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DE10203018A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Informationen eines Werkzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Informationen eines Werkzeugs

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Publication number
DE10203018A1
DE10203018A1 DE2002103018 DE10203018A DE10203018A1 DE 10203018 A1 DE10203018 A1 DE 10203018A1 DE 2002103018 DE2002103018 DE 2002103018 DE 10203018 A DE10203018 A DE 10203018A DE 10203018 A1 DE10203018 A1 DE 10203018A1
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DE
Germany
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dimensional
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Withdrawn
Application number
DE2002103018
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English (en)
Inventor
Wolfgang Eckstein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
E Zoller GmbH and Co KG
E Zoller GmbH and Co KG Einstell und Messgeraete
Original Assignee
E Zoller GmbH and Co KG
E Zoller GmbH and Co KG Einstell und Messgeraete
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Publication date
Application filed by E Zoller GmbH and Co KG, E Zoller GmbH and Co KG Einstell und Messgeraete filed Critical E Zoller GmbH and Co KG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B11/08Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/10Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q17/24Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
    • GPHYSICS
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    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erfassung von Informationen über ein Werkzeug (10), insbesondere zum Vermessen eines Maschinenwerkzeugs in einem Einstellgerät (11), bei dem vom Werkzeug (10) in verschiedenen Aufnahmestellungen mit zumindest einer Kamera (12) Bilder (13 bis 17) aufgenommen werden. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß die Bilder (13 bis 17) entsprechend ihrer Aufnahmestellung in eine Datenstruktur (18) für einen dreidimensionalen Raum einsortiert werden.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von Informationen eines Werkzeugs.
  • Aus der DE 44 31 059 C2 ist ein gattungsbildendes Verfahren und eine gattungsbildende Vorrichtung bekannt. Die Vorrichtung besitzt eine um eine Achse drehbare Werkzeugaufnahme, eine Videokamera, über die Werkzeugkonturen von einem Werkzeugabschnitt in verschiedenen Drehpositionen während einer Drehung des Werkzeugs um die Achse der Werkzeugaufnahme unter Erzeugung von Bildern für die Werkzeugpositionen detektierbar sind, einen Rechner zur Bestimmung und Ausgabe von Abmessungswerten mit einem Speicher zur Speicherung der aus den Bildern ermittelten Geometriedaten und eine Einrichtung zum Vergleich von in verschiedenen Drehpositionen detektierten Konturabschnitten mit dem Ergebnis einer Extremwertfeststellung unter den verglichenen Geometriedaten bei einem Vergleich der Geometriedaten von Bildern über den gesamten Konturabschnitt. Die Einrichtung ist derart ausgebildet, daß als Ergebnis der Extremwertfeststellung eine Hüllkurve ermittelt wird, die die wirkliche Arbeitskontur des Werkzeugs im Werkstück repräsentiert.
  • Mit der vorgeschlagenen Erfindung werden dreidimensionale Daten hinsichtlich der Vermessung eines Werkzeugs ausgewertet. Ein Überblick zu Verfahren der Auswertung dreidimensionaler Daten findet sich in Carsten Steger: Unbiased Extraction of Curvilinear Structures from 2D and 3D Images; Dissertation, Fakultät für Informatik, Technische Universität München, 1998; Herbert Utz Verlag, München, ISBN 3-89675-346-0
  • Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung mit gesteigerter Meßgenauigkeit und der Möglichkeit der Visualisierung eines Werkzeugs bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erfassung von Informationen eines Werkzeugs, insbesondere zur Visualisierung und zum Vermessen eines Maschinenwerkzeugs in einem Einstellgerät, bei dem vom Werkzeug in verschiedenen Aufnahmestellungen mit zumindest einer Kamera Bilder aufgenommen werden.
  • Es wird vorgeschlagen, daß die Bilder entsprechend ihrer Aufnahmestellung in eine Datenstruktur für einen dreidimensionalen Raum einsortiert werden. Es können insbesondere durch Interpolationen im dreidimensionalen Raum weitere verwertbare Informationen gewonnen werden, wodurch bei kurzen Meßzeiten bzw. mit wenigen Bildern eine hohe Meß- und Abbildungsgenauigkeit erreichbar ist. Ferner kann das Werkzeug visualisiert werden, und zwar insbesondere indem aus der Datenstruktur ein dreidimensionales Oberflächenmodell berechnet wird, das zumindest einen Teil des Werkzeugs darstellt. Anstatt einem dreidimensionalen Oberflächenmodell könnten auch einzelne, das Werkzeug umspannende Linien berechnet werden.
  • Zur Aufnahme der Bilder kann die Kamera und/oder vorteilhaft das Werkzeug bewegt werden. Ferner kann eine Kamera zur Aufnahme einer oder mehrerer Sichtkanten oder es können mehrere Kameras verwendet werden, wodurch wiederum Meßzeit eingespart werden kann, beispielsweise indem mit zwei Kameras zwei um 180° versetzte Sichtkanten des Werkzeugs aufgenommen werden und nach einer Umdrehung von 180° des Werkzeugs dieses vollständig erfaßt ist.
  • Mit geringem Rechenaufwand kann das dreidimensionale Oberflächenmodell erstellt werden, indem Querschnittsflächen durch den durch die Datenstruktur abgebildeten dreidimensionalen Raum ausgewertet werden. Die gewählten Querschnittsflächen können dabei verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Winkel zur Längs- und/oder Rotationsachse des Werkzeugs einschließen, vorteilhaft steht jedoch die Längs- und/oder Rotationsachse senkrecht auf den gewählten Querschnittsflächen.
  • Werden zumindest in Teilbereichen zur Bestimmung des Oberflächenmodells Voxel-Informationen unter Einbeziehung dreidimensionaler Nachbarschaften bzw. unter Einbeziehung von benachbarten Voxel-Informationen verwendet, können gegenüber der Bestimmung des Oberflächenmodells mit Querschnittsflächen mehr verwertbare Informationen gewonnen und dadurch genauere Werte ermittelt bzw. berechnet werden, und zwar indem eine Interpolation in mehrere Raumrichtungen ermöglicht wird.
  • Ferner kann insbesondere die Meßgenauigkeit erhöht werden, indem Informationen über die Relativbewegung des Werkzeugs zur Kamera genutzt werden, beispielsweise indem die Bewegung des Werkzeugs zur Kamera durch eine Funktion beschrieben, insbesondere approximiert wird, und eine maximale Auslenkung durch die Berechnung eines Extremwerts der Funktion bestimmt wird, wobei die Funktion bei einem drehend angetriebenen Werkzeug beispielsweise von einem Polynom angenähert wird. Die Informationen können nach der Bestimmung des dreidimensionalen Oberflächenmodells oder während der Bestimmung des Oberflächenmodells, insbesondere zur Bestimmung des Oberflächenmodells, genutzt werden, wobei im letzteren Fall wiederum genauere Meßwerte erzielt werden können, und zwar insbesondere indem Informationen über die Bildschärfe für die Gewichtung der Anpassung einfach genutzt werden können.
  • Sind Informationen über die Oberflächenform des Werkzeugs bekannt und können diese verwertet werden, kann der erforderliche Rechenaufwand reduziert, die Meßgenauigkeit erhöht und/oder die Meßzeit verkürzt werden. Die Informationen über die Oberflächenform des Werkzeugs können manuell eingegeben oder vorteilhaft teil- oder vollautomatisiert erfaßt werden, beispielsweise über einen am Werkzeug angebrachten Code und eine Ausleseeinheit.
  • Ist das Oberflächenmodell bestimmt, kann aus diesem durch zumindest eine Extremwertbestimmung einfach eine Wirkkontur des Werkzeugs bestimmt werden, die eine relevante Kenngröße des Werkzeugs darstellt.
  • Ferner können aussagekräftige Informationen über das Werkzeug gewonnen werden, indem lokale Extremwerte des Oberflächenmodells zu einer Abbildung einer Werkzeugschneide zusammengefaßt werden und/oder der Freiwinkel einer Werkzeugschneide des Werkzeugs mittels der Orientierung einer Fläche entgegen der Schneidrichtung hinter der Werkzeugschneide bestimmt wird. Wurden die lokalen Extremwerte des Oberflächenmodells zu einer Abbildung einer Werkzeugschneide zusammengefaßt, kann zudem vorteilhaft durch die geometrische Beziehung der lokalen Extremwerte die Steigung der Werkzeugschneide einfach bestimmt werden.
  • Die Berechnung des Oberflächenmodells kann nach der Aufnahme der Bilder oder vorteilhaft noch während der Aufnahme der Bilder erfolgen, wodurch insgesamt Meßzeit eingespart werden kann.
  • Ferner kann Meßzeit eingespart und/oder es können in relevanten Bereichen des Werkzeugs genauere Werte ermittelt werden, indem das Oberflächenmodell nur in zu erwartenden Extremwertbereichen erstellt wird. Die zu erwartenden Extremwertbereiche können sich durch bei den Aufnahmen ermittelte Rechenwerte ergeben und/oder können auf bekannten Informationen über das Werkzeug basieren.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß in zu erwartenden Extremwertbereichen mehr Bilder aufgenommen werden als in anderen Bereichen, und zwar insbesondere durch eine geringere Relativbewegung zwischen der Kamera und dem Werkzeug und/oder durch eine erhöhte Aufnahmefrequenz, wodurch wiederum die Meßgenauigkeit und Abbildungsgenauigkeit in relevanten Bereichen erhöht und/oder Meßzeit eingespart werden kann.
  • Zeichnung
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Kamera und einer Bildverarbeitungseinrichtung,
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung eines ersten Kamerabildes von einem Werkzeugabschnitt,
  • Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Kamerabildes nach einer Drehung des Werkzeugs,
  • Fig. 4 eine schematische Darstellung eines 3D-Raums mit einsortierten Kamerabildern und einzelnen Schnittebenen,
  • Fig. 5 die einzelnen Schnittebenen aus Fig. 4,
  • Fig. 6 eine Extremwertermittlung in einer Schnittebene und
  • Fig. 7 ein aus den Kamerabildern generiertes dreidimensionales Oberflächenmodell.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Fig. 1 zeigt ein Einstellgerät 11 mit einem verfahrbaren Optikträger 33. Der Optikträger 33 ist entlang wenigstens zwei Achsen verfahrbar und trägt eine CCD-Kamera 12 sowie eine Beleuchtungseinheit 33. Die CCD-Kamera 12 nimmt vom Werkzeug 10, das in einer Werkzeugaufnahme 31 eingespannt und um seine Längsachse 32 drehbar ist, Bilder 13, 14, 15, 16, 17 in verschiedenen Aufnahmestellungen auf, und zwar in verschiedenen Drehstellungen des Werkzeugs 10. Denkbar ist auch, daß eine weitere CCD-Kamera 12 zur Aufnahme von Bildern versetzt zur ersten CCD-Kamera 12 angeordnet ist, um zusätzlich Bilder aus einem anderen Winkel aufnehmen zu können, wie in Fig. 1 angedeutet.
  • Die Vermessung und Visualisierung des Werkzeugs 10 beginnt mit dem Einschalten des Einstellgeräts 11. Ein Benutzer positioniert die am Optikträger 30 montierte CCD-Kamera 12 manuell oder diese wird automatisch derart positioniert, daß das Werkzeug 10 im Blickfeld der CCD-Kamera 12 erscheint. Das Werkzeug 10 wird über die Werkzeugaufnahme 31 um seine Längsachse 32 gedreht, wobei die Werkzeugaufnahme 31 über einen Motor automatisch oder manuell gedreht werden kann, und zwar schrittweise oder vorteilhaft kontinuierlich. Während der Drehung werden in verschiedenen Drehstellungen mit der CCD- Kamera 12 Bilder 13, 14, 15, 16, 17 der Kontur 40 des Werkzeugs 10 aufgenommen sowie die zu jedem Bild 13, 14, 15, 16, 17 gehörende Winkelposition gespeichert (Fig. 2 und Fig. 3).
  • Abhängig von der Drehstellung des Werkzeugs 10 ist ein anderer Konturverlauf im Blickfeld der CCD-Kamera 12 sichtbar. Um das Werkzeug 10 vorteilhaft vollständig zu erfassen, wird dieses während dem Meßablauf zumindest einmal um 360° gedreht. Möglich ist jedoch auch, daß das Werkzeug 10 nur in einem Teilbereich oder in einzelnen Teilbereichen erfaßt bzw. entsprechend vermessen wird, beispielsweise, daß bei Werkzeugen mit mehreren Werkzeugschneiden die Werkzeugschneiden einzeln vermessen werden und hierbei das Werkzeug nur um einen Bruchteil von 360° gedreht werden muß.
  • Ausgangspunkt für die Generierung einer 3D-Oberfläche bzw. eines dreidimensionalen Oberflächenmodells 19 ist der Ansatz, daß sich jeder Punkt auf der Oberfläche 34 des Werkzeugs 10 bei der Drehung der Werkzeugaufnahme 31 auf einer Kreisbahn bewegt (Fig. 4 bis 7). Der Radius der Kreisbahn ist dabei durch den Abstand zur Längsachse 32 bzw. zur Drehachse bestimmt, insbesondere laufen Punkte auf einer Werkzeugschneide 28 mit einem größeren Radius um als Punkte abseits der Werkzeugschneide 28. Zur Ermittlung des dreidimensionalen Oberflächenmodells 19 werden die während der Drehung des Werkzeugs 10 aufgenommenen Bilder 13, 14, 15, 16, 17 nicht direkt hinsichtlich ihrer Grauwerte ausgewertet, sondern entsprechend ihrer Aufnahmestellung in eine Datenstruktur 18 für einen dreidimensionalen Raum mit einer gemeinsamen Z-Achse einsortiert (Fig. 4). Die Bilder 13, 14, 15, 16, 17 bilden hierbei einen Zylinder 35, der die Z-Achse als Mittelachse aufweist. Die Mittelachse des Zylinders 35 entspricht der Längsachse 32 bzw. der Drehachse der Werkzeugaufnahme 31. Der Drehwinkel ist mit (Θ) bezeichnet, während die Achse senkrecht zur Längsachse 32 mit (R) bezeichnet ist.
  • Aus der Datenstruktur 18 wird ein dreidimensionales, das Werkzeug 10 darstellendes Oberflächenmodell 19 berechnet (Fig. 7). Zur Bestimmung des Oberflächenmodells 19 werden Querschnittsflächen 20, 21, 22, 23, 24 durch den durch die Datenstruktur 18 abgebildeten dreidimensionalen Raum ausgewertet (Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 7). Es sind aus einer großen Anzahl von Bildern bei einer Drehung um 360° des Werkzeugs 10 sowie aus einer großen Anzahl von Querschnittsflächen beispielhaft nur wenige Bilder 13, 14, 15, 16, 17 und Querschnittsflächen 20, 21, 22, 23, 24 dargestellt.
  • Eine einzelne Querschnittsfläche, die einen Schnitt entlang der R-Achse bei einem festen Z-Wert darstellt und auch als (R, Θ)-Schnittbild bezeichnet werden kann, läßt sich auch ohne die Konstruktion eines dreidimensionalen Oberflächenmodells konstruieren, und zwar indem z. B. von allen Aufnahmen einer Bildserie die Grauwertinformationen einer bestimmten Zeile aneinandergefügt werden. Damit läßt sich aus der Kombination mehrerer (R, Θ)-Schnitte bzw. mehrerer Querschnittsflächen, die wie vorhergehend beschrieben aus den Grauwertinformationen einzelner Zeilen der Bilder erzeugt wurden, ein 3D-Datensatz eines Werkzeugs erzeugen.
  • Um einen Oberflächenverlauf des Werkzeugs 10 zu ermitteln, kann dieser im einfachsten Fall direkt aus dem 3D-Volumen entnommen werden, ohne daß Informationen über eine Relativbewegung des Werkzeugs 10 zur CCD-Kamera 12 oder Informationen der Oberflächenform des Werkzeugs 10 genutzt werden. Verfeinerte Verfahren passen entsprechende Funktionen, die die Bewegung des Werkzeugs 10 und/oder bekannte Oberflächenformen des Werkzeugs 10 beschreiben, an die Volumendaten an, wie u. a. durch eine lokale Approximation mit Ebenen, Parabeln oder Hyperboloiden.
  • Für die Ermittlung einer Wirkabmessung wird der 3D-Datensatz hinsichtlich maximaler Auslenkungen des Werkzeugs 10 ausgewertet. Beispielhaft wird dies an einer Querschnittsfläche 20 gezeigt (Fig. 6). Das Verfahren ist analog auf mehrere Querschnittsflächen 21, 22, 23, 24 und damit auf den gesamten 3D- Datensatz anwendbar. Mit den lokalen Extremwerten 27 aus den einzelnen Querschnittsflächen 21, 22, 23, 24 wird der relevante Teil des 3D-Modells des Werkzeugs gebildet. Mit dem dreidimensionalen Oberflächenmodells 19 können einzelne Werkzeugschneiden 28 erfaßt werden. Durch die geometrischen Beziehungen der lokalen Extremwerte 27 ist eine Steigung der Werkzeugschneide 28 bestimmbar.
  • Ferner ist ein Freiwinkel der Werkzeugschneide 28 mittels der Orientierung einer Fläche entgegen der Schneidrichtung hinter der Werkzeugschneide 28 bestimmbar, wobei ein Normalenvektor 37 auf der entsprechenden Fläche in einem erweiterten 3D- Modell in der Umgebung der Werkzeugschneide bestimmt werden kann (Fig. 7).
  • Die Beschränkung zunächst nur auf eine Querschnittsfläche 20 bedeutet nichts anderes, als daß man die Wirkabmessung an einem einzigen Z-Wert bestimmt. Die Wirkabmessungen werden durch die Bewegung der Werkzeugschneide 28 bestimmt. Diese Bewegung verläuft bei der Drehung um die Z-Achse entlang einer Kreisbahn und kann damit durch eine Kreisgleichung f(Θ) der Form

    f(Θ) = R.cos(Θ)

    beschrieben werden, wobei mit (R) der Radius des Werkzeugs 10 und mit (Θ) der Drehwinkel bezeichnet wird. In der Querschnittsfläche 20 ist eine Werkzeugschneide 28 im Durchlaufen eines Maximums zu erkennen, d. h. wenn die Kreisbahn seine maximale Ausdehnung in (R) erreicht. Bei mehrschneidigen Werkzeugen werden entsprechend der Anzahl der Werkzeugschneiden mehrere Maxima durchlaufen.
  • Zur exakten Ermittlung der Wirkabmessungen wird an die Maxima der Werkzeugschneide 28 in der Querschnittsflächen 20 ein Kreis 36 angepaßt (Fig. 6). Dies wird bildverarbeitungstechnisch so realisiert, daß zunächst in den Querschnittsflächen 20, 21, 22, 23, 24 der Verlauf des Hell/Dunkel-Übergangs ermittelt wird. Dies erfolgt mit Bildverarbeitungsverfahren zur Kantenextraktion und kann entweder pixelgenau oder, um eine höhere Genauigkeit zu erreichen, subpixelgenau durchgeführt werden. An eine in dieser Weise ermittelte Kante 38 wird dann die Kreisfunktion angepaßt. Die Kreisfunktion liefert als Ergebnis den maximalen Radius der Werkzeugschneide 28, also die Punkte des 3D-Modells und die Wirkabmessung.
  • Aus numerischen Gründen und ohne merklichen Verlust an Genauigkeit kann die cos-Funktion als Polynom entwickelt werden und liefert eine modifizierte Funktion f' zur Anpassung an die Kante 38 in der Form

    f'(Θ) = R.(1 - Θ2/2 + O(Θ4)).
  • Das Ergebnis der Anpassung ist eine Funktion, die den Verlauf der Werkzeugschneide 28 bei der Drehung beschreibt. Die maximale Auslenkung bzw. die Wirkabmessung ist der Scheitelpunkt der Parabel, also der Radius des Werkzeugs 10 (Fig. 6).
  • Die ermittelte Wirkkontur 26 besteht aus subpixelgenauen Werten, und zwar infolge der Berücksichtigung von Winkelbereichen zwischen einzelnen Aufnahmen. Für die Wirkkontur 26 des gesamten Werkzeugs 10 werden im einfachsten Fall die Ergebnisse von verschiedenen Querschnittsflächen 20, 21, 22, 23, 24 miteinander kombiniert.
  • Verbesserte Verfahren werten nicht Querschnittsflächen 20, 21, 22, 23, 24 einzeln aus, sondern verwenden Funktionen, die die Oberfläche in der Umgebung der maximalen Auslenkung im Raum beschreiben. Eine vorteilhaft einfache Vorgehensweise könnte darin bestehen, eine Ebene lokal an die Oberflächendaten anzupassen. Die Realität genauer beschreibend sind Funktionen, die senkrecht zur Drehachse die Kreisbewegung der Werkzeugschneide 28 beinhalten und parallel zur Drehachse der Oberfläche folgen. In Frage kommen dafür etwa Funktionen, die eine Spindel beschreiben oder einfache, gekrümmte Flächen, etwa Hyperboloide.
  • Die verbesserten Verfahren zeichnen sich insbesondere dadurch aus, daß bei der Auswertung zur Bestimmung des Oberflächenmodells 19 Voxel-Informationen unter Einbeziehung dreidimensionaler Nachbarschaften verwendet werden, wobei in Fig. 5 und Fig. 7 Voxel 25 vergrößert dargestellt sind. Damit arbeitet man nicht mehr in zweidimensionalen Pixeldaten, sondern in dreidimensionalen Voxel-Informationen. Über die dreidimensionalen Voxel-Informationen, können Informationen benachbarter Querschnittsflächen 20, 21, 22, 23, 24 berücksichtigt werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Durchführung zur Ermittlung der Wirkkontur 26 liegt es nahe, bereits während der Aufnahme der einzelnen Bilder, d. h. online, mit der Berechnung des Oberflächenmodells 19 und der Auswertung der Volumendaten zu beginnen, wobei auch eine Berechnung nach Aufnahme sämtlicher Bilder offline möglich ist. Insbesondere kann bereits während der Drehung mittels Extrapolation ermittelt werden, in welchen Winkelbereichen mit einer maximalen Auslenkung der Werkzeugschneide 28 zu rechnen ist. Das Oberflächenmodell 19 kann anschließend nur in den zu erwartenden Extremwertbereichen erstellt und Rechenzeit kann eingespart werden, oder in den zu erwartenden Extremwertbereichen können mehr Bilder 13, 14, 15, 16, 17 aufgenommen werden als in anderen Bereichen, indem die Rotationsgeschwindigkeit des Werkzeugs 10 in der Umgebung des Extremums reduziert und/oder die Aufnahmefrequenz erhöht wird. Bezugszeichen 10 Werkzeug
    11 Einstellgerät
    12 Kamera
    13 Bild
    14 Bild
    15 Bild
    16 Bild
    17 Bild
    18 Datenstruktur
    19 Oberflächenmodell
    20 Querschnittsfläche
    21 Querschnittsfläche
    22 Querschnittsfläche
    23 Querschnittsfläche
    24 Querschnittsfläche
    25 Voxel
    26 Wirkkontur
    27 Extremwert
    28 Werkzeugschneide
    29 Bildverarbeitungseinrichtung
    30 Optikträger
    31 Werkzeugaufnahme
    32 Längsachse
    33 Beleuchtungseinheit
    34 Oberfläche
    35 zylinder
    36 Kreis
    37 Normalenvektor
    38 Kante
    39 Kontur

Claims (15)

1. Verfahren zur Erfassung von Informationen eines Werkzeugs (10), insbesondere zum Vermessen eines Maschinenwerkzeugs in einem Einstellgerät (11), bei dem vom Werkzeug (10) in verschiedenen Aufnahmestellungen mit zumindest einer Kamera (12) Bilder (13 bis 17) aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder (13 bis 17) entsprechend ihrer Aufnahmestellung in eine Datenstruktur (18) für einen dreidimensionalen Raum einsortiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Datenstruktur (18) ein dreidimensionales Oberflächenmodell (19) berechnet wird, das zumindest einen Teil des Werkzeugs (10) darstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Oberflächenmodells (19) Querschnittsflächen (20 bis 24) durch den durch die Datenstruktur (18) abgebildeten dreidimensionalen Raum ausgewertet werden.
4. verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in Teilbereichen zur Bestimmung des Oberflächenmodells (19) Voxel-Informationen unter Einbeziehung dreidimensionaler Nachbarschaften verwendet werden.
5. verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Informationen über die Relativbewegung des Werkzeugs (10) zur Kamera (12) genutzt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Informationen der Oberflächenform des Werkzeugs (10) genutzt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Oberflächenmodell (19) durch zumindest eine Extremwertbestimmung eine Wirkkontur (26) des Werkzeugs (10) bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß lokale Extremwerte (27) des Oberflächenmodells (19) zu einer Abbildung einer Werkzeugschneide (28) zusammengefaßt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die geometrische Beziehung der lokalen Extremwerte (27) die Steigung der Werkzeugschneide (28) bestimmt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel einer Werkzeugschneide (28) des Werkzeugs (10) mittels der Orientierung einer Fläche entgegen der Schneidrichtung hinter der Werkzeugschneide (28) bestimmt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung des Oberflächenmodells (19) noch während der Aufnahme der Bilder (13 bis 17) erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberflächenmodell (19) nur in zu erwartenden Extremwertbereichen erstellt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in zu erwartenden Extremwertbereichen mehr Bilder auf genommen werden als in anderen Bereichen.
14. Vorrichtung zur Erfassung von Informationen eines Werkzeugs, insbesondere zur Visualisierung und zum Vermessen eines Maschinenwerkzeugs (10) in einem Einstellgerät (11), mit wenigstens einer Kamera (12) zur Aufnahme des Werkzeugs (10) in verschiedenen Aufnahmestellungen, und mit einer Bildverarbeitungseinrichtung (29) dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder (13 bis 17) mit der Bildverarbeitungseinrichtung (29) entsprechend ihrer Aufnahmestellungen in einen dreidimensionalen Raum einsortierbar sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Bildverarbeitungseinrichtung (29) ein dreidimensionales Oberflächenmodell (19) berechenbar ist.
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