DE102011056805A1

DE102011056805A1 - Method for photo-tactile measurement of measurement object or structure, involves operating sensing element with object in contact by flexible sensing extension, where sensing element is vertically vibrated with sensing extension

Info

Publication number: DE102011056805A1
Application number: DE201110056805
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Werth Messtechnik GmbH
Current assignee: Werth Messtechnik GmbH; Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-06-27

Abstract

The method involves operating sensing element (32) with an object in contact by a flexible sensing extension. The sensing element is vertically or rotationally vibrated with the sensing extension during the contact of the object. A distance sensor (44) is integrated partially in an optical path of an image processing sensor system. The vibration of the sensing element and the determination of the sensing element position are synchronized in time. An independent claim is included for a coordinate measuring device for photo-tactile measurement of a measurement object or the structure.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum opto-taktilen Messen eines Messobjektes bzw. dessen Struktur mittels eines Koordinatenmessgerätes unter Verwendung eines mit dem zu messenden Objekt in Berührung gelangendes von einer biegeelastischen Tasterverlängerung ausgehenden Tastelements, wobei das Tastelement oder zumindest eine von der Tasterverlängerung ausgehende Zielmarke mit zumindest einem optischen Sensor erfasst wird, wobei insbesondere eine laterale Auslenkung des Tastelementes oder der Zielmarke mittels einer Bildverarbeitungssensorik und/oder eine vertikale Auslenkung des Tastelementes oder der Zielmarke mit einem Abstandssensor gemessen wird. The invention relates to a method for opto-tactile measurement of a measurement object or its structure by means of a coordinate measuring machine using a coming into contact with the object to be measured from a bending elastic probe extension outgoing probe element, wherein the probe element or at least one of the probe extension outgoing target is detected with at least one optical sensor, in particular a lateral deflection of the probe element or the target mark by means of an image processing sensor and / or a vertical deflection of the probe element or the target is measured with a distance sensor.

Auch nimmt die Erfindung Bezug auf ein Koordinatenmessgerät zum opto-taktilen Messen eines Messobjektes bzw. dessen Struktur unter Verwendung eines mit dem zu messenden Objekt in Berührung gelangendes von einer biegeelastischen Tasterverlängerung ausgehenden Tastelements, wobei das Tastelement oder zumindest eine von der Tasterverlängerung ausgehende Zielmarke mit zumindest einem optischen Sensor erfassbar ist, wobei insbesondere eine laterale Auslenkung des Tastelementes oder der Zielmarke mittels einer einen optischen Sensor aufweisenden Bildverarbeitungssensorik und/oder eine vertikale Auslenkung des Tastelementes oder der Zielmarke mit einem Abstandssensor messbar ist. The invention also relates to a coordinate measuring machine for the opto-tactile measurement of a measurement object or its structure using a coming into contact with the object to be measured from a bending elastic probe extension outgoing probe element, wherein the probe element or at least one of the probe extension outgoing target with at least an optical sensor is detectable, wherein in particular a lateral deflection of the probe element or the target mark by means of an optical sensor having image processing sensor and / or a vertical deflection of the probe element or the target mark with a distance sensor is measurable.

Aus der WO-A-98 57121 ist ein Koordinatenmessgerät mit einem Tastelement bekannt, das von einer biegeelastischen Tasterverlängerung ausgeht. Dabei wird die Biegeelastizität zur Realisierung der Koordinatenmessgeräte typischen Auslenkung von taktilen Sensoren benutzt. Um mit einem entsprechenden opto-taktilen Messverfahren auch dreidimensional messen zu können, sind zumindest zwei optische Sensoren wie Kameras oder Laserabstandssensoren erforderlich. Entsprechendes lehrt auch die DE-U-29808683. From the WO-A-98 57121 is a coordinate measuring machine with a probe element known, which assumes a flexurally elastic probe extension. The bending elasticity is used to implement the coordinate measuring machines typical deflection of tactile sensors. In order to be able to measure three-dimensionally with a corresponding opto-tactile measuring method, at least two optical sensors, such as cameras or laser distance sensors, are required. The corresponding teaches also the DE-U-29,808,683th

In der DE 10 2004 044 011 wird ein ähnliches Verfahren mittels biegeelastischer Tasterverlängerung beschrieben, bei dem das Tastelement zu einer lateralen Schwingung angeregt wird, welche jedoch bei der Annäherung an das Objekt zum Erliegen kommt. In the DE 10 2004 044 011 A similar method is described by means of flexurally elastic stylus extension, in which the stylus element is excited to a lateral oscillation, which comes to a halt when approaching the object.

Die DE-A-43 27 250 beschreibt die Beobachtung eines seitlich in den Strahlengang einer Beobachtungsoptik ragenden mechanischen Tasters. Der Taster schwingt quer, also lateral bezüglich seiner Taststiftorientierung bzw. -längsache. Bei Berührung eines Objektes wird die Abnahme der Schwingungsamplitude bzw. -frequenz als Messsignal bestimmt. The DE-A-43 27 250 describes the observation of a laterally protruding into the beam path of an observation optical mechanical probe. The stylus swings transversely, ie laterally with respect to its stylus orientation or longitudinal object. When an object is touched, the decrease in the oscillation amplitude or frequency is determined as the measurement signal.

In der WO-A-2011/064339 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem zusätzlich zur Bestimmung der lateralen Auslenkung mit Hilfe eines Bildverarbeitungssensors die vertikale Auslenkung der Tasterverlängerung mit einem Abstandssensor, vorzugsweise in den Strahlengang des Bildverarbeitungssensor integrierten Laserabstandssensors, bestimmt wird. In the WO-A-2011/064339 a method is described in which in addition to determining the lateral deflection by means of an image processing sensor, the vertical deflection of the probe extension with a distance sensor, preferably in the beam path of the image processing sensor integrated laser distance sensor is determined.

Nach den dem Stand der Technik bekannten Verfahren sind aufgrund der biegeelastischen Eigenschaften der Tasterverlängerung besonders kleine Tastelementdurchmesser z. B. kleiner 100 µm realisierbar, wodurch bei Einzelpunktantastungen, aber besonders bei scannender Messung von Bauteiloberflächen, mit Stick-Slip-Effekten in der Größenordnung der Tastkugeldurchmesser zu rechnen ist. Hierdurch können Messabweichungen entstehen, insbesondere wenn die Erfassung der Tastkugelposition und der Bauteilposition nicht exakt synchronisiert erfolgt. After the methods known in the prior art are due to the bending elastic properties of the probe extension particularly small probe diameter z. B. smaller 100 microns, which is expected at Einzelpunktantastungen, but especially in scanning measurement of component surfaces with stick-slip effects in the order of the Tastkugeldurchmesser. As a result, deviations may occur, in particular if the detection of the Tastkugelposition and the component position is not exactly synchronized.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass hochpräzise mit einem eine biegeelastische Tasterverlängerung aufweisenden Tastelement gemessen werden kann, insbesondere Bauteiloberflächen gescannt werden können. Dabei sollen Stick-Slip-Effekte vermieden oder in einem Umfang reduziert werden, so dass zu unzulässigen Messergebnissen führende Messabweichungen vermieden werden. The present invention is based on the object, a method and coordinate measuring machine of the type mentioned in such a way that high-precision can be measured with a bending elastic probe extension having probe element, in particular component surfaces can be scanned. Stick-slip effects should be avoided or reduced to an extent so that measurement errors leading to impermissible measurement results are avoided.

Zur Lösung der Aufgabe wird verfahrensmäßig im Wesentlichen vorgeschlagen, dass als Tastelement ein solches verwendet wird, das in Schwingung versetzt wird, wobei das Tastelement mit der Tasterverlängerung während der Berührung des Objektes zumindest vertikal und/oder rotatorisch schwingt. In order to achieve the object, in terms of method it is essentially proposed that the probe element used is one which is set in oscillation, the probe element, with the probe extension, oscillating at least vertically and / or rotationally during the contact of the object.

Die vorliegende Erfindung löst die Stick-Slip-Problematik dadurch, dass das Tastelement (auch Antastelement genannt) zu vertikalen oder rotatorischen Schwingungen angeregt wird, welche auch noch im angetasteten Zustand weiter vorliegen. Durch die dadurch ausgelöste ständige leichte Bewegung des Tastelementes bzgl. der angetasteten Oberfläche entsteht eine reproduzierbare und damit messbare Tastkugelbewegung ohne Haftreibungseinfluss und Stick-Slip. The present invention solves the stick-slip problem in that the probe element (also called probing element) is excited to vertical or rotational oscillations, which also continue to exist in the sensed state. The thus triggered constant slight movement of the probe element with respect to the touched surface results in a reproducible and thus measurable Tastkugelbewegung without Haftreibung influence and stick-slip.

Ist lediglich die laterale Auslenkung des Tastelementes mit hoher Genauigkeit zu messen, so wird in bevorzugter Weise die Schwingung des Tastelementes in vertikaler Richtung durchgeführt. Hierdurch verändert sich die zu messende laterale Auslenkung nicht signifikant. If only the lateral deflection of the probe element can be measured with high accuracy, the oscillation of the probe element is preferably carried out in the vertical direction. As a result, the lateral deflection to be measured does not change significantly.

Soll die Auslenkung in allen drei Dimensionen hochgenau gemessen werde, so erweist sich eine laterale oder vertikale Schwingung des Tastelementes als ungeeignet. Unverändert bleibt die Tastkugelposition in allen drei Koordinaten, wenn das Tastelement zu rotatorischen Schwingungen angeregt wird. If the deflection is to be measured with high precision in all three dimensions, then one turns out to be lateral or vertical vibration of the probe element as unsuitable. The probe ball position remains unchanged in all three coordinates when the probe element is excited to rotary oscillations.

Rotatorische Schwingungen lassen sich beispielsweise durch den Einsatz von Piezo-Elementen oder Motoren erzeugen. Ein Stator dient dabei zur Befestigung der Antriebseinheit, welche einen vorzugsweise geführten Rotor bewegt. Rotary oscillations can be generated, for example, by the use of piezo elements or motors. A stator serves for fastening the drive unit, which moves a preferably guided rotor.

Insbesondere können Piezoelemente zur Erzeugung von rotatorischen Schwingungen in die Halterung des Antastelementes integriert werden. In particular, piezoelectric elements for generating rotational oscillations can be integrated into the holder of the probing element.

Kleinste Messabweichungen entstehen dabei bei der Verwendung von Antastelementen mit besonders geringen Formabweichungen, insbesondere Rundheitsabweichungen bei zentralsymmetrischen Antastelementen. Smallest errors occur when using probing elements with particularly small shape deviations, in particular roundness deviations in centrally symmetrical probing elements.

Eine weitere Erhöhung der Genauigkeit kann durch Synchronisierung der Schwingung mit der Abtastung der Auslenkungen erzielt werden. Hierdurch beginnt eine Messung immer dann, wenn sich das Tastelement an der gleichen durch die Schwingung bedingten Relativposition befindet. A further increase in accuracy can be achieved by synchronizing the oscillation with the scan of the deflections. As a result, a measurement always begins when the probe element is at the same relative position due to the oscillation.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der Abstandssensor in den Strahlengang der Bildverarbeitungssensorik zumindest teilweise integriert ist. In particular, it is provided that the distance sensor is at least partially integrated in the beam path of the image processing sensor.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere auch dadurch aus, dass Schwingung des Tastelementes und Bestimmung der Tastelementposition zeitlich synchronisiert sind, so dass der Schwingzustand des Tastelementes bei Beginn der Bestimmung der Tastelementposition jeweils gleich ist, vorzugsweise durch Verwendung eines Triggers, welcher durch die Steuerung des Schwingers ausgelöst, die Aufnahme der Tastelementposition startet. The invention is also characterized in particular by the fact that oscillation of the probe element and determination of the probe element position are synchronized in time, so that the oscillation state of the probe element at the beginning of the determination of Tastelementposition is the same, preferably by using a trigger, which is triggered by the control of the vibrator , the recording of the Tastelementposition starts.

Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass bei rotatorischer Schwingungsanregung des Tastelementes ein Tastelement mit besonders geringen Rundheitsabweichungen kleiner 1 µm, bevorzugt kleiner 0,1 µm, besonders bevorzugt kleiner 0,05 µm, eingesetzt wird. The invention is also distinguished by the fact that, in the case of rotational vibration excitation of the probe element, a probe element with particularly small roundness deviations of less than 1 μm, preferably less than 0.1 μm, particularly preferably less than 0.05 μm, is used.

Unabhängig von der Art der Schwingungsanregung werden Tastelemente mit geringen Formabweichungen von < 1µm, bevorzugt < 0,1µm, besonders bevorzugt < 0,05 µm eingesetzt. Mit Formabweichungen sind jegliche Gestaltsabweichungen von der idealen Geometrie, wie beispielsweise Kugel oder Ebene, gemeint. Regardless of the type of vibration excitation probe elements are used with low shape deviations of <1 .mu.m, preferably <0.1 .mu.m, more preferably <0.05 .mu.m. With form deviations are meant any form deviations from the ideal geometry, such as sphere or plane.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schwingungsamplitude bei vertikaler Schwingungsanregung kleiner 20 µm, bevorzugt kleiner 5 µm ist oder bei rotatorischer Schwingungsanregung kleiner 10 Winkelsekunden, bevorzugt kleiner eine Winkelsekunde ist, und die Schwingungsfrequenz größer 500 Hz, bevorzugt größer 1 kHz, ist. It is particularly preferred that the oscillation amplitude is less than 20 microns, preferably less than 5 microns in vertical vibration excitation or less than 10 angular seconds, preferably less than one angular second, and the oscillation frequency is greater than 500 Hz, preferably greater than 1 kHz, with rotary oscillation excitation.

Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Schwingungen des Tastelementes mit der Tasterverlängerung durch die Berührung mit dem Objekt lediglich durch Gleitreibung gedämpft werden, also aufgrund der geringen Antastkräfte von kleiner einem Millinewton nahezu unverändert bleiben. It should also be emphasized that the vibrations of the probe element with the probe extension are damped by the contact with the object only by sliding friction, so remain virtually unchanged due to the low probing forces of less than one millinewton.

Ein Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass Mittel zur vertikalen und/oder rotatorischen Schwingungsanregung des Tastelementes im Koordinatenmessgerät integriert sind. A coordinate measuring machine of the type mentioned above is characterized in that means for vertical and / or rotational vibration excitation of the probe element are integrated in the coordinate measuring machine.

Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Schwingungen des Tastelementes mittels eines Piezo-Stellelementes und/oder mittels einer mechanischen Dreheinheit oder -achse, wie Motor bzw. Mikrodrehstelleinheit, erzeugbar sind. It should also be emphasized that the oscillations of the probe element can be generated by means of a piezoelectric actuator and / or by means of a mechanical rotary unit or axis, such as motor or micro-rotary adjusting unit.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass Mittel zur Schwingungsanregung in der Befestigung der biegeelastischen Tasterverlängerung integriert sind. It is particularly provided that means for vibrational excitation are integrated in the attachment of the flexurally elastic probe extension.

Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass die Dreheinheit zur rotatorischen Schwingungsanregung in der Tasterverlängerung oder der Halterung der Tasterverlängerung oder der Halterung des opto-taktilen Messsystems integriert ist. Preferably, the invention provides that the rotary unit for rotational vibration excitation in the probe extension or the holder of the probe extension or the holder of the opto-tactile measuring system is integrated.

Hervorzuheben ist des Weiteren, dass das Tastelement eine Formabweichung von kleiner 1 µm besitzt, insbesondere ein kugelförmiges Tastelement Rundheitsabweichungen kleiner 1 µm, bevorzugt kleiner 0,1 µm, besonders bevorzugt kleiner 0,05 µm, besitzt. It should also be emphasized that the probe element has a shape deviation of less than 1 .mu.m, in particular a spherical probe element roundness deviations of less than 1 .mu.m, preferably less than 0.1 .mu.m, particularly preferably less than 0.05 .mu.m possesses.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen. For more details, advantages and features of the invention will become apparent not only from the claims, the features to be taken these features - alone and / or in combination, but also from the following description of the drawing to be taken preferred embodiments.

Es zeigen: Show it:

1 eine Prinzipdarstellung eines Koordinatenmessgerätes, 1 a schematic diagram of a coordinate measuring machine,

2 das Koordinatenmessgerät gemäß 1 mit einer alternativen Lösung eines Tasters und 2 the coordinate measuring machine according to 1 with an alternative solution of a button and

3 eine Prinzipdarstellung einer Befestigung eines Tasters. 3 a schematic diagram of a mounting a button.

Der 1 ist rein prinzipiell ein Koordinatenmessgerät 10 mit einem z. B. aus Granit bestehenden Grundrahmen 12 mit Messtisch 14 zu entnehmen, auf dem ein nicht dargestelltes Objekt angeordnet ist, um dieses zu messen. Entlang dem Grundrahmen 12 ist ein Portal 16 in y-Richtung verstellbar. Hierzu sind Säulen oder Ständer 18, 20 gleitend auf dem Grundrahmen 12 abgestützt. Von den Säulen 18, 20 geht eine Traverse 22 aus, entlang der in X-Richtung ein Schlitten 24 verstellbar ist, der seinerseits eine Pinole oder Säule 26 aufnimmt, die in z-Richtung verstellbar ist. Von der Pinole oder Säule 26 geht eine Dreheinheit 40 bestehend aus einem Stator 41 und einem Rotor 42 aus, wobei sich am Rotor 42 ein Halteelement 43 befindet, von dem ein Taster 28 mit biegeelastischer Tasterverlängerung ausgeht, an deren Ende ein Tastelement 32 befestigt ist, welches mit einem optischen Sensor 30 wie CCD-Kamera messbar ist. Das Tastelement 32 weist eine Kugelform mit besonders geringer Rundheitsabweichung auf. Diese sollte kleiner als 1 µm, bevorzugt kleiner als 0,1 µm, insbesondere kleiner als 0,05 µm betragen. Dabei wird bevorzugterweise das Tastelement 32 des Tasters 28 mit dem Bildverarbeitungssensor eines optischen Sensors 30 hinsichtlich seiner lateralen Auslenkung gemessen. Durch eine in den optischen Sensor 30 integrierten Abstandssensor 44 wird die vertikale Auslenkung des Tastelementes 28 bestimmt. Of the 1 is basically a coordinate measuring machine 10 with a z. B. made of granite base frame 12 with measuring table 14 can be seen on which an unillustrated object is arranged to measure this. Along the base frame 12 is a portal 16 adjustable in y-direction. These are columns or stands 18 . 20 sliding on the base frame 12 supported. From the columns 18 . 20 go a traverse 22 off, along the X-direction a slide 24 adjustable, which in turn is a quill or column 26 absorbs, which is adjustable in the z-direction. From the quill or column 26 go a turntable 40 consisting of a stator 41 and a rotor 42 out, being on the rotor 42 a holding element 43 of which there is a button 28 with flexurally elastic probe extension emanating at the end of a probe element 32 attached, which with an optical sensor 30 how CCD camera is measurable. The feeler element 32 has a spherical shape with a particularly small roundness deviation. This should be less than 1 μm, preferably less than 0.1 μm, in particular less than 0.05 μm. In this case, the probe element is preferably 32 of the button 28 with the image processing sensor of an optical sensor 30 measured with respect to its lateral deflection. Through one in the optical sensor 30 integrated distance sensor 44 becomes the vertical deflection of the probe element 28 certainly.

Eine Dreheinheit 40 erzeugt im Betrieb des Koordinatenmessgerätes 10 eine zyklische rotatorische Schwingung im kHz-Bereich, beispielsweise mit 1 kHz, wobei sehr kleine Amplituden von weniger als 10 Winkelsekunden verwendet werden. Hierdurch bewegt sich der äußere Rand des im Bildverarbeitungssensor typischerweise im Durchmesser von einigen zehn bis einigen hundert Pixel abgebildeten Tastelementes 28, im Bereich von wenigen bis weniger als einem Pixel. Durch die hohe Schwingfrequenz werden dabei während einer typischen Integrationszeit des Bildverarbeitungssensors von 0,1 ms bis 20 ms sämtliche Positionen etwa gleich häufig eingenommen, wodurch eine Mittelung im aufgenommenen Bild des Bildverarbeitungssensors erfolgt. A turntable 40 generated during operation of the coordinate measuring machine 10 a cyclic rotary oscillation in the kHz range, for example at 1 kHz, with very small amplitudes of less than 10 arcseconds are used. As a result, the outer edge of the scanning element typically imaged in the image processing sensor in the diameter of a few tens to a few hundred pixels moves 28 , ranging from a few to less than one pixel. Due to the high oscillation frequency, during a typical integration time of the image processing sensor from 0.1 ms to 20 ms, all positions are occupied approximately equally frequently, whereby an averaging takes place in the recorded image of the image processing sensor.

Die von der Dreheinheit 40 erzeugte rotatorische Schwingung bleibt aufgrund der geringen Antastkräfte des Tastelementes 32 aufgrund der biegeelastischen Tasterverlängerung auch bei Auslenkung erhalten. Eine Dämpfung der rotatorischen Schwingungen erfolgt lediglich durch die sehr geringe Gleitreibung. The of the turntable 40 Rotational vibration generated remains due to the low probing forces of the probe element 32 due to the flexible elastic stylus extension also obtained at deflection. An attenuation of the rotational vibrations takes place only by the very low sliding friction.

Zur zyklischen Bewegung des Rotors bezüglich des Stators werden beispielsweise Piezostellelemente eingesetzt. Diese können am Umfang des Stators befestigt werden und bewegen den Rotor innerhalb seiner rotatorischen Führung. Alternativ können auch andere Antriebskonzepte auf Motorenbasis eingesetzt werden. For cyclic movement of the rotor with respect to the stator, for example piezoelectric elements are used. These can be attached to the circumference of the stator and move the rotor within its rotary guide. Alternatively, other drive concepts based on engines can be used.

2 zeigt eine alternative Lösung, bei der dem Tastelement 32 eine vertikale Schwingung aufgeprägt wird. Hierzu geht von der Pinole oder Säule 26 ein in z- und/oder x- und /oder y-Richtung Schwingungen erzeugendes z.B. Piezo-Element 45 aus, an dem der Taster 28 mit dem Tastelement 32 befestigt ist. 2 shows an alternative solution in which the probe element 32 a vertical vibration is impressed. This goes from the quill or column 26 a vibrating in z and / or x and / or y direction, for example piezoelectric element 45 from where the button 28 with the probe element 32 is attached.

Das Piezo-Element 45 besteht aus einem oder mehreren Stapel-Piezos. Bei Anlegen einer Spannung an diesen Piezo-Stapel wird eine Längsausdehnung und damit eine Bewegung in die entsprechende Richtung erzeugt. Werden 2 oder 3 dieser Stapel-Piezos in unterschiedlichen Richtungen (X und Y oder X und Z oder Y und Z-Richtung) miteinander kombiniert, so lassen sich auch in mehreren Bewegungsrichtungen Bewegungen erzeugen. Durch Ansteuerung mit Wechselspannung können diese Bewegungen auch Schwingbewegungen sein. Wird nur ein einziger in der Z-Richtung ausgerichteter Stapel-Piezo verwendet, so lassen sich vertikale Schwingungen aufbringen. The piezo element 45 consists of one or more stack piezos. When a voltage is applied to this piezo stack, a longitudinal extent and thus a movement in the corresponding direction is generated. If 2 or 3 of these stacked piezos are combined with one another in different directions (X and Y or X and Z or Y and Z direction), then movements can also be generated in several directions of movement. By controlling with AC voltage, these movements can also be oscillatory movements. If only a single stacked piezo aligned in the Z direction is used, vertical vibrations can be applied.

3 zeigt eine Lösung mit in die Befestigung 43 des Tasters 28 integrierten Stellelementen 46 wie Piezoelementen. Durch gemeinsame Ansteuerung der linearen Stellelementbewegungen wird durch den rotationssymmetrischen Aufbau eine rotatorische Bewegung des Antastelementes 32 ausgelöst. 3 shows a solution with in the attachment 43 of the button 28 integrated control elements 46 like piezo elements. By jointly controlling the linear actuator movements is by the rotationally symmetrical structure of a rotational movement of the probing element 32 triggered.

Die in 1 gezeigte Dreheinheit 40 mit dem Stator 41 und dem Rotor 42 wird nun nicht mehr benötigt und die Befestigung 43 ist direkt mit dem Koordinatenmessgerät, zum Beispiel der Säule 26, verbunden. In einer Ausgestaltung kann die Befestigung 43 vom Koordinatenmessgerät 10 bzw. der Säule 26 getrennt werden, beispielsweise über eine magnetische Schnittstelle, um das Einwechseln anderer Taster 28 mit Antastelementen 32 verschiedener Durchmesser zu ermöglichen. In the 1 shown turntable 40 with the stator 41 and the rotor 42 is no longer needed and the attachment 43 is directly with the coordinate measuring machine, for example the column 26 , connected. In one embodiment, the attachment 43 from the coordinate measuring machine 10 or the column 26 be disconnected, for example, via a magnetic interface to the replacement of other buttons 28 with probing elements 32 allow different diameter.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 9857121 A [0003]
DE 29808683 U [0003]
DE 102004044011 [0004]
DE 4327250 A [0005]
WO 2011/064339 A [0006]

Claims

Method for opto-tactile measurement of a measurement object or its structure by means of a coordinate measuring machine using a touching element with the object to be measured emanating from a bending elastic probe extension probe element, wherein the probe element or at least one of the probe extension outgoing target detected with at least one optical sensor is, in particular a lateral deflection of the probe element or the target mark is measured by means of an image processing sensor and / or a vertical deflection of the probe element or the target with a distance sensor, characterized in that as a probe element is used, which is set in vibration the probe element oscillates at least vertically and / or rotationally with the probe extension during the contact of the object.

Method according to claim 1, characterized in that the distance sensor is at least partially integrated into the beam path of the image processing sensor system.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that oscillation of the probe element and determination of the probe element position are synchronized in time, so that the oscillation state of the probe element at the beginning of the determination of the Tastelementposition is the same, preferably by using a trigger, which by the control of Oscillator triggered, the recording of the Tastelementposition starts.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the case of rotational vibration excitation of the probe element, a probe element with particularly small roundness deviations of less than 1 μm, preferably less than 0.1 μm, particularly preferably less than 0.05 μm, is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillation amplitude is less than 20 μm, preferably less than 5 μm in the case of vertical vibration excitation or less than 10 angular seconds, preferably less than one angular second, and the oscillation frequency is greater than 500 Hz, preferably greater than 1 in the case of rotary oscillation excitation kHz, is.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the vibrations of the probe element with the probe extension are damped by the contact with the object only by sliding friction, so remain virtually unchanged due to the low probing forces of less than one millinewton.

Coordinate measuring machine ( 10 ) for the opto-tactile measurement of a measurement object or its structure using a probe element which comes into contact with the object to be measured and originates from a flexurally elastic probe extension ( 32 ), wherein the probe element or at least one of the probe extension outgoing target mark is detectable with at least one optical sensor, in particular a lateral deflection of the probe element or the target by means of an optical sensor ( 30 ) having an image sensor and / or a vertical deflection of the probe element or the target mark with a distance sensor ( 44 ) is measurable, characterized in that means for vertical and / or rotational vibration excitation of the probe element ( 32 ) in the coordinate measuring machine ( 10 ) are integrated.

Coordinate measuring machine according to claim 7, characterized in that the vibrations of the probe element ( 32 ) can be generated by means of a piezoelectric actuator and / or by means of a mechanical rotary unit or axis, such as motor or micro-rotary adjusting unit.

Coordinate measuring machine according to one of claims 7 to 8, characterized in that means ( 43 ) are integrated to vibrational excitation in the attachment of the flexible elastic probe extension.

Coordinate measuring machine according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the rotary unit for rotational vibration excitation in the probe extension or the holder ( 43 ) of the probe extension or the holder of the optotactile measuring system is integrated.

Coordinate measuring machine according to one of claims 7 to 10, characterized in that the feeler element ( 32 ) has a shape deviation of less than 1 micron, in particular a spherical probe element roundness deviations smaller than 1 micron, preferably less than 0.1 micron, more preferably less than 0.05 micron, has.