/oder einem weiteren Sensor in dem oder einem anderen Koordinatenmessgerät am Spitzenkegel und am Spitzenbund aufgenommen werden, vorzugsweise in mehreren Drehstellung eines bzw. des Drehtischs.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass aus den an Spitzenkegel und Spitzenbund aufgenommenen Messpunkten jeweils eine Symmetrieachse als die Kegelachse bzw. Bundachse ermittelt wird.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die bestimmte Kegel-Bund-Lage einen Winkel im Raum und einen Versatz bzw. Versatzvektor, vorzugsweise Versatzvektor zwischen Schnittpunkt der Kegelachse und Schnittpunkt der Bundachse mit einer vorgegebenen Ebene wie beispielsweise Ebene senkrecht zur Kegelachse oder senkrecht zur Bundachse, umfasst.
• Die Kegel-Bund-Lage beschreibt also die Verkippung und den Versatz der Kegelachse zur Bundachse.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Aufnahme der Messpunkte am Spitzenkegel ohne aufgenommenes Werkstück erfolgt und/oder dass die Aufnahme der Messpunkte am Spitzenkegel mit aufgenommenem Werkstück erfolgt und die Messpunkte am Spitzenkegel an den nicht vom Werkstück abgedeckten Bereichen aufgenommen werden.
• Diese Ausgestaltung ist besonders bevorzugt auch vorgesehen, um eine Korrektur der Kegel-Bund-Lage zu realisieren, indem zunächst die Kegelachse ohne eingespanntes Werkstück ermittelt wird und zusätzlich die Kegelachse mit eingespanntem Werkstück ermittelt wird. Der erfasste Bereich ist bei eingespanntem Werkstück zwar kleiner und die Ermittlung damit ungenauer, es können aber dadurch Veränderungen der Kegel-Bund-Lage durch die Einspannkräfte erkannt und korrigiert werden.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Drehlage der Spitze relativ zum Drehtisch, insbesondere zum Einspannfutter des Drehtischs durch eine Markierung an der Spitze festgelegt wird.
• Hierdurch wird sichergestellt, dass die Kegel-Bund-Lage auch nach dem Aus- und wieder Einspannen der Spitze noch richtig im Raum ausgerichtet verwendet wird.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass für den Fall, dass die Drehlage der Spitze relativ zum Drehtisch, insbesondere zum Einspannfutter des Drehtischs abweichend zur durch die Markierung an der Spitze festgelegten Drehlage erfolgt, die Kegel-Bund-Lage durch Aufnahme von Messpunkten am Spitzenkegel und am Spitzenbund erneut bestimmt wird oder die zuvor bestimmte Kegel-Bund-Lage im Raum mathematisch um den Winkel um die Achse des Drehtischs gedreht wird, um die die Markierung aus der festgelegten Lage verdreht wurde.
• „Zuvor bestimmt“ meint die Kegel-Bund-Lage, die für die Drehstellung bestimmt wurde, die durch die Markierung festgelegt ist. Beispielhaft kann die Markierung ein Strich an der Spitze, zum Beispiel dem Bund der Spitze sein, die mit einer weiteren Markierung, beispielsweise einer Nullstellung am Einspannfutter des Drehtischs, zur Deckung gebracht wird. Sind die Spitze und das Einspannfutter zueinander verdreht, kann der vorliegende Drehwinkel leicht bestimmt (eine etwae Bestimmung ist in den meisten Fällen ausreichend) und die Kegel-Bund-Achse entsprechend mathematisch transformiert werden.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die erste Aufnahmevorrichtung eine mit dem drehbaren Teil des Drehtischs verbundene drehbare Spitze umfasst und mit dieser das Werkstück gedreht wird oder dass die erste Aufnahmevorrichtung eine feste Spitze und einen mit dem drehbaren Teil des Drehtischs verbundenen Mitnehmer umfasst, wobei das Werkstück durch Kopplung mit dem Mitnehmer gedreht wird.
• Gegenstand einer selbstständigen Erfindung ist eine Vorrichtung zur Anbindung eines kabelgebundenen Sensors an eine drehbar bewegliche Einrichtung eines Koordinatenmessgerätes wie Dreh-Einrichtung, Schwenk-Einrichtung oder Dreh-Schwenk-Einrichtung.
• Dreh-Einrichtung, Schwenk-Einrichtung und Dreh-Schwenk-Einrichtung werden im weiteren als DS-Einrichtung bezeichnet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die erfinderische Lösung alternativ angewendet wird auf eine reine Dreh-Einrichtung, reine Schwenk-Einrichtung oder eine oder beide drehbar bewegliche Einrichtungen einer Dreh-Schwenk-Einrichtung.
• Bei den bekannten Vorrichtungen zur Anbindung eines kabelgebundenen Sensors an eine drehbar bewegliche Einrichtung wird entweder eine außerhalb der DS-Einrichtung verlaufende ungeführte Kabelschlaufe verwendet oder die zu übertragenden Signale verlaufen über eine drehbare zentrische Kopplung oder über Schleifringe exzentrisch zur jeweiligen Drehachse der DS-Vorrichtung. Ungeführte Kabelschlaufen haben den Nachteil, dass ein ungewolltes und ggf. unzulässiges Knicken des Kabels (insbesondere bei optischen Fasern) oder eine andere ungewollte Bewegung bei den Dreh- bzw. Schwenkbewegungen auftreten, insbesondere die Kabelschlaufen mit angrenzenden Bauteilen kollidieren oder sich in diesen verhaken oder verklemmen können. Drehbare zentrische Kopplungen und Schleifringe sind sehr aufwändig in der konstruktiven Ausführungen und unterliegen hohem Verschleiß.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Anbindung eines Sensors, insbesondere Sensors mit optischer Faser wie beispielsweise chromatisch konfokaler Sensor, an eine DS-Einrichtung derart auszugestalten, dass mit einem einfachen konstruktiven Aufbau die Kabelverbindung in dem bei Dreh- bzw. Schwenkbewegungen beweglichen Bereich („beweglicher Kabelabschnitt“) auf einem definierten Verlauf geführt wird, ohne dass es zum Knicken oder Verklemmen kommt.
• Zur Lösung sieht die Erfindung vor, dass die Kabelverbindung im Bereich der DS-Einrichtung durch mindestens zwei Begrenzungsflächen exzentrisch zur jeweiligen Dreh- bzw. Schwenkachse geführt wird, wobei die Begrenzungsflächen bei Drehung bzw. Schwenken der D/S-Einrichtung einen Führungs-Abschnitt des beweglichen Kabelabschnitts beweglich lassen, aber trotzdem zwischen sich führen, um einen definierten Verlauf herbeizuführen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung bilden die Begrenzungsflächen einen Korridor, der auf einer Helixbahn um die Dreh- bzw. Schwenkachse der DS-Einrichtung verläuft (Helix-Hülse) und breit genug ist, so dass sich der Führungs-Abschnitt darin ohne innen oder außen geklemmt zu werden, in allen vorgesehenen Dreh- bzw. Schwenkstellungen der DS-Einrichtung bewegen kann.
• Beim Drehen bzw. Schwenken zieht sich der in der Helix-Hülse geführte Führungs-Abschnitt in seinem Durchmesser zusammen bzw. dehnt sich im Durchmesser aus. Um dabei ein Verklemmen, Knicken bzw. zu starke Reibung zu vermeiden, weist die Helixhülse einen entsprechend kleinen Innen- und großen Außendurchmesser auf. Zudem ist vorgesehen, dass zumindest der Führungs-Abschnitt ummantelt ist, beispielsweise mit einem Kunststoff-Reissverschlußschlauch, um die Reibung zu vermindern.
• Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anbindung eines Sensors an eine Dreh- und/oder Schwenk-Einrichtung (DS-Einrichtung) eines Koordinatenmessgerätes, wobei die DS-Einrichtung von einer in Bezug auf das zu messende Werkstück relativ beweglichen Pinole ausgeht und die jeweilige Dreh- bzw. Schwenk-Einrichtung aus jeweils einem drehbar bzw. schwenkbar beweglichen und einem feststehenden Teil besteht, und wobei der Sensor von der DS-Einrichtung ausgeht und zumindest eine Kabelverbindung aufweist, die zwischen Sensor und Pinole verläuft, wobei die Kabelverbindung im Bereich zwischen dem jeweiligen drehbar beweglichen und dem jeweiligen feststehenden Teil der DS-Einrichtung zumindest bereichsweise exzentrisch zur Dreh- und/oder Schwenkachse der DS-Einrichtung verläuft, zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein Teil (genannt Führungs-Abschnitt) der im Bereich der DS-Einrichtung verlaufenden Kabelverbindung (genannt „beweglicher Kabelabschnitt“) in einem durch zumindest zwei Begrenzungsflächen definierten Bereich verläuft, der derart ausgebildet ist, dass der Führungs-Abschnitt des beweglichen Kabelabschnitts bei der Dreh- bzw. Schwenk-Bewegung der DS-Einrichtung zwischen den Begrenzungsflächen verbleibt und zwischen diesen beweglich ist.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Begrenzungsflächen den Führungs-Abschnitt senkrecht zu dessen Verlaufsrichtung umschließen und einen Korridor bilden.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass der Führungs-Abschnitt exzentrisch zur Dreh- bzw. Schwenkachse der DS-Einrichtung verläuft.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Begrenzungsflächen, vorzugsweise der Korridor, entlang einer Helixbahn um die Dreh- bzw. Schwenkachse der DS-Einrichtung verlaufen (Helix-Hülse).
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Begrenzungsflächen, vorzugsweise der Korridor, einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der kleinste Durchmesser des Führungs-Abschnitts, der sich aus allen vorgesehenen Dreh- und/oder Schwenkstellungen der DS-Einrichtung ergibt und dass die Begrenzungsflächen, vorzugsweise der Korridor, einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der größte Durchmesser des Führungs-Abschnitts, der sich aus allen vorgesehenen Dreh- und/oder Schwenkstellungen der DS-Einrichtung ergibt.
• Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass die Begrenzungsflächen, vorzugsweise der Korridor, und der Führungs-Abschnitt in einem Winkelbereich um die Dreh- und/oder Schwenkachse der DS-Einrichtung von mindestens 90° verlaufen, und vorzugsweise maximal 5 Windungen, besonders bevorzugt maximal 3 Windungen aufweisen.
• Die Ausführung der Helix-Hülse bzw. des Korridors kann beispielsweise erfolgen, indem in das Innere eines Hohlzylinders ein Innen-Zylinder eingebracht wird, der an seiner Außenfläche eine Aussparung aufweist, die entlang einer Helixbahn verläuft.
• Besonders hervorzuheben ist, dass die Helix-Hülse in Richtung der Dreh- bzw. Schwenkachse unterschiedlichen Durchmesser und/oder unterschiedliche Steigung aufweist.
• Helixabschnitte der Helix-Hülse können unterschiedliche Steigung in Richtung der Dreh- bzw. Schwenkachse haben oder der Verlauf entspricht einer Helix mit variierender Steigung, beispielsweise in einer Richtung zu- oder abnehmenden Steigung. Zudem kann der Durchmesser der Helix-Hülse in Richtung der Dreh- bzw. Schwenkachse ab- oder zunehmen, was sich durch das Ab- oder Aufwickeln während der Drehbewegung der DS-Einrichtung ergibt.
• Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Kabelverbindung zumindest bereichsweise im Inneren der DS-Einrichtung und/oder zumindest bereichsweise außerhalb der DS-Einrichtung verläuft.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Kabelverbindung einen optischen Leiter wie Lichtwellenleiter umfasst.
• Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Kabelverbindung zusätzlich zumindest ein Kabel zur Ansteuerung einer von der Dreh-Einrichtung ausgehenden Schwenk-Einrichtung oder einer von einer Schwenk-Einrichtung ausgehenden Dreh-Einrichtung aufweist, wobei das Kabel im identischen oder einem separaten Korridor verläuft.
• Hervorzuheben ist des Weiteren, dass zumindest der Führungs-Abschnitt ummantelt ist, beispielsweise mit einem Kunststoff-Reissverschlußschlauch.
• Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Kabelverbindung und/oder das Kabel ohne Unterbrechung wie Stecker durch die DS-Einrichtung verläuft.
• Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass Halter zur Befestigung der Kabelverbindung und/oder des Kabels an oder nahe eines oder beider Enden der Begrenzungsflächen in Richtung des Verlaufs der Kabelverbindung bzw. des Kabels angeordnet sind.
• Besonders hervorzuheben ist, dass der Dreh- und/oder Schwenkbereich der DS-Einrichtung auf einen Bereich kleiner als +/- 360°, bevorzugt maximal +/- 180° begrenzt ist, vorzugsweise durch einen Anschlag wie Stift.
• Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die DS-Einrichtung lösbar mit der Pinole verbunden ist, vorzugsweise Verbindung eine automatische Wechselschnittstelle zum manuellen Abnehmen und/oder automatischen Ablegen in einer Parkstation des Koordinatenmessgerätes aufweist.
• Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der Sensor lösbar mit der DS-Einrichtung verbunden ist, vorzugsweise Verbindung eine automatische Wechselschnittstelle zum manuellen Abnehmen und/oder automatischen Ablegen in einer Parkstation des Koordinatenmessgerätes aufweist.
• Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmale - für sich und/oder in Kombination - sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren.
• Es zeigen:
• 1 eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Beispiel der Befestigung einer Führungsbahn eines Koordinatenmessgerätes und einer beispielhaften Transportsicherung für die Pinole,
• 2 eine beispielhafte Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Berücksichtigung der Relativlage (Kegel-Bund-Lage) zwischen der Achse des Spitzenkegels (Kegelachse) und der Achse des Spitzenbunds (Bundachse) und
• 3 eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer DS-Einrichtung in einem Koordinatenmessgerät.
• Anhand der 1 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft für die Befestigung einer Führungsbahn 22 bzw. Führungsschiene einer der Messachsen 23 eines Koordinatenmessgerätes 21 dargestellt, hier für eine in der waagerechten verlaufenden Messachse 23a mit einer Schienenführung mit Führungsschlitten 24. Die Führungsschlitten 24 tragen den Messtisch 25, auf dem das zu messende Werkstück 31 angeordnet ist, und sind entlang der Führungsbahn 22 in der X-Richtung verfahrbar. Die entsprechenden Antriebsmittel sind zur Vereinfachung nicht dargestellt. Die Führungsbahn 22 ist als Kufe ausgebildet und geht von einer Basis 26 aus, über die die Verbindung über ein als Säule 27 ausgebildetes Verbindungselemente und zwei weitere Messachsen 23 (Y-Schieber 23b für die Y-Richtung und Pinole 23c die Z-Richtung) zu einem Sensor 28 realisiert ist. Das die Reibung erhöhende Element 29 ist zwischen der Führungsbahn 22 und der Basis 26 angeordnet und weist die Form einer Unterlegleiste auf. Führungsbahn 22 und Basis 26 sind durch mehrere Schraubverbindungen 30 miteinander verbunden, wobei das die Reibung erhöhende Element 29 den Kraftschluss verbessert, eine seitliche Verschiebung der gepaarten Teile Führungsbahn 22 und Basis 26 zueinander also erschwert wird.
• 1 zeigt auch die beispielhafte Ausgestaltung einer Transportsicherung 32 für die Pinole 23c. Die Transportsicherung 32 wird nur für den Transport bzw. zur Sicherung des Koordinatenmessgerätes 21 durch Schraubverbindungen 30 angebracht und verbindet die Komponenten Y-Schieber 23b und Pinole 23c, um eine Bewegung der Pinole 23c und dem daran angebrachten Sensor 28 in der Z-Richtung zu vermeiden. Um die Reibkräfte zu erhöhen, ist zwischen Transportsicherung 32 und Pinole 23c das die Reibung erhöhende Element 29 angeordnet.
• 2 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Berücksichtigung der Relativlage (Kegel-Bund-Lage 40, 41) zwischen der Achse 42 des kegelförmigen Spitzenkegels 43 (Kegelachse 42) und der Achse 45 des zylindrischen Spitzenbunds 46 (Bundachse 45). Ausgehend von einem bekannten Koordinatenmessgerät 47, welches hier nicht dargestellte Messachsen zur zumindest zweidimensionalen, vorzugsweise dreidimensionalen relativen Positionierung zwischen zumindest einem Sensors 48 und einem zu messenden Werkstück 49 (von dem hier nur der untere Teil dargestellt ist) und weitere nicht dargestellte Baugruppen, beispielsweise eine Basis wie Messtisch 50 (hier nur im zentralen Bereich dargestellt) zur Aufnahme einer Dreheinheit 51 umfasst, ist die Dreheinheit 51 detaillierter dargestellt. Diese umfasst einen Drehtisch 52 mit einer Einspannvorrichtung 53, welche wiederum eine erste Aufnahmevorrichtung in Form der drehbaren Spitze 54 umfasst. Die Gegenspitze zur Aufnahme des Werkstücks 49 am gegenüberliegenden Ende des Werkstücks 49 ist nicht dargestellt, kann aber vorgesehen sein und entspricht einer bekannten Anordnung nach dem Stand der Technik. Der drehbare Teil 52a des Drehtischs 52 ist zur Drehung der in einem Einspannfutter 52b eingesetzten Spitze 54 um die Drehachse 52c ausgebildet. Am Werkstück 49 ist eine Zentrieröffnung 49a vorgesehen, die beim Einspannen des Werkstücks 49 in die Einspannvorrichtung 53 mit dem Spitzenkegel 43 gepaart wird, diesen also berührt, wobei ein Bereich 43a für die Erfassung mit dem Sensor 48 frei bleiben kann, also nicht vom Werkstück 49 abgedeckt wird. Zur Messung der geometrischen Eigenschaft 49b, hier beispielhaft der Rundlauf in einer Vertiefung am Werkstückumfang 49c, wird ein Bereich des Werkstücks 49 mit dem Sensor 48 in mehreren Drehstellungen des drehbaren Teils 52a des Drehtischs 52 erfasst. Beispielhaft ist ein optischer Abstandsensor 48 dargestellt, der Sensordaten, hier Messpunkte an der Oberfläche 49b, 49c des Werkstücks 49 aufnimmt. Erfindungsgemäß ist aber auch der Einsatz eines taktilen Sensors oder eines taktil-optischen Sensors, oder eines Bilddaten als Sensordaten aufnehmenden optischen Bildverarbeitungssensors vorgesehen. Die Dreheinheit 51 ist hier beispielhaft so angeordnet, dass die Drehachse 52c vertikal ausgerichtet ist. Diese Anordnung ist bei schweren Werkstücken 49 vorteilhaft. Die Erfindung sieht alternativ auch eine Anordnung vor, bei der die Dreheinheit 51 so angeordnet ist, dass die Drehachse 52c horizontal verläuft.
• Im nicht maßstäblichen, also übertrieben dargestellten Fall unterscheidet sich die Lage der Achse 42 des kegelförmigen Spitzenkegels 43 (Kegelachse 42) und der Achse 45 des zylindrischen Spitzenbunds 46 (Bundachse 45). Dadurch fluchtet die Werkstückachse 44 des Werkstücks 49 nicht mit der Drehachse 52c des Drehtischs und nicht mit der ggf. als Referenz eingemessenen Bundachse 45 der Spitze. Die Relativlage zwischen Kegelachse 42 und Bundachse 45 wird hier als Kegel-Bund-Lage bezeichnet und ist hier beispielshaft beschrieben durch eine Verkippung (Winkel 40) und einen Versatz 41. Der Winkel 40 der Verkippung kann dabei dreidimensional im Raum vorliegen. In der Figur ist aus Gründen der Vereinfachung der Fall dargestellt, dass die Verkippung nur innerhalb der Zeichenebene vorliegt. Ebenso kann der Versatz 41 ein Vektor im dreidimensionalen Raum sein. Hier dargestellt wurde zur Vereinfachung die Distanz in der Zeichenebene, die zwischen dem Schnittpunkt der Kegelachse 42 mit der Ebene senkrecht zur Bundachse 45, die durch die Kegelspitze des Spitzenkegels 43 verläuft, und dem Schnittpunkt der Bundachse 45 mit dieser Ebene vorliegt. Zur Bestimmung der Kegel-Bund-Lage 40, 41, und daraus der als Referenz verwendeten Werkstückachse 44, sieht die Erfindung vor, dass jeweils mehrere Messpunkte mit dem Sensor 48 und/oder einem weiteren Sensor in dem Koordinatenmessgerät 47 oder einem anderen Koordinatenmessgerät am Spitzenkegel 43 und am Spitzenbund 46 aufgenommen werden, vorzugsweise in mehreren Drehstellung eines bzw. des Drehtisch 52. Aus den Messpunkten wird dann jeweils ein Ausgleichselement ermittelt, also ein Zylinder für den Spitzenbund 46 und ein Kegel für den Spitzenkegel 43, und deren Symmetrieachse ermittelt, welche die Bundachse 45 bzw. die Kegelachse 42 darstellen. Durch das Einmessen, also die Bestimmung der Lage der Bundachse 45 im Koordinatensystem des Koordinatenmessgerätes 47 oder des Sensors 48, welcher im Koordinatensystem des Koordinatenmessgerätes 47 eingemessen ist, wird unter Hinzunahme der erfindungsgemäß bestimmten Kegel-Bund-Lage 40, 41 die Lage der Werkstückachse 44 im Koordinatensystem des Koordinatenmessgerätes 47 oder des Sensors 48 ermittelt und bei der Auswertung der Sensordaten des Sensors 48 zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaft 49b am Werkstück 49 als Referenz (Bezugsachse) berücksichtigt. Das Einspannfutter 52b des Drehtischs 52 weist eine Markierung 52d auf, beispielsweise an einer Nullstellung des Drehtischs. Die Spitze 54 weist ein Markierung 54a an einer Stelle am Umfang auf. Beiden werden beim Einsetzen der Spitze 54 in das Einspannfutter 52b zur Deckung gebracht, um eine festgelegte Drehlage der Spitze 54 zu gewährleisten. Dadurch kann die einmal bestimmte Kegel-Bund-Lage 40, 41 auf weitere Messungen mit der Spitze 54 übertragen werden, auch wenn diese zuvor demontiert oder in einem anderen Drehtisch oder Koordinatenmessgerät eingesetzt wird.
• Die 3 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ein DS-Einrichtung 2, 3, 4 mit einem Sensor 1 in einem auszugsweise dargestellten Koordinatenmessgerät 5 umfasst. Das Koordinatenmessgerät 5 umfasst unter anderem Mittel zur Relativbewegung zwischen einem zu messenden Werkstück 6 und zumindest einem zur Messung des Werkstück 6 ausgebildeten Sensors 1, hier auszugsweise dargestellt durch einen in X- und Y-Richtung beweglichen Messtisch 7a und die in Z-Richtung bewegliche Pinole 7. Die Messtisch 7a und Pinole 7 verbindenden Elemente, die Achsmesssysteme für die Messung der Bewegung der Messachsen 7a, 7 und weitere typische Bestandteile eines Koordinatenmessgeräts 5 sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht dargestellt.
• Die DS-Einrichtung 2 besteht im dargestellten Fall aus einer von der Pinole 7 ausgehenden Dreh-Einrichtung 3 und einer von dieser ausgehenden Schwenk-Einrichtung 4. Die Dreh-Einrichtung 3 weist einen feststehenden Teil 3b und einen um die Drehachse 3c drehbaren Teil 3a auf, die Schwenk-Einrichtung 4 weist einen feststehenden Teil 4b und einen um die Drehachse 4c drehbaren Teil 4a auf. Der feststehende Teil 4b der Schwenk-Einrichtung 4 geht direkt oder indirekt vom drehbaren Teil 3a der Dreh-Einrichtung 3 aus. Der Sensor 1, hier beispielhaft ein fasergekoppelter optischer Abstandsensor nach dem chromatisch konfokalen Prinzip, geht vom drehbaren Teil 4a der Schwenk-Einrichtung 4 aus und ist somit in Bezug auf die Pinole 7 drehbar und schwenkbar. Zur Übermittlung des Messsignals verläuft die Kabelverbindung 8, hier beispielhaft eine optische Faser, von der Pinole 7 bis zum Sensor 12 und damit entlang bzw. durch die DS-Vorrichtung 2, gekennzeichnet durch den beweglichen Kabelabschnitt 8b. Der bei der Drehung der Dreh-Einrichtung 3 bzw. beim Schwenken der Schwenk-Einrichtung 4 erfindungsgemäß zu führende Kabelabschnitt ist mit 8a gekennzeichnet und wird als Führungs-Abschnitt bezeichnet. Mit 9a und 9b sind zwei der erfindungsgemäßen Begrenzungsflächen bezeichnet, hier beispielhaft ausgeführt als Mantelfläche bzw. radial verlaufende Fläche einer Helix-Bahn, die den Bereich 10 abgrenzen, der hier ausgeführt ist als Korridor entlang einer Helix-Bahn. Der Korridor 10 wird beispielhaft gebildet durch die Helix-Hülse 9 und die optische Faser 8 verläuft innerhalb des Korridors 10, der hier von allen vier Seiten den Bereich 10 begrenzt, aber ausreichend groß ist, so dass sich die optische Faser 8 darin in ihrer Ausbreitungsrichtung und der damit verbundenen Änderung im Durchmesser bewegen kann, wenn DS-Einrichtung 2, 3, 4 sich dreht bzw. schwenkt, ohne zu verhaken oder zu knicken.
• Zur Fixierung der zu führenden Kabelabschnitte 8a sind die Halter 11 vorgesehen, die jeweils am oder nahe dem Ein- und Ausgang der Helix-Hülse 9 angeordnet sind. Durch die Halter 11 werden somit die zu führenden Kabelabschnitte 8a weitestgehend definiert. Anzahl der Windungen der Helix-Hülse 9 und Durchmesser der Helix sind anhand des gewünschten Drehwinkelbereichs und dem vorhandenen Bauraum auszuwählen, wobei der Durchmesser der Helix unter Berücksichtigung des minimal zulässigen Biegeradius der optischen Faser 8 zu wählen ist. Zur mechanischen Begrenzung des Drehwinkelbereichs sieht die Erfindung, neben elektronischen und in Software realisierten Begrenzungen auch mechanische Begrenzungen durch einen Anschlag wie Stifte 12 vor. Im dargestellten Beispiel wir so ein Drehbereich bzw. Schwenkbereich von etwa 360° realisiert.
• Nicht dargestellt, aber erfindungsgemäß vorgesehen ist es, dass die DS-Einrichtung 2 bzw. die Dreh-Einrichtung 3 lösbar mit der Pinole 7 verbunden ist. Zwischen beiden kann eine automatische Wechselschnittstelle zum manuellen Abnehmen bzw. automatischen Ablegen und wieder aufnehmen in einer Parkstation des Koordinatenmessgerätes 5 vorgesehen sein. Auch das Ablegen bzw. Aufnehmen der Schwenkeinrichtung 4 von der Pinole 7 oder von der Dreh-Einrichtung 3 ist erfindungsgemäß mittels einer Wechselschnittstelle vorgesehen. Gleiches ist für den Sensor 1 vorgesehen, der über eine Wechselschnittstelle von der Dreh-Einrichtung 3 oder der Schwenkeinrichtung 4 ausgehen kann. Erfindungsgemäß ist damit auch vorgesehen, dass die Dreh-Einrichtung 3 oder die Schwenk-Einrichtung 4 abgelegt werden, und der Sensor 1 an die verbleibende und über eine Wechselschnittstelle von der Pinole 7 ausgehende Schwenk-Einrichtung 4 bzw. Dreh-Einrichtung 3 anbringbar ist. Auch ist vorgesehen, dass der Sensor über eine Wechselschnittstelle direkt an die Pinole 7 anbringbar ist. Somit ist eine besonders hohe Flexibilität für den Einsatz des Sensor 1 in Bezug auf einstellbare Messrichtung und Berücksichtigung von Bauraumbegrenzungen durch das zu messende Werkstück, weitere möglicherweise auf dem Messtisch befindliche Werkstücke und Teilen des Koordinatenmessgerätes wie beispielsweise Parkstationen möglich. Die entsprechenden Wechselschnittstellen müssen dafür neben der mechanischen, beispielsweise mittels Magneten fixierten, Schnittstelle auch eine Schnittstelle für die Kabelverbindung 8 aufweisen. Diese kann im Bereich der Halter 11 vorgesehen werden, für den Fall der optischen Faser 8 kann die Wechselschnittstelle über einen Faser-Koppler verfügen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 10341666 [0026]
• DE 102004058655 [0026]
• WO 2012156462 [0026]
• DE 102015121582 [0026, 0067]
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• WO 9857121 A1 [0095]
• WO 9953269 A1 [0095]
• WO 9963301 A1 [0095]
• WO 0225206 A1 [0095]
• WO 2015082683 A2 [0095]
• DE 102010060833 [0095]
• DE 102014117978 [0095]
• DE 102016203590 [0111]

Claims (10)

1. Verfahren zur Erzeugung und/oder Bearbeitung von Werkstücken zugeordneten Daten (PMI-Daten, auch Soll-Daten bzw. Soll-Elemente), vorzugsweise CAD-Daten, und/oder für die Ausführung eines Messprogramms zur Messung von geometrischen Eigenschaften des Werkstücks verwendete Messablaufdaten, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung und/oder Bearbeitung der PMI-Daten und vorzugsweise der Messablaufdaten, automatisch durch eine Software und/oder zumindest teilweise manuell durch einen Bediener in einer Software ausgeführt wird, wobei die Software ausgebildet ist zur Erstellung, und vorzugsweise Ausführung, eines aus zumindest einem Teil der PMI-Daten erzeugten Messprogramms für ein zur Messung der geometrischen Eigenschaften des Werkstücks ausgebildetes Koordinatenmessgerät, vorzugsweise Multisensor-Koordinatenmessgerät, oder ausgebildeten Computertomografen oder als Koordinatenmessgerät oder Multisensor-Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenverarbeitungseinrichtung wie Steuerungs-PC zur Ausführung der Software ausgebildet ist, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung auch ausgebildet ist zur Erstellung, und vorzugsweise Ausführung, eines aus zumindest einem Teil der PMI-Daten erzeugten Messprogramms für ein zur Messung der geometrischen Eigenschaften des Werkstücks ausgebildetes Koordinatenmessgerät, Computertomografen oder als Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen.
3. Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts, umfassend zumindest einen Bildverarbeitungssensor (BV-Sensor), der Bilddaten (Bilder) erfasst, insbesondere Bilder des zu messenden Werkstücks oder mehrerer zu messender Werkstücke erfasst, und umfassend zumindest zwei Messachsen, vorzugsweise drei Messachsen, zur Ausführung von Relativbewegungen zwischen dem BV-Sensor und zu messendem Werkstück bzw. Werkstücken, insbesondere Relativbewegung zwischen BV-Sensor und eines Messtisches, von dem das zumindest eine Werkstück ausgeht, wobei eine der Messachsen (Z-Achse) in Richtung oder nahezu in Richtung der optischen Achse des Bildverarbeitungssensors verläuft und zumindest eine der Messachsen (X-Achse und/oder Y-Achse) senkrecht oder nahezu senkrecht dazu verläuft, und umfassend zumindest einen Bildspeicher zum Speichern erfasster Bilder, und umfassend eine Recheneinheit zur Auswertung der Bilddaten mehrerer der Bilder, und umfassend zumindest eine Steuerung zur Ansteuerung der Messachsen und zur Übertragung der Bilder zur Recheneinheit, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren unterschiedlichen Positionen der Messachsen Bilder aufgenommen, insbesondere in mehreren unterschiedlichen Positionen von zumindest zwei der Messachsen Bilder aufgenommen werden, besonders bevorzugt in mehreren unterschiedlichen Positionen aller drei Messachsen Bilder aufgenommen werden, und die Bilder in dem Bildspeicher abgelegt werden.
4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach zumindest Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Koordinatenmessgerät ein Bildspeicher zugeordnet ist, der ausgebildet ist Bilddaten in einem Voxel-Volumen mit einem Voxel-Raster zu speichern und für die weitere Auswertung zur Verfügung zu stellen.
5. Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts, umfassend zumindest einen Bildverarbeitungssensor (BV-Sensor), der Bilddaten (Bilder) erfasst, insbesondere Bilder des zu messenden Werkstücks oder mehrerer zu messender Werkstücke erfasst, und umfassend zumindest zwei Messachsen, vorzugsweise drei Messachsen, zur Ausführung von Relativbewegungen zwischen dem BV-Sensor und zu messendem Werkstück bzw. Werkstücken, insbesondere Relativbewegung zwischen BV-Sensor und eines Messtisches, von dem das zumindest eine Werkstück ausgeht, wobei eine der Messachsen (Z-Achse) in Richtung oder nahezu in Richtung der optischen Achse des Bildverarbeitungssensors verläuft und zumindest eine der Messachsen (X-Achse und/oder Y-Achse) senkrecht oder nahezu senkrecht dazu verläuft, und umfassend zumindest einen Bildspeicher zum Speichern erfasster Bilder, und umfassend eine Recheneinheit zur Auswertung der Bilddaten mehrerer der Bilder, und umfassend zumindest eine Steuerung zur Ansteuerung der Messachsen und zur Übertragung der Bilder zur Recheneinheit, nach vorzugsweise einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass durch Relativbewegung zwischen Werkstück und BV-Sensor nacheinander mehrere Aufnahmepositionen eingenommen werden, in denen jeweils zumindest ein Bild aufgenommen wird, wobei in jeweils aufgenommenem Bild zumindest eine Kontur des Werkstücks automatisch erkannt wird, und wobei aus dem Verlauf der Kontur die Bewegungsrichtung der Relativbewegung zur jeweils nächsten Aufnahmeposition automatisch angepasst wird.
6. Koordinatenmessgerät (21) zumindest umfassend einen zur Aufnahme eines zu messenden Werkstücks (31) ausgebildeten Messtisch (25) und zumindest einen zur Erfassung des Werkstücks (31) ausgebildeten Sensor (28), und umfassend Verbindungselemente (22, 23a, 23b, 23c, 24, 26, 27) zwischen Messtisch (5) und Sensor (28), wobei ein Werkstück (31) und Sensor (28) bzw. jeweiligen Sensor (28) verbindender Messkreis gebildet ist durch folgende Elemente (Messkreiselemente): - Messtisch (25) oder Teile davon, - ein oder mehrere Sensoren (28) oder Teile davon, - einige der Verbindungselemente, vorzugsweise: • Basis (26) oder Teile davon • zumindest eine, zwei oder drei Messachsen (23a, 23b, 23c) zur Relativbewegung von Sensor (28) und Messtisch (25) zueinander und/oder • zumindest eine den und die Sensoren (28) aufnehmende Pinole (23c), dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der zwischen den Messkreiselementen vorliegenden mechanischen Verbindungen (Paarungen), vorzugsweise kraftschlüssigen Verbindungen, durch zumindest ein die Reibung bzw. den Reibwert (Reibbeiwert bzw. Reibungskoeffizient) zwischen den jeweils gepaarten Messkreiselementen erhöhendes Element (29) wie Friction Insert oder Friction Shim ergänzt ist, vorzugsweise dieses zwischen den jeweils gepaarten Messkreiselementen angeordnet ist.
7. Koordinatenmessgerät (21) umfassend eine Basis (26), einen zur Aufnahme des zu messenden Werkstücks (31) ausgebildeten Messtisch (25), zumindest einen zur Erfassung des Werkstücks (31) ausgebildeten Sensor (28), Verbindungselemente (22, 23a, 23b, 23c, 24, 26, 27) zwischen Messtisch (25) und Sensor (28), und für den Transport des Koordinatenmessgeräts vorgesehene Haltemittel (Transportsicherungsmittel) (32) zur Befestigung zumindest einer der folgenden Komponenten: - Messtisch (25) und/oder Sensor (28) und/oder Pinole (23c), oder Teile davon, - öffenbare Tür, vorzugsweise Tür eines als Computertomograf ausgebildeten Koordinatenmessgeräts, - Detektor und/oder Strahlungsquelle wie Röntgenröhre eines als Computertomograf ausgebildeten Koordinatenmessgeräts, - zumindest eines der Verbindungselemente, vorzugsweise Koordinatenmessgerät nach zumindest Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der zwischen den Transportsicherungsmitteln (32) und den Komponenten vorliegenden mechanischen Verbindungen (Paarungen), vorzugsweise kraftschlüssigen Verbindungen, durch zumindest ein die Reibung bzw. den Reibwert (Reibbeiwert bzw. Reibungskoeffizient) erhöhendes Element (29) wie Friction Insert oder Friction Shim ergänzt ist, vorzugsweise dieses zwischen den jeweils gepaarten Elementen angeordnet ist.
8. Verfahren zur Bestimmung geometrischer Eigenschaften von Werkstücken mit einem taktil-optischen Sensor in einem Koordinatenmessgerät bzw. Koordinatenmesssystem, wobei mehrere Messpunkte an der Oberfläche des Werkstücks aufgenommen und zu Maßen verknüpft werden, wobei der taktil-optische Sensor eine flexible Tasterverlängerung mit zumindest einem Antastformelement und zumindest einer Marke, vorzugsweise gebildet durch das Antastformelement oder eine von der flexiblen Tasterverlängerung ausgehende Marke, und einen Bildverarbeitungssensor zur Erfassung der Marke aufweist, und wobei die Auslenkung des Antastformelementes senkrecht (X- und Y-Richtung) zur Richtung der flexiblen Tasterverlängerung (Z-Richtung) bestimmt wird mittels Bildkorrelationsverfahren, bei dem mit dem Bildverarbeitungssensor aufgenommene Bilddaten der Marke bei nicht ausgelenktem Antastformelement (Referenz-Bild bzw. Template-Bild) mit bei ausgelenktem Antastformelement (Messbild-Daten) verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Bildkorrelation, insbesondere der Verschiebung von Messbild-Daten zum Template-Bild, - nur für einen Ausschnitt der Messbild-Daten, und vorzugsweise nur für einen Ausschnitt des Template-Bildes, und/oder - für Messbild-Daten und/oder Template-Bild mit verringerter Auflösung (Pixelanzahl) erfolgt.
9. Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgerätes (47) umfassend zumindest einen Sensor (48) wie optischen Sensor oder taktilen Sensor oder taktil-optischen Sensor, und eine Dreheinheit (51), zumindest umfassend einen Drehtisch (52) mit einer Einspannvorrichtung (53), welche zumindest aufweist eine erste Aufnahmevorrichtung in Form einer drehbaren oder festen Spitze (54), und vorzugsweise eine zweite Aufnahmevorrichtung wie drehbare oder feste Gegenspitze, wobei zur Bestimmung von geometrischen Eigenschaften (49b) an einem Werkstück (49), zumindest ein Teil des Werkstück (49) mit dem Sensor (48) in mehreren Drehstellungen, eingestellt durch Drehen des Drehtischs (52, 52a), erfasst wird und Sensordaten ermittelt werden, wobei die Spitze (54) der ersten Aufnahmevorrichtung einen zur Berührung mit dem Werkstück (49), insbesondere der Zentrieröffnung (49a) des Werkstücks (49), vorgesehenen kegelförmigen Abschnitt (Spitzenkegel) (43) und zumindest einen nicht zur Berührung mit dem Werkstück (49) vorgesehenen Abschnitt (Spitzenbund) (46), vorzugsweise zylindrischen Abschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativlage (Kegel-Bund-Lage) (40, 41) zwischen der Achse (42) des Spitzenkegels (43) (Kegelachse, 42) und der Achse (45) des Spitzenbunds (46) (Bundachse, 45) bestimmt und bei der Auswertung der Sensordaten zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaft (49b) am Werkstück (49) berücksichtigt wird, vorzugsweise zur Bestimmung einer Bezugsachse, insbesondere der Werkstückachse (44) herangezogen wird.
10. Vorrichtung zur Anbindung eines Sensors (1) an eine Dreh- und/oder Schwenk-Einrichtung (DS-Einrichtung) (2, 3, 4) eines Koordinatenmessgerätes (5), wobei die DS-Einrichtung (2, 3, 4) von einer in Bezug auf das zu messende Werkstück (6) relativ beweglichen Pinole (7) ausgeht und die jeweilige Dreh- bzw. Schwenk-Einrichtung (3, 4) aus jeweils einem drehbar bzw. schwenkbar beweglichen (3a, 4a) und einem feststehenden Teil (3b, 4b) besteht, und wobei der Sensor (1) von der DS-Einrichtung (2, 3, 4) ausgeht und zumindest eine Kabelverbindung (8) aufweist, die zwischen Sensor (1) und Pinole (7) verläuft, wobei die Kabelverbindung (8) im Bereich zwischen dem jeweiligen drehbar beweglichen (3a, 4a) und dem jeweiligen feststehenden Teil (3b, 4b) der DS-Einrichtung (2, 3, 4) zumindest bereichsweise exzentrisch zur Dreh- und/oder Schwenkachse (3c, 4c) der DS-Einrichtung (2, 3, 4) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil (genannt Führungs-Abschnitt) (8a) der im Bereich der DS-Einrichtung (2, 3, 4) verlaufenden Kabelverbindung (8b) (genannt „beweglicher Kabelabschnitt“) in einem durch zumindest zwei Begrenzungsflächen (9a, 9b) definierten Bereich (10) verläuft, der derart ausgebildet ist, dass der Führungs-Abschnitt (8a) des beweglichen Kabelabschnitts (8b) bei der Dreh- bzw. Schwenk-Bewegung der DS-Einrichtung (2, 3, 4) zwischen den Begrenzungsflächen (9a, 9b) verbleibt und zwischen diesen beweglich ist.

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