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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Messung von Werkstücken unter
Verwendung von Oberflächenmesssonden.
Im Speziellen betrifft die Erfindung die Messung von Artefakten
unter Verwendung einer Oberflächenmesssonde,
die an einer Koordinateneinstellungsvorrichtung wie z. B. einer
Koordinatenmessvorrichtung (CMM) (einschließlich paralleler Vorrichtungen
wie z. B. Tripode und Hexapode), einer Werkzeugmaschine, manuellen
Koordinatenmessarmen, Robotern, z. B. Arbeitsinspektionsrobotern
und einachsigen Vorrichtungen befestigt ist.
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Es
sind Messsonden bekannt, die einen Taststift aufweisen, der auslenkbar
ist, wenn auf ihn durch eine Kraft als ein Ergebnis eines Kontakts
zwischen dem Tastkopf und der Oberfläche eines Gegenstandes eingewirkt
wird. Ein oder mehrere Messaufnehmer in der Sonde messen die Auslenkung
des Tastkopfes (üblicherweise
in drei orthogonalen Koordinatenrichtungen), um Informationen über die
Position der Oberfläche
zu beschaffen. In Gebrauch wird solch eine Sonde an einer Vorrichtung
wie z. B. einer Koordinatenmessvorrichtung (CMM), einer Werkzeugmaschine,
einem Messroboter oder einer anderen Koordinateneinstellungsvorrichtung
befestigt. Die Vorrichtung bewegt die Sonde relativ zu dem messenden
Gegenstand. Dies kann umfassen, dass sich die Spindel und/oder das
Bett der Vorrichtung relativ zueinander bewegen. Messeinrichtungen
in der Vorrichtung geben Ausgänge
aus, die sich auf die relative Position der Sonde beziehen und,
wenn sie mit den Ausgängen
von der Sonde selbst kombiniert werden, erlauben, dass Informationen über die
Größe, Form,
Position, Oberflächenkonturen
etc. des Gegenstandes beschafft werden.
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Solch
eine Messsonde kann als eine analoge Sonde bezeichnet werden, wobei
die Messausgänge von
ihren Messaufnehmern von Sonden, die le diglich ein Auslösesignal
bei einem Kontakt mit einem Gegenstand erzeugen, unterschieden werden.
Der Ausdruck Abtastsonde kann ebenfalls verwendet werden, da solche
Sonden oft verwendet werden, um die Oberflächenkontur eines Gegenstandes
abzutasten. Wenngleich der Ausdruck analoge Sonde verwendet werden
kann, können
die Ausgänge
der Messaufnehmer tatsächlich
analog oder digital sein.
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Dies
ist ein Beispiel für
eine passive Sonde, in der während
einer Messung die Federn in dem aufgehängten Sondenmechanismus eine
Kraft erzeugen, um sich der Auslenkung anzupassen. Diese Kontaktkraft
variiert mit der Auslenkung, ist aber sehr gut wiederholbar.
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Das
US-Patent Nr. 3 876 799 offenbart
eine Sonde mit einem Taststift, der durch eine Reihe von Federparallelogrammen
getragen ist und in dem Motoren vorgesehen sind, um eine vorbestimmte
Kraft zwischen der Taststiftspitze und dem zu messenden Werkstück zu erzeugen.
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Diese
Sonde ist eine Art von aktiver Abtastsonde, die einen motorisierten
Mechanismus verwendet, um eine Taststiftablenkung zu steuern und die
Kontaktkraft mit der zu messenden Komponente zu dosieren. In solch
einer Sonde erzeugen eher Motoren als Federn die Kontaktkraft.
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Die
WO 2004/005 849 beschreibt
die Erzeugung einer dynamischen Fehlerfunktion oder -karte durch
Vergleichen von Abtastergebnissen mit niedrigen und hohen Geschwindigkeiten.
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Es
sind auch kontaktlose Messsonden bekannt, bei denen die Sonde den
Abstand zwischen der Oberfläche
eines Objekts und der Sonde durch ein kontaktloses Mittel wie z.
B. eine Kapazität,
eine Induktivität
oder optisch misst.
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In
bekannten Systemen werden Messfehler durch Ablenkungen der Sonde
und der Vorrichtungsstruktur verursacht. Zum Beispiel wird der Tastkopf, wenn
er abgelenkt wird, in Richtung einer Nullposition z. B. durch Federn
vorgespannt und diese Kräfte bewirken
ein Verbiegen des Sondentaststifts und der strukturellen Komponenten
der Vorrichtung. Obwohl solche Ablenkungen klein sind, können sie
dennoch die Genauigkeit der Messung im Hinblick auf die heutzutage
erforderlichen extrem hohen Genauigkeiten beeinträchtigen.
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Unsere
frühere
internationale Patentanmeldung
WO
92/20 996 beschreibt ein Messverfahren, bei dem solch eine
Sonde in einen Kontakt mit der Oberfläche eines zu messenden Gegenstandes
bewegt wird und die Bewegung über
eine weitere begrenzte Distanz fortgesetzt wird, nachdem der anfängliche
Kontakt hergestellt worden ist. Während dieser Bewegung werden
die Ausgänge
der Messeinrichtungen der Vorrichtung und der Messaufnehmer der
Sonde in mehreren Augenblicken gleichzeitig aufgezeichnet. Diese
aufgezeichneten Ausgänge werden
dann verwendet, um durch Extrapolation die Werte der Ausgänge der
Messeinrichtungen der Vorrichtung zu berechnen, die in dem Augenblick
existierten, in dem sich der Sondentaststift in einem Nullablenkungs-Zustand
und noch in Kontakt mit der Oberfläche befand.
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Dieses
Verfahren erlaubt es, eine analoge Sonde zu verwenden, als wäre sie eine
sehr genaue -Trigger-Sonde, da der Wert der Vorrichtungsausgänge an dem
Punkt bestimmt wird, wenn der Taststift mit einer Oberfläche auf
dieselbe Weise wie eine Trigger-Sonde in Kontakt tritt. Die hohe
Genauigkeit dieses Verfahrens rührt
zum Teil von der Tatsache her, dass viele Datenpunkte herangezogen
werden, um den Kontaktpunkt zu bestimmen, sodass die Tendenz besteht,
dass Fehler ausgemittelt werden. Des Weiteren besteht der besondere
Vorteil darin, dass der bestimmte Kontaktpunkt einer Nullauslenkung des
Taststiftes und demzufolge einer Null-Kontaktkraft zwischen dem
Taststift und dem Gegenstand entspricht, sodass Fehler auf Grund
der Durchbiegung des Taststifts und/oder der Vorrichtungsstruktur nicht
entstehen.
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Wie
oben erläutert,
beseitigt dieses Verfahren Fehler infolge statischer Messkräfte. Dynamische Fehler
entstehen aber dennoch. Die dynamischen Fehler können auf einer Geschwindigkeit
beruhen wie z. B. Fehler, die durch eine Dämpfung verursacht werden, oder
auf einer Beschleunigung beruhen wie z. B. Fehler, die durch eine
Schwingung verursacht werden.
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren zum
Messen eines Artefakts unter Verwendung einer Vorrichtung vor, an
der eine Messsonde für
eine relative Bewegung in Bezug auf das Artefakt befestigt ist,
wobei die Vorrichtung mindestens eine Messeinrichtung aufweist,
um einen Ausgang bereitzustellen, der die relative Position der Sonde
anzeigt, wobei die Sonde mindestens eine Messeinrichtung aufweist,
um einen oder mehrere Sondenausgänge
bereitzustellen, der/die in Kombination mit dem Vorrichtungsausgang
die Position eines Punktes auf der Oberfläche des Artefakts anzeigt/en,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte in einer beliebigen geeigneten
Reihenfolge aufweist:
- (a) Bestimmen der ungefähren Position
eines oder mehrerer Punkte auf der Oberfläche des Artefakts;
- (b) Verwenden der in Schritt (a) bestimmten ungefähren Position,
um zumindest eines von der Sonde und dem Artefakt in eine oder mehrere
gewünschte
relative Positionen der Sonde und der Oberfläche zu fahren und Vornehmen
einer oder mehrerer Oberflächenmessungen
des Punktes auf der Oberfläche
des Artefakts an der Position, wobei keine relative Bewe gung zwischen
der Sonde und dem Artefakt vorhanden ist, während die eine oder mehreren
Oberflächenmessungen vorgenommen
wird/werden; und
- (c) Verwenden der Daten aus Schritt (b), um eine Position des
einen oder der mehreren Punkte auf der Oberfläche zu bestimmen, in der der
dynamische Fehler im Wesentlichen reduziert ist.
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Die
ungefähre
Position eines Punktes auf einer Oberfläche kann bestimmt werden, indem
eine oder mehrere Ablesungen mit einer Messsonde vorgenommen wird/werden.
Die eine oder mehreren Ablesungen kann/können vorgenommen werden, während eine
relative Bewegung zwischen der Sonde und der Oberfläche vorhanden
ist. Alternativ kann/können
die eine oder mehreren Ablesungen vorgenommen werden, während die
Sonde feststehend relativ zu der Oberfläche ist.
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Die
Messung in Schritt (b) kann vorgenommen werden, während sich
die Sonde an einer Position befindet, die sich näher an der Oberfläche befindet
als die Messung in Schritt (a). Die Sonde kann einen auslenkbaren
Taststift aufweisen und die Oberflächenmessung in Schritt (b)
kann bei einer geringen Taststiftauslenkung oder einer geringen
Sondenkraft vorgenommen werden. Alternativ kann die Sonde eine kontaktlose
Sonde umfassen und die Oberflächenmessung
in Schritt (b) kann bei einem vorteilhaften Abstand vorgenommen
werden.
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Der
Schritt des Vornehmens einer oder mehrerer Datenablesungen, während keine
relative Bewegung zwischen der Sonde und dem Artefakt vorhanden
ist, kann umfassen, dass viele Datenablesungen aufgezeichnet werden
und ein Mittelwert der Datenablesungen gebildet wird.
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Die
ungefähre
Position eines Punktes auf der Oberfläche kann bestimmt werden, indem
zwei oder mehrere Ablesungen mit einer Messsonde vorgenommen werden,
wobei die Ablesung bei verschiedenen Taststiftauslenkungen, Sondenkräften oder Sondenabständen vorgenommen
wird und die Daten, die sich auf die zwei oder mehreren Ablesungen beziehen,
extrapoliert werden können,
um die ungefähre
Position zu bestimmen. Statische Fehler können dadurch reduziert werden.
Der Schritt c) kann umfassen, dass Daten aus zwei oder mehreren Oberflächenmessungen
extrapoliert werden, wobei die zwei oder mehreren Oberflächenpositionen
verschiedene Taststiftauslenkungen, Sondenkräfte oder Sondenabstände aufweisen.
Statische Fehler können
dadurch reduziert werden. Aus dem Schritt (a) kann zumindest eine
der zwei oder mehreren Oberflächenmessungen
beschafft werden.
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Die
Sonde kann eine Linearsonde umfassen und Messdaten können von
zwei oder mehreren Positionen beschafft werden. Alternativ kann
die Sonde eine nicht lineare Sonde umfassen und Messdaten können von
drei oder mehreren Positionen beschafft werden.
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Der
Schritt des Bestimmens der ungefähren Position
eines Punktes auf der Oberfläche
des Artefakts in Schritt (a) kann ausgeführt werden, indem eine oder
mehrere Oberflächenmessungen
des Punktes auf der Oberfläche
des Gegenstands vorgenommen wird/werden, wobei die eine oder mehreren Oberflächenmessungen
vorgenommen wird/werden, während
keine relative Bewegung zwischen der Sonde und dem Artefakt vorhanden
ist;
wobei zumindest eine der einen oder mehreren Oberflächenmessungen
in Schritt a) und zumindest eine der einen oder mehreren Oberflächenmessungen
in Schritt b) bei verschiedenen Sondenkräften, Taststiftauslenkungen
oder Sondenabständen
gesammelt werden;
und die Messdaten bis zu denen extrapoliert
werden, die der Position des Punktes auf der Oberfläche des Artefakts
entsprechen.
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Der
Schritt des Bestimmens der ungefähren Position
eines Punktes auf der Oberfläche
des Artefakts in Schritt (a) kann ausgeführt werden, indem zwei oder
mehrere Oberflächenmessungen
des Punktes auf der Oberfläche
des Gegenstands vorgenommen wird/werden, wobei die Messungen vorgenommen
werden, während
keine relative Bewegung zwischen der Sonde und dem Artefakt vorhanden
ist, wobei die zwei oder mehreren Oberflächenmessungen bei verschiedenen
Sondenkräften,
Taststiftauslenkungen oder Sondenabständen gesammelt werden;
und
die Messdaten bis zu denen extrapoliert werden, die der Position
des Punktes auf der Oberfläche
des Artefakts entsprechen.
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Der
Schritt des Bestimmens der ungefähren Position
eines Punktes auf der Oberfläche
des Artefakts in Schritt (a) kann ausgeführt werden, indem eine oder
mehrere Oberflächenmessungen
des Punktes auf der Oberfläche
des Gegenstands vorgenommen wird/werden, wobei die eine oder mehreren Oberflächenmessungen
vorgenommen wird/werden, während
eine relative Bewegung zwischen der Sonde und dem Artefakt mit einer
konstanten Geschwindigkeit vorhanden ist; und wobei die eine oder
mehreren Messungen in Schritt a) und Schritt b) dieselbe/denselben
Sondenauslenkung, Sondenkraft oder -abstand aufweisen, und wobei
die Differenz der Messungen in den Schritten a) und b) zulässt, dass der
dynamische Fehler bestimmt wird. In dem Schritt des Vornehmens einer
oder mehrerer Oberflächenmessungen
kann/können
die eine oder mehreren Oberflächenmessungen
vorgenommen werden, wenn eine relative Bewegung zwischen der Sonde und
dem Artefakt mit einer konstanten Geschwindigkeit vorhanden ist,
und wobei die Sondenauslenkung oder -kraft geringer ist als in den
Schritten a) und b) und wobei die eine oder mehreren Oberflächenmessungen,
die bei der geringeren Sondenauslenkung oder -kraft vorgenommen
wird/werden, um den dynamischen Fehler korrigiert wird/werden.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung sieht ein Verfahren zum Messen eines
Artefakts unter Verwendung einer Vorrichtung vor, an der eine Messsonde
für eine
relative Bewegung in Bezug auf das Artefakt befestigt ist, wobei
die Vorrichtung mindestens eine Messeinrichtung aufweist, um einen
Ausgang zu erzeugen, der die relative Position der Sonde anzeigt,
wobei die Sonde mindestens eine Messeinrichtung aufweist, um einen
oder mehrere Sondenausgänge
bereitzustellen, der/die in Kombination mit dem Vorrichtungsausgang
die Position eines Punktes auf der Oberfläche des Artefakts anzeigt/en,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte in einer beliebigen geeigneten
Reihenfolge aufweist:
- (a) Vornehmen von zwei
oder mehr Oberflächenmessungen
eines Punktes auf der Oberfläche
des Artefakts, wobei die Messungen vorgenommen werden, während keine
relative Bewegung zwischen der Sonde und dem Artefakt vorhanden
ist, wobei die zwei oder mehreren Oberflächenmessungen bei verschiedenen
Sondenkräften,
Taststiftauslenkungen oder Sondenabständen gesammelt werden,
- (b) Extrapolieren der Messdaten bis zu denen, die der Position
des Punktes auf der Oberfläche
des Artefakts entsprechen.
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Die
Sonde kann einen auslenkbaren Taststift aufweisen und die Sonde
kann verschiedene Taststiftauslenkungen an den mindestens zwei Positionen
aufweisen und wobei die Messdaten extrapoliert werden können, sodass
sie der Ruheposition des Taststiftes entsprechen. Die Sonde kann
einen auslenkbaren Taststift aufweisen und es können verschiedene Sondenkräfte zwischen
dem Taststift und der Oberfläche
des Artefakts an den mindestens zwei Positionen vorhanden sein,
und wobei die Messdaten extrapoliert werden können, sodass sie einer Sondenkraft
von null entsprechen. Die Sonde kann eine kontaktlose Sonde umfassen
und die Sonde kann sich an mindestens zwei Positionen bei verschiedenen
Abständen
von der Oberfläche
des Artefakts befinden, und wobei die Messdaten extrapoliert werden
können,
um die Oberflächenposition
zu bestimmen.
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Die
Sonde kann eine lineare Sonde sein und die Messdaten können von
zwei oder mehr Positionen beschafft werden. Alternativ kann die
Sonde eine nicht lineare Sonde sein, und wobei die Messdaten von
drei oder mehr Positionen beschafft werden können.
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Der
Schritt des Vornehmens einer oder mehrerer Datenablesungen, während keine
relative Bewegung zwischen der Sonde und dem Artefakt vorhanden
ist, kann umfassen, dass viele Datenablesungen aufgezeichnet werden
und ein Mittelwert der Datenablesungen gebildet wird.
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Ein
dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren zum
Messen eines Artefakts unter Verwendung einer Vorrichtung vor, an
der eine Messsonde für
eine relative Bewegung in Bezug auf das Artefakt befestigt ist,
wobei die Vorrichtung mindestens eine Messeinrichtung aufweist,
um einen Ausgang bereitzustellen, der die relative Position der Sonde
anzeigt, wobei die Sonde mindestens eine Messeinrichtung aufweist,
um einen oder mehrere Sondenausgänge
bereitzustellen, der/die in Kombination mit dem Vorrichtungsausgang
die Position eines Punktes auf der Oberfläche des Artefakts anzeigt/en,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte in einer beliebigen geeigneten
Reihenfolge aufweist:
- (a) Vornehmen von zwei
oder mehr Oberflächenmessungen
eines Punktes auf der Oberfläche
des Artefakts, wobei die zwei oder mehreren Messungen dieselbe Sondenauslenkung
oder Sondenkraft aufweisen und wobei eine oder mehrere Oberflächenmessungen
mit einer relativen Bewegung zwischen der Sonde und dem Artefakt
mit einer konstanten Geschwindigkeit vorgenommen wird/werden und
eine oder mehr Oberflächenmessun gen
ohne eine relative Bewegung zwischen der Sonde und dem Artefakt
vorgenommen wird/werden;
- (b) Bestimmen des dynamischen Fehlers aus Schritt (a);
- (c) Vornehmen einer oder mehrerer Oberflächenmessungen des Punktes auf
der Oberfläche
des Artefakts, wobei die Messung mit einer geringeren Sondenauslenkung
oder Sondenkraft vorgenommen wird als die Messungen in Schritt (a)
und wobei die Messung mit einer relativen Bewegung zwischen der
Sonde und dem Artefakt mit einer konstanten Geschwindigkeit vorgenommen
wird;
- (d) Korrigieren der einen oder mehreren Oberflächenmessungen
von Schritt (c) um den dynamischen Fehler, um dadurch eine Messung
mit einem reduzierten statischen und dynamischen Fehler vorzusehen.
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Ein
vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Vorrichtung
zum Messen eines Artefakts unter Verwendung einer Vorrichtung vor,
an der eine Messsonde für
eine relative Bewegung in Bezug auf das Artefakt befestigt ist,
wobei die Vorrichtung mindestens eine Messeinrichtung aufweist,
um einen Ausgang bereitzustellen, der die relative Position der Sonde
anzeigt, wobei die Sonde mindestens eine Messeinrichtung aufweist,
um einen oder mehrere Sondenausgänge
bereitzustellen, der/die in Kombination mit dem Vorrichtungsausgang
die Position eines Punktes auf der Oberfläche des Artefakts anzeigt/en,
wobei die Vorrichtung einen Controller zum Ausführen der folgenden Schritte
in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge umfasst:
- (a) Bestimmen der ungefähren
Position eines oder mehrerer Punkte auf der Oberfläche des
Artefakts;
- (b) Verwenden der in Schritt (a) bestimmten ungefähren Position,
um zumindest eines von der Sonde und dem Artefakt in eine oder mehrere
gewünschte
relative Positionen der Sonde und der Oberfläche zu fahren, und Vornehmen
einer oder mehrerer Oberflächenmessungen
des Punktes auf der Oberfläche
des Artefakts an der Position, wobei keine relative Bewegung zwischen
der Sonde und dem Artefakt vorhanden ist, während die eine oder mehreren
Oberflächenmessungen vorgenommen
wird/werden; und
- (c) Verwenden der Daten aus Schritt (b), um eine Position des
einen oder der mehreren Punkte auf der Oberfläche zu bestimmen, in der der
dynamische Fehler im Wesentlichen reduziert ist.
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Ein
fünfter
Aspekt der Erfindung sieht eine Vorrichtung zum Messen eines Artefakts
unter Verwendung einer Vorrichtung vor, an der eine Messsonde für eine relative
Bewegung in Bezug auf das Artefakt befestigt ist, wobei die Vorrichtung
mindestens eine Messeinrichtung aufweist, um einen Ausgang zu erzeugen,
der die relative Position der Sonde anzeigt, wobei die Sonde mindestens
eine Messeinrichtung aufweist, um einen oder mehrere Sondenausgänge bereitzustellen,
der/die in Kombination mit dem Vorrichtungsausgang die Position
eines Punktes auf der Oberfläche
des Artefakts anzeigt/en, wobei die Vorrichtung einen Controller
zum Ausführen der
folgenden Schritte in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge umfasst:
- (a) Vornehmen von zwei oder mehreren Oberflächenmessungen
eines Punktes auf der Oberfläche
des Artefakts, wobei die Messungen vorgenommen werden, während keine
relative Bewegung zwischen der Sonde und dem Artefakt vorhanden
ist, wobei die zwei oder mehreren Oberflächenmessungen bei verschiedenen
Sondenkräften,
Taststiftauslenkungen oder Sondenabständen gesammelt werden,
- (b) Extrapolieren der Messdaten bis zu denen, die der Position
des Punktes auf der Oberfläche
des Artefakts entsprechen.
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Ein
sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Vorrichtung
zum Messen eines Artefakts unter Verwendung einer Vorrichtung vor,
an der eine Messsonde für
eine relative Bewegung in Bezug auf das Artefakt befestigt ist,
wobei die Vorrichtung mindestens eine Messeinrichtung aufweist,
um einen Ausgang bereitzustellen, der die relative Position der Sonde
anzeigt, wobei die Sonde mindestens eine Messeinrichtung aufweist,
um einen oder mehrere Sondenausgänge
bereitzustellen, der/die in Kombination mit dem Vorrichtungsausgang
die Position eines Punktes auf der Oberfläche des Artefakts anzeigt/en,
wobei die Vorrichtung einen Controller zum Ausführen der folgenden Schritte
in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge umfasst:
- (a) Vornehmen von zwei oder mehreren Oberflächenmessungen eines Punktes
auf der Oberfläche
des Artefakts, wobei die zwei oder mehreren Messungen dieselbe Sondenauslenkung
oder Sondenkraft aufweisen und wobei eine oder mehrere Oberflächenmessungen
mit einer relativen Bewegung zwischen der Sonde und dem Artefakt mit
einer konstanten Geschwindigkeit vorgenommen wird/werden und eine
oder mehrere Oberflächenmessungen
ohne eine relative Bewegung zwischen der Sonde und dem Artefakt
vorgenommen wird/werden;
- (b) Bestimmen des dynamischen Fehlers aus Schritt (a);
- (c) Vornehmen einer oder mehrerer Oberflächenmessungen des Punktes auf
der Oberfläche
des Artefakts, wobei die Messung mit einer geringeren Sondenauslenkung
oder Sondenkraft vorgenommen wird als die Messungen in Schritt (a)
und wobei die Messung mit einer relativen Bewegung zwischen der
Sonde und dem Artefakt mit einer konstanten Geschwindigkeit vorgenommen
wird;
- (d) Korrigieren der einen oder mehreren Oberflächenmessungen
von Schritt (c) um den dynamischen Fehler, um dadurch eine Messung
mit einem reduzierten statischen und dynamischen Fehler vorzusehen.
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Die
Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Darstellung einer CMM ist, mit der die Erfindung verwendet
wird;
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2 ein
Graph ist, in dem die Sondenausgänge
gegen eine CMM-Position
in einem Verfahren nach dem Stand der Technik aufgetragen sind;
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3 ein
Graph ist, in dem die Sondenausgänge
gegen eine CMM-Position
aufgetragen sind und der die Differenz der Ablesungen zwischen den Messungen
in Richtung zu einer Oberfläche
oder von dieser weg illustriert.
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4 ein
Graph ist, in dem die Sondenausgänge
gegen eine CMM-Position
aufgetragen sind und der geschwindigkeitsbasierte Fehler auf Grund einer
Dämpfung
zeigt;
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5 ein
Graph ist, in dem die Sondenausgänge
gegen eine CMM-Position
aufgetragen sind und der unter Verwendung einer Implementierung des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung beschafft wird;
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6 ein
Graph ist, in dem die Sondenausgänge
gegen eine CMM-Position
aufgetragen sind und der eine dritte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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7 einen
Graph veranschaulicht, in dem die Sondenausgänge gegen eine CMM-Position
aufgetragen sind; und
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8 ein
Flussdiagramm ist, das das Verfahren der dritten Ausführungsform
veranschaulicht.
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Ein
bekanntes Verfahren der Verwendung einer Abtastsonde, um Touch-Trigger-Messungen
einer Oberfläche
vorzunehmen, wird nun unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt 1 eine Koordinatenmessvorrichtung
(CMM) 2, die in der Technik gut bekannt ist. Die CMM 2 besitzt
einen Vorrichtungstisch 3, auf dem ein zu messender Gegenstand 5 befestigt
ist, und eine Spindel 4, die in der X-, Y- und Z-Richtung
relativ zu dem Vorrichtungstisch 3 bewegbar ist. Die Vorrichtungsspindel
und/oder der Vorrichtungstisch kann/können sich bewegen, um eine
relative Bewegung zwischen der Vorrichtungsspindel und dem Tisch
zu erzeugen. Messaufnehmer (nicht gezeigt) sind vorgesehen, um die
relative Position der Spindel in Bezug auf den Vorrichtungstisch
in der X-, Y- und Z-Richtung zu messen. Es sind Varianten des Aufbaus
bekannt, bei denen eine relative Bewegung zwischen dem Gegenstand
und der Sonde durch andere Mittel vorgesehen sind, z. B., indem
der Gegenstand bewegt wird, während
die Sonde feststehend bleibt.
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Eine
Sonde
6 ist an der Spindel
4 der CMM
2 befestigt.
Die Sonde
6 besitzt einen auslenkbaren Taststift
7 mit
einer ein Werkstück
berührenden
Spitze
8. Messaufnehmer sind in der Sonde vorgesehen, um
eine Auslenkung des Taststifts zu messen. Ein Beispiel für solch
eine Sonde ist in dem
US-Patent Nr.
5 390 424 beschrieben, in dem ein Taststift relativ zu
einer feststehenden Struktur getragen ist, die z. B. aus drei seriell
verbundenen parallelen Federn besteht. Eine Verschiebung des Taststifts
relativ zu der feststehenden Struktur wird durch ein optisches Mittel
umgeformt, das drei optische Skalen, die an einem Element vorgesehen
sind, mit dem der Taststift verbunden ist, und einen entsprechenden
Lesekopf umfasst, der an der feststehenden Struktur neben den optischen
Skalen angeordnet ist.
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Die
Sonde wird durch den Vorrichtungscontroller in Richtung des Gegenstandes
gefahren. Während
dieser Bewegung werden die Ablesungen der CMM-Messaufnehmer kontinuierlich
dem Computer zugeführt,
der einen Teil des gesamten Vorrichtungssteuersystems bildet.
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Während der
Taststift sich in seiner Ruheposition (d. h. der Position, die er
einnimmt, wenn keine äußeren Kräfte auf
die Taststiftspitze wirken) befindet, ist der Ausgang der Sondenmessaufnehmer
auf null gesetzt.
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Sobald
die Taststiftspitze durch einen Kontakt mit dem Gegenstand ausgelenkt
wird, beginnt sich der Ausgang der Sondenmessaufnehmer zu ändern. Dies
führt zu
einem Signal, das (auf bekannte Weise) zu dem Vorrichtungscontroller
gesendet wird, um eine Ablesung der Vorrichtungsskalen einzuleiten und
die Werte des Computers auszugeben. Ein weiterer begrenzter Betrag
einer Bewegung der Vorrichtung wird durch den Computer zugelassen
und dann wird die Vorrichtung gestoppt und umgekehrt. Während dieser
Umkehrbewegung werden die Ausgänge der
Vorrichtungsmessaufnehmer und der Sondenmessaufnehmer gleichzeitig
in Intervallen aufgezeichnet. Der Controller stoppt die Vorrichtung
und der Computer berechnet aus den Ablesungen eine theoretische
Kurve (z. B. eine gerade Linie) durch die Ablesungen und extrapoliert
zurück,
um Ablesungen einer jeden der Vorrichtungsskalen zu finden, die
genau in dem Augenblick vorhanden gewesen wären, in dem die Taststiftkugel
die Oberfläche
berührt
hat. Dies ist die Ablesung einer jeden der Vorrichtungsskalen an
dem Punkt, an dem der Ausgang der Sondenmessaufnehmer sich zuletzt
auf dem Niveau befand, das der Ruheposition des Taststifts entspricht.
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2 zeigt
durch eine graphische Darstellung die Berechnungen, die von dem
Computer der Vorrichtung ausgeführt
werden. Die gezeigte vertikale Achse stellt die Ausgänge der
Sondenmessaufnehmer dar und die horizontale Achse stellt die CMM-Messaufnehmerausgänge einer
Achse dar. Wenn die Vorrichtung ihre eingeschränkte Bewegung fortsetzt, nachdem
ein Kontakt zwischen dem Sondentaststift und der Oberfläche hergestellt
worden ist, erhöht
sich der Sondenausgang, wenn der Taststift abgelenkt wird. Eine
gerade Linie 10 wird von den Sondenausgängen aufgetragen und zurückextrapoliert,
um die Messskalenablesungen an dem Sondenausgang zu finden, der
für null
repräsentativ ist.
An diesem Punkt 12 befindet sich der Sondentaststift in
seiner Ruheposition und somit ist eine Kraft von null zwischen dem
Taststift und dem Gegenstand vorhanden.
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Dieses
Verfahren eliminiert die Fehler, die durch statische Messkräfte verursacht
werden. Allerdings enthalten die Messungen noch immer dynamische
Fehler. Diese können
geschwindigkeitsbasierte Fehler, z. B. durch eine Dämpfung verursacht,
und beschleunigungsbasierte Fehler, z. B. durch eine Schwingung
der Sonde verursacht, umfassen.
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3 veranschaulicht
die verschiedenen Messdaten, die beschafft werden, wenn die Sonde
in Richtung der Oberfläche
oder von dieser weg bewegt wird. Die Linie 14 veranschaulicht
die Messdaten, die beschafft werden, wenn die Sonde in Richtung
der Oberfläche
bewegt wird, und die Linie 16 veranschaulicht die Messdaten,
die beschafft werden, wenn die Sonde von der Oberfläche weg
bewegt wird. Wenn die Messdaten zurückextrapoliert werden, erzeugen
die Messdaten, die während
der Bewegung in Richtung der Oberfläche beschafft wurden, einen
ersten Wert 18 der Messung bei einer Sondenkraft von null
und die Extrapolation unter Verwendung der Messdaten in der Bewegung
der Sonde nach außen
erzeugt einen zweiten Wert 20 der Messung, der sich auf
eine Sondenkraft von null bezieht. Die Differenz dieser Messwerte 18, 20 ist
in dynamischen Fehlern begründet.
Zum Beispiel ist die Geschwindigkeit der Sonde während ihrer Bewegung in entgegengesetzten
Richtungen ein Grund für
diesen Fehler. Verschiedene Geschwindigkeiten in den verschiedenen
Richtungen der Bewegung der Sonde erhöhen die Schwierigkeit bei der
Berechnung dieses Fehlers.
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4 veranschaulicht
die Fehler infolge einer schwach gedämpften Sonde. Schwingungen
verursachen Fehler in den Messdaten, die vor einer Extrapolation
ausgemittelt werden müssen.
In einer gedämpften
Sonde kann die Schwingung eine niedrige Frequenz besitzen und die
Messdaten müssen
daher über
eine ausreichend lange Zeit ausgemittelt werden. In einer überdämpften Sonde
gibt es eine Verzögerung,
bevor die Sonde ihren stationären
Zustand erreicht.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 veranschaulicht
eine Graphen, in dem Sondenausgänge gegen
eine CMM-Position aufgetragen sind. Wie oben beschrieben ist die
Sonde auf einer Vorrichtung wie z. B. einer Koordinatenmessvorrichtung
(CMM) oder einer Werkzeugmaschine befestigt, die die Sonde mit einer
relativen Bewegung in Bezug auf ein Werkstück versieht. Die Sonde wird
in Richtung des Werkstücks
bewegt, bis die Taststiftspitze in Kontakt mit der Oberfläche des
Werkstücks
gebracht wird. Die Sonde bewegt sich über eine gewisse Distanz weiter
in Richtung des Werkstücks
und bewirkt daher, dass der Sondentaststift auslenkt. Die Sonde
wird umgekehrt und an einer ersten Position 14 gestoppt, in
der die Taststiftspitze in Kontakt mit der Oberfläche bleibt.
Messdaten werden aufgenommen, während die
Sonde an der ersten Position 14 feststehend ist. Die Sonde
bleibt in ihrer Umkehrbewegung zu einer zweiten Position 16,
in der die Taststiftspitze noch immer in Kontakt mit der Oberfläche steht,
und Messdaten werden aufgenommen. Dann bleibt die Sonde in ihrer
Umkehrbewegung, bis die Taststiftspitze den Kontakt mit der Oberfläche beendet.
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An
der ersten und der zweiten Position wird vorzugsweise zugelassen,
dass sich die Sonde abgleicht, bevor Messungen vorgenommen werden. Sobald
sich die Sonde abgeglichen hat, werden mehrere Messungen vorgenommen,
während
die Sonde an diesen Positionen feststehend ist. Die aus der Vielzahl
von Messungen herangezogenen Messdaten werden gemittelt. Da diese
Messungen vorgenommen werden, wenn die Sonde feststehend ist, sind
keine dynamischen Fehler vorhanden. Aus diesem Grund sind Fehler
auf Grund von Effekten wie z. B. einer Schwingung und einer Dämpfung eliminiert. Die
an den zwei Positionen herangezogenen Durchschnittsmessdaten werden
zurückextrapoliert,
um die Messskalenablesungen bei einer Taststiftauslenkung von null
und somit einer Sondenkraft von null zu bestimmen. Da das Extrapolationsverfahren
verwendet wird, sind statische Messkraftfehler eliminiert.
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Die
Genauigkeit der an dem Punkt 16 herangezogenen Messdaten
ist wichtiger als jene der an dem Punkt 14 herangezogenen
Messdaten, da sich der Punkt 16 näher bei dem extrapolierten
Wert befindet. Daher kann die Sonde für die Positionen näher an der
Oberfläche
länger
feststehend bleiben, um die Genauigkeit der Messdaten sicherzustellen.
Daten werden an mindestens zwei Positionen herangezogen, um die
Messdaten an diesen Positionen einem linearen Fit zu unterziehen,
wobei Messdaten von mindesten drei Positionen für andere Arten eines Fits geschafft
werden müssen.
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Wenngleich
die obige Beschreibung die Sonde beschreibt, die an der ersten und
der zweiten Position in der Bewegung der Sonde nach außen stoppt,
ist es auch möglich,
Messungen vorzunehmen, wenn die Sonde an ähnlichen Positionen bei der
Bewegung nach innen feststehend ist. Es ist auch möglich, Messungen
sowohl während
der Bewegung der Sonde nach innen als auch nach außen vorzunehmen.
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Die
Verwendung dieses Verfahrens erlaubt es, die Sonde mit einer schnellen
Geschwindigkeit zu bewegen, da die Messdaten gesammelt werden, wenn
die Sonde feststehend ist, wobei die Geschwindigkeit der Sonde zwischen
den Messpositionen die Messdaten nicht beeinträchtigt.
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Dieses
Verfahren ist auch für
die Verwendung mit einer aktiven Sonde geeignet. In diesem Fall
wird die Sonde bei einer bestimmten Taststiftauslenkung gegen die
Oberfläche
des Gegenstands gehalten und die Sondenkraft wird geändert. Bei
zwei oder mehreren verschiedenen Sondenkräften wird die Sondenkraft konstant
gehalten, während
mehrere Oberflächenmessungen
bei dieser Sondenkraft vorgenommen werden. Die bei diesen verschiedenen Sondenkraftwerten
herangezogenen Messdaten werden zurückextrapoliert, um einer Messkraft
von null zu entsprechen.
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Dieses
Verfahren ist auch für
kontaktlose Sonden wie z. B. Kapazitätssonden und Induktionssonden
geeignet. Kontaktlose Sonden werden typischerweise an einer Referenzkugel
kalibriert. Allerdings kann eine lokale Topologie wie z. B. Grate
und gebrochene Kanten Fehler bei den Messablesungen verursachen.
Die kontaktlose Sonde wird in Richtung der Oberfläche des
zu messenden Gegenstandes bewegt. Sie wird bei zwei oder mehreren
verschiedenen Abständen
von der Oberfläche
gestoppt und Messablesungen werden an diesen verschiedenen Positionen
vorgenommen. Wie zuvor werden die Messablesungen an diesen Positionen
extrapoliert, um den Messwert zu finden, der der Sonde, die in Kontakt
mit der Oberfläche
steht, entspricht.
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Die
mathematische Beziehung zwischen dem Sondenabstand von der Oberfläche und
den Messdaten kann bereits für
die Sonde auf einer bestimmten Oberfläche wie z. B. einem Polynom
dritter Ordnung bekannt sein. Wenn die mathematische Beziehung nicht
bekannt ist, muss diese mathematische Beziehung als ein erster Schritt
aus den Daten bestimmt werden, bevor die Extrapolation durchgeführt werden
kann.
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Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, die
einen Graph veranschaulicht, in dem Sondenausgänge gegen eine CMM-Position
aufgetragen sind.
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In
diesem Verfahren werden Oberflächenmessungen
von nur einer feststehenden Position der Sonde herangezogen, wenn
sich die Sonde nahe an der Oberfläche des zu messenden Gegenstandes befindet.
Als ein erster Schritt wird die ungefähre Position der Oberfläche bestimmt,
um zuzulassen, dass die Sondenposition für die stationäre Messung
nahe an der Oberfläche
positioniert ist.
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Die
ungefähre
Position der Oberfläche
kann durch Vornehmen einer einzigen Messung 20, ohne das
Erfordernis, dass die Sonde feststehend ist, bestimmt werden. Diese
Messung ergibt eine ungefähre
Oberflächenmessung
innerhalb eines Fehlerbands, d. h. eines Bandes möglicher
CMM-Positionen,
die einer Taststiftauslenkung von null oder einer Sondenkraft von
null entsprechen.
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Dann
wird die Sonde an einer Position 24 innerhalb, aber in
der Nähe
der Oberfläche
stationär gehalten,
wobei unter Verwendung der ungefähren Position
des Taststifts bestimmt wird, wo die Sonde angeordnet werden soll.
Wie zuvor können
mehrere Messungen an dieser Position vorgenommen und gemittelt werden.
Die Oberflächenmessung,
die bestimmt wird, wenn die Sonde feststehend ist, erzeugt eine
genaue Oberflächenmessung.
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Wie
in 6 veranschaulicht, wird die Sonde in Richtung
der Oberfläche
bewegt, während
Daten kontinuierlich gesammelt werden. Wenn die Sonde einen Auslenkungsschwellenwert 20,
z. B. 300 μm, durchläuft, werden
die Sonden- und Vorrichtungsdaten gespeichert. Diese gespeicherten
Daten 22 werden verwendet, um eine ungefähre Oberflächenposition 24 zu
bestimmen.
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Die
Steigung der Linie 21 wird aus der Verstärkung der
Sonde, die aus der Kalibrierung der Sonde bekannt ist, bestimmt.
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Die
Sonde wird dann in Richtung zu dieser ungefähren Oberflächenposition, z. B. einer Position 26,
die sich 20 μm
in der Oberfläche
befindet, bewegt. An dieser Position 26 wird eine Messung
vorgenommen, während
die Sonde feststehend relativ zu der Oberfläche ist. Wie zuvor können an
dieser Stelle mehrere Oberflächenmessungen
vorgenommen und gemittelt werden. Die Messdaten 28, die
erzeugt werden, während
die Sonde feststehend ist, ergeben eine genaue Oberflächenposition 30.
Wie zuvor wird der Anstieg der Linie 29 aus der Verstärkung der
Sonde berechnet. Fehler bei der Verstärkungskalibration können z.
B. auf Grund verschiedener Werte der Verstärkung an verschiedenen Positionen
des Arbeitsvolumens der Vorrichtung auftreten. Dieses Verfahren,
eine Messung nahe an der Oberfläche vorzunehmen,
besitzt den Vorteil, dass, wenn ein Fehler in der Verstärkung und
somit dem Anstieg 29 vorhanden ist, der resultierende Messfehler
minimiert ist.
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Die
Differenz zwischen der ungefähren Oberflächenposition 24 und
der genauen Oberflächenposition 30 ergibt
den dynamischen Fehler des Systems 32.
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Eine
genauere Positionsmessung wird vorgenommen, wenn der erste Schritt
des Bestimmens der ungefähren
Oberflächenposition
umfasst, dass zwei Oberflächenmessungen
bei verschiedenen Sondenauslenkungen, Sondenkräften oder Sondenabständen vorgenommen
werden, wobei jede vorgenommen wird, während die Sonde feststehend
ist. Die ungefähre
Oberflächenposition
wird durch Extrapolieren durch diese beiden Messpunkte bestimmt. Diese
Extrapolation bestimmt auch den Anstieg der Linie 21 und
somit die Verstärkung
der Sonde genauer. Diese Verstärkung
wird verwendet, um die Oberflächenposition
aus der Messung nahe an der Oberfläche zu bestimmen. Daher sind
Messfehler auf Grund von Fehlern in der Verstärkung der Sonde eliminiert.
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Wie
zuvor wird die Sonde dann an einer Position innerhalb, aber nahe
der in dem vorhergehenden Schritt bestimmten ungefähren Position
gehalten.
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Das
Verfahren dieser zweiten Ausführungsform
ist für
aktive und passive Kontaktsonden geeignet.
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Das
Verfahren dieser zweiten Ausführungsform
ist auch für
kontaktlose Sonden geeignet. In diesem Fall wird eine erste Messung
kontaktlos bei einem ersten Abstand von der Oberfläche vorgenommen,
um eine ungefähre
Oberflächenmessung
zu bestimmen. Dann wird die kontaktlose Sonde in einem optimalen
Abstand von der Oberfläche,
wie durch die ungefähre
Oberflächenposition
bestimmt, bewegt. Für
manche Sonden wie z. B. eine Kapazitätssonde kann dies eine Position
nahe an der Oberfläche
sein. Bei anderen Arten von Sonden wie z. B. optischen Sonden, kann
dies ein „Sweet-Spot
(= optimaler Punkt)"-Abstand
weiter weg von der Oberfläche
sein. In dieser zweiten Position wird eine Oberflächenmessung
vorgenommen, während
die Sonde feststehend ist, und es können viele Able sungen vorgenommen
und gemittelt werden, um eine genaue Oberflächenposition zu bestimmen.
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Eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben. 7 veranschaulicht
einen Graph, in dem ein Sondenausgang gegen eine CMM-Position aufgetragen
ist, und 8 ist ein Flussdiagramm, welches
das Verfahren veranschaulicht.
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Wie
in vorherigen Ausführungsformen,
wird ein Werkstück
auf dem Tisch einer CMM angeordnet und eine Messsonde wird an der
Pinole der CMM befestigt. Die Sonde wird in Richtung der Oberfläche eines
Werkstücks
bewegt. Wenn der Sondentaststift in Kontakt mit dem Werkstück gelangt,
setzt die Sonde ihre Bewegung fort, bis eine vordefinierte Auslenkung
erreicht ist. Während
der Bewegung der Sonde werden die Sondenausgänge an einer Position gespeichert,
wenn der Sondentaststift in Kontakt mit der Oberfläche steht,
und eine erste Messung 40 wird vorgenommen, wobei die erste
Messung mit einer konstanten Geschwindigkeit und einer bekannten vordefinierten
Auslenkung (z. B. 0,3 mm Auslenkung) vorgenommen wird.
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In
einem zweiten Schritt wird die Sonde von der Oberfläche des
Werkstücks
weg umgekehrt. Wenn sich die Sonde bei derselben Auslenkung wie bei
der ersten Messung (z. B. 0,3 mm) befindet, wird die Sonde gestoppt
und eine zweite Oberflächenmessung 42 wird
vorgenommen, während
die Sonde feststehend ist.
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Diese
zweite Messung besitzt einen dynamischen Fehler von null, da die
Sonde feststehend ist. Allerdings ist ein statischer Fehler infolge
der Sondierungskraft vorhanden.
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In 7 ist
die Kurve 52 die Verstärkung
der Sonde, die aus einer Kalibration hergeleitet wurde. Diese Kurve
setzt eine unendliche Steifigkeit des Systems voraus. Wenn jedoch
die Daten aus einer zweiten Messung 42 eine Kurve 54 parallel
zu der Kurve 52 nach unten extrapoliert werden, werden
die resultierenden Oberflächendaten
auf Grund des statischen Fehlers es einen Messfehler aufweisen.
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Da
die erste und die zweite Messung 40, 42 bei derselben
Sondenauslenkung vorgenommen wurden, werden sie dieselbe Sondierungskraft
und somit denselben statischen Fehler erfahren. Die Differenz zwischen
den Messungen ist der dynamische Fehler ed auf
Grund der Geschwindigkeit, mit der die erste Messung vorgenommen
wurde. Der dynamische Fehler kann somit aus der Differenz zwischen der
ersten und der zweiten Messung 40, 42 bestimmt werden 44.
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Die
Messdaten aus der zweiten Messung 42 (oder alternativ und
mehr angenähert
der ersten Messung 40) können verwendet werden, um sich
der Oberfläche
des Werkstücks
anzunähern.
Dies erlaubt es, die Position für
die dritte Messung zu wählen,
die sich bei einer geringen Auslenkung befinden wird.
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Die
Sonde wird dann von dem Werkstück weg
bewegt und eine dritte Messung 46 wird mit einer konstanten
Geschwindigkeit und mit einer geringen Auslenkung vorgenommen. Da
diese Sonde mit einer geringen Sondenauslenkung (z. B. 10 μm) herangezogen
wird, werden minimale statische Fehler auf Grund der Sondierungskraft
vorhanden sein. Allerdings werden infolgedessen, dass sich die Sonde mit
einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, dynamische Fehler vorhanden
sein. Der dynamische Fehler, der zuvor bestimmt wurde 44,
kann von den Messdaten subtrahiert werden. Somit wird der dynamische
Fehler entfernt.
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Die
korrigierte Oberflächenposition 50 wurde daher
sowohl im Hinblick auf statische als auch auf dynamische Fehler
korrigiert.
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Es
ist nicht notwendig, die erste und die zweite Messung mit derselben
Geschwindigkeit vorzunehmen, vorausgesetzt die Beziehung zwischen dem
dynamischen Fehler und der Geschwindigkeit ist bekannt. Für die meisten
Systeme ist die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und dem dynamischen
Fehler linear und kann daher ohne einen zusätzlichen Schritt hergeleitet
werden. Für
Systeme mit einer nicht linearen Beziehung kann diese Beziehung
bestimmt werden, indem mehrere Messungen mit derselben Auslenkung
wie, aber einer anderen Geschwindigkeit als die erste Messung vorgenommen
werden.
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Die
Kurve 56, die die tatsächliche
Verstärkung
der Sonde darstellt, unterscheidet sich daher von der von der Kalibration
hergeleiteten Kurve 52, da sie statistische Fehler berücksichtigt.
Die Kurve 57 berücksichtigt
sowohl statische als auch dynamische Fehler.
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Wie
die anderen Ausführungsformen
ist auch diese zur Verwendung mit einer aktiven Sonde geeignet.
In diesem Fall wird die erste und die zweite Messung mit derselben
Sondenkraft vorgenommen und die dritte Messung wird mit einer Sondenkraft vorgenommen,
die im Vergleich zu der ersten und der zweiten Messung gering ist.
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In
all diesen Ausführungsformen
können
die Berechnungen durch einen Controller ausgeführt werden. Dieser kann den
Vorrichtungscontroller oder einen separaten Computer (z. B. eine
PC) umfassen.
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Die
oben stehenden Ausführungsformen
beschreiben eine an einer dreiachsigen Vorrichtung befestigte Sonde,
wobei eine Bewegung der Vorrichtung gestoppt wird, um die Sonde
feststehend zu machen. Die Sonde kann jedoch auch an anderen Typen
von Vorrichtungen befestigt sein. Zum Beispiel kann die Sonde an
einer Drehachsen-, einer Mehrachsenvorrichtung oder an einer fünf- oder
sechsachsigen Werkzeugmaschine befestigt sein.
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Die
Sonde kann an einem gelenkigen Sondenkopf befestigt sein, der eine
Drehbewegung um zwei Achsen herum aufweist. Solch ein gelenkiger Sondenkopf
ist in dem europäischen
Patent
EP 0 402 440
B1 beschrieben, das einen Sondenkopf beschreibt, der zulässt, dass
die Sonde um erste und zweite, vorzugsweise orthogonale Achsen gedreht werden
kann. Diese Bewegung wird durch Motoren gesteuert und über in dem
Sondenkopf vorgesehene Messaufnehmer gemessen. Der Sondenkopf kann wiederum
auf einer Vorrichtung mit z. B. linearen Achsen befestigt sein.
Der Sondenkopf ist nicht unbedingt mit der Vorrichtung gekoppelt.