DE4316236C1 - Verfahren zur Ermittlung der Koordinaten des Antastpunktes auf einem Werkstück bei der dimensionellen Messung von Werkstücken mit Hilfe eines Sensors - Google Patents
Verfahren zur Ermittlung der Koordinaten des Antastpunktes auf einem Werkstück bei der dimensionellen Messung von Werkstücken mit Hilfe eines SensorsInfo
- Publication number
- DE4316236C1 DE4316236C1 DE19934316236 DE4316236A DE4316236C1 DE 4316236 C1 DE4316236 C1 DE 4316236C1 DE 19934316236 DE19934316236 DE 19934316236 DE 4316236 A DE4316236 A DE 4316236A DE 4316236 C1 DE4316236 C1 DE 4316236C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- time
- sensor
- voltage
- curve
- point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
- G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
- G01B21/045—Correction of measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
- G01B7/008—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
- G01B7/008—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
- G01B7/012—Contact-making feeler heads therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung
der Koordinaten des Antastpunktes auf einem Werkstück bei
der dimensionellen Messung von Werkstücken mit Hilfe eines
Sensors, bei dem die Signale als elektrische Spannungswerte
in Abhängigkeit von der Zeit vor, beim und nach dem
Anfahren des Meßpunktes erzeugt werden. Der Sensor weist
beispielsweise ein piezoelektrisches Element, induktive,
kapazitive, optische Signale erzeugende Elemente oder
dergleichen auf (der Einfachheit halber als
piezoelektrisches Element bezeichnet), welche bei
mechanischer Belastung, hier dem Antastdruck des Sensors,
elektrische Spannungen erzeugen. Diese Spannungen werden
zeitabhängig in einen Rechner eingegeben, der sie den
gleichzeitig aufgezeichneten Verschiebekoordinaten des den
Sensor tragenden Tastkopfes zuordnet.
Die Schwierigkeit bei einer derartigen dimensionellen
Messung ist die, daß man bei der Antastung des Werkstückes
den genauen Antastzeitpunkt kennen muß, um zu einem genauen
Wert der Antastkoordinaten zu kommen. Das piezoelektrische
Element oder dergleichen ist nun aber nicht nur den durch
den Sensor ausgeübten Druckbelastungen ausgesetzt, sondern
auch Umwelteinflüssen, zum Beispiel Schallwellen,
Erschütterungen und dergleichen. Deshalb erhält man
durchweg eine leicht gezackte Sensorsignalkurve. Beim
Anfahren des Sensors an das auszumessende Werkstück erhält
man somit im Diagramm nicht eine parallel zur Zeitachse als
Abszisse liegende Gerade als Spannungskurve, wenn die
Spannung als Ordinate im Diagramm aufgetragen wird, sondern
eine mit Zacken versehene Gerade parallel zur Abszisse.
Wird in der Umgebung des Tastkopfes ein sehr energiereicher
Schall erzeugt, beispielsweise ein knallartiges Geräusch,
indem zum Beispiel ein Gegenstand auf den Fußboden fällt,
dann erhält man im Anfahrintervall des Sensors in der
zugeordneten Spannungskurve einen starken, kurzzeitigen
Ausschlag, den die Meßeinrichtung bei der Aufarbeitung der
Signale als Antastpunkt wertet. Deshalb muß man derartige
Signalstörungen beim Aufarbeiten der Anfahrsignale des
Sensors ausschließen.
Nach dem Stand der Technik erfolgt ein solcher
Ausschluß dadurch, daß man die durch die Antastkurve vom
Antastzeitpunkt an im wesentlichen stetig bis zu einem
Maximalwert ansteigende Kurve einen Spannungsschwellenwert
überschreiten läßt, derart, daß der Schnittpunkt der
Spannungskurve mit diesem Schwellenwert als Antastpunkt im
Diagramm angesehen wird. Durch diese Vorgabe eines
Schwellenwertes bedingt, werden sämtliche unterhalb dieses
Schwellenwertes liegenden Störwerte der Spannung
unberücksichtigt gelassen. Der hierdurch auftretende
Nachteil ist jedoch der, daß bei Erreichen des
Schwellenwertes der wahre Antastzeitpunkt (t0) zeitlich
bereits überschritten ist. Werden deshalb die zu diesem
Schwellenwertzeitpunkt (t1) zugeordneten Koordinaten
bestimmt, so sind diese grundsätzlich mit einem Fehler
behaftet. Der Fehler wird umso größer, je flacher der
Anstieg der Kurve ab dem Berührungszeitpunkt (t0) des
Sensors am Werkstück ist. Der Anstieg der Kurve ist dann
sehr steil, wenn das anzutastende Werkstück aus einem
harten Material besteht. Der Anstieg der Kurve ist dagegen
dann sehr flach, wenn das anzutastende Werkstück aus einem
weichen Material besteht, zum Beispiel aus einem weichen
Metall, wie zum Beispiel Aluminium, oder zum Beispiel aus
einem Kunststoff. Der Antastzeitpunkt beim Anfahren eines
weichen Materials läßt sich daher nach dem Stand der
Technik häufig nicht mehr genügend genau bestimmen.
Aus der DE-OS 29 47 394 ist ein Meßtaster bekannt, bei
dem der Zeitpunkt der Berührung des Tasters mit dem
Werkstück mittels eines, dem festen Teil des Tastkopfes
zugeordneten Beschleunigungs- oder Kraftsensors
bewerkstelligt wird, der bei Berührung einen elektrischen
Impuls abgibt, der wie ein schalterähnliches Signal
weiterverarbeitet wird.
In der DE-OS 28 20 813 wird eine Anordnung
beschrieben, die zusätzlich zu dem die Berührung
kennzeichnenden, dem beweglichen Teil des Tastkopfes
zugeordneten Signalgeber einen weiteren Sensor beinhaltet,
der die Auslenkung des beweglichen Teiles des Tastkopfes
detektiert, und dessen Signal die vom Signal des ersten
Signalgebers eingespeicherten Meßwerte freigibt.
Die DE-AS 27 12 181 beschreibt einen Taster, bei dem
der berührungsempfindliche Sensor zwischen den Teilen des
zweistückig ausgebildeten beweglichen Teils des Tastkopfes
angeordnet ist. Das vom Berührungssensor bei Berührung
erzeugte elektrische Signal löst bei Überschreitung einer
vorbestimmten Signalhöhe den bekannten Vorgang des
Einspeicherns der Daten der Meßwertgeber der
Koordinatenachsen aus.
Allen drei Anordnungen ist die schalterartige
Auswertung des vom Berührungssensor erzeugten elektrischen
Signals gemein. Laufzeiteffekte, die durch die Mechanik
oder auch durch eine endliche Anstiegszeit des
Sensorsignals hervorgerufen werden und Meßfehler bei der
Bestimmung des wahren Berührungszeitpunktes hervorrufen,
werden nicht berücksichtigt.
In der AT-PS 369 164 ist ein Verfahren beschrieben,
wie durch digitale Tiefpaßfilterung Vibrationen von Taster
und Werkstück aus dem Meßergebnis eliminiert werden können.
Hierbei handelt es sich um einen Meßfühler an einer
Werkzeugmaschine, der den Bearbeitungsvorgang bei Erreichen
eines bestimmten Materialabtrages stoppen soll. Dabei
befindet sich der Meßfühler während des
Bearbeitungsvorganges in ständigem Kontakt mit dem
Werkstück. Dieses Verfahren ist auf das erfindungsgemäße
Problem nicht anwendbar, weil der funktionale Verlauf der
Sensormeßkurve bei stoßartiger Antastung nicht durch
Überlagerung einiger weniger Fourierkomponenten mit einer
Geraden modellierbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Antastzeitpunkt
genauer als bisher zu bestimmen, das heißt die
Zeitdifferenz zwischen dem wahren Antastzeitpunkt (t0) des
Werkstückes und dem Zeitpunkt (t1) bei Erreichen des
Schwellenwertes der Spannung praktisch gegen Null
gehenzulassen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren des Anspruches
1 gelöst.
Dadurch, daß jetzt die vom Sensor erzeugte
Spannungskurve etwa vom Antastzeitpunkt (t0) an als
Funktion U = f(t) mit U = Spannung und t = Zeit für einen
vorgegebenen Zeitraum, zumindest aber für den ansteigenden
Ast, approximiert wird und anschließend der Zeitpunkt (t*)
für den Wert U = O ermittelt wird, erhält man einen
Zeitpunkt (t*) für die Antastung, welcher äußerst nahe beim
wahren Antastzeitpunkt (t0) liegt, in jedem Fall wesentlich
näher als der Zeitpunkt (t1) bei Zugrundelegung des
Schwellenwertes.
Die zu dem Wert (t*) gehörenden Koordinaten sind damit
wesentlich genauer als die nach dem Stand der Technik dem
Schwellenwert (t1) zugeordneten Koordinaten des
Antastpunktes.
Bei der Approximation kommt es im wesentlichen darauf
an, die vom Antastzeitpunkt (t0) ansteigende Spannungskurve
zu approximieren. Der restliche Kurvenverlauf ist für die
eigentliche Messung uninteressant. Er wird nur deshalb
gebraucht, um sicher zu sein, daß der ansteigende Ast auch
tatsächlich vom Antastzeitpunkt (t0) beginnt und nicht etwa
Ast eines Störsignales ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt nicht nur eine
höhere Genauigkeit hinsichtlich der Koordinatenbestimmung
des Antastpunktes des Werkstückes, sondern auch eine Reihe
von weiteren Vorteilen.
Bei den bisherigen Verfahren wurde geprüft, ob der
ermittelte Meßwert im Bereich des zu erwartenden Meßwertes
liegt und nicht etwa durch irgendeine Störung verfälscht
worden ist. War man sich hier nicht sicher, hat man die
Messung wiederholt, um sozusagen einen glaubhaften Wert zu
erhalten. Eine Wiederholung bei Anwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht mehr erforderlich,
da die Approximation der Antastkurve über einen längeren
vorgegebenen Zeitraum erfolgen kann, so daß man sicher ist,
daß kein Störsignal vorliegt.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist der, daß nicht nur
Werkstücke mit harter Oberfläche mit großer Genauigkeit
ausgemessen werden können, sondern auch Werkstücke mit
relativ weicher Oberfläche, wie Werkstücke aus Kunststoff
und dergleichen. Bei "weichen" Werkstücken verläuft die
Antastkurve, wie bereits erwähnt, ab Antastzeitpunkt (t0)
relativ flach, so daß der bisher verwendete Schwellenwert
erst nach einer relativ langen Zeitspanne erreicht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch für derart
flach verlaufende Kurven mit Vorteil anwenden, da auch bei
flachen Kurven durch die Approximation der Kurve,
insbesondere des vom Berührungszeitpunkt (t0) ansteigenden
Astes, die Nullpunktbestimmung nicht beeinflußt
wird. Man erhält deshalb bei Anwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens auch bei weichen Werkstücken
sehr genaue Meßergebnisse.
Die Steilheit der Antastkurve hängt des weiteren von
der Antastrichtung des Sensors ab. Deshalb mußte nach dem
Stand der Technik darauf geachtet werden, daß die
Antastrichtung etwa senkrecht zur Oberfläche des
anzutastenden Werkstückes liegt. Die Antastrichtung spielt
bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls
keine Rolle mehr.
Weitere Einzelheiten der Erfindung können den
Unteransprüchen entnommen werden.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel zur
Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen:
Fig. 1 das Spannungs-Zeitdiagramm für die
Antastung eines Werkstückes
(U = Spannung, t = Zeit);
Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Auswertung der
Meßergebnisse;
Fig. 3 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung
der Wirkungsweise.
Gemäß Fig. 1 ist mit (10) die Spannungskurve im
Anfahrbereich des Sensors (nicht dargestellt) bezeichnet.
Sie fällt der Einfachheit halber mit der Zeitachse (t)
zusammen und weist die Spannung 0 (Null) auf. Die
Spannungskurve (10) weist geringfügige unregelmäßige Zacken
auf, welche von störenden Einflüssen auf das die
elektrische Spannung erzeugende Element, zum Beispiel ein
piezoelektrisches Element des Sensors (nicht dargestellt),
herrühren, zum Beispiel durch Umweltgeräusche, welche auf
das die Spannung erzeugende Element als Schallwellen
treffen.
Im Punkt (2) des Diagrammes berührt der Sensor das
Werkstück. Von diesem Zeitpunkt an wird auf das zum
Beispiel piezoelektrische Element ein Druck ausgeübt,
welcher einen gezackt ansteigenden Ast der
Sensorsignalkurve (11) erzeugt. Dieser Ast (11) läuft
üblicherweise bis zu einer Spitze (12), um dann wieder im
Bereich (13) als recht unregelmäßig geformte Kurve
abzufallen. In den Bereichen (11, 13) berührt der Sensor
das Werkstück.
Zu dem Antastpunkt (2) gehört die Zeit (t0) als wahrer
Antastzeitpunkt.
Zu den Verschiebungsgrößen des Sensors in Abhängigkeit
von der Zeit gehören die im oberen Teil des Diagrammes
eingezeichneten Sinus- und Cosinuskurven, aus denen die
Koordinatenwerte für die Größe der Verschiebung des Sensors
in der zugeordneten Koordinatenrichtung in bekannter Weise
abgelesen werden können.
Geht man vom Antastpunkt (2), das heißt vom Wert (t0)
senkrecht nach oben, wird die Cosinuskurve im Punkt (C0)
geschnitten und die Sinuskurve im Punkt (S0). Aus den
Sinus- und Cosinuswerten (C0) und (S0) lassen sich die
genauen Verschiebekoordinaten (x, y, z) des Meßpunktes auf
dem Werkstück, bezogen auf den Zeitpunkt (t0) ermitteln.
Wirken im Anfahrbereich (10) zum Beispiel störende
Schallwellen auf das zum Beispiel piezoelektrische Element
des Sensors, zum Beispiel ein knallartiges Geräusch durch
Aufprall eines Gegenstandes, zum Beispiel auf den Fußboden,
dann erzeugen die hierdurch verursachten Schallwellen einen
scharfen Spannungsimpuls (10a) im Anfahrbereich (10). Damit
ein solcher Impuls nicht als Antastsignal gewertet wird,
legt man nach dem Stand der Technik parallel zur t-Achse
eine spannungsschwelle (US). Erst dann, wenn die Spannung
(U) die Spannungsschwelle (US) durchfährt, wird die
zugehörige Zeit (t1) für die Ermittlung der Koordinaten des
Tasters benutzt. Im Diagramm ist dies also der Schnittpunkt
der Spannungsschwelle (US) mit dem Ast (11) der Antastkurve
(10). Die zu dieser Zeit (t1) gehörenden Sinus- und
Cosinuswerte (C1) und (S1) weichen, wie man aus den Sinus-
und Cosinuskurven erkennen kann, erheblich von den wahren
Antastwerten (C0), (S0) ab. Die Abweichungen werden umso
größer, je flacher der ansteigende Ast (11) der
Spannungskurve im Antastbereich verläuft.
In Fig. 3 ist dieser Sachverhalt dargelegt. Mit (11)
ist der ansteigende Ast der Spannungskurve (10) bei
Auftreffen des Sensors auf einen harten Körper bezeichnet
und mit (14) der ansteigende Ast der Spannungskurve (10b)
bei Auftreffen des Sensors auf ein weiches Material. Man
erkennt, daß die Zeitdifferenz (t1) zum wahren
Antastzeitpunkt (t0) bei der Kurve (11) wesentlich kleiner
ist als die Zeitdifferenz zwischen Antastwert (t2) im
Schnittpunkt (A2) der Kurve (14) mit der
Schwellenwertkurve. Das heißt, je flacher die Antastkurve
ansteigt, umso größer wird der Meßfehler.
Gemäß der Erfindung wird die Zeitdifferenz zwischen
dem wahren Antastzeitpunkt (t0) und dem Schwellenzeitwert
(t1) oder (t2) dadurch verringert, daß wenigstens der
ansteigende Ast (11) oder der Ast (14) der Berührungskurve
gemäß Fig. 3 durch eine gekrümmte Kurve (20) oder eine
Gerade (20a) oder durch eine andere Kurve höherer Ordnung
approximiert und der Schnittpunkt (t*) dieser Kurven für
den Spannungswert 0 (Null) ermittelt wird. Man erkennt, daß
der Wert (t*) wegen der Approximation des Astes (11) oder
(14) stets wesentlich näher am wahren Antastpunkt (t0)
liegt und auch liegen muß als die durch den
Schwellenwertschnittpunkt (A) oder (A2) ermittelten Werte
(t1) oder (t2).
Geht man deshalb in Fig. 1 vom Punkt (t*) senkrecht
nach oben in die Sinus- und Cosinuskurven, wird die
Cosinuskurve im Punkt (C*) geschnitten und die Sinuskurve
im Punkt (S*). Man erkennt, daß diese Werte wesentlich
genauere Koordinatenwerte für den Antastpunkt liefern als
der bisher verwendete Schwellenwert.
Das Beispiel zeigt ferner, daß, je genauer man den
aufsteigenden Ast (11) der Antastkurve approximiert, umso
genauer ist das Ergebnis, weil bei Verwendung von Kurven
höherer Ordnung als Approximationskurven die Differenz
zwischen den Werten (t0) und (t*) dann praktisch gegen Null
geht.
Der sich an den ansteigenden Ast (11) oder (14)
anschließende Kurventeil (13) wird für die Bestimmung des
Antastzeitpunktes (t*) nicht benötigt. Er dient lediglich
zur Kontrolle dafür, daß der ansteigende Ast (11) oder (14)
auch tatsächlich ein vom Berührungspunkt (t0) ausgehender
Ast ist und keine Störfunktion, wie zum Beispiel die Spitze
(10a) im Anfahrbereich des Sensors.
Die beschriebene Zuordnung als approximierter
Antastzeitpunkt (t*) zu den Sinus- und Cosinus-Signalen des
Maßstabes und der daraus folgenden Berechnung als
Koordinatenwerte wird für jede Koordinatenrichtung (x, y,
z) und gegebenenfalls bei Verwendung eines Rundtisches für
den Drehwinkel (w) getrennt ausgeführt.
Gemäß Fig. 2 werden die Sinus-Cosinus-Signale der
Maßstäbe der Bewegungsachsen (x, y, z), die zum Zeitpunkt
(t0) die Lage-Information des Antastpunktes enthalten, in
einen Analog-Digital-Wandler (15) eingegeben, ebenso die
Signale (w) des Drehwinkelgebers eines gegebenenfalls
verwendeten Rundtisches. Das vom piezoelektrischen Element
erzeugte Tastsignal wird als zeitabhängiges Spannungs
signal (t) ebenfalls in den Analog-Digital-Wandler (15)
eingegeben. Der Analog-Digital-Wandler (15) gibt seine
Werte in eine Speichertabelle (16), die die Werte weiter in
den Rechner (17) eingibt. Diese Einspeicherung erfolgt
fortwährend nach dem FIFO-Prinzip (first in - first out) in
der Art eines Rollspeichers. Hierbei werden in
vorbestimmten zeitlichen Abständen die Spannungswerte der
beschriebenen Signale digitalisiert und eingespeichert,
wobei nach einer vorbestimmten Zahl von Speichervorgängen
das am weitesten in der Vergangenheit liegende Datum
gelöscht wird. Dadurch ist es zu jedem Zeitpunkt möglich,
die eingespeicherten Signale eine gewisse Zeit in die
Vergangenheit zurückzuverfolgen. Unmittelbar in den Rechner
(17) wird ein mechanisches Tasterbewegungssignal (TB)
eingegeben, das die mechanische Auslenkung des Tasters aus
seiner Ruhelage nach einer erfolgten Antastung
kennzeichnet. Dieses Signal erscheint zum Beispiel zum
Zeitpunkt (1) in Fig. 1. Dieses Tasterbewegungssignal
veranlaßt den Rechner, den Inhalt des Rollspeichers und die
augenblickliche Sensorposition einzufrieren. Bei
ausreichender Speichertiefe steht nun das gesamte
Signalspektrum vom Zeitpunkt (1) der Fig. 1 rückwärts bis
über den Zeitpunkt (2) hinaus, der den Zeitpunkt der
Antastung darstellt, zur weiteren Bearbeitung zur
Verfügung. Nach Ermittlung des gesuchten Meßwertes wird der
Rollspeicher gelöscht, und die fortwährende Einspeicherung
der beschriebenen Signale wird erneut gestartet, bis nach
der nächsten Antastung das Tasterbewegungssignal den
Speicherzustand wieder einfriert.
Selbstverständlich ist es auch möglich, das
Tasterbewegungssignal nicht als eigenständiges Signal zu
gewinnen, sondern zum Beispiel aus dem Überschreiten einer
vorbestimmten Schwelle des Sensorsignals.
Grundsätzlich kann man die vom Sensor erzeugte
Spannungskurve über ein längeres Intervall approximieren
und hierfür auch Kurven sehr hoher Ordnung verwenden. Der
Rechner hat dann jedoch wesentlich mehr Rechenarbeit zu
leisten und braucht deshalb mehr Rechenzeit. Das Ergebnis
muß hierdurch nicht unbedingt besser werden, denn es genügt
im wesentlichen, einerseits den von der wahren Antastzeit
(t0) ausgehenden Ast (11) oder (14) genügend genau zu
approximieren, um zu dem nahezu fehlerfreien
Approximationszeitwert (t*) zu kommen und andererseits als
Approximationskurve eine Kurve geeigneter Ordnung zu
wählen.
Bezugszahlliste
1 Intervallpunkt
2 Berührungspunkt
10 Spannungskurve
10a Störimpuls im Anfahrbereich
10b Spannungskurve
11 ansteigender Ast im Berührungsbereich des Sensors
12 Spitze
13 Bereich, Berührungsbereich
14 ansteigender Ast im Berührungsbereich des Sensors
15 Analog-Digital-Wandler
16 Speichertabelle
17 Rechner
18 Speicherbefehl
20 approximierte Gerade
20a approximierte Gerade
t0 wahrer Antastzeitpunkt
t1 Zeitpunkt des Erreichens eines Schwellenwertes
t2 Schwellenwert
t* approximierter Antastzeitpunkt
A Schnittpunkt
A2 Schnittpunkt
C0 Cosinuswert für t0
S0 Sinuswert für t0
C1 Cosinuswert für t1
S1 Sinuswert für t1
C* Cosinuswert für den Approximationszeitpunkt t*
S* Sinuswert für den Approximationszeitpunkt t*
TB mechanisches Tasterbewegungssignal
US Spannungsschwellenwert
x Koordinatenrichtung
y Koordinatenrichtung
z Koordinatenrichtung
w Drehwinkelgeberwert
U Spannung
US Spannungsschwellenwert
t Zeit/Zeitachse
2 Berührungspunkt
10 Spannungskurve
10a Störimpuls im Anfahrbereich
10b Spannungskurve
11 ansteigender Ast im Berührungsbereich des Sensors
12 Spitze
13 Bereich, Berührungsbereich
14 ansteigender Ast im Berührungsbereich des Sensors
15 Analog-Digital-Wandler
16 Speichertabelle
17 Rechner
18 Speicherbefehl
20 approximierte Gerade
20a approximierte Gerade
t0 wahrer Antastzeitpunkt
t1 Zeitpunkt des Erreichens eines Schwellenwertes
t2 Schwellenwert
t* approximierter Antastzeitpunkt
A Schnittpunkt
A2 Schnittpunkt
C0 Cosinuswert für t0
S0 Sinuswert für t0
C1 Cosinuswert für t1
S1 Sinuswert für t1
C* Cosinuswert für den Approximationszeitpunkt t*
S* Sinuswert für den Approximationszeitpunkt t*
TB mechanisches Tasterbewegungssignal
US Spannungsschwellenwert
x Koordinatenrichtung
y Koordinatenrichtung
z Koordinatenrichtung
w Drehwinkelgeberwert
U Spannung
US Spannungsschwellenwert
t Zeit/Zeitachse
Claims (5)
1. Verfahren zur Ermittlung der Koordinaten des
Antastpunktes auf einem Werkstück bei der dimensionellen
Messung von Werkstücken mit Hilfe eines Sensors, bei dem
die Signale des Sensors als elektrische Spannungswerte in
Abhängigkeit von der Zeit vor, beim und nach dem Anfahren
des Meßpunktes erhalten werden, wobei der Zeitpunkt der
Berührung des Werkstückes durch den Sensor durch den
Anstieg der genannten Spannungswerte über ein vorbestimmtes
Maß hinaus bestimmt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Spannungswerte, wenigstens vom Zeitpunkt der Berührung des
Werkstückes durch den Sensor an, innerhalb eines
vorgewählten Zeitintervalles digitalisiert in einen Rechner
eingegeben werden, daß mit Hilfe der digitalisierten Werte
eine Funktion U = f(t) (U = Spannung, t = Zeit) gebildet
wird und der Zeitpunkt (t*) für die Spannung 0 (Null) als
Zeitpunkt der Antastung anhand der erstellten Funktion
rechnerisch ermittelt wird sowie die zu diesem Zeitpunkt
(t*) gehörenden Koordinaten des Sensors als Meßpunkt auf
dem Werkstück.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Diagramm die
Spannungskurve vom Zeitpunkt (t0) der Berührung des
Werkstückes durch den Sensor einen im wesentlichen
ansteigenden Ast besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß
dieser Ast durch eine Gerade oder durch eine Kurve höherer
Ordnung approximiert wird und der Schnittpunkt der Geraden
oder der Kurve höherer Ordnung mit der Zeitachse für die
Spannung 0 (Null) als t*-Wert ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Ermittlung
des Zeitpunktes der Antastung ein Spannungsschwellenwert
(US) vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
approximierte Spannungskurve (20, 20a) durch den
Schnittpunkt der den Spannungsschwellenwert verkörpernden
Kurve und der vom Sensor erzeugten Spannungskurve (10b)
läuft.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lage-Koordinaten (x, y, z) des Sensors als sinus-
und cosinusförmige Spannungswerte von Gittermaßstäben mit
Hilfe eines oder mehrerer Anlog-Digital-Wandler (15)
gleichzeitig mit dem Signal des Sensors digitalisiert
werden, so daß ein zeitlicher Bezug zwischen den
Sensorsignalen und den Maßstabssignalen herstellbar ist,
daß diese Werte über eine Speichertabelle (16) in einen
Rechner (17) eingegeben werden, welcher die Signale
verarbeitet und den ansteigenden Ast (11) der Antastkurve U
= f(t) des Sensors etwa ab dem Zeitpunkt (t0) der Berührung
des Werkstückes durch den Sensor durch eine Gerade (20, 20a)
oder eine Kurve höherer Ordnung approximiert und den
Spannungsnullpunkt mittels dieser Kurve (20, 20a) als
Antastzeitpunkt (t*) ermittelt und die zugehörigen Meßwert
koordinaten (x, y, z) des angetasteten Punktes, die sich
aus den abgespeicherten Sinus- und Cosinus-Signalen
ermitteln lassen, auf dem Werkstück als Ergebnis liefert.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Bewegung des Tasters die Koordinaten des
Tasters und die Signale der Maßstäbe unmittelbar in den
Rechner (17) eingegeben und die für die Funktionserstellung
nicht mehr benötigten Werte in zeitlichen Abständen
gelöscht werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934316236 DE4316236C1 (de) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | Verfahren zur Ermittlung der Koordinaten des Antastpunktes auf einem Werkstück bei der dimensionellen Messung von Werkstücken mit Hilfe eines Sensors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934316236 DE4316236C1 (de) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | Verfahren zur Ermittlung der Koordinaten des Antastpunktes auf einem Werkstück bei der dimensionellen Messung von Werkstücken mit Hilfe eines Sensors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4316236C1 true DE4316236C1 (de) | 1994-07-21 |
Family
ID=6488138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934316236 Expired - Lifetime DE4316236C1 (de) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | Verfahren zur Ermittlung der Koordinaten des Antastpunktes auf einem Werkstück bei der dimensionellen Messung von Werkstücken mit Hilfe eines Sensors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4316236C1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0556574A2 (de) * | 1992-02-15 | 1993-08-25 | Firma Carl Zeiss | Verfahren zur Koordinatenmessung an Werkstücken |
EP0753717A2 (de) * | 1995-07-13 | 1997-01-15 | Carl Zeiss | Verfahren zur Koordinatenmessung an Werkstücken |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2820813A1 (de) * | 1978-05-12 | 1979-11-15 | Leitz Ernst Gmbh | Verfahren und einrichtung zur messwerterfassung an prueflingen |
DE2712181B2 (de) * | 1977-03-19 | 1980-04-30 | Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim | |
DE2947394A1 (de) * | 1979-11-24 | 1981-05-27 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Einrichtung zur messwerterfassung an prueflingen |
AT369164B (de) * | 1980-06-26 | 1982-12-10 | Heid Ag Maschf | Digitale messanordnung an werkzeugmaschinen |
-
1993
- 1993-05-14 DE DE19934316236 patent/DE4316236C1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2712181B2 (de) * | 1977-03-19 | 1980-04-30 | Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim | |
DE2820813A1 (de) * | 1978-05-12 | 1979-11-15 | Leitz Ernst Gmbh | Verfahren und einrichtung zur messwerterfassung an prueflingen |
DE2947394A1 (de) * | 1979-11-24 | 1981-05-27 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Einrichtung zur messwerterfassung an prueflingen |
AT369164B (de) * | 1980-06-26 | 1982-12-10 | Heid Ag Maschf | Digitale messanordnung an werkzeugmaschinen |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0556574A2 (de) * | 1992-02-15 | 1993-08-25 | Firma Carl Zeiss | Verfahren zur Koordinatenmessung an Werkstücken |
EP0556574A3 (de) * | 1992-02-15 | 1995-05-10 | Zeiss Carl Fa | |
EP0753717A2 (de) * | 1995-07-13 | 1997-01-15 | Carl Zeiss | Verfahren zur Koordinatenmessung an Werkstücken |
EP0753717A3 (de) * | 1995-07-13 | 1998-03-04 | Carl Zeiss | Verfahren zur Koordinatenmessung an Werkstücken |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69119057T2 (de) | Sonden zur messung der kapazitanz | |
EP0753717B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Koordinatenmessung an Werkstücken | |
EP2561312B1 (de) | Verfahren zur koordinatenmessung an werkstücken auf einem koordinatenmessgerät | |
EP0556574B1 (de) | Verfahren zur Koordinatenmessung an Werkstücken | |
EP0019075B1 (de) | Verfahren und Prüfgerät zum Prüfen des Zahnflankenprofils von Zahnrädern grossen Durchmessers | |
DE102015209193A1 (de) | Verfahren zur Erfassung dynamischer Schwingungen eines Rauheitssensors, Verfahren zur Vermessung der Rauheit einer Werkstückoberfläche, Computerprogrammprodukt sowie Messgerät eingerichtet zur Durchführung der Verfahren. | |
DE102016007687A1 (de) | Wellenformanzeigevorrichtung zum Anzeigen einer Schwingungsperiode durch Umsetzen derselben in eine Länge auf einer bearbeiteten Oberfläche | |
EP3480557A1 (de) | Verfahren zum messen eines werkstückes mit einem koordinatenmessgerät | |
EP0668987B1 (de) | Koordinatenmessgerät mit einem taster in form eines festkörperschwingers | |
EP0106181B1 (de) | Prüfverfahren zur Ermittlung der Genauigkeit von Werkzeugmaschinen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE4316236C1 (de) | Verfahren zur Ermittlung der Koordinaten des Antastpunktes auf einem Werkstück bei der dimensionellen Messung von Werkstücken mit Hilfe eines Sensors | |
DE19732713A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Positionsbestimmung | |
EP0508213B1 (de) | Verfahren zur Erfassung und Auswertung von Daten zur Ermittlung einer ungeradlinigen Bewegung eines Fahrzeuges | |
DE3123801C2 (de) | Vorrichtung zur Koordinatenvermessung von Werkstücken | |
DE3634688A1 (de) | Verfahren und einrichtung zur messung von verzahnungen mit hilfe eines koordinatenmessgeraetes | |
DE2631041A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur abstandsmessung | |
DE29612861U1 (de) | Koordinatenmeßgerät mit Meßzeitoptimierung | |
DE102020103500A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Rauheit und der Welligkeit einer Oberfläche eines Werkstücks | |
DE10001800C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Messung insbesondere von Oberflächentopologien in mikroskopischer Auflösung | |
DE102014103829A1 (de) | Berechnungsvorrichtung, Berechnungsverfahren und Berechnungsprogramm für eine Position eines Antriebselements | |
DE4305842C2 (de) | Verfahren zum Erfassen einer dreidimensionalen Oberfläche | |
DE19908974C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Abstandsmessung | |
DE10337733B4 (de) | Verfahren zum Erfassen einer räumlichen Lage einer bekannten dreidimensionalen Struktur | |
DE112021004113T5 (de) | Vorrichtung zur Erfassung einer Werkstückkantenposition und Verfahren zur Erfassung einer Werkstückkantenposition | |
EP0616191A1 (de) | Messsystem zur Erfassung von Unebenheiten auf der Oberfläche eines Messobjektes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: LEITZ MESSTECHNIK GMBH, 35578 WETZLAR, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HEXAGON METROLOGY GMBH, 35578 WETZLAR, DE |
|
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |