DE3426978A1

DE3426978A1 - Height-measuring and marking device

Info

Publication number: DE3426978A1
Application number: DE19843426978
Authority: DE
Inventors: Reinhard 5205 St Augustin Nietz
Original assignee: ZETT MESS VERTRIEBSGESELLSCHAF
Current assignee: ZETT MESS VERTRIEBSGESELLSCHAF
Priority date: 1984-07-21
Filing date: 1984-07-21
Publication date: 1986-01-30

Abstract

A height-measuring and marking device for the three-dimensional measuring of workpieces, consisting of a device base and a device column which is perpendicular to the surface plate, on which a cross slider is guided vertically and on the cross arm of which a measuring tool is provided. The measuring tool is designed for contactlessly measuring workpieces, and is capable of measuring any contours, distances or hot or similar materials without problems if required. For this purpose, the tool consists of a light source which is directed in a point-shape towards the workpiece to be measured and which generates on the workpiece a luminous point which is optically detected by a photodiode row arranged at an angle to the light beam of the light source. The position of the luminous point on the photodiode row is evaluated for calculating the distance.

Description

Höhenmeß- und AnreißgerätHeight measuring and marking device

Die Erfindung bezieht sich auf ein Höhenmeß- und Anreißgerät zum insbesondere dreidimensionalen Messen und/oder Anreißen von Werkstücken, bestehend aus einem an oder auf einer Richtplatte verschiebbaren Gerätefuß, einer zur Richtplatte senkrecht stehenden Gerätesäule, an der vertikal ein Kreuzschieber geführt ist, welcher einen mit einem Meß- oder Anreißwerkzeug versehenen, parallel zur Richtplatte in Längsrichtung verschiebbaren Querarm trägt und einer zwischen der Gerätesäule und dem Gerätefuß angeordneten Stützstrebe.The invention relates to a height measuring and marking device, in particular three-dimensional measuring and / or marking of workpieces, consisting of a Device base that can be moved on or on a straightening plate, one perpendicular to the straightening plate standing device column on which a cross slide is guided vertically, which one equipped with a measuring or scribing tool, parallel to the straightening plate in the longitudinal direction sliding cross arm carries and one between the device column and the device base arranged support strut.

Es sind Höhenmeß- und Anreißgeräte bekannt (z.B. DE-OS 30 48 o45, DE-OS 31 21 373), bei denen beim Messen von Werkstücken üblicherweise Tastwerkzeuge oder dergleichen mechanische Werkzeuge verwendet werden. Nachteilig ist, daß beim Messen auf mechanische Weise mit Verschleiß der Meßwerkzeuge zu rechnen ist, der Ungenauigkeiten und verzerrte Meßwerte mitsichführt. Darüber hinaus ist ein Messen von kalten Materialien wie z.B. Kunststoff-Folien oder auch von heißen Werkstücken wie. z.B. heißen Blechen etc. auf mechanische Weise kaum durchführbar.There are height measuring and marking devices known (e.g. DE-OS 30 48 o45, DE-OS 31 21 373), in which when measuring workpieces usually touch tools or similar mechanical tools can be used. The disadvantage is that the Measuring in a mechanical way with wear of the measuring tools is to be expected Inaccuracies and distorted measured values. In addition, there is a trade fair from cold materials such as plastic foils or from hot workpieces how. e.g. hot sheets etc. hardly feasible in a mechanical way.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die ein berührungsloses Messen von Werkstücken in Verbindung mit dreidimensionalen Meßmaschinen ermöglicht, wobei bei Bedarf beliebige Konturen, Abstandsmessungen oder auch Messungen von heißen oder ähnlichen Materialien problemlos durchgeführt werden können, dabei soll im Hinblick auf die Variabilität nicht nur einfache kostengünstige Mittel, sondern auch möglichst wenig neue Bauteile zusätzlich verwendet werden.Proceeding from this, the object of the invention is to provide a device create a non-contact measurement of workpieces in connection with three-dimensional Measuring machines made possible, with any contours, distance measurements if required or measurements of hot or similar materials can be carried out without any problems can be, with regard to the variability not only simple inexpensive Medium, but also as few new components as possible are additionally used.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Meßwerkzeug aus einer punktförmig auf das zu messende Werkstück gerichteten Lichtquelle besteht, die auf dem Werkstück einen Leuchtpunkt erzeugt und der auf das Werkstück auftreffende Leuchtpunkt von einer im Winkel zum Lichtstrahl der Lichtquelle angeordneten Foto-Diodenzeile optisch erfaßt wird und wobei die Lage des Leuchtpunktes zur Berechnung der Entfernung ausgewertet wird.To solve this problem, the invention provides that the Measuring tool from a point-like light source directed at the workpiece to be measured consists, which creates a luminous point on the workpiece and which on the workpiece impinging luminous point from one arranged at an angle to the light beam of the light source Photo-diode line is optically detected and the position of the light point for calculation the distance is evaluated.

Bei dieser Ausbildung ist von Vorteil, daß nicht nur ein berührungsloses Meßverfahren geschaffen wird, sondern daß weder Reibung noch Massenträgheit der Meßwerkzeuge eine Verzerrung der Meßergebnisse nachsichziehen. Außerdem bleiben Ungenauigkeiten durch die Meßwerkzeuge selbst oder diejenigen, welche von der Oberfläche der Werkstücke herrühren unberücksichtigt.The advantage of this training is that not only a non-contact Measurement process is created, but that neither friction nor inertia of the Measuring tools show a distortion of the measurement results. Besides, stay Inaccuracies caused by the measuring tools themselves or those made by the surface of the workpieces are not taken into account.

Desweiteren ist von Vorteil, daß ein solches berührungsloses Meßverfahren die Möglichkeit einer einfachen Automatisierungsmöglichkeit schafft.A further advantage is that such a non-contact measuring method creates the possibility of a simple automation option.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß zumindestens einer Meßachse jeweils eine Lichtquelle und eine Foto-Diodenzeile zugeordnet ist, die zu der zu messenden Meßachse parallel angeordnet ist. Die Anordnung einer derartigen Vorrichtung bezogen auf jede einzelne Meßachse ermöglicht ein gleichzeitiges Messen in allen drei Dimensionen, so daß ohne Umrüstung des Werkzeuges eine exakte und genaue Vermessung eines Werkstückes möglich ist. Meßungenauigkeiten können auf diese Art und Weise extrem niedrig gehalten werden.According to a further feature it is provided that at least one Measuring axis is assigned a light source and a photo diode line, which to the measuring axis to be measured is arranged in parallel. The order such a device based on each individual measuring axis enables a simultaneous Measure in all three dimensions so that an exact and precise measurement of a workpiece is possible. Measurement inaccuracies can occur this way can be kept extremely low.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß für mindestens zwei Meßachsen eine Lichtquelle und eine Foto-Diodenzeile vorgesehen sind, die relativ zueinander fixiert sind und die als Einheit in einer Halterung des Querarmes aufgenommen und schwenkbar gelagert sind. Bei dieser Ausbildung kann mit Vorteil ein Schwenken des Meßwerkzeuges um eine Meßachse erfolgen, so daß bei Verwendung von lediglich einer Lichtquelle und einer Foto-Diodenzeile die Messung in zwei Achsen möglich ist.According to a further essential feature it is provided that for at least two measuring axes a light source and a photo diode line are provided, which are relatively are fixed to each other and received as a unit in a holder of the cross arm and are pivotably mounted. Pivoting can be advantageous in this training of the measuring tool about a measuring axis, so that when using only a light source and a photo diode line, measurement in two axes is possible is.

Es ist dabei eine kostengünstige Ausführungsform erzielbar, wobei in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen werden kann, daß die Halterung zur Drehung des Meßwerkzeuges in drei Meßachsen aus einem zylindrischen und einem kugeligen Teil oder aus zwei zylindrischen Teilen besteht. Diese vorgenannten Variationsmögl ichkeiten gestatten es, bei einem Höhenmeß- und Anreißgerät auf einfachste Weise mit lediglich einer einzigen Meßvorrichtung durch die Wahl einer entsprechenden Halterung eine Messung eines Werkstückes in drei Achsen durchzuführen.An inexpensive embodiment can be achieved, with in an embodiment of the invention it can be provided that the holder for rotation of the measuring tool in three measuring axes from a cylindrical and a spherical one Part or consists of two cylindrical parts. These aforementioned possible variations ichkeiten allow it in a height measuring and marking device in the simplest way with only a single measuring device by choosing an appropriate one Holder to carry out a measurement of a workpiece in three axes.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die Auswertung der Entfernung über eine angepaßte Elektronik von einem Rechner ausgewertet und der Istwert digital angezeigt wird. Vorteilhaft ist hierbei, daß über die von der Foto-Diodenzeile erzeugten Meßsignale eine Ansteuerung über eine entsprechende Elektronik eines Rechners ohne weiteres möglich ist, so daß die Anzeige des entsprechenden momentanen Meßwertes in beispielsweiser digitaler Form angezeigt werden kann oder ggf. speicherbar ist. Bei Speicherung der Meßwerte ist selbstverständlich ein gewünschter Ausdruck der Ergebnisse möglich.According to a further essential feature it is provided that the evaluation the distance is evaluated by a computer using adapted electronics and the actual value is displayed digitally. The advantage here is that over the Photo-diode line generated measurement signals triggered by appropriate electronics a computer is easily possible, so that the display of the corresponding current measured value in, for example displayed in digital form can be or if necessary can be saved. It goes without saying that the measured values are saved a desired printout of the results is possible.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ansteuerung und/oder Auswertung bestimmter vorgegebener Meßpunkte automatisch ausgeführt wird. Eine derartige automatische Ansteuerung ist ohne weiteres für jeweils vorgegebene Werkstücke programmierbar, so daß zum berührungslosen Messen zusätzlich noch eine einfache Automatisierungsmöglichkeit geschaffen wird, die es erlaubt, mit einem Minimum an Bedienungspersonal auszukommen und wobei die Anwendung nicht nur individueller Werkstücke sondern auch gleichartiger Werkstücke in Serienfertigung denkbar ist.In an embodiment of the invention it is provided that the control and / or evaluation of certain predetermined measuring points is carried out automatically. Such an automatic control is easily given for each Workpieces can be programmed, so that an additional simple automation option is created that allows you to work with a Minimum of operating personnel and the application is not just more individual Workpieces but also similar workpieces in series production is conceivable.

Als weitere Ausgestaltung einer Automatisierungsmöglichkeit ist vorgesehen, daß das Abfahren des zu vermessenden Werkstückes kontinuierlich bei gleichzeitiger Auswertung und/ oder Erfassung der Meßwerte erfolgt. Hierbei arbeitet die Lichtquelle sowie die Foto-Diodenzeile in einem bestimmten vorgegebenen Zeittakt, so daß bei entsprechender Auswertung sowohl eine gleichzeitige Auswertung und/oder Erfassung erfolgen kann wie auch unter Zuhilfenahme eines entsprechenden Rechnerprogrammes eine Speicherung mit anschließendem Ausdruck möglich ist.As a further embodiment of an automation option, it is provided that that the movement of the workpiece to be measured continuously with simultaneous Evaluation and / or acquisition of the measured values takes place. This is where the light source works and the photo diode line in a certain predetermined time cycle, so that at corresponding evaluation, both a simultaneous evaluation and / or recording can take place as well as with the aid of an appropriate computer program storage with subsequent printout is possible.

Ein weiteres wesentliches Merkmal zeigt, daß mindestens eine Meßachse eine Lichtquelle und mindestens zwei Foto-Diodenzeilen aufweisen. Eine solche Anordnung gewährleistet eine Vermessung von räumlichen Oberflächen.Another essential feature shows that at least one measuring axis have a light source and at least two rows of photo diodes. Such an arrangement guarantees a measurement of spatial surfaces.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur 1 schematisch dargestellt.A preferred embodiment of the invention is shown in the figure 1 shown schematically.

Das in Figur 1 dargestellte Höhenmeß- und Anreißgerät besteht im wesentlichen aus dem Gerätefuß 2, der Gerätesäule 3, dem Kreuzschieber 4 und dem Querarm 5. Der Gerätefuß 2 wird an der Richtplatte 1 seitlich geführt, wobei jedoch eine Anordnung des Gerätefußes 2 auf der Richtplatte 1 ebenfalls denkbar ist. Der Querarm 5 dient in seinem Endbereich 11 zur Aufnahme des Meßwerkzeuges 7 oder ggf. von Anreißwerkzeugen.The height measuring and marking device shown in Figure 1 consists essentially from the device base 2, the device column 3, the cross slide 4 and the cross arm 5. The Device base 2 is guided laterally on the straightening plate 1, but with one arrangement of the device foot 2 on the straightening plate 1 is also conceivable. The cross arm 5 is used in its end region 11 for receiving the measuring tool 7 or, if necessary, of scribing tools.

Die Gerätesäule 3 ist über die Stützstrebe 6 mit dem Gerätefuß 2 verspannt.The device column 3 is braced to the device base 2 via the support strut 6.

Das Meßwerkzeug 7 ist über die Halterung lo im Endbereich 11 des Querarmes 5 aufgenommen. Das Meßwerkzeug 7 selbst besteht aus der Lichtquelle 9, welche einen Lichtstrahl 12 erzeugt, der auf dem Werkstück 8 einen Lichtpunkt 13 erzeugt. Im Winkel zum Lichtstrahl 12 ist in einem Gehäuse die Foto-Diodenzeile 14 untergebracht, die den Lichtpunkt 13 optisch erfaßt, wobei die Lage des Leuchtpunktes 13 auf der Foto-Diodenzeile 14 zur Berechnung der Entfernung von Meßwerkzeug 7 zum Werkstück 8 benutzt wird.The measuring tool 7 is on the holder lo in the end area 11 of the cross arm 5 added. The measuring tool 7 itself consists of the light source 9, which one Light beam 12 is generated, which generates a point of light 13 on workpiece 8. in the Angle to the light beam 12, the photo diode line 14 is housed in a housing, which optically detects the light point 13, the position of the light point 13 on the Photo diode line 14 for calculating the distance from the measuring tool 7 to the workpiece 8 is used.

Ober die Halterung lo ist das Meßwerkzeug 7 schwenkbar angeordnet, so daß die Messung in einer entsprechenden weiteren Meßachse möglich ist.The measuring tool 7 is pivotably arranged above the holder lo, so that the measurement is possible in a corresponding further measuring axis.

Bezugszeichenliste 1 - Richtplatte 2 - Gerätefuß 3 - Gerätesäule 4 - Kreuzschieber 5 - Querarm 6 - Stützstrebe 7 - Meßwerkzeug 8 - Werkstück 9 - Lichtquelle lo - Halterung 11 - Endbereich 12 - Lichtstrahl 13 - Leuchtpunkt 14 - Foto-DiodenzeileLIST OF REFERENCE SYMBOLS 1 - alignment plate 2 - device base 3 - device column 4 - Cross slide 5 - Cross arm 6 - Support strut 7 - Measuring tool 8 - Workpiece 9 - Light source lo - bracket 11 - end area 12 - light beam 13 - luminous point 14 - photo diode line

Claims

Claims 1. Height measuring and marking device for the three-dimensional in particular Measuring and / or scribing workpieces, consisting of one on or on one Straightening plate displaceable device foot, one that is perpendicular to the straightening plate Device column on which a cross slide is guided vertically, which one with a Measuring or scribing tool provided, displaceable parallel to the straightening plate in the longitudinal direction Transverse arm carries and one arranged between the device column and the device foot Support strut, characterized in that the measuring tool (7) consists of a point on the workpiece to be measured (8) directed light source (9) consists on the Workpiece (8) generates a luminous point and the one that strikes the workpiece (8) Luminous point from one arranged at an angle to the light beam of the light source (9) Photo-diode line is optically detected and the position of the light point for calculation the distance is evaluated.

2. Height measuring and marking device according to claim 1, characterized in that that at least one measuring axis (X, Y, Z) each have a light source (9) and a Photo-diode line is assigned, which is parallel to the measuring axis to be measured (X, Y, Z) is arranged.

3. Height measuring and marking device according to claim 1, characterized in that that a light source (9) and a photo diode line for at least two measuring axes are provided, which are fixed relative to each other and as a unit in a Bracket (lo) of the cross arm (5) are added and pivotably mounted.

4. Height measuring and marking device according to claim 3, characterized in that that the holder (lo) for rotating the measuring tool (7) in three measuring axes from one cylindrical and a spherical part or consists of two cylindrical parts.

5. Height measuring and marking device according to claim 1, characterized in that that the evaluation of the distance via an adapted electronics from a computer evaluated and the actual value is displayed digitally.

6. Height measuring and marking device according to claim 1, characterized in that that the control and / or evaluation of certain, predetermined measuring points automatically is performed

7. Height measuring and marking device according to claim 1, characterized in that that the movement of the workpiece to be measured (8) continuously with simultaneous Evaluation and / or acquisition of the measured values takes place.

8. Height measuring and marking device according to claim 1, characterized in that that at least one measuring axis (X, Y, Z) has a light source (9) and at least two Have photo diode rows.