DE3816933A1 - Einrichtung zum automatischen nachlauf und zur konturmessung - Google Patents
Einrichtung zum automatischen nachlauf und zur konturmessungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft generell automati
sierte Meß- und Bearbeitungseinrichtungen, und zwar be
trifft die vorliegende Erfindung insbesondere eine
elektro-optische Meßeinrichtung und Bearbeitungssteuer
einrichtung, die in vorteilhafter Weise in Verbindung
mit Werkzeugmaschinen verwendbar ist.
In den letzten Jahren ist es zu wesentlichen Fortschrit
ten auf dem Gebiet der automatischen Bearbeitung gekom
men. Große vielseitige CNC-Werkzeugmaschinen sind zum
Standard geworden (die Bezeichnung CNC, die inzwischen
in die deutsche Fachsprache Eingang gefunden hat, be
deutet "computerisierte numerische Steuerung" oder auch
kurz "Rechnersteuerung"). Solche Werkzeugmaschinen sind
konventionellerweise mittels eines Computers programmiert,
der auf Programminstruktionen anspricht, die durch Kon
struktionsingenieure o. dgl. eingegeben worden sind. Eine
solche Programmierung ist außerordentlich zeit- und
kostenaufwendig.
Es besteht schon seit langem ein Bedürfnis nach Werkzeug
maschinen, die durch eine "teach in"-Technik bzw. auf
grund einer leicht lehrbaren Technik für die Erzeugung
einer CNC-Datei programmiert werden können, die dann
in gewünschter Weise verbessert, berichtigt oder modi
fiziert werden kann. Soweit ersichtlich, gibt es der
artige Maschinen bisher noch nicht.
Obwohl es Meßinstrumente für die elektro-optische Mes
sung eines gegebenen Objekts und zur Ausgabe der Ko
ordinaten desselben an einen Rechner für die nachfol
gende Verwendung bei der Programmierung von Werkzeug
maschinen gibt, ist eine solche Einrichtung bisher
nicht mit einer Werkzeugmaschine als solcher integriert
worden.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Meß- und Nach
laufeinrichtung zur Anbringung auf einem CNC-Bearbei
tungskopf zur Verfügung gestellt werden, welche es er
möglicht, die Konfiguration eines gegebenen Objekts di
rekt in ein CNC-Steuergerät in dem Rahmen eines Bezugs-
und Koordinatensystems des CNC-Bearbeitungskopfes ein
zugeben.
Gemä8 einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird infolgedessen eine Einrichtung für automati
schen Nachlauf und automatische Konturmessung zur Verfügung ge
stellt, die eine auf einem CNC-Bearbeitungskopf ange
brachte elektro-optische Abtasteinrichtung zum Erzeugen
einer Ausgangsangabe von Konturen eines Objekts in dem
genauen Rahmen des Bezugs bzw. in dem genauen Bezugs
rahmen des CNC-Bearbeitungskopfes umfaßt.
Au8erdem umfaßt die elektro-optische Abtasteinrichtung
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung ein erstes und zweites Paar von im Ab
stand voneinander vorgesehenen linearen Detektorgrup
pierungen (unter einer Gruppierung soll hier insbeson
dere eine regelmäßige Anordnung verstanden werden, ins
besondere kann eine solche Gruppierung eine Reihe sein),
wobei sich das erste und zweite Paar gegenseitig senk
recht bzw. senkrecht zueinander erstrecken.
Weiter umfaßt die elektro-optische Abtasteinrichtung ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung einen Strahl- bzw. Bündelteiler, der einen
ersten Teil des einfallenden Lichts zu dem ersten Paar
von im Abstand voneinander angeordneten linearen Detek
toren, die in einer ersten Ebene liegen, zuführt und der
einen zweiten Teil von einfallendem Licht zu dem zweiten
Paar von im Abstand voneinander angeordneten linearen
Detektoren zuführt, die in einer zweiten Ebene liegen,
welche senkrecht zu der ersten Ebene ist.
Darüber hinaus definieren bzw. bilden das erste und zwei
te Paar von linearen Detektoren und der Strahl- bzw.
Bündelteiler gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung eine äquivalente Detektorgruppie
rung in der Form einer planaren bzw. ebenen Gruppierung,
welche den Umfang eines Rechtecks, Quadrats oder Krei
ses begrenzt bzw. bildet.
Weiter umfaßt die Einrichtung zum Nachlauf und zur Kontur
messung gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorlie
genden Erfindung außerdem eine Einrichtung zum Abtasten
einer Richtung der Bewegung der Abtasteinrichtung mit
Bezug auf das Objekt, das gemessen wird, sowie eine Ein
richtung zum Kennzeichnen, Bestimmen oder Festlegen der
vorderen Gruppierung mit Bezug auf die Richtung der Be
wegung für das Liefern einer Richtungsinformation, und
eine Einrichtung zum Kennzeichnen, Bestimmen oder Fest
legen der folgenden Gruppierung mit Bezug auf die Rich
tung der Bewegung zum Liefern einer Meßinformation.
Außerdem sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wählbare Werkstückbeleuchtungsmittel zum
Erzielen einer Beleuchtung des Werkstücks von einer
Richtung her, die gemäß der Beziehung der Kontur zu
der vorderen Gruppierung gewählt ist, vorgesehen.
Weiterhin umfaßt die Einrichtung zur Nachlauf- und Kon
turmessung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung außerdem einen kontaktlosen
Abstands- bzw. Entfernungsfühler, und sie arbeitet da
hingehend, daß sie die Konturen in drei Dimensionen mißt.
Zusätzlich ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung eine Einrichtung zum Liefern eines CNC-
Programms vor der Bearbeitung vorgesehen, die eine Ein
richtung zum Erzeugen einer dreidimensionalen Beschrei
bung eines bearbeiteten Werkstücks auf der Basis eines
CNC-Programms hierfür umfaßt, sowie eine Einrichtung
zum Erzeugen einer synthetischen Zeichnung des bearbei
teten Werkstücks aus der dreidimensionalen Beschreibung,
und eine Einrichtung zum Vergleichen der synthetischen
Zeichnung mit einer entsprechenden CAD-Datei für das
bearbeitete Werkstück zum Liefern einer Ausgangsangabe
von Diskrepanzen zwischen denselben (die Abkürzung CAD,
die computerunterstützte Entwicklung bzw. rechnerunter
stützte Konstruktion bzw. computerunterstütztes Entwer
fen und Konstruieren bedeutet, hat inzwischen Eingang
in die deutsche Fachsprache gefunden).
Schließlich kann gemäß der vorgenannten Ausführungsform
einer Einrichtung zum Vergleichen des CNC-Programms, der
dreidimensionalen Beschreibung oder der synthetischen
Zeichnung mit gespeicherten akzeptablen Bearbeitungs
parametern und zum Liefern einer Ausgangsangabe von Dis
krepanzen zwischen Elementen des CNC-Programms und der
akzeptablen Bearbeitungsparameter vorgesehen sein.
Die vorliegende Erfindung sei nun zu ihrem vollständige
ren Verständnis und zu ihrer umfassenderen Würdigung an
hand von besonders bevorzugten Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung in näheren Ein
zelheiten beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 eine generalisierte Blockschaltbilddarstellung
einer Ausführungsform eines Systems nach der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine bildliche Veranschaulichung der physischen
Anordnung eines optischen Kopfes nach der vor
liegenden Erfindung auf einem Bearbeitungskopf
einer CNC-Maschine;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung des in Fig. 2 angedeu
teten optischen Kopfes;
Fig. 4 eine bildliche Veranschaulichung der Anordnung
des Strahl- bzw. Bündelteilers und der Detekto
ren in dem optischen Kopf der Fig. 3;
Fig. 5 eine Veranschaulichung der äquivalenten plana
ren bzw. ebenen Detektorgruppierung, welche der
Anordnung der Fig. 4 entspricht;
Fig. 6 eine optische Veranschaulichung des optischen
Kopfes der Fig. 3;
Fig. 7 eine Veranschaulichung der allgemeinen Betriebs
weise einer Einrichtung nach der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 8A, 8B und 8C eine Veranschaulichung der Betriebsweise einer
Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung
für lineare oder nahezu lineare Bewegung;
Fig. 9A, 9B und 9C eine Veranschaulichung der Betriebsweise einer
Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung
für Ecken- und Dreh- bzw. Wendebewegung;
Fig. 10A, 10B und 10C eine Veranschaulichung der Betriebsweise ei
ner Einrichtung nach der vorliegenden Erfin
dung für drei spezielle Fälle;
Fig. 11A, 11B und 11C eine Veranschaulichung der Betriebsweise ei
ner Beleuchtungseinrichtung nach der vorlie
genden Erfindung für drei typische Fälle;
Fig. 12A, 12B und 12C eine Veranschaulichung der Betriebsweise ei
ner automatischen Scharfstelleinrichtung
nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ein elektrisches Blockschaltbild eines ersten
Teils der elektronischen Schaltung in einem
Abtast- bzw. Sensorkopf nach der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 14 ein elektrisches Blockschaltbild eines zweiten
Teils der elektronischen Schaltung in dem Sen
sor- bzw. Abtastkopf nach der vorliegenden Er
findung;
Fig. 15 ein elektrisches Blockschaltbild der elektroni
schen Einheit, die einen Teil in einer Ein
richtung nach der vorliegenden Erfindung bil
det;
Fig. 16 ein elektrisches Blockschaltbild der Analog
schaltungstafel bzw. -baugruppe, die einen Teil
der Elektronikeinheit der Fig. 15 bildet;
Fig. 17 ein elektrisches Blockschaltbild der Rechner
schaltungstafel bzw. -baugruppe, die einen Teil
der Elektronikeinheit der Fig. 15 bildet;
Fig. 18 eine generalisierte bildliche Veranschaulichung
eines optischen Kopfes, der für dreidimensiona
le Messungen eines Werkstücks bzw. an einem
Werkstück arrangiert bzw. angeordnet ist;
Fig. 19 bis 23 je ein Ablaufdiagramm, welche Operationsalgo
rithmen veranschaulichen, die in vorteilhaf
ter Weise bei der vorliegenden Erfindung an
gewandt werden können;
Fig. 24A, 24B und 24C Veranschaulichungen von drei Arten von Be
leuchtungsselektions- bzw. -auswahlkonfi
gurationen;
Fig. 25A und 25B eine Veranschaulichung von zwei speziellen
Statuskategorien des A-Typs;
Fig. 26A und 26B eine Veranschaulichung von zwei speziellen
Statuskategorien des B-Typs;
Fig. 27A und 27B eine Veranschaulichung von zwei speziellen
Statuskategorien des C-Typs;
Fig. 28A und 28B eine Veranschaulichung von zwei speziellen
Statuskategorien des D-Typs;
Fig. 29 eine Veranschaulichung einer speziellen Status
kategorie des E-Typs; und
Fig. 30 eine Veranschaulichung einer Einrichtung zum
Ausprobieren bzw. Prüfen von CNC-Programmen.
Bei der folgenden detaillierten Beschreibung von bevor
zugten Ausführungsformen der Erfindung sei zunächst auf
Fig. 1 Bezug genommen, welche eine Meß- und Nachlaufein
richtung zum Anbringen auf einem CNC-Bearbeitungskopf
veranschaulicht, die gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form der Erfindung aufgebaut ist und arbeitet. Ein Sen
sorkopf 10 (der Sensor wird hier zusammenfassend für die
Begriffe Meßwertgeber, Meßfühler, Aufnehmer, Sensor, Ab
tasteinrichtung o.dgl. verwendet), der in Fig. 3 veran
schaulicht und weiter unten in näheren Einzelheiten be
schrieben ist, ist auf einem Maschinenkopf einer CNC-
Werkzeugmaschine angebracht, wie beispielsweise auf ei
ner in der Bundesrepublik Deutschland hergestellten IMA
NORTE CNC Fräsmaschine, die dazu geeignet ist, eine Echt
zeitfähigkeit zu haben, und zwar ist der Sensorkopf 10
in einer Weise angebracht, die generell in Fig. 2 veran
schaulicht ist. Eine Elektronikeinheit 12 ist irgendwo
auf der CNC-Werkzeugmaschine oder in der Nähe derselben
angebracht und befindet sich über geeignete flexible
Leiter 14 in Kommunikationsverbindung mit dem Sensor
kopf 10. Die Elektronikeinheit 12 empfängt außerdem
Positionseingangssignale von einem X, Y, Z Positions
codierer 16, der auf dem Maschinenkopf angebracht ist,
und sie befindet sich außerdem in Kommunikationsverbin
dung mit einer Maschinensteuerung 18, wobei sowohl der
Positionscodierer 16 als auch die Maschinensteuerung 18
einen integralen Teil von CNC-Werkzeugmaschinen bilden.
Die Elektronikeinheit befindet sich außerdem mit einer
Systemsteuereinrichtung (nicht gezeigt) in Kommunika
tionsverbindung, und zwar beispielsweise, wie vorlie
gend dargestellt, über einen RS 232-Port bzw. über ein
RS 232-Tor.
Die Werkzeugmaschine und deren Steuereinrichtung sollte
von einem Typ sein, welcher in der Lage ist, Echtzeit
kommunikation mit der Elektronikeinheit zu halten, wie
beispielsweise eine MILLMASTER B-5V, welche von der Fa.
Shizuoka, Japan, hergestellt und mit einem FANUC SYSTEM
11M MODEL A ausgerüstet ist, und zwar unter Verwendung der
BANDBETRIEBSWEISE für die Eingabe, der G37 ANWEISUNG für
die Interruption bzw. Unterbrechung und die Messung der
Position, und der POSITIONSSICHTWIEDERGABEOPTION für die
Wiedergewinnung bzw. das Wiederfinden von Positionsdaten.
Es sei wieder auf Fig. 2 Bezug genommen, in der in gene
ralisierter Seitenansichtsdarstellung eine Werkzeugma
schine zu sehen ist, die eine Basis 11 umfaßt, sowie ei
nen Maschinenkopf 13, der sich relativ zu der Basis 11
bewegt und eine Spindel 15 aufweist. Der Sensorkopf 10
ist ortsfest auf dem Maschinenkopf 13 angebracht. Gemäß
einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann
der optische Kopf auf der Spindel angebracht sein.
Es sei nun auf die Fig. 3 und 6 Bezug genommen, aus de
nen ein optischer Kopf ersichtlich ist, der gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut
ist und arbeitet, und der ein Gehäuse 20 umfaßt, das
ein damit verbundenes Befestigungsteil 22 hat, welches
zum Befestigen des optischen Kopfes auf dem Maschinen
kopf einer CNC-Maschine, wie in Fig. 3 veranschaulicht,
angeordnet ist. Innerhalb des Gehäuses 20 ist ein opti
sches Filterfenster 24 vorgesehen, welches so angeord
net ist, daß es eine Lichtkommunikation mit einem Werk
stück (nicht gezeigt) innerhalb eines vorher definier
ten bzw. festgelegten Wellenlängenbereichs ermöglicht,
der typischer- bzw. vorzugsweise außerhalb des sicht
baren Spektrums im nahen Infrarotbereich (Infrarot wird
nachfolgend in üblicher Weise mit IR abgekürzt) liegt,
so daß dieses Filterfenster 24 Beleuchtung von der Um
gebung und von Störlichtquellen her ausfiltert. Ein oder
mehrere Luftstrahlen bzw. -strahlströme 25 sind so
arrangiert, daß das Filterfenster 24 in einer konven
tionellen CNC-Umgebung saubergehalten wird.
Vier Beleuchtungsquellen 27 sind auf bzw. an den jewei
ligen vier Seiten des Filterfensters 24 angeordnet und
werden wahlweise betrieben, um eine Schrägbeleuchtung
eines Werkstücks zu bewirken, so daß dadurch eine Defi
nition hoher Auflösung der Ränder desselben erzielt
wird. Jede Beleuchtungsquelle 27 ist oder umfaßt typi
scher- bzw. vorzugsweise eine LED 29 (die Abkürzung LED
wird, wie üblich, für "lichtemittierende Diode" verwen
det), die in einem Glas- oder Kunststofflichtleiter 31
bzw. in einer Glas- oder Kunststofflichtführung 31 ein
gebettet ist, wie beispielsweise ein solcher Lichtlei
ter bzw. eine solche Lichtführung, der bzw. die aus
Perspex (Warenzeichen) ausgebildet und so konfiguriert
bzw. gestaltet ist, daß eine Beleuchtung des gesamten
Bereichs erzielt wird, der durch das Fenster 24 sicht
bar ist. Vorzugsweise ist die Wellenlänge der LED 29
auf die Empfindlichkeit der Sensorgruppierungen 30 und
32 und auf die Durchlaßwellenlänge des Filters 24 abge
stimmt.
Hinter dem Fenster 24 ist eine fokussierende Linse oder
Linsengruppe 26 angeordnet, die sich in einer funktio
nellen optischen Anordnung bezüglich eines Strahl- bzw.
Bündelteilers 28 befindet, entlang von dessen zwei kon
jugierten bzw. zugeordneten Oberflächen ein erstes bzw.
zweites Paar 30 bzw. 32 von linearen Sensorgruppierun
gen, wie beispielsweise CCD-Lineargruppierungen, ange
ordnet ist (die Abkürzung CCD wird hier für ladungsge
koppelte Einrichtungen verwendet, so daß es sich also
bei den linearen Sensorgruppierungen beispielsweise um
lineare Gruppierungen von ladungsgekoppelten Einrich
tungen bzw. Sensorelementen handeln kann). Die elektro
nische Schaltung, die mit den Sensorgruppierungen ver
bunden ist, befindet sich auf Schaltungstafeln 33. Zu
sätzliche elektronische Schaltung bzw. Schaltungen
(nicht gezeigt) befindet bzw. befinden sich innerhalb
des Gehäuses 20.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird eine Lichtquelle 34, wie beispielsweise eine LED,
mittels einer Linse 36 auf ein Stift- bzw. Visierloch
38 fokussiert, das sich in der Mitte von einer der
Oberflächen des Strahl- bzw. Bündelteilers 28 zwischen
dem ersten Paar 30 von linearen Gruppierungen befindet.
Das Stift- bzw. Visierloch wird mittels der Linse 26
auf einem zu messenden Objekt in einer Objektebene 40
(siehe Fig. 6) abgebildet, so daß ein kleiner sicht
barer Lichtfleck 41 erhalten wird, der beim Einrichten
und/oder bei der Einstellung der Einrichtung hilfreich
ist.
Es sei nun auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen, welche
bevorzugte Konfiguration von Sensoren veranschaulichen,
die gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird.
Die Fig. 4 veranschaulicht die physische Anordnung der
Sensorgruppierungen auf dem Strahlenteiler 28. Es ist
ersichtlich, daß das erste Paar 30 im Abstand vonein
ander befindliche, generell parallel angeordneten Sen
soren 42 und 44 umfaßt, während das zweite Paar 32 im
Abstand voneinander befindliche, generell parallel an
geordneten Sensoren 46 und 48 umfaßt, die sich senk
recht zu den Sensoren 42 und 44 erstrecken.
Die Fig. 5 zeigt die äquivalente Sensoranordnung 50 in
einer zu der Objektebene 40 parallelen Ebene, und diese
entspricht der Sensorgruppierung der Fig. 4. Wie aus
Fig. 5 ersichtlich ist, beschreibt die Sensorgruppie
rung die äußere Begrenzung oder den Umfang eines Recht
ecks der vorliegenden Ausführungsform, speziell eines
Quadrats. Ein prinzipieller Vorteil dieser Konfigura
tion besteht in der Möglichkeit, ihre Ausrichtung re
lativ zu den Bezugsachsen des Maschinenkopfes ortsfest
zu halten. Alternativ kann die Sensorgruppierung eine
äußere Begrenzung oder den Umfang irgendeiner anderen
geeigneten Form beschreiben, wie beispielsweise die äuße
re Begrenzung oder den Umfang eines Kreises. Jeder kon
ventionelle kreisförmige CCD-Detektor kann zu diesem
Zweck verwendet werden, wie beispielsweise ein EG &
Reticon RO 0720 B.
Es sei nun auf Fig. 7 Bezug genommen, aus der ersichtlich
ist, daß die rechteckige Sensorgruppierung 50 der Fig.
5 der Anordnung einer gegebenen Kontur 52 ohne Drehung
folgen bzw. nachlaufen kann, so daß dadurch die inhä
rente Genauigkeit der Positionierung des CNC-Maschinen
kopfes aufrechterhalten wird. Es sei darauf hingewiesen,
daß das Bild des Rands einer Kontur normalerweise we
nigstens zwei lineare Teile der Gruppierung 50 schneidet.
Es sei weiter darauf hingewiesen, daß unterschiedliche
lineare Teile der Gruppierung 50 den vorderen Rand der
selben in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung und
der Konfiguration der Kontur 52 an einer gegebenen Stel
le auf derselben definieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
eine Voraussehfähigkeit durch den vorderen Rand zu jeder
gegebenen Zeit vorhanden. Sie liefert Informationen be
züglich der generellen Richtung der Kontur, so daß da
durch die CNC-Steuereinrichtung befähigt wird, die X-
und Y-Geschwindigkeiten des Maschinenkopfes entsprechend
zu wählen, um eine glatte, sanfte, stoßfreie und effi
ziente Bewegung zu erbringen.
Der folgende Rand liefert gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform der Erfindung Meßinformation durch Angabe
des Bildelementorts der Kontur. Das System kombiniert
diese Information mit der bekannten festen Beziehung
zwischen jedem Bildelementort auf der Gruppierung 50 zu
dem Zentrum des Bearbeitungskopfes und der bekannten
Position des Bearbeitungskopfes zu jeder gegebenen Zeit,
um zu jeder gegebenen Zeit Positionskoordinaten für die
Kontur zu liefern.
Es ist ein spezielles Merkmal der Erfindung, daß die Sen
sorgruppierung 50 eine viel schnellere Bearbeitung bzw.
Datenverarbeitung ermöglicht, als sie bei einer vollen
Matrixgruppierung möglich wäre, die eine große Menge an
Daten liefern würde, welche eine Bearbeitung erfordern,
und zwar über diejenigen Daten hinaus, die für die Nach
lauffunktion erforderlich sind.
Der Nachlaufbetrieb der Einrichtung nach der vorliegen
den Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 8A
bis 10C beschrieben. Generell gesagt, werden nach der
vorliegenden Erfindung zwei Arten von Eingangsdaten ver
wendet: Rahmendaten, die von den vier linearen Teilen
der Gruppierung 50 erhalten werden, und Statusdaten, die
von dem CNC-Positionssensor 16 herkommen.
Die Rahmendatenangabe gibt an, welche der vier linearen
Sensorgruppierungen der Gruppierung 50 eine Schwarz/Weiß-
Überquerung hat, das heißt im Eingriff mit einer Kontur
ist, und sie gibt weiter den Ort der Schwarz/Weiß-Über
querung längs dieser linearen Gruppierung an. Aufgrund
der schrägen Beleuchtung des Werkstücksobjekts, die ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vor
gesehen ist, ist ein weißes Bildelement ein Bildelement,
das Licht empfängt, welches von dem Werkstück reflek
tiert worden ist, während ein schwarzes Bildelement ein
Bildelement ist, das kein reflektiertes Licht von dem
Werkstück empfängt. Eine Gruppierung, die eine Schwarz/
Weiß-Überquerung hat, wird als eine "Übergangsgruppie
rung" bezeichnet. Die Einrichtung gemäß der veranschau
lichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
in der Lage, nur eine einzige Schwarz/Weiß-Überquerung
in jeder gegebenen Übergangsgruppierung zu detektieren.
Infolgedessen wird jede Übergangsgruppierung als aus ei
nem weißen Teil und einem schwarzen Teil bestehend be
trachtet.
Es sei darauf hingewiesen, daß für jede der vier linea
ren Gruppierungen nur zwei Datenelemente festgehalten
werden, nämlich die Bildelementzahl des ersten weißen
Bildelements in der linearen Gruppierung und die Bild
elementzahl des ersten schwarzen Bildelements in der
linearen Gruppierung. Wenn keine weißen Bildelemente in
einer linearen Gruppierung vorhanden sind, wird die Bild
elementzahl als Null angegeben, was in entsprechender
Weise für schwarze Bildelemente gilt.
Die Statusdatenangabe gibt die Koordinaten des Zentrums
des Bearbeitungskopfes an, und sie gibt außerdem die Ge
schwindigkeit längs der x- und y-Achse des Sensorkopfs
an.
Die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung arbeitet
in der Weise, daß sie die folgenden logischen Aufgaben
erfüllt:
Ausrichtung - Definieren bzw. Angeben des generellen Orts der Kontur relativ zu dem Maschinenkopf;
Koordinaten - Bestimmen der speziellen Koordinaten von Schwarz/Weiß-Überquerungen relativ zu dem Maschinen kopf;
generelle Richtung - Bestimmung der generellen Rich tung der nächsten Bewegung des Maschinenkopfes; und
logische Kontrolle - Verifizieren der Konsistenz bzw. Übereinstimmung von Eingangsdaten.
Ausrichtung - Definieren bzw. Angeben des generellen Orts der Kontur relativ zu dem Maschinenkopf;
Koordinaten - Bestimmen der speziellen Koordinaten von Schwarz/Weiß-Überquerungen relativ zu dem Maschinen kopf;
generelle Richtung - Bestimmung der generellen Rich tung der nächsten Bewegung des Maschinenkopfes; und
logische Kontrolle - Verifizieren der Konsistenz bzw. Übereinstimmung von Eingangsdaten.
Es sei nun auf die Fig. 8A bis 8C Bezug genommen, die die
Betriebsweise der Erfindung für lineare oder nahezu linea
re Bewegung beim Bestimmen der Geschwindigkeit und der
Richtung der Bewegung veranschaulichen. Die folgenden
beiden Kriterien beherrschen den Betrieb:
1. Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit des Kopfes
parallel zu der Kontur bzw. Sicherstellung, daß die Ge
schwindigkeit des Kopfes parallel zu der Kontur ist; und
2. Aufrechterhaltung der Gruppierung 50 zentriert auf
der Kontur bzw. Wahrung des auf der Kontur zentrierten
Zustands der Gruppierung 50.
Die Fig. 8A veranschaulicht eine Situation, in welcher
die Geschwindigkeit, die durch den Pfeil 60 angedeutet
ist, nicht parallel zu der Kontur ist. In einem solchen
Falle wird die Geschwindigkeit so eingestellt, daß sie
so ist, wie durch den Pfeil 62 angedeutet, das heißt
parallel zu der Kontur, und die Geschwindigkeit wird
vermindert.
Die Fig. 8B veranschaulicht eine Situation, in welcher
die Geschwindigkeit, die durch den Pfeil 64 angedeutet
ist, generell parallel zu der Kontur verläuft, jedoch
die Gruppierung 50 nicht auf der Kontur zentriert ist.
In einem solchen Falle wird die y-Achsen-Position der
Kontur so eingestellt, daß die Gruppierung 50 abgesenkt
wird, und die volle Geschwindigkeit wird in der glei
chen Richtung aufrechterhalten.
Die Fig. 8C veranschaulicht eine Situation, in welcher
die durch den Pfeil 66 angedeutet Geschwindigkeit gene
rell parallel zu der Kontur ist und in welcher die
Gruppierung generell auf der Kontur zentriert ist. In
einem solchen Fall werden keine Korrekturen durchge
führt, und die volle Geschwindigkeit wird in der glei
chen Richtung aufrechterhalten.
Die Fig. 9A bis 9C veranschaulichen die Behandlung von
Eckenkonfigurationen. Fig. 9A veranschaulicht eine ge
nerell glatte bzw. sanfte bzw. konvex gerundete Ecke,
die Fig. 9B veranschaulicht eine scharfe Ecke, und die
Fig. 9C veranschaulicht einen "Krater". In jeder die
ser Situationen wird die Geschwindigkeit des Maschinen
kopfes vermindert, und es werden Geschwindigkeitenein
stellungen bzw. Einstellungen der Richtung der Geschwin
digkeit ausgeführt.
Es ist ein spezielles Merkmal der vorliegenden Erfindung,
daß die Abtastrate über die Zeit konstant ist. Wenn in
folgedessen die Bewegung des Bearbeitungskopfes vermin
dert wird, wird eine entsprechend größere Abtastdichte
vorgesehen, wie es für eine genaue Messung in nichtli
nearen Meßumgebungen erforderlich ist.
Fig. 10A bis 10C veranschaulichen drei exemplarische
Spezialfälle. Fig. 10A veranschaulicht ein "schmales
Ende", das durch drei schwarze Gruppierungen, das heißt
Gruppierungen, die kein von dem Werkstück reflektiertes
Licht empfangen, charakterisiert ist. Fig. 10B veran
schaulicht eine "Bucht", die durch eine abrupte Posi
tionsverschiebung der Schwarz/Weiß-Überquerung auf ei
ner gegebenen linearen Gruppierung charakterisiert ist.
Fig. 10C veranschaulicht einen "Finger", der durch drei
nichtgleichförmige lineare Gruppierungen charakterisiert
ist. Jeder dieser Spezialfälle wird mittels einer ge
eigneten Algorithmus-Subroutine bzw. mittels eines ge
eigneten Algorithmus-Unterprogramms behandelt.
Um ein relativ hohes Signal-zu-Rauschen-Verhältnis zu
erzielen, wird in der Einrichtung nach der vorliegenden
Erfindung eine Beleuchtungstechnik angewandt, die eine
Schattierung des zu messenden Objekts erzeugt. Demgemäß
ist eine Schrägbeleuchtung vorgesehen, die von dem
Inneren des zu messenden Objekts zu dessen Kontur ge
richtet ist.
Vorzugsweise wird eine Gesamtheit von vier Beleuchtungs
quellen 70 angewandt, wie beispielsweise LEDs, die in
Glas- oder Kunststofflichtführungen bzw. -leitern einge
bettet sind, wie es zum Beispiel eine Lichtführung bzw.
ein Lichtleiter ist, die bzw. der aus Perspex (Waren
zeichen) ausgebildet ist, und diese Beleuchtungsquellen
werden mit angemessenen Reflektoren verwendet, und wei
ter sind diese Beleuchtungsquellen je außerhalb bzw. auf
der Außenseite einer entsprechenden Gruppierung derje
nigen linearen Gruppierungen, aus denen die Gruppierung
50 aufgebaut ist, zentriert. Zu jedem gegebenen Zeit
punkt befindet sich nur eine einzige der Quellen 70 im
Leuchtzustand. Wie aus den Fig. 11A bis 11C ersichtlich
ist, wird zur Beleuchtung die Quelle gewählt, die am
nahesten über dem Objekt zentriert ist. Die von jeder
Quelle gelieferte Beleuchtung reicht aus, das gesamte
augenblickliche Sichtfeld zu überdecken. Vorzugsweise
ist die Ausgangswellenlänge der Quelle auf diejenige der
linearen Sensorgruppierungen abgestimmt, um das Signal-
zu-Rauschen-Verhältnis, das erzielt wird, zu verbessern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist eine automatische Fokussierungseinrichtung vorge
sehen, und diese arbeitet dahingehend, daß sie die z-
Achsen-Position des Maschinenkopfes so einstellt, daß
das Bild der Kontur auf der Detektorgruppierung 50
scharf gehalten wird. Die Fig. 12A veranschaulicht ein
Signal, daß eine Unscharfanordnung sowohl in Ausgangs
signalform als auch in Ansprech- bzw. Schwellwertsignal
form ist, während Fig. 12B die Ausgangssignalform und
die Ansprech- bzw. Schwellwertsignalform einer scharf
gestellten Anordnung veranschaulicht. Beide Signale wer
den aus einer Schwarz/Weiß-Überquerung abgeleitet, wie
sie in Fig. 12C veranschaulicht ist.
Die mit dem Sensorkopf 10 (Fig. 1) verbundene Elektronik
schaltung ist in den Fig. 13 und 14 veranschaulicht, aus
denen ersichtlich ist, daß diese Elektronikschaltung ei
ne Taktgebungseinrichtung 80 zum Betreiben der CCD-Sensor
gruppierungen, eine Videovorsignalverarbeitungsschaltung
82, eine Beleuchtungssteuerschaltung 84 und eine Strom
versorgung 86 umfaßt.
Die Elektronikschaltung, die in der Elektronikeinheit 12
(Fig. 1) mitinbegriffen ist, ist generell in Fig. 15 ver
anschaulicht, diese Elektronikschaltung weist eine Analog
schaltungstafel 90, eine Rechnerschaltungstafel 92 und
eine Stromversorgung 94 auf. Die Analogschaltungstafel
ist in Fig. 16 veranschaulicht und weist eine Schaltung
96 für die Videosignalverarbeitung und eine Schaltung 98
für die automatische Fokussierungssteuerung bzw. die
automatische Scharfstellungssteuerung auf. Die Rechner
schaltungstafel ist in Fig. 17 veranschaulicht und weist
typischer- bzw. vorzugsweise einen 16-Bit-Mikroprozessor
und eine Treiberschaltung hierfür, die insgesamt mit 100
bezeichnet sind, sowie Programm- und Datenspeicher 102,
eine Fokussierungs- bzw. Scharfstellungssteuerschaltung
104, eine digitale Videoschaltung 106, eine Beleuchtungs
steuerschaltung 108, RS 232-Kommunikationsports bzw.
-tore 110 und 112 für die Schnittstelle mit einem ex
ternen Rechnermonitor und mit der CNC-Steuereinrichtung
auf, sowie einen Hauptbezugstaktgeber 114 zur Systemtakt
gebung.
Es wird nun auf Fig. 18 Bezug genommen, welche einen mo
difizierten optischen Kopf veranschaulicht, der insbe
sondere zum Ausführen von dreidimensionalen Messungen
konstruiert ist. Die Einrichtung der Fig. 18 weist ty
pischer- bzw. vorzugsweise alle diejenigen Elemente des
optischen Kopfes auf, die oben in Verbindung mit den Fig.
1 bis 3 beschrieben sind, und die zusammen als ein Rand
detektor 110 wie auch als ein Bereichsangeber bzw. -anzei
ger 122, wie beispielsweise ein Bereichsangeber bzw.
-anzeiger, wie er von der Fa. EL OR Optronics Ltd., Afeka,
Israel, hergestellt wird, identifiziert sind.
Die Einrichtung der Fig. 18 hat einen signifikanten Vor
teil gegenüber Detektoren für eine dreidimensionale Kon
tur nach dem Stand der Technik insofern, als darin keine
physische Sonde verwendet wird, und infolgedessen erfor
dert die Einrichtung nach der Fig. 18 keine komplizierte
Hinein- und Herausbewegungen, die ein Detektor für eine
dreidimensionale Kontur nach dem Stande der Technik be
inhaltet, damit es ermöglicht wird, die Sonde von Teilen
des Werkstücks abzuheben, wenn sich die Sonde von einem
Ort zum anderen bzw. von einer Stelle des Werkstücks zur
anderen bewegt.
Die Betriebsalgorithmen für die Einrichtung nach der vor
liegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die
Fign. 19 bis 24 beschrieben.
Es sei zunächst auf Fig. 19 Bezug genommen, in der ein
Ablaufdiagramm dargestellt ist, welches die Gesamtbe
triebsweise der Einrichtung nach der vorliegenden Erfin
dung veranschaulicht, und zwar unter Einschluß des Mikro
prozessors 100 der Elektronikeinheit 12, der hier als
VMS-Computer bezeichnet ist.
Beim Beginn des Betriebs werden sowohl Statusdaten von
dem CNC-Positionscodierer 16 als auch Rahmendaten von
dem Sensorkopf 10 gelesen, und die jeweiligen Daten wer
den empfangen, und die Subroutine ANALYSE wird begonnen.
Es sei nun auf Fig. 20 Bezug genommen, aus der ersicht
lich ist, daß das Analyseprogramm mit einer Systemstatus
kontrolle beginnt. In dem Fall, in dem ein Fehler gefun
den wird, wird eine geeignete Mitteilung, Anzeige, Mel
dung o.dgl. geliefert und der Betrieb wird beendet.
Die Subroutine für die Systemstatuskontrolle ist in Fig.
21 veranschaulicht, und sie weist Kontrollen bezüglich
der Rechtmäßigkeit bzw. Zulässigkeit der Rahmendaten und
der Kopfposition sowie der Geschwindigkeit auf. Eine Un
zulässigkeit, die sich bei einer dieser Kontrollen er
gibt, erzeugt eine Fehlervorgabe. Nachfolgend wird eine
Kontrolle bezüglich der Gegenwart einer speziellen Sta
tusflagge bzw. eines speziellen Statuskennzeichens aus
geführt, gefolgt von einer Kontrolle bezüglich des nor
malen Status. Ein negatives Ansprechen auf die Kontrolle
bezüglich des normalen Status erzeugt eine Spezialstatus
anzeige.
Der normale Statustest ist in Fig. 22 veranschaulicht.
Er umfaßt eine anfängliche Kontrolle, ob die Anzahl von
Übergangsgruppierungen gleich zwei ist. Wenn das nicht
der Fall ist, wird ein Spezialstatus angezeigt.
Als nächstes wird bestimmt, ob die Übergangsgruppierungen
parallel sind. Wenn das nicht der Fall ist, wird die An
zahl von Gruppierungen bestimmt, die alle schwarz (das
heißt vollständig außerhalb des Objekts) sind. Wenn die
Anzahl 1 ist, dann wird ein Spezialstatus angezeigt. Wenn
die Anzahl null ist, dann wird bestimmt, ob die vollstän
dig weißen Teile einander benachbart sind. Wenn nicht,
wird ein Spezialstatus angezeigt. Wenn ja, dann wird der
Normalstatus angezeigt.
Wenn die Übergangsgruppierungen parallel sind, wird be
stimmt, ob alle schwarzen Teile einander benachbart sind.
Wenn nicht, wird ein Spezialstatus angezeigt, wenn ja,
wird der Normalstatus angezeigt.
Es sei nun wieder auf Fig. 20 Bezug genommen, aus der
ersichtlich ist, daß dann, wenn der Normalstatus gefun
den wird, der Randwinkel und die Abweichung berechnet
werden, und zwar basierend auf den empfangenen Rahmen-
und Statusdaten. Dann wird die Dezentrierung berechnet,
und dann werden diese Parameter kontrolliert, um zu se
hen, ob sie rechtmäßig bzw. zulässig sind. Wenn sie
nicht rechtmäßig bzw. zulässig sind, dann wird die oben
beschriebene Fehlerzuweisung ausgeführt und der Betrieb
wird beendet. Wenn die Parameter als annehmbar befunden
werden, wird eine Entscheidung über die Bearbeitungskopf
geschwindigkeit und -versetzung gemäß der Randwinkel-,
Abweichungs- und Dezentrierungsinformation getroffen.
Der Algorithmus zum Auswählen einer angemessenen Licht
quelle für die Beleuchtung ist in Fig. 23 veranschaulicht
und weist eine Bestimmung darüber auf, ob die Übergangs
gruppierungen parallel sind. Wenn ja, dann wird eine
Fall-A-Situation angezeigt, und die innenseitige Grup
pierung ist eine vollständig weiße Gruppierung, das
heißt vollständig innerhalb des Objekts. Wenn nein, wird
eine Fall-B-Situation angezeigt, und es wird eine Bestim
mung über die Anzahl der vollständig schwarzen Gruppie
rungen durchgeführt. Wenn die Anzahl null ist, wird eine
Fall-B2-Situation angezeigt. Wenn die Anzahl zwei ist,
wird eine Fall-B1-Situation angezeigt.
Die Situationen des Falls A, des Falls B 1 und des Falls
B 2 sind in den Fig. 24A bis 24C veranschaulicht. In je
der dieser Darstellungen ist die vordere Gruppierung mit
L bezeichnet, während die nachfolgende Gruppierung mit F
und die betätigte bzw. aktivierte Lichtquelle mit S be
zeichnet sind.
Sowohl im Falle B 1 als auch im Falle B 2 wird bestimmt, ob
der Winkel γ F zwischen der Kontur und der folgenden Grup
pierung kleiner als 1/Quadratwurzel aus 2 ist. In dem
Fall B 1 gilt, daß dann, wenn γ F kleiner als 1/Quadrat
wurzel aus 2 ist, die innenseitige bzw. innere Gruppie
rung der Folger ist. In dem Fall B 2 gilt, wenn γ F kleiner
als 1/Quadratwurzel aus 2 ist, die innere bzw. innenseitige
Gruppierung die Gruppierung parallel zu dem Führer ist. Für
den Fall B 1 gilt, wenn γ F größer als 1/Quadratwurzel aus 2
ist, daß die innenseitige bzw. innere Gruppierung der
Führer ist. Für den Fall B 2 gilt, daß dann, wenn γ F
kleiner als 1/Quadratwurzel aus 2 ist, die innenseitige
bzw. innere Gruppierung die Gruppierung parallel zu dem
Folger ist (unter Führer wird hier die führende Gruppie
rung und unter Folger die folgende Gruppierung verstan
den).
Als nächstes wird die Lichtquelle S, die eng hinter der
innenseitigen bzw. inneren Gruppierung zentriert ist,
beleuchtet bzw. aktiviert. Danach wird die Konturpunkt
koordinate berechnet und in einer Konturdatei gespei
chert. Nachfolgend wird ein Statusvektor berechnet und
in einer Statusdatei gespeichert.
Wenn ein Spezialstatus gefunden wird, wird der spezifi
sche Spezialfall, der aufgetreten ist, identifiziert.
Wenn es nicht ein rechtmäßiger bzw. zulässiger Fall ist,
folgt eine Fehlerprozedur, während, wenn er rechtmäßig
bzw. zulässig ist, eine Entscheidung über die Kopfge
schwindigkeit und -versetzung gemäß einer speziellen
Subroutine, die spezifisch für den gegebenen Spezialfall
ist, getroffen wird. Die Lichtquelle wird dann ausge
wählt, und der Konturpunkt und der Statusvektor werden
dann wie in dem Normalstatusfall ausgewählt.
Die Spezialstatusuntersuchung versucht, die Spezialsta
tussituationen in eine Spezialstatuskategorie aus einer
Mehrzahl von Spezialstatuskategorien zu klassifizieren.
Die Fig. 25A und 25B veranschaulichen zwei Spezialstatus
kategorien des A-Typs. Die Fig. 26A und 26B veranschau
lichen zwei Spezialstatuskategorien des B-Typs. Die Fig.
27A und 27B veranschaulichen zwei Spezialstatuskatego
rien des C-Typs. Die Fig. 28A und 28B veranschaulichen
zwei Spezialstatuskategorien des D-Typs. Die Fig. 29
veranschaulicht eine Spezialstatuskategorie des E-Typs.
Die verschiedenen Typen von Spezialstatuskategorien wer
den mittels der folgenden Parameter klassifiziert:
- 1. die Anzahl von vollständig schwarzen Gruppierungen;
- 2. die Anzahl von vollständig weißen Gruppierungen;
- 3. die Anzahl von vollständig schwarzen Gruppierun gen benachbart einem weißen Teil einer Gruppierung;
- 4. die Anzahl von vollständig weißen Gruppierungen benachbart einem schwarzen Teil einer Gruppierung; und
- 5. die Anzahl von weißen Teilen benachbart schwar zen Teilen.
Es sei nun wieder auf Fig. 19 Bezug genommen, wonach auf
die Vollendung des Analyseprogramms von dem System Ge
schwindigkeits- bzw. Geschwindigkeitsrichtungs- und Ver
setzungsbefehle an die CNC-Steuereinrichtung und Licht
quellenwählbefehle an die Elektronik in dem Sensorkopf
10 geliefert werden.
Danach wird bestimmt, wann die Abtastperiodenzeitverzö
gerung t 1 zwischen den Messungen verstrichen ist. Wenn das
aufgetreten ist, wird der Sensorbetriebstaktgeber auf
null gestellt, und der Meßzyklus für eine neue Messung
wird von neuem begonnen.
Es sei nun auf Fig. 30 Bezug genommen, die eine Einrich
tung zum Prüfen von CNC-Programmen ohne die Notwendig
keit einer Erprobungsbearbeitung und die hohen Kosten-
und Zeiterfordernisse, die damit verbunden sind, veran
schaulicht. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine
Einrichtung 140 zur Verfügung gestellt, welche bewirkt,
daß ein CNC-Programm unter Benutzung konventioneller
Techniken so verarbeitet wird, daß eine dreidimensiona
le Beschreibung des bearbeiteten Objekts, welche durch
dieses Programm erzeugt werden soll, definiert bzw. ge
geben wird. Außerdem ist die Einrichtung 142 vorgesehen,
welche bewirkt, daß diese dreidimensionale Beschreibung
weiterverarbeitet wird, und zwar auch mittels konventio
neller Techniken, um eine synthetische Zeichnung 144
des bearbeiteten Objekts zu erzeugen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird die synthetische Zeichnung mittels einer
Vergleichseinrichtung 146, die auch von konventionellem
Aufbau ist, mit der CAD-Datei für das gleiche Objekt ver
glichen. Die Vergleichseinrichtung 146 arbeitet in der
Weise, daß sie eine Ausgangsanzeige bzw. -angabe 148 von
irgendwelchen Diskrepanzen zwischen der CAD-Datei, die
eine geometrische Beschreibung ist, und der geometri
schen Beschreibung, die in der synthetischen Zeichnung 144,
welche von dem CNC-Programm erzeugt worden ist, verwirk
licht ist, liefert.
Gemäß einem wahlweisen Merkmal kann das CNC-Programm und/
oder die dreidimensionale Beschreibung und/oder die syn
thetische Zeichnung mit gespeicherten Parametern oder
Konfigurationskriterien, wie beispielsweise minimale
oder maximale Bearbeitungsdicke, zur Bestimmung der Kon
formität der CNC-Programminstruktionen mit vorbestimmten
Kriterien und zum Erhalten einer angemessenen Ausgangs
anzeige bzw. -angabe von Nichtkonformitäten verglichen
werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß das vorstehend beschrie
bene Verfahren durch seine relativ kleine Berechnungs
belastung charakterisiert ist, da nur ein Übergang pro
Gruppierung in dem Speicher festgehalten werden muß, und
infolgedessen erfordert das beschriebene Verfahren nur
eine relativ kleine Berechnungsleistung. Jedoch ist die
Erfindung nicht auf die hier beschriebene Ausführungs
form beschränkt, und insbesondere ist es möglich, eine
große Anzahl von Übergängen pro Gruppierung in dem Spei
cher festzuhalten, oder einige oder alle Bildelemente
festzuhalten, wenn das gewünscht wird.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die be
schriebenen und dargestellten Ausführungsformen be
schränkt, sondern sie läßt sich im Rahmen des Gegen
standes der Erfindung, wie er in den Patentansprüchen
angegeben ist, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfin
dungsgedankens, wie er sich aus den gesamten Unterla
gen ergibt, in vielfältiger Weise abwandeln und mit
Erfolg ausführen.
Claims (14)
1. Einrichtung zum automatischen Nachlauf und zur
Konturmessung, dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine auf einem CNC-Bearbeitungskopf (13) an
gebrachte elektro-optische Abtasteinrichtung (10) zum
Abgeben einer Ausgangsangabe von Konturen eines Objekts
in dem präzisen Rahmen des Bezugs des CNC-Bearbeitungs
kopfs (13) umfaßt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die elektro-optische
Abtasteinrichtung (10) ein erstes und zweites Paar (30,
32) von im Abstand voneinander befindlichen linearen
Detektorgruppierungen (42, 44; 46, 48) umfaßt, wobei sich das
erste und zweite Paar (30, 32) senkrecht zueinander er
strecken.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektro-optische
Abtasteinrichtung (10) einen Strahlenteiler (28) umfaßt,
der einen ersten Teil von einfallendem Licht zu dem er
sten Paar (30) von im Abstand voneinander befindlichen
linearen Detektoren (40, 44), die in einer ersten Ebene
liegen, liefert, und der einen zweiten Teil von ein
fallendem Licht zu dem zweiten Paar (32) von im Ab
stand voneinander befindlichen linearen Detektoren (46,
48), die einer zweiten Ebene, welche senkrecht zu der
ersten Ebene ist, liegen, liefert.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste und zweite
Paar (30, 32) von linearen Detektoren (42, 44; 46, 48) und
der Strahlenteiler (28) eine äquivalente Detektorgrup
pierung (50) in der Form einer planaren bzw. ebenen
Gruppierung bilden, welche den Umfang eines Rechtecks
bildet bzw. begrenzt.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste und zweite
Paar (30, 32) von linearen Detektoren (42, 44; 46, 48) und
der Strahlenteiler (28) eine äquivalente Detektorgrup
pierung in der Form einer planaren bzw. ebenen Grup
pierung bilden, welche den Umfang eines Kreises begrenzt
bzw. bildet.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß sie außer
dem eine Einrichtung (12) zum Abtasten bzw. Fühlen
einer Richtung der Bewegung der Abtasteinrichtung (10)
mit Bezug auf das zu messende Objekt umfaßt, sowie eine
Einrichtung (12) zum Bestimmen der vorderen Gruppierung
mit Bezug auf die Richtung der Bewegung, und zwar zum
Liefern einer Richtungsinformation, und eine Einrich
tung (12) zum Bestimmen einer Gruppierung, welche der
äquivalenten Detektoranordnung mit Bezug auf die Rich
tung der Bewegung folgt, und zwar zum Liefern einer Meß
information.
7. Einrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sie außerdem eine Einrichtung (12) zum Aufrechter
halten einer konstanten Abtastrate über die Zeit, wäh
rend die Kopfgeschwindigkeit variiert, umfaßt, so daß
dadurch in nichtlinearen Bereichen einer Objektkontur
eine relativ größere Anzahl von Meßabtastungen im Ver
gleich mit linearen Bereichen geliefert wird.
8. Einrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß sie
außerdem eine Einrichtung (84) zum wahlweisen Beleuch
ten des Objekts in Abhängigkeit von dessen Ausrichtung
und/oder Anordnung relativ zu den Detektorgruppierungen
(42, 44; 46, 48) umfaßt.
9. Einrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß sie
außerdem eine automatische Fokussierungs- bzw. Scharf
stelleinrichtung (98) zum Scharfhalten des Bildes der
Kontur eines Objekts auf den Detektorgruppierungen
(42, 44; 46, 48) umfaßt.
10. Einrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
sie eine Nichtkontakt-Bereichsbestimmungseinrichtung
zum Liefern von Meßinformationen in drei Dimensionen
umfaßt.
11. Einrichtung zum Prüfen eines CNC-Programms vor
der Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet,
daß sie folgendes umfaßt:
eine Einrichtung (142) zum Erzeugen einer dreidi mensionalen Beschreibung eines bearbeiteten Werkstücks auf der Basis eines CNC-Programms hierfür;
eine Einrichtung (144) zum Erzeugen einer synthe tischen Zeichnung des bearbeiteten Werkstücks aus der dreidimensionalen Beschreibung; und
eine Einrichtung (146) zum Vergleichen der synthe tischen Zeichnung mit einer entsprechenden CAD-Datei für das bearbeitete Werkstück, so daß eine Ausgangsan zeige bzw. -angabe von Diskrepanzen zwischen denselben geliefert wird.
eine Einrichtung (142) zum Erzeugen einer dreidi mensionalen Beschreibung eines bearbeiteten Werkstücks auf der Basis eines CNC-Programms hierfür;
eine Einrichtung (144) zum Erzeugen einer synthe tischen Zeichnung des bearbeiteten Werkstücks aus der dreidimensionalen Beschreibung; und
eine Einrichtung (146) zum Vergleichen der synthe tischen Zeichnung mit einer entsprechenden CAD-Datei für das bearbeitete Werkstück, so daß eine Ausgangsan zeige bzw. -angabe von Diskrepanzen zwischen denselben geliefert wird.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie außerdem eine Ein
richtung (146) zum Vergleichen des CNC-Programms und/
oder der dreidimensionalen Beschreibung und/oder der
synthetischen Zeichnung mit gespeicherten akzeptablen Be
arbeitungsparametern und zum Abgeben einer Ausgangs
angabe bzw. -anzeige von Diskrepanzen zwischen Elemen
ten des CNC-Programms und der akzeptablen Bearbeitungs
parameter umfaßt.
13. Verfahren zum Prüfen eines CNC-Programms vor
dem Bearbeiten, dadurch gekennzeichnet,
daß es die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
Erzeugen einer dreidimensionalen Beschreibung eines bearbeiteten Werkstücks auf der Basis eines CNC-Pro gramms hierfür;
Erzeugen einer synthetischen Zeichnung des bear beiteten Werkstücks aus der dreidimensionalen Beschrei bung; und
Vergleichen der synthetischen Zeichnung mit einer entsprechenden CAD-Datei für das bearbeitete Werkstück, so daß eine Ausgangsangabe bzw. -anzeige von Diskrepan zen zwischen denselben abgegeben wird.
Erzeugen einer dreidimensionalen Beschreibung eines bearbeiteten Werkstücks auf der Basis eines CNC-Pro gramms hierfür;
Erzeugen einer synthetischen Zeichnung des bear beiteten Werkstücks aus der dreidimensionalen Beschrei bung; und
Vergleichen der synthetischen Zeichnung mit einer entsprechenden CAD-Datei für das bearbeitete Werkstück, so daß eine Ausgangsangabe bzw. -anzeige von Diskrepan zen zwischen denselben abgegeben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß es außerdem die Ver
fahrensschritte des Vergleichens des CNC-Programms und/
oder der dreidimensionalen Beschreibung und/oder der
synthetischen Zeichnung mit gespeicherten akzeptablen
Bearbeitungsparametern und des Erzeugens bzw. Abgebens
einer Ausgangsangabe bzw. -anzeige von Diskrepanzen
zwischen Elementen des CNC-Programms und den akzeptab
len Bearbeitungsparametern umfaßt.
Applications Claiming Priority (1)
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