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DE19820307A1 - Berührungslose Temperaturerfassung an einer Mehrkoordinatenmeß- und Prüfeinrichtung - Google Patents

Berührungslose Temperaturerfassung an einer Mehrkoordinatenmeß- und Prüfeinrichtung

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DE19820307A1
DE19820307A1 DE1998120307 DE19820307A DE19820307A1 DE 19820307 A1 DE19820307 A1 DE 19820307A1 DE 1998120307 DE1998120307 DE 1998120307 DE 19820307 A DE19820307 A DE 19820307A DE 19820307 A1 DE19820307 A1 DE 19820307A1
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sensor
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Michael Mettendorf
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Mycrona Gesellschaft fuer Innovative Messtechnik mbH
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Abstract

Die nachfolgende Erfindung beschreibt eine berührungslose Temperaturerfassung an einer Mehrkoordinatenmeß- und Prüfeinrichtung. Dieses wird durch min. einen berührungslosen Temperatursensorer realisiert, der seitlich an einer verfahrbaren Pinole (Zeichnung 1) angebracht ist oder in eine Optik integriert ist (Zeichnung 2). Dieser exakt ermittelte Temperaturwert wird in der angeschlossenen Maschinensteuerung verrechnet und ermöglicht die Ausgabe eines temperaturkompensierten Meßwerts.

Description

Die Erfindung betrifft eine berührungslose Temperaturerfassung an einer Mehrkoordinatenmeß- und Prüfeinrichtung für die Lösung von Meß- und Prüfaufgaben nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik sind Mehrkoordinatenmeß- und Prüfeinrichtungen, diese enthalten eine Maschinengrundeinheit, eine Maschinensteuerungseinheit und ein in zumindest zwei Koordinatenrichtungen bewegbares, maschinengesteuertes Multisensortastsystem zum Antasten eines Werkstückes, dessen erster Taster aus einem an einer Pinole angebrachten mechanischen Tastkopf mit zumindest einem Taststift und dessen zweiter Taster ein Videotaster ist, die beide alleine ansteuerbar sind und unabhängig voneinander arbeiten.
In der Qualitätssicherung werden immer kürzere Meß- und Prüfzeiten der produzierten Teile gefordert, um den Produktionsfluß so gering wie möglich zu beeinflussen. Deshalb ist es notwendig, die produzierten Teile sofort auf die Koordinatenmeßmaschine zu legen und zu vermessen ohne zu warten, bis diese die vorgeschriebene Meßtemperatur von 20 Grad Celsius erreicht haben. Koordinatenmeßmaschinen stehen üblicherweise in einem klimatisierten Raum oder in einer Klimakabine und sind bei 20 Grad Celsius kalibriert. Wenn aber ein Prüfteil, das die geforderte Temperatur nicht hat, auf einer Meßmaschine vermessen wird, sind die Meßergebnisse, die sich im µm-Bereich bewegen, unbrauchbar, da die Prüfteile aufgrund der von 20 Grad Celsius abweichenden Temperatur eine je nach Längenausdehnungskoeffizient andere Dimensionen aufweisen. Deshalb wurden in der Vergangenheit Temperatursensoren an dem Prüfling angebracht, um die Temperaturdifferenz zu erfassen und zu kompensieren.
Bekannt sind Temperatursensoren (Thermoelemente) vom Typ PT100. Diese Temperatursensoren mußten von Hand an dem Prüfling angebracht werden, was stellenweise je nach Prüflingsgröße sehr schwierig und zeitaufwendig war. In der Regel wurde nur ein solcher Temperatursensor an dem Prüfling angebracht, was weiterhin zur Folge hatte, daß unterschiedliche Abkühlungsverläufe des Prüflings, bedingt durch unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit der verschiedenen in Kombination gebrachten Werkstoffe, nicht erfaßt werden konnten und somit die Genauigkeit der Temperaturkompensation stark verfälscht wurde. Da die Messung des Prüflings je nach Umfang der Meßaufgabe einige Minuten dauern kann, kommt es hier zu unterschiedlichen Abkühlungsprozessen der verschiedenen Materialien und somit zu unterschiedlichen Kompensationswerten.
Technische Beschreibung
Die nachstehende Erfindung beschreibt eine Temperaturerfassung an einer Mehrkoordinatenmeß- und Prüfeinrichtung, die im Gegensatz zu den oben beschriebenen berührungslos arbeitet. Hier wird mit einem berührungslosen Temperatursensor (z. B. Spektralpyrometer oder Bandstrahlungspyrometer) die Temperatur des Prüfteils gemessen. Der daraus errechnete Längenmeßfehler der sich aus dem Längenausdehnungskoeffizient des Prüfmaterials ergibt, wird automatisch in der angeschlossenen Meßmaschinensteuerung verrechnet, so daß ein kompensierter Meßwert ausgegeben werden kann.
Der berührungslose Temperatursensor kann im einfachen Fall seitlich an einer oder mehreren in Z-Richtung verfahrbaren Pinolen so angebracht werden, daß der Fokuspunkt des berührungslosen Temperatursensors im Fokuspunkt eines an der Pinole angebrachten optischen Sensors oder eines taktilen Sensors liegt. Somit ist immer gewährleistet, daß die Stelle, die mit dem optischen oder taktilen Sensor gemessen werden soll, ebenfalls durch den berührungslosen Temperatursensor erfaßt wird. Da der Durchmesser, den der berührungslose Temperatursensor erfaßt, sehr klein ist, kann vor jeder Meßwertaufnahme durch einen der normalen Meßsensoren eine Temperaturmessung exakt an der gleichen Stelle durchgeführt werden.
Bei einer Meßmaschine mit optischem Sensor kann der berührungslose Temperatursensor auch in die Optik integriert werden. Hier benutzt der berührungslose Temperatursensor die gleiche optische Achse wie der optische Sensor. Man kann somit sicherstellen, das der Meßpunkt, den der berührungslose Temperatursensor erfaßt, der gleiche ist, den auch der optische Sensor erfaßt. Dieser exakt ermittelte Temperaturwert wird automatisch in der angeschlossenen Meßmaschinensteuerung verrechnet und ermöglicht die Ausgabe eines kompensierten Meßwerts.

Claims (6)

1. Mehrkoordinatenmeß- und Prüfeinrichtung, diese enthaltend eine Maschinengrundeinheit, eine Maschinensteuerungseinheit und ein in zumindest zwei Koordinatenrichtungen bewegbares, maschinengesteuertes Multisensortastsystem zum Antasten eines Werkstückes, dessen erster Taster aus einem an einer Pinole angebrachten mechanischen Tastkopf mit zumindest einem Taststift und dessen zweiter Taster ein Videotaster ist, die beide alleine ansteuerbar sind und unabhängig voneinander arbeiten und die mit einer Temperaturerfassung des Prüflings ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß hier mit einem berührungslosen Temperatursensor die Temperatur des Prüfteils gemessen wird, der im einfachen Fall seitlich an einer oder mehreren in Z-Richtung verfahrbare(n) Pinole(n) so angebracht ist, daß der Fokuspunkt des berührungslosen Temperatursensors im Fokuspunkt eines an der Pinole angebrachten optischen Sensors oder taktilen Sensors liegt. Dieser ermittelte Temperaturwert wird automatisch in der angeschlossenen Meßmaschinensteuerung verrechnet und ermöglicht die Ausgabe eines kompensierten Meßwerts (Zeichnung 1).
2. Mehrkoordinatenmeß- und Prüfeinrichtung, diese enthaltend eine Maschinengrundeinheit, eine Maschinensteuerungseinheit und ein in zumindest zwei Koordinatenrichtungen bewegbares, maschinengesteuertes Multisensortastsystem zum Antasten eines Werkstückes, dessen erster Taster aus einem an einer Pinole angebrachten mechanischen Tastkopf mit zumindest einem Taststift und dessen zweiter Taster ein Videotaster ist, die beide alleine ansteuerbar sind und unabhängig voneinander arbeiten und die mit einer Temperaturerfassung des Prüflings ausgestattet ist dadurch gekennzeichnet, daß hier mit einem berührungslosen Temperatursensor die Temperatur des Prüfteils gemessen wird, der bei einer Meßmaschine mit optischem Sensor in die Optik integriert ist. Hier wird die vom Prüfteil ausgesandte Infrarotstrahlung mittels Strahlteiler aus der gleichen optischen Achse des optischen Sensors herausgespiegelt und zu dem berührungslosen Temperatursensor geführt. Man kann somit sicherstellen, das der Meßpunkt, den der berührungslose Temperatursensor erfaßt, der gleiche ist, den der optische Sensor erfaßt. Dieser exakt ermittelte Temperaturwert wird automatisch in der angeschlossenen Meßmaschinensteuerung verrechnet und ermöglicht die Ausgabe eines kompensierten Meßwerts (Zeichnung 2).
3. Mehrkoordinatenmeß- und Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der berührungslose Temperatursensor mikroprozessorgesteuert arbeitet.
4. Mehrkoordinatenmeß- und Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Temperaturwert in der angeschlossenen Maschinensteuerung verrechnet wird und als Kompensationswert ausgegeben wird.
5. Mehrkoordinatenmeß- und Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere berührungslose Temperatursensoren zum Einsatz kommen.
6. Mehrkoordinatenmeß- und Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere berührungslose Temperatursensor in Kombination mit Kontakttemperatursensoren zum Einsatz kommen.
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