DE3789875T2

DE3789875T2 - Metrologischer Apparat.

Info

Publication number: DE3789875T2
Application number: DE3789875T
Authority: DE
Inventors: Hugh Roger Lane; Peter Dean Onyon
Original assignee: Rank Taylor Hobson Ltd
Current assignee: Taylor Hobson Ltd
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1987-02-26
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 2007-02-27
Also published as: EP0240151B1; DE3789875D1; EP0240151A3; CN87102434A; JPH0648186B2; EP0240151A2; DE3764135D1; JP2606787B2; DE3789872T2; US4807152A; JPS62276405A; JPH0791949A; DK108587D0; DE3789872T3; DE3789872D1; GB8605324D0; IN169315B; DK108587A

Description

Die Erfindung betrifft einen metrologischen Apparat oder ein meßtechnisches Gerät, speziell zum Messen einer Form wie der Rundheit und der Gestrecktheit oder Fehlern derselben, mit: einem Werkstückhalter, einem Fühler zum Abtasten der Oberfläche eines auf dem Halter befindlichen Werkstücks, mehreren Antriebseinrichtungen zur Ausführung einer Relativbewegung zwischen einem auf dem Halter befindlichen Werkstück und dem Fühler derart, daß der Fühler die Werkstückoberfläche überquert, und einer Computereinrichtung zur Steuerung der Antriebseinrichtungen zur Durchführung eines Meßvorgangs.
Ein derartiges Gerät ist im deutschen Patent DE-A-26 54 839 offenbart. Bei diesem Gerät steuert eine Zentralprozessoreinheit die Antriebseinrichtung über eine Antriebselement- Steuereinrichtung keines speziellen Typs, und die Ausgangssignale von Positionsdetektoren werden weiteren Computern zugeführt, deren Ausgangssignale dann dem Zentralprozessor zugeführt werden. Auf ähnliche Weise werden die Ausgangssignale der Sensoren Analyseschaltungen zugeführt, die ihrerseits Ausgangsdaten an den Zentralprozessor ausgeben. So scheint es, daß bei dieser Architektur der Zentralprozessor dauernd und gleichzeitig mit vielen detaillierten Steuer- und Auslegungsaufgaben belastet ist.
Eine andere Form einer Computerarchitektur in einem Meßgerät ist in EP-A-132 947 offenbart. Bei dieser gibt ein Zentralprozessor Befehle direkt an eine Mikroprozessor-Steuerkonsole aus, die X- und Y-Schrittmotoren direkt steuert, und so scheint es erneut, daß der Zentralprozessor dauernd mit detaillierten Steueraufgaben beschäftigt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Computerarchitektur in einem meßtechnischen Gerät anzugeben, wie es vorstehend definiert wurde.
Das erfindungsgemäße meßtechnische Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß die Computereinrichtung einen Host-Computer, der eine Dateneingabeeinrichtung zur Eingabe von Befehlen für die Durchführung eines erforderlichen Meßvorgangs aufweist und so ausgelegt ist, daß er Berechnungen an mit Hilfe des Fühlers gewonnenen Daten durchführt, einen Master-Computer, der so ausgelegt ist, daß er von dem Host-Computer Befehle empfängt, die einen durchzuführenden meßtechnischen Vorgang definieren, sowie mehrere Slave-Computer umfaßt, die zur Steuerung jeweils unterschiedlicher Antriebseinrichtungen ausgelegt sind, wobei der Master-Computer so ausgelegt ist, daß er an die Slave-Computer je nach dem durchzuführenden meßtechnischen Vorgang Befehle zur Steuerung der Antriebseinrichtungen für die Durchführung dieses Vorgangs sendet.
So sind bei der erfindungsgemäßen Computerarchitektur die Computer tatsächlich in drei Niveaus angeordnet, wobei jedes Niveau die verschiedenen Aufgaben ausführt, wie sie im vorstehenden Absatz dargelegt sind.
Die Erfindung wird ferner beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines meßtechnischen Gerätes ist, das mit einem Computersystem mit einer Architektur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung ist, die einen Teil des Geräts von Fig. 1 detaillierter zeigt;
Fig. 3 ein Aufriß in Richtung des Pfeils III in Fig. 2 ist;
Fig. 4 ein Aufriß in Richtung des Pfeils IV in Fig. 2 ist;
Fig. 5 ein Blockdiagramm ist, das ein in die Vorrichtung von Fig. 1 eingebautes Computersystem zeigt;
Fig. 6 eine Darstellung eines Nockens ist, um eine bevorzugte Funktion zu veranschaulichen, die durch die Vorrichtung der Fig. 1 bis 5 ausgeführt werden kann; und
Fig. 7, 8 und 9 Darstellungen sind, die Verfahren zum Messen der Ebenheit, Zylindrizität und Konizität unter Verwendung der Vorrichtung der Fig. 1 bis 5 veranschaulichen.
Gemäß Fig. 1 weist ein meßtechnisches Gerät eine Werkbank 2 auf, die mit einem Drehtisch 4 zum Aufnehmen eines (nicht dargestellten) Werkstücks versehen ist. Ein Schlitten 6 ist für Vertikalbewegung an einem Ständer 8 befestigt, und er trägt einen horizontal beweglichen Arm 10. Ein Stift 12 zum Kontaktieren der Oberfläche des Werkstücks ist in einem Linearwandler 14 vorhanden, der z. B. induktiv oder kapazitiv sein kann und der an einem Ende eines Arms 16 gehalten wird, dessen anderes Ende mit dem freien Ende des Arms 10 verbunden ist, und zwar für eine Schwenkbewegung um eine um 45º zur Horizontalen stehende Achse 20 in der durch einen Pfeil 18 dargestellten Richtung.
Wie es am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, ist der Arm 16 um 180º um die Achse 20 zwischen den in Fig. 2 dargestellten Endpositionen verschwenkbar, die mit durchgezogenen bzw. gestrichelten Linien dargestellt sind. In der Position mit durchgezogener Linie steht der Stift 12 vertikal, und in der Position mit gestrichelter Linie steht der Stift 12 horizontal. Die Anordnung ist dergestalt, daß die Spitze des Stiftes 12a im wesentlichen in derselben Position in einer radialen Ebene des Drehtischs 4 angeordnet ist, wenn sich der Arm 16 in einer der zwei in Fig. 12 dargestellten Positionen befindet. Ein am Arm 10 angebrachter Elektromotor ist über ein Schneckengetriebe 5 mit dem Arm 16 verbunden, um diesen zwischen seinen zwei Endpositionen anzutreiben. Der Stift 12 und der Wandler 14 sind so angeordnet, daß der Stift 12 nur in einer Richtung relativ zum Wandler 14 ausgelenkt werden kann. Jedoch ist der Wandler 14 im Arm 16 für eine Rotation um eine Achse 7 um vorzugsweise 270º mit 30º-Schritten angeordnet. So ändert sich z. B. eine Verdrehung des Wandlers 14 um 90º um die Achse 7 die Ebene, innerhalb der der Stift 12 ablenkbar ist, um 90º. Im Arm ist ein Motor 9 angebracht, um ein Verdrehen des Wandlers 14 zu bewirken. Wenn sich der Arm 16 in der mit durchgezogener Linie in Fig. 2 dargestellten Position befindet, in der der Stift 12 vertikal ist, um z. B. eine Innenfläche eines auf dem Drehtisch 4 angeordneten Werkstücks abzutasten, wird der Wandler 14 im allgemeinen in einer Position gehalten, in der der Stift 12 in einer radialen Ebene relativ zum Drehtisch 4 auslenkbar ist. Wenn sich der Arm 16 jedoch in der mit gestrichelter Linie in Fig. 2 dargestellten Position befindet, in der der Stift 12 horizontal ist, kann der Wandler 14 entweder in die Position verdreht werden, in der der Stift 12 in einer horizontalen Ebene auslenkbar ist, oder in eine Position, in der der Stift 12 in einer vertikalen Ebene auslenkbar ist. In der ersteren Position kann günstig eine Seitenfläche eines Werkstücks abgetastet werden, und in der letzteren Position kann günstig eine nach oben zeigende Fläche abgetastet werden. Flächen, die in anderen Richtungen zeigen, können dadurch abgetastet werden, daß der Wandler 14 um die Achse 7 in eine Position gedreht wird, in der der Stift 12 in einer Ebene auslenkbar ist, die im wesentlichen rechtwinklig zur abzutastenden Fläche steht.
Wie dies in Fig. 3 erkennbar ist, ist im Schlitten 6 ein Motor 35 vorhanden, um den Arm 10 in der durch einen Pfeil 11 angezeigten horizontalen Richtung anzutreiben, wobei der Antrieb vom Motor 35 zum Arm 11 über ein Zahnstangengetriebe 13 oder eine andere geeignete Einrichtung wie eine Kugelumlaufspindel erfolgt. Eine Bewegung des Arms 10 in Richtung des Pfeils 11 bewirkt eine Horizontalbewegung des Wandlers 14, so daß die Spitze 12a des Stifts 12 radial nach innen oder außen relativ zur Achse des Drehtischs 4 bewegt wird, wobei die Spitze 12a während dieser ganzen Bewegung in der radialen Ebene bleibt. Licht von einer im Schlitten 6 angeordneten Quelle 15 wird auf ein im Arm gehaltenes lineares optisches Gitter 19 gerichtet und von diesem auf einen Photowandler 21 reflektiert, der Ausgangssignale, vorzugsweise um 90º gegeneinander phasenverschobene Signale, erzeugt, aus denen die Position und die Geschwindigkeit des Arms 11 abgeleitet werden können. Wie es auch aus Fig. 3 erkennbar ist, liefert ein weiterer Photowandler 23 Signale, aus denen die Position und die Drehgeschwindigkeit des von einem Motor 33 angetriebenen Drehtischs 4 mit Hilfe einer Lichtquelle 25 und eines mit dem Drehtisch 4 beweglichen optischen Gitters 27 ermittelt werden können.
Wie es aus Fig. 4 erkennbar ist, arbeitet ein vom Schlitten 6 gehaltener Motor 37 mit einer Zahnstangenantriebsanordnung 39 (oder einer anderen geeigneten Einrichtung wie einem Zahnrad und einer Kette) zusammen, um den Schlitten 6 vertikal in Richtung eines Pfeils 41 anzutreiben. Eine (nicht dargestellte) Feder mit konstanter Kraft ist vorhanden, um dieser Bewegung das Gleichgewicht zu halten. Ein weiteres, im Ständer 8 angebrachtes optisches Gitter 43 reflektiert Licht von einer vom Schlitten 6 gehaltenen Quelle 27 auf einen ebenfalls vom Schlitten 6 gehaltenen Photowandler 31, damit der Wandler 31 Signale, vorzugsweise um 90º gegeneinander phasenverschobene Signale, erzeugt, aus denen die Position und die Bewegungsgeschwindigkeit des Schlittens 6 ermittelt werden können.
Wie es aus den Fig. 1 und 5 erkennbar ist, ist ein Host- Computer 22, der mit einer Tastatur 24, einem Diskettenlaufwerk 26 und einem Drucker 28 versehen ist, auf der Werkbank 2 angeordnet, und er wird dazu verwendet, die metrologische Vorrichtung zu steuern, die erzielten Meßwerte zu verarbeiten und die angeforderten Meßdaten auszugeben. Der Host- Computer kann z. B. ein IBM-kompatibler PC sein.
Wie in Fig. 5 dargestellt, beinhaltet die Vorrichtung eine Anzahl Mikroprozessoren 30, 32, 34, 36, 38 und 40. Der Mikroprozessor 30 wird als Master-Computer verwendet und empfängt Befehle vom Host 22 für Vorgänge, die von der Vorrichtung auszuführen sind. Derartige Befehle werden vom Master-Computer 30 abgespeichert, die abhängig von in dem diesem Master-Computer zugeordneten Speicher abgespeicherten Programmen die restlichen Mikroprozessoren über einen Slave-Treiberprozessor 30a hinsichtlich der Maßnahmen anweist und steuert, die zu ergreifen sind, um die vom Host 22 gelieferten Befehle auszuführen. Jeder der restlichen Mikroprozessoren weist ebenfalls einen ihm zugeordneten Speicher auf, der die Routinen abspeichert, die zum Ausführen der vom Master-Computer 30 empfangenen Routinen erforderlich sind. Daher werden die Mikroprozessoren 32, 34, 36 und 38 als Slave-Prozessoren bezeichnet.
Der Slave-Prozessor 32 steuert die Drehzahl des Drehtischs 4. Der Slave-Prozessor 34 steuert die Radialbewegung des Arms 10. Der Slave-Prozessor 36 steuert die Vertikalbewegung des Schlittens 6. Die Slave-Prozessoren 32, 34 und 36 steuern alle vorzugsweise die Geschwindigkeiten der jeweiligen Motoren 33, 35 und 37.
Der Slave-Prozessor 38 empfängt Befehle von einem Nachrichtenübertragungsnetzwerk 45 und steuert das Zentrieren und Nivellieren der Motoren 38a, wodurch der Drehtisch 4 horizontal und/oder schwenkend verstellt wird, um ein Werkstück vor dem Ausführen von Messungen zu zentrieren und zu nivellieren. Die Anordnungen zum Zentrieren und Nivellieren sind vorzugsweise solche gemäß der Offenbarung unserer gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung, die die Priorität aus der europäischen Patentanmeldung Nr. EP-A-240150 beansprucht, in der die Erfinder Anthony Bruce Barnaby und Michael Walter Mills sind.
Der Mikroprozessor 40 empfängt Daten von einer Meßschaltung 41, die das vom Wandler 14 ausgegebene Signal empfängt und digitalisiert, sowie von jedem von drei Interpolatoren 42, 44 und 46, die jeweils Signale von den photovoltaischen Wandlern 23, 21 bzw. 31 empfangen, die die Drehbewegung des Drehtischs 4, die Radial (Horizontal) -Bewegung des Arms 10 bzw. die Vertikalbewegung des Schlittens 6 erfaßt. Die Interpolatoren arbeiten so, daß sie Daten liefern, die die genauen Positionen des Drehtischs 4, des Arms 10 und des Schlittens 6 mit einer Genauigkeit repräsentieren, die ein kleiner Bruchteil des Gitterabstands der optischen Gitter 27, 19 und 43 sind. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel liefern die Interpolatoren für die Position des Wandlers 14 in radialer (horizontaler) Richtung eine Auflösung von ungefähr 200 Nanometer und in axialer (vertikaler) Richtung von ungefähr 500 Nanometer, und die Drehposition des Werkstücks kann mit ungefähr 3 Bogensekunden aufgelöst werden. Die Erfindung ist auf keine spezielle Auflösung beschränkt, jedoch ist es bevorzugt, daß die Auflösung in radialer und vertikaler Richtung besser als 1 Mikrometer sein sollte und die Winkelauflösung besser als 100 Bogensekunden, vorzugsweise besser als 10 Bogensekunden, sein sollte. Wie bereits angedeutet, liefert der Wandler 14 vorzugsweise ein Ausgangssignal, das die Position der spitze 12a des Stiftes 12 mit besser als 20 Nanometer, vorzugsweise 12 Nanometer, auflöst. So werden dem Mikroprozessor 40 während eines Meßvorgangs dauernd Daten hoher Auflösung hinsichtlich der Auslenkung des Stifts 12 und der Anordnung des Wandlers 14 in radialer (R) und vertikaler (Z) Richtung sowie die genaue Winkelposition (O) des Drehtischs 4 zugeführt. Diese Daten werden vom Mikroprozessor 40 registriert und abgespeichert und dem Host 22 zugeführt, zum Ausführen der erforderlichen Berechnungen aus diesen Daten abhängig von Programmen, wie sie in dem dem Host 22 zugeordneten Speicher abgespeichert sind.
Demgemäß ist, zusammenfassend gesagt, die in Fig. 5 dargestellte Architektur eine solche, daß die Computer in drei Niveaus angeordnet sind. Der Host 22 repräsentiert das erste Niveau und erlaubt die Eingabe von Befehlen durch eine Bedienperson, das Übertragen geeigneter Befehle an den Master- Computer und den Empfang von Daten von der Datenregistriereinrichtung 40. Der Host 22 führt Berechnungen mit diesen Daten aus, um die erforderliche Information zu liefern. Das zweite Niveau wird durch den Master-Computer 30 repräsentiert, der auf den Empfang von Befehlen vom Host 22 hin abhängig von Programmen, wie sie in dem dem Master-Computer 30 zugeordneten Speicher abgespeichert sind, geeignete Befehle an die verschiedenen Slave-Prozessoren über die Slave-Ansteuereinrichtung 30a überträgt, wie sie dazu erforderlich sind, den vom Host angewiesenen Vorgang auszuführen. Die Slave-Prozessoren 32, 34, 36 und 38 und die Datenregistriereinrichtung 40 repräsentieren das dritte Niveau, und sie führen abhängig von Programmen, die in Speichern abgespeichert sind, die ihnen jeweils selbst zugeordnet sind, die detaillierten Funktionen aus, wie sie dazu erforderlich sind, die Vorgänge auszuführen, wie sie vom Master-Computer für die Befehle des Hosts 20 angewiesen werden. Vorzugsweise ist der Master-Computer so ausgebildet, daß aufeinanderfolgende, vom Host 22 empfangene Befehle gleichzeitig in verschiedenen Bereichen des zugeordneten Speichers abgespeichert werden, damit der Master-Computer 30 ihrerseits der Reihe nach auf diese Befehle hin arbeiten kann.
Es wurde bereits erwähnt, daß der Wandler 14 ein Linearwandler ist. Demgemäß repräsentiert das von ihm ausgegebene Signal das Ausmaß der Ablenkung des Stifts 12. Jedoch leiden, wie dies bereits angedeutet wurde, Wandler, die das erforderliche hohe Ausmaß der Auflösung liefern, z. B. eine Auflösung mit besser als 20 Nanometer, unter der Schwierigkeit, daß ihr Funktionsbereich, d. h. der Bereich der Bewegung der Spitze 12a des Stifts 12, innerhalb der ein lineares Ausgangssignal mit der erforderlichen Auflösung erstellt wird, stark begrenzt ist. Speziell können Wandler mit geeigneter Auflösung einen Bereich von nicht mehr als 0,4 mm aufweisen. Um diese Schwierigkeit gemäß einem wichtigen, bevorzugten Gesichtspunkt der Erfindung zu überwinden, sendet der Master-Computer 30, nachdem er Information darüber empfangen hat, daß das Signal von der Meßschaltung 41 einen vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat, eine Anweisung an den Slave-Prozessor 34 zum Aktivieren des Motors 35, woraufhin hin der Arm 11 verstellt wird, bis das von der Meßschaltung 41 ausgegebene Signal auf einen vorgegebenen Wert zurückgeführt ist, der als Nullwert definiert ist (der z. B. Null sein kann). Eine solche Anweisung wird ausgegeben, wenn sich der Wandler 14 in einer Position befindet, in der der Stift 12 in einer radialen Ebene auslenkbar ist, wobei sich der Arm 16 in einer der in Fig. 2 dargestellten Positionen befindet. Wenn sich der Arm 16 in der in Fig. 2 durch die gestrichelte Linie dargestellten Position befindet, in der der Stift 12 horizontal steht, und wenn der Wandler 12 in die Position verdreht wird, in der der Stift in einer vertikalen Ebene (d. h. parallel zur Achse des Drehtischs 4) auslenkbar ist, sendet der Master-Computer 30 eine Anweisung an den Slave-Prozessor 36 zum Aktivieren des Motors 37, wenn das Ausgangssignal der Meßschaltung 14 den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Ferner ist der Master-Computer 30 so ausgebildet, daß bei geeigneten Umständen ein Aktivieren des Motors 33 zum Verdrehen des Drehtischs gesteuert durch Signale vom Wandler 14 so bewirkt werden kann, daß dann, wenn das Signal von diesem einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, der Motor 33 aktiviert wird, damit das Werkstück so bewegt wird, wie dies erforderlich ist, damit der Wandler 14 der Oberfläche des Werkstücks folgen kann, wenn sich dieses in horizontaler und/oder vertikaler Richtung bewegt. So wird in all diesen Fällen dafür gesorgt, daß der Stift 12 der Oberfläche des Werkstücks während der Verdrehung des Werkstücks auf dem Drehtisch 4 folgt. Infolgedessen können Messungen hoher Auflösung erzielt werden, während dennoch große Formmerkmale aufgefangen werden, da dann, wenn der Stift auf solche großen Merkmale stößt, der Arm 10 oder der Schlitten 6 geeignet so bewegt werden, daß die Spitze des Stifts der Werkstückoberfläche folgt, ohne daß der Stift über seinen Betriebsbereich hinaus ausgelenkt wird. Der Host-Computer 22 ermittelt die angeforderte Meßinformation, z. B. hinsichtlich der Form oder hinsichtlich Formfehlern, sowohl aus den vom Wandler 14 gewonnenen Signalen als auch den von den Photowandlern 23, 21, 31 und den zugeordneten Interpolatoren 42, 44 und 46 gewonnenen Signalen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Geschwindigkeit, mit der der Stift die Werkstückoberfläche überquert dadurch verändert werden, daß die Drehzahl der den Drehtisch 4 und/oder den Arm 10 und/oder den Schlitz 6 antreibenden Motoren so verändert wird, daß es möglich wird, Daten in bevorzugter Weise zu sammeln, um z. B. eine konstante Oberflächenbandbreite zu schaffen, wodurch die Ergebnisse der Messung identischer Oberflächenmerkmale bei verschiedenen Radien ebenfalls identisch sind und nur von der ausgewählten Oberflächengeschwindigkeit abhängen. Insbesondere ist es bevorzugt, daß Daten an Punkten auf der Oberfläche des Werkstücks an fest voneinander beabstandeten Orten erfaßt werden können, und demgemäß kann dies mit der gerade beschriebenen Anordnung unabhängig von z. B. verschiedenen Krümmungen verschiedener Bereiche der Oberfläche ohne Verändern der Datenerfassungsrate dadurch erzielt werden, daß eine oder mehrere der angegebenen Drehzahlen verändert werden, um z. B. eine Kompensation für die Krümmungsunterschiede zu schaffen. Um dies zu erzielen, liest der Master-Computer 30 Positionsdaten von den Interpolatoren 42, 44 und 46 sowie der Meßschaltung 41, wobei die Drehzahl der geeigneten Motoren abhängig von diesen empfangenen Daten und abhängig von Programmen geändert wird, die in dem dem Master-Computer 30 zugeordneten Speicher abgespeichert sind.
Als ein Beispiel für das Vorstehende veranschaulicht Fig. 6 einen Nocken 50, dessen Profil dadurch auszumessen ist, daß Messungen an Positionen vorgenommen werden, die um ein Stück ds voneinander beabstandet sind. Ein Bereich 52 des Nockens, in dem das Stück ds um einen Radius r1 vom Drehmittelpunkt 54 entfernt ist und es sich über einen Winkel a erstreckt, muß sich die Drehzahl des Drehtischs 4, um Datensammlung mit konstanter Rate zu ermöglichen, von derjenigen unterscheiden, wie sie verwendet wird, wenn der Bereich 53 des Nockens ausgemessen wird, in dem sich das Stück ds um den Radius r2 entfernt befindet und sich über einen Winkel b erstreckt. So sind dem Master-Computer Programme zum Verändern der Drehzahl des Drehtischs 4 zugeordnet, die diese Parameter berücksichtigen, damit Daten mit konstanter Rate bei Stiftpositionen mit konstantem Zuwachs auf der Fläche gemessen werden können. Um dies zu erzielen, kann die Drehzahl des Drehtischs abhängig von der folgenden Gleichung eingestellt werden:
wobei V die erforderliche konstante Geschwindigkeit ist, um den Wandler über die Werkstückoberfläche zu führen, S das Signal vom Wandler 14 mit linearem Ausgangssignal ist, und R das vom Interpolator 44 vom Wandler 21 gewonnene Signal ist, das die Radialposition des Wandlers 14 anzeigt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird ein bevorzugter Betrieb für eine Ebenheitsmessung veranschaulicht. In Fig. 7 wird eine Oberfläche 60 eines (nicht dargestellten) Werkstücks, das auf den Drehtisch 4 gelegt ist, vom Stift 12 mit einem spiralförmigen Weg 62 überquert. Dies wird dadurch erzielt, daß dafür gesorgt wird, daß der Arm 10 radial nach innen oder außen bewegt wird, abhängig davon, ob die Messung nahe der Mitte oder nahe dem Rand der Oberfläche 60 begonnen wird, während der Drehtisch 4 gedreht wird. Bei einer bevorzugten Betriebsart wird die Drehzahl des Drehtischs als lineare Funktion des Abstandes des Stiftes vom Drehmittelpunkt verändert, damit die lineare Laufgeschwindigkeit des Stifts über die Fläche konstant gehalten wird. Daten vom Stift 12 werden zu festen Zeit- oder Abstandsintervallen registriert. Andere Betriebsarten sind möglich, bei denen z. B. die Drehzahl konstant gehalten wird.
Gemäß Fig. 8 wird die Zylindrizität einer Oberfläche 64 dadurch gemessen, daß dafür gesorgt wird, daß der Stift 12 einen spiralförmigen (schraubenförmigen) Weg 66 durchläuft. Dies wird nach dem Zentrieren und Nivellieren durch eine Rotation des Drehtischs 4 erreicht, während der Schlitten 6 vertikal bewegt wird. Bei dieser Messung werden die Bewegungsgeschwindigkeiten konstant gehalten, und erneut werden Daten zu festen Zeitintervallen registriert, wobei diese festen Intervalle erneut zum Registrieren der Daten zu festgelegten Wegzuwachsstücken entlang des Bewegungswegs eines Stifts über die Oberfläche führen. Messungen werden für eine Anzahl von Umdrehungen um die Oberfläche 64 ausgeführt, d. h., daß die Schraube oder Spirale mehrere Windungen aufweist. Es wird darauf hingewiesen, daß dafür gesorgt werden kann, daß der Stift einen sprialförmigen oder schraubenförmigen Weg über die Zylinderoberfläche 64 abläuft, damit die Achse des Zylinders bestimmt werden kann.
Beim Beispiel von Fig. 9 wird die Konizität einer Oberfläche 40 dadurch gemessen, daß dafür gesorgt wird, daß der Stift 12 einen spiralförmigen Weg 72 mit mehreren Windungen durchläuft. Dies wird nach dem Zentrieren und Nivellieren dadurch erzielt, daß der Drehtisch 4 gedreht wird, während der Schlitten 6 vertikal und der Arm 10 radial (horizontal) bewegt werden. Die Radialbewegung erfolgt nach innen, wenn sich der Stift von einem relativ weiten Abschnitt zu einem relativ engen Abschnitt der Oberfläche 70 bewegt und umgekehrt. Die Radialbewegung des Arms 10 wird abhängig von der Größe des vom Wandler 14 ausgegebenen Signals so gesteuert, daß der Stift 14 in dauerndem Kontakt mit der konischen Oberfläche 70 bleibt, wenn die Messung fortschreitet. Ferner kann die Winkelbewegung des Drehtischs 4 als lineare Funktion der Radialposition des Arms 10, wie sie vom Wandler 44 angezeigt wird, so gesteuert werden, daß die Lineargeschwindigkeit, mit der der Stift die Fläche 70 überquert, konstant gehalten wird. Daten werden zu konstanten Zeitintervallen registriert.
Obwohl bestimmte bevorzugte Meßverfahren beschrieben wurden, ist zu beachten, daß die Vorrichtung so programmiert werden kann, daß sie eine große Vielzahl von Messungen ausführt, wie solche der Oberflächenrauhigkeit, der Rundheit, der Gestrecktheit, der Ebenheit, einer quadratischen Form, einer sich verjüngenden Form, koaxialer Formen, paralleler Formen, der Größe regelmäßiger und unregelmäßiger Formen.
Während beim bevorzugten Ausführungsbeispiel die Wandlerposition und/oder die Drehzahlen eines Motors oder mehrerer entweder aufeinanderfolgend oder gleichzeitig so geändert werden, daß der Wandler dem zu messenden Profil folgt und/ oder daß Messungen zu konstanten Oberflächenintervallen ausgeführt werden können, können Messungen schneller und wirkungsvoller als mit bekannten Vorrichtungen ausgeführt werden.

Claims

1. Meßtechnisches Gerät mit einem Werkstückhalter (4), einem Fühler (12, 14) zum Abtasten der Oberfläche eines auf dem Halter (4) befindlichen Werkstücks, mehreren Antriebseinrichtungen (33, 35, 37) zur Ausführung einer Relativbewegung zwischen einem auf dem Halter (4) befindlichen Werkstück und dem Fühler (12, 14) derart, daß der Fühler (12, 14) die Werkstückoberfläche überquert, und einer Computereinrichtung (22, 30, 32, 34, 36) zur Steuerung der Antriebseinrichtungen (33, 35, 37) zur Durchführung eines Meßvorgangs und Ableitung von meßtechnischen Daten während des Meßvorgangs, dadurch gekennzeichnet, daß die Computereinrichtung einen Host-Computer (22), der eine Dateneingabeeinrichtung (24) zur Eingabe von Befehlen für die Durchführung eines erforderlichen Meßvorgangs aufweist und so ausgelegt ist, daß er Berechnungen an mit Hilfe des Fühlers (12, 14) gewonnenen Daten durchführt, einen Master-Computer (30), der so ausgelegt ist, daß er von dem Host-Computer (22) Befehle empfängt, die einen durchzuführenden meßtechnischen Vorgang definieren, sowie mehrere Slave-Computer (32, 34, 36) umfaßt, die zur Steuerung jeweils unterschiedlicher Antriebseinrichtungen (33, 35, 37) ausgelegt sind, wobei der Master-Computer (30) so ausgelegt ist, daß er an die Slave-Computer (32, 34, 36) je nach dem durchzuführenden meßtechnischen Vorgang Befehle zur Steuerung der Antriebseinrichtungen für die Durchführung dieses Vorgangs sendet.

2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Computer (40) zum Protokollieren von während des meßtechnischen Vorgangs gewonnenen Daten und Übertragen der protokollierten Daten an den Host-Computer (22).

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Master-Computer (30) Informationen von dem Fühler (12, 14) sowie bezüglich dessen Lage empfängt.