DE19826641B4 - Vorrichtungen und Verfahren im Zusammenhang mit Faser-Meßtastern - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung an einer Mehrkoordinaten-Messmaschine, wobei die Messmaschine einen Faser-Messtaster kleinster Bauart und eine auf einer Achse verfahrbare Kamera zu dessen optischer Erfassung aufweist, wobei die Vorrichtung den Faser-Messtaster aufnimmt und wobei eine automatische Fokussierung erfolgt, für die der Faser-Messtaster auf einer weiteren Achse separat von der Kamera verfahrbar angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft Vorrichtungen an einer Mehrkoordinaten-Messmaschine, wobei die Messmaschine einen Faser-Messtaster kleinster Bauart und eine auf einer Achse verfahrbare Kamera zu dessen optischer Erfassung aufweist, wie auch ein Verfahren zur Reinigung eines Faser-Messtasters kleinster Bauart ebenso wie Verwendungen derartiger Vorrichtungen.
  • Bereits auf den Fachmessen MICROTECNIC im April 1998 in Zürich/Schweiz sowie CONTROL im Mai 1998 in Sinsheim/Deutschland wurden mechanisch antastende Messtaster kleinster Bauart für Mehrkoordinaten-Messmaschinen vorgestellt, welche optisch mittels einer Kamera ausgewertet werden.
  • Diese Messtaster bestehen aus einer Glasfaser, an deren einem Ende eine Kugel kleinsten Durchmessers angebracht ist. An dem anderen Ende wird Licht in die Faser eingespeist, welches zur Beleuchtung der Kugel benötigt wird.
  • Die beleuchtete Kugel ist in der Fokusebene vor der Kamera der Mehrkoordinaten-Messmaschine angebracht, so dass diese Kugel im Kamerabild schart abgebildet wird. Mittels dieser Kugel können zu vermessende Gegenstände angetastet werden. Ein Auslenken der Kugel bei einer Antastung wird mittels des Kamerabildes, welches die Kugel scharf abbildet, erkannt und ausgewertet.
  • Auf diesem Prinzip basierende Faser-Messtaster sind beispielsweise aus der DE 198 05 892 und der DE 297 10 242 bekannt. Dort sind Verfahren und Anordnungen zur Messung von Strukturen eines Objekts mittels eines einem Koordinaten-Messgerät zugeordnetem Tastelements beschrieben, wobei das Tastelement mit dem Objekt in Berührung gebracht und sodann seine Position mittelbar oder unmittelbar bestimmt wird. Dabei wird zur Erreichung einer hohen Präzision die Position des Tastelements unmittelbar oder eine Position zumindest einer dem Tastelement unmittelbar zugeordneten Zielmarke mit einem optischen Sensor bestimmt.
  • Diese Faser-Messtaster sind, bedingt durch das verwendete Material Glas, sehr empfindlich gegen mechanische Beschädigungen. Nach dem Auswechseln solcher Taster kleinster Bauart nach einer Beschädigung muß die Tastkugel, welche sich am Ende der Glasfaser befindet, neu in die Schärfeebene vor der Kamera manuell einjustiert werden.
  • Nachteilig erweisen sich auch Anziehungskräfte statischer Art auf den Messtaster, welche ein Haften der Kugel am Messobjekt nach einer Antastung zur Folge haben. Bedingt durch kleinste Schmutzpartikel, welche an dem Taster haften, können Fehlantastungen erfolgen und somit die Messergebnisse verfälscht werden.
  • Durch die DE 198 47 711 ist eine Anordnung zur Messung von Strukturen eines Objektes mittels eines einem Koordinatenmessgerät zugeordneten Tasters vorgeschlagen geworden, die den Vorrichtungen gemäß den Druckschriften DE 198 05 892 und der DE 297 10 242 ähnlich ist. Die Anordnung zur Messung von Strukturen eines Objektes umfasst ein Koordinatenmessgerät mit einem Tastelement mit Tastverlängerung in Form eines Lichtleiters und Taster, der von einer Wechselhalterung ausgeht. Das Koordinatenmessgerät weist einen Sensor zur optischen Bestimmung des Tastelementes sowie eine Auswerteeinheit auf, mit der aus der Position des optischen Sensors zum Koordinatensystem des Koordinatenmessgerätes und der mittels des optischen Sensors unmittelbar gemessenen Position des Tastelementes die Struktur berechnet wird. Der Sensor bildet mit dem Taster eine gemeinsam verstellbare Einheit, wobei der Taster über eine optomechanische Schnittstelle mit einer Justiereinrichtung der Wechselhalterung verbunden ist. Die Justiereinrichtung selbst ist zumindest um drei Translations- und zwei Rotationsachsen drehbar, so dass auf diese Weise ein manuelles Justieren des Tasters möglich ist.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen an einer Mehrkoordinaten-Messmaschine, die einen Faser-Messtaster kleinster Bauart und eine in Vertikalrichtung verfahrbare Kamera zu dessen optischer Erfassung aufweist, zu schaffen, so dass Justage, Beleuchtung, Erkennbarkeit, Reinigung, Stabilität und Verfügbarkeit der bereits bekannten Faser-Messtaster kleinster Bauart verbessert werden.
  • Die Lösung besteht in den Merkmalen der Vorrichtungen gemäß den Patentansprüchen 1, 3, 9 und 11 sowie in Verwendungen gemäß den Patentansprüchen 7 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Reinigung eines Faser-Messtasters ist in Patentanspruch 12 gekennzeichnet.
  • Die Erfindungen stellen deutliche Verbesserungen bezüglich Justage, Beleuchtung, Erkennbarkeit, Reinigung, Stabilität und Verfügbarkeit der bereits bekannten Faser-Messtaster kleinster Bauart dar.
  • Zur automatischen Fokussierung der Tastkugel mit der Kamera nach einem Wechsel des Faser-Messtasters ist dieser auf einer weiteren separat zur Kamera verfahrbaren Achse angeordnet. Bei herkömmlichen Systemen erfolgt diese Fokussierung manuell mittels mechanischer Justage.
  • Zur Überwindung der statischen Anziehungskräfte beim Lösen der Messkugel nach einem Antasten wird die Kugel von oben kurzzeitig mit Luft überströmt. Diese Luft wird durch eine Kanüle zugeführt, welche auch gleichzeitig den Faser-Messtaster mit angebrachter Messkugel führen kann. Ein Flattern der Messkugel nach einer Antastung wird so vermieden.
  • Diese zuvor beschriebene Luftzufuhr kann auch zum Reinigen des Messtasters verwendet werden, indem auf dem Messtaster sitzende Schmutzpartikel mit einem Luftstoß weggeblasen werden.
  • Des weiteren kann die Messkugel gereinigt werden, indem sie – mittels der zur Verfügung stehenden verfahrbaren Achsen der Koordinaten-Messmaschine – in ein Reinigungsbad, welches wahlweise auch ein Ultraschall-Reinigungsbad sein kann, getaucht wird.
  • Zur Vermeidung der Bruchgefahr des bisweilen aus Glas hergestellten Messtasters ist dieser aus Metall herzustellen. Die Beleuchtung der an dem Messtaster angebrachten Kugel kann dann wahlweise von unten gegen die Kamera zur Erzeugung eines Schattenbildes erfolgen, oder aber auch von oben durch eine Art Ringlicht, welches um die Tastkugel angeordnet ist.
  • Abgebrochene Fasertaster aus Glas können auch direkt in der Maschine erneuert werden, indem die Glasfaser nachgeschoben wird und mittels Erhitzen des vorderen Endes der Faser eine neue Messkugel angeschmolzen wird.
    •

Claims (12)

  1. Vorrichtung an einer Mehrkoordinaten-Messmaschine, wobei die Messmaschine einen Faser-Messtaster kleinster Bauart und eine auf einer Achse verfahrbare Kamera zu dessen optischer Erfassung aufweist, wobei die Vorrichtung den Faser-Messtaster aufnimmt und wobei eine automatische Fokussierung erfolgt, für die der Faser-Messtaster auf einer weiteren Achse separat von der Kamera verfahrbar angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faser-Messtaster aus Metall besteht.
  3. Vorrichtung an einer Mehrkoordinaten-Messmaschine, wobei die Messmaschine einen Faser-Messtaster kleinster Bauart und eine Kamera zu dessen optischer Erfassung aufweist und wobei die Vorrichtung Blasluft beiführt, die über den Messtaster streicht.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Faser-Messtaster aus Metall besteht.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Kanüle, durch welche gleichzeitig sowohl die Blasluft als auch der Faser-Messtaster geführt ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasluft die Messkugel kurzzeitig mittels eines Luftstoßes überstreicht.
  7. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, um den Faser-Messtaster im Falle eines Haftenbleibens nach einer Antastung an ein Messobjekt mittels eines Luftstoßes wieder zu lösen.
  8. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, um den Faser-Messtaster mittels eines Luftstromes zu reinigen.
  9. Vorrichtung an einer Mehrkoordinaten-Messmaschine, wobei die Messmaschine einen Faser- Messtaster kleinster Bauart aus Metall mit einer Messkugel und eine Kamera zu dessen optischer Erfassung aufweist und wobei die Vorrichtung eine Beleuchtung von oben in Form eines Ringlichtes um die Messkugel zur Beleuchtung derselben aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringlicht durch eine ringförmig angeordnete Lichtquelle kleinster Bauart erzeugt wird, welche sich in einer Halterung befindet, welche auch den Faser-Messtaster hält.
  11. Vorrichtung an einer Mehrkoordinaten-Messmaschine, wobei die Messmaschine einen Faser- Messtaster kleinster Bauart aus Glas und eine in Vertikalrichtung längs einer Achse verfahrbare Kamera zu dessen optischer Erfassung aufweist, wobei mit Hilfe der Vorrichtung eine abgebrochene Glasfaser des Faser-Messtasters nachschiebbar und durch Erhitzen des vorderen Endes eine neue Messkugel anschmelzbar ist.
  12. Verfahren zur Reinigung eines Faser-Messtasters kleinster Bauart, welcher auf einer Mehrkoordinaten-Messmaschine angebracht ist und mittels einer Kamera erfasst wird, bei dem dies mittels eines Reinigungsbades geschieht, welches ein Ultraschall-Reinigungsbad sein kann.
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