DE19639780A1

DE19639780A1 - Combined optical and mechanical measuring instrument for workpieces

Info

Publication number: DE19639780A1
Application number: DE1996139780
Authority: DE
Inventors: Norbert Bach
Original assignee: Leitz Brown and Sharpe Messtechnik GmbH
Current assignee: Hexagon Metrology GmbH
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-04-02

Abstract

A coordinate measuring instrument for workpieces combines a 2D optical picturing system (10) with a 3D touch measuring system (12). The optics and touch-head are both held by a Z-slide (4) which moves in a Z-direction on a guide (9) in the traverse (8). The slide movement is computer controlled. Optical focussing and measuring are automatic with optimum increase in contrast. With the 2D touch system this gives measurements of position, distance and/or shape of the highest accuracy. The mechanical system allows for single point or contour measurement and can be self-centred and/or centrally scanned. The system is versatile and quick.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von optischen und mechanischen Messungen in der Koordina tenmeßtechnik.The invention relates to a method for performing of optical and mechanical measurements in the coordina measuring technology.

In der Koordinatenmeßtechnik erfordern viele Meßaufga ben einerseits 2D-Messungen bei flachen Strukturen, ande rerseits 3D-Messungen bei Merkmalen, die optisch nicht antastbar sind oder die von der Seite oder von unten ange tastet werden müssen. Für diese Meßaufgaben müssen optische (2D-) und mechanische (3D-) Messungen in einer Aufspannung möglich sein.In coordinate measuring technology, many measuring tasks are required ben on the one hand 2D measurements with flat structures, others on the other hand 3D measurements for features that are not optically are touchable or from the side or from below must be groped. For these measuring tasks, optical (2D) and mechanical (3D) measurements in one setup to be possible.

Für bestimmte Meßaufgaben ist es notwendig, einen mes senden Tastkopf zu verwenden, beispielsweise bei einem Genauigkeitsbereich von circa 1 µm oder bei der Verwendung von langen oder abgekröpften Tastern oder für den Fall, daß nur geringe Antastkräfte ausgeübt werden dürfen, oder daß Scannen, das heißt die Aufnahme sehr vieler Meßpunkte in kurzer Zeit, erforderlich ist.For certain measuring tasks it is necessary to measure send probe to use, for example with a Accuracy range of approximately 1 µm or when using of long or cranked buttons or in the event that only slight contact forces may be exerted, or that Scanning, that means the recording of very many measuring points in short time is required.

Beispiele für Meßaufgaben, die mit zum Stand der Tech nik gehörenden Verfahren und Geräten nicht oder nicht wirt schaftlich lösbar sind, sind Messungen folgender Werk stücke:Examples of measurement tasks related to the state of the art nik processes and equipment not or not are economically solvable, measurements are the following work pieces:

a) Dental implants (inner cone can only be measured mechanically, esp especially by scanning and / or centering, outer fine Structures can only be measured optically);
b) metal and plastic parts for electrical engineering, for Example springs;
c) picture tube parts;
d) Gears for precision engineering and watchmaking.

Kanten, die höher als circa 0,5 µm sind (hohe Kanten), können optisch nicht ohne weiteres absolut gemessen werden, da von der Höhe der Kante, von der Werkstückoberfläche und von verschiedenen Parametern des optischen Systems abhän gige Beugungseffekte die Festlegung einer eindeutigen Schwelle, die der geometrischen Kante entspricht, im Be reich von wenigen µm unmöglich machen.Edges that are higher than approximately 0.5 µm (high edges), cannot be measured optically absolutely, because of the height of the edge, the workpiece surface and depend on various parameters of the optical system diffraction effects the definition of a clear Threshold that corresponds to the geometric edge in the Be range of a few µm is impossible.

Zum Stand der Technik gehören 3D-Koordinatenmeßgeräte. Diese weisen einen Meßbereich von mehr als circa 400 mm in allen Koordinatenrichtungen auf. Die mechanischen Struktu ren sind aus Granit, Stahl, Keramik, kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK) oder Aluminium aufgebaut. Der Tastkopf ist an einer senkrechten oder waagerechten Pinole angeord net, um große Werkstücke allseitig antasten zu können. Für geringere Anforderungen an Genauigkeit und Flexibilität werden schaltende Tastköpfe eingesetzt, die bei Berührung der Werkstückoberfläche einen Antastimpuls erzeugen. Für höhere Anforderungen sind messende Tastsysteme vorgesehen, die im angetasteten Zustand eine Kennlinie aufnehmen, aus deren Lage auf die Position der Werkstückoberfläche ge schlossen wird.3D coordinate measuring machines belong to the prior art. These have a measuring range of more than approximately 400 mm in all coordinate directions. The mechanical structure are made of granite, steel, ceramic, carbon fiber reinforced Plastic (CFRP) or aluminum built. The probe is arranged on a vertical or horizontal quill net to be able to touch large workpieces on all sides. For lower requirements for accuracy and flexibility switching probes are used, which when touched generate a probing pulse on the workpiece surface. For higher requirements are provided for touch probes, which record a characteristic curve in the probed state their position on the position of the workpiece surface ge is closed.

Die Steuerung eines 3D-Koordinatenmeßgerätes mit mes sendem Tastsystem ist dafür ausgelegt, während des Meßvor ganges Meßpunkte aufzunehmen, wobei insbesondere beim Scanning-Betrieb eine Datenrate von circa 1.000/s erforder lich ist. Für den Scanning-Betrieb muß beim Scannen belie biger Konturen der Regelkreis von der Tasterauslenkung über die Antriebe geschlossen und der Dynamik des Systems ange paßt werden, beim Scannen entlang einer vorgegebenen Kontur muß das Koordinatenmeßgerät in der Lage sein, in allen Ach sen der vorgegebenen Kontur mit genügend geringem Schlepp fehler zu folgen. Bei der Auswertung der Daten werden räum liche Korrekturen (Tasterradius, Biegung usw.) berücksich tigt. Es besteht auch die Möglichkeit zum Anschluß an 3D-CAD-Systeme.The control of a 3D coordinate measuring machine with mes Send probe system is designed during the measurement ganges measuring points to record, especially when Scanning operation requires a data rate of approximately 1,000 / s is. For the scanning operation, when scanning biger contours of the control loop from the button deflection the drives closed and the dynamics of the system be fit when scanning along a predetermined contour the coordinate measuring machine must be able to the specified contour with a sufficiently low drag mistakes to follow. When evaluating the data, spaces are corrections (button radius, bend etc.) are taken into account does. It is also possible to connect to 3D CAD systems.

Zum Stand der Technik gehören weiterhin Meßmikroskope, die in der Regel Meßbereiche von weniger als 200 mm in senkrechter Richtung (Z-Richtung) aufweisen. Die mechani schen Strukturen sind üblicherweise aus Stahl aufgebaut. Der Tastkopf ist an einem in Z-Richtung beweglichen Schlit ten angebracht. Die Antriebsregler sind aufgrund der unter schiedlichen Anforderungen in den drei Achsen (X, Y: Werk stückbewegung, Z: Fokussieren) unterschiedlich aufgebaut. Der Meßtisch weist eine Glasplatte mit Durchlicht-Beleuch tung auf, die mit dem Beobachtungsobjektiv einen Strahlen gang bildet. Meßmikroskope höherer Leistung besitzen neben dem koaxialen Auflicht auch einzeln ansteuerbare Dunkel feld- (Schrägauflicht-) Segmente, einen Vergrößerungswech sel, der automatisch ausgebildet sein kann und/oder Reticles zur Kontrasterhöhung, die auch automatisch ansteu erbar sind. Diese Meßmikroskope können gegebenenfalls zu sätzliche Autofokussysteme aufweisen.State of the art also includes measuring microscopes, which usually have measuring ranges of less than 200 mm in vertical direction (Z direction). The mechani structures are usually made of steel. The probe is on a slide that moves in the Z direction attached. The drive controllers are due to the under different requirements in the three axes (X, Y: plant piece movement, Z: focus) structured differently. The measuring table has a glass plate with transmitted light illumination device that emits a beam with the observation lens gear forms. Measuring microscopes have higher power besides the coaxial incident light also individually controllable dark field (oblique incident light) segments, a magnification change sel, which can be designed automatically and / or Reticles for increasing contrast, which also control automatically are noticeable. These measuring microscopes can, if necessary have additional autofocus systems.

Die Steuerung automatischer Meßmikroskope ist für die Messung im Stillstand ausgelegt. Hierfür ist eine relativ geringe Datenrate ausreichend. Dies gilt auch, wenn zusätz lich ein schaltender mechanischer Tastkopf betrieben wird. Die Bildauswertung erfolgt manuell oder durch automatische Bildanalyse, die Meßpunkte können in 2D-CAD-Systeme über tragen werden.The control of automatic measuring microscopes is for the Measurement designed at standstill. This is relative low data rate sufficient. This also applies if additional a switching mechanical probe is operated. The image is evaluated manually or by automatic Image analysis, the measuring points can be in 2D CAD systems will wear.

Gemäß dem Stand der Technik gibt es für die Kombina tion optischer und mechanischer KoordinatenmeßsystemeAccording to the state of the art there is for the Kombina tion of optical and mechanical coordinate measuring systems

a) 3D coordinate measuring machines with measuring mechanical probe head and additional optical (imaging) sensor, that means with additional optics and camera, possibly also with image analysis;
b) measuring microscopes with additional switching mechanical Probe;
c) multi-coordinate measuring and testing facilities according to DE-PS 38 06 686.

Zu a):
Das zum Stand der Technik gehörende 3D-Koordinatenmeß gerät mit messendem mechanischen Tastsystem und zusätzli chem optischen (abbildenden) Sensor hat den Nachteil, daß der optische Sensor entweder fest an der Pinolenspitze neben dem mechanischen Tastkopf montiert ist, oder daß der optische Sensor anstelle des mechanischen Tasters einge wechselt wird. In beiden Fällen besteht eine starke Raum- und Gewichtsbeschränkung. Der Nutzen als Meßmikroskop ist eingeschränkt durch:To a):
The state of the art 3D coordinate measuring device with measuring mechanical touch probe and additional chemical optical (imaging) sensor has the disadvantage that the optical sensor is either permanently attached to the quill tip next to the mechanical probe, or that the optical sensor instead of the mechanical Button is switched on. In both cases there is a severe limitation in space and weight. The use as a measuring microscope is limited by:

- cost too high;
- unwieldy size;
- not optimal mechanical structure for the measuring microscope pie, for example low dynamics with large mass the quill tip. The Z measuring range is too large means long waiting time when approaching the zero position tion;
- Lack of transmitted light because the measuring table for 3D workpieces is designed (steel or granite). Patch light boxes or reflective foils are too weak or too light uneven for highly accurate measurements;
- limited incident light (only coaxial or coaxial with Ring lighting, no dark field sector lighting), no automatic change of magnification and no auto Matic reticle reflection due to the space and Weight restriction, often poor quality of the be lighting and illustration due to space and weight limitation.

Zu b):
Meßmikroskope mit zusätzlichem schaltenden mechani schen Tastsystem haben den Nachteil, daß der Nutzen als 3D-Koordinatenmeßgerät eingeschränkt ist durch:To b):
Measuring microscopes with an additional switching mechanical probe system have the disadvantage that the use as a 3D coordinate measuring machine is limited by:

- low accuracy of the switching touch probe;
- Damage to sensitive test objects by high not adjustable contact forces. This has a special effect disadvantageous, since typical 2D workpieces are sensitive have structures.

Des weiteren ist/sind:Furthermore is / are:

- no scanning possible;
- no centering possible;
- no long buttons can be used due to strong loading limitation of the stylus mass with switching buttons;
- cranked buttons lead to high accuracy penalties due to the probing characteristics of switching Buttons;
- no automatic button change possible;
- The measuring volume limited by the mechanical Button.

Zu c):
Die Mehrkoordinatenmeß- und -prüfeinrichtung gemäß der DE-PS 38 06 686 weist die Bauform eines 3D-Koordinatenmeß gerätes auf. An dem Querträger ist ein Schlitten angeord net, welcher zwei in Z-Richtung verschiebbare Pinolen auf weist. Die eine Pinole trägt den Tastkopf, und die andere Pinole trägt einen Videotaster und einen Lasertaster.To c):
The multi-coordinate measuring and testing device according to DE-PS 38 06 686 has the design of a 3D coordinate measuring device. On the cross member is a slide angeord net, which has two sleeves movable in the Z direction. One quill carries the probe, and the other quill carries a video button and a laser button.

Diese zum Stand der Technik gehörende Mehrkoordinaten meß- und -prüfeinrichtung hat folgende Nachteile:These multi-coordinates belonging to the state of the art Measuring and testing equipment has the following disadvantages:

aa) Laser scanners show on technical surfaces considerable measuring inaccuracies. It is also scanning inclined surfaces or scanning the inside wall of a Cannot drill.
bb) Laser button and mechanical button are arranged on two sleeves and, according to FIG. 2 of DE 38 06 686 C2, even on two slides. This has the disadvantage that a combination of optical and mechanical measurement is subject to relatively large errors since inaccuracies occur in the movement of each sleeve. On the one hand, these inaccuracies are noticeable when moving in the Z direction. On the other hand, the sleeves change their relative position to each other when moving in the Z direction, which is a considerable disadvantage for certain measuring tasks.

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren zur Durchführung von optischen und mechanischen Messungen in der Koordinatenmeßtechnik an zugeben, bei dem 2D-Messungen mit allen optischen Möglich keiten zur Kontraststeigerung möglich sind, bei dem ein optisches Scannen, Messen im Bild, Bildanalyse zum automa tischen Messen und automatischen Fokussieren möglich ist, und bei dem 3D-Messungen mit einem mechanischen Tastsystem höchster Genauigkeit möglich sind sowie ein mechanisches Scannen. Darüber hinaus besteht das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem darin, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.The technical problem underlying the invention is a method of performing optical and mechanical measurements in coordinate measuring technology admit that 2D measurements with all optical possibilities are possible to increase contrast, in which a optical scanning, measurement in the image, image analysis for automa table measuring and automatic focusing is possible, and for 3D measurements with a mechanical touch probe highest accuracy are possible as well as a mechanical To scan. In addition, this is the basis of the invention technical problem lies in a device for To indicate implementation of the procedure.

Dieses technische Problem wird durch die Merkmale des Anspruches 1 sowie durch die Merkmale des Anspruches 11 gelöst.This technical problem is caused by the characteristics of the Claim 1 and by the features of claim 11 solved.

Dadurch, daß erfindungsgemäß ein Meßmikroskop mit der Steuerung eines 3D-Koordinatenmeßgerätes betrieben wird, wobei die zusätzlichen Funktionen eines optischen Meßsy stems eingefügt werden, zum Beispiel die Beleuchtungssteue rung und die Bildanalyse, jedoch die Struktur, insbesondere BUS- und Regelungsstruktur und die Datenrate des 3D-Koordi natenmeßgerätes beibehalten werden, erlaubt dieses den Be trieb eines scanfähigen Tastkopfes und gleichzeitig den Betrieb eines Meßmikroskopes.The fact that, according to the invention, a measuring microscope with the Control of a 3D coordinate measuring machine is operated, the additional functions of an optical measuring system stems, for example the lighting tax tion and image analysis, but the structure, in particular BUS and control structure and the data rate of the 3D coordinator natenmeßes be retained, this allows the loading drive a scanable probe and at the same time the Operation of a measuring microscope.

Hierdurch ist es möglich, 2D-Messungen durchzuführen mit sämtlichen optischen Möglichkeiten zur Kontraststeige rung, wie koaxialem Auflicht, Dunkelfeld-Auflicht und/oder Durchlicht, automatischem Vergrößerungswechsel, Reticle- Einspiegelung und so weiter. Es ist ein optisches Scannen möglich, ein Messen im Bild, eine Bildanalyse zum automati schen Messen und ein automatisches Fokussieren.This makes it possible to carry out 2D measurements with all the optical options for contrast paths tion, such as coaxial incident light, dark field incident light and / or Transmitted light, automatic magnification change, reticle Mirroring and so on. It is optical scanning possible, a measurement in the image, an image analysis for automati measuring and automatic focusing.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können darüber hinaus 3D-Messungen mit einem mechanischen Tastsystem höchster Genauigkeit durchgeführt werden, wobei nach Bedarf wählbar eine geringe Antastkraft und die Verwendung aller gängigen Taster (0,5 mm bis 8 mm Durchmesser, Kugel- und Scheibentaster), langer oder abgekröpfter Taster möglich ist.With the device according to the invention 3D measurements with a mechanical touch probe be performed with the greatest accuracy, taking as needed selectable a low probing force and the use of all common buttons (0.5 mm to 8 mm diameter, ball and Disc button), long or cranked button possible is.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein mechanisches Zentrie ren, ein mechanisches Scannen, ein zentrierendes mechani sches Scannen und automatische Taster- beziehungsweise Sen sorwechsel möglich.According to the inventive method and according to the The device according to the invention is a mechanical center mechanical scanning, centering mechanical scanning and automatic button or sen change of sor possible.

Durch den Vergleich der optischen und mechanischen Daten ist es möglich, eine optische Absolutmessung hoher Kanten durchzuführen. Dieses hat den Vorteil, daß eine hohe Kante, die gemäß dem Stand der Technik optisch nicht gemes sen werden kann, da die Schwelle nicht absolut bestimmbar ist, in einem ersten Arbeitsschritt mit dem mechanischen Taster angefahren wird und so die absolute geometrische Lage der Kante bestimmt wird. Anschließend wird diese Kante optisch vermessen und einer eindeutigen Schwelle, die der geometrischen Kante entspricht, zugeordnet. Anschließend können weitere hohe Kanten desselben Werkstückes aus schließlich optisch vermessen werden und die absoluten Lagen der geometrischen Kante eindeutig bestimmt werden. By comparing the optical and mechanical It is possible to make a high optical absolute measurement Edges. This has the advantage of being high Edge that is optically not measured according to the prior art The threshold cannot be determined absolutely is in a first step with the mechanical Push button is pressed and so the absolute geometric Position of the edge is determined. Then this edge optically measured and a clear threshold that the corresponds to the geometric edge. Subsequently can make further high edges of the same workpiece finally be measured optically and the absolute Positions of the geometric edge can be clearly determined.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß der gesamte Meßvorgang wesentlich schneller durchgeführt werden kann, da optische Messungen schneller durchgeführt werden können als mechanische Antastungen und somit ein Werkstück bei spielsweise mit vielen Bohrungen nicht derart vermessen werden muß, daß der mechanische Taster jede Bohrung an fährt. Es ist ausreichend, gemäß der Erfindung eine erste Bohrung optisch und mechanisch zu vermessen und an schließend die restlichen Bohrungen ausschließlich optisch zu vermessen.This method has the advantage that the entire Measuring process can be carried out much faster, because optical measurements can be carried out faster as mechanical probing and thus a workpiece not so measured with many holes, for example must be that the mechanical button on each hole moves. It is sufficient, according to the invention, a first one Bore optically and mechanically to measure and closing the remaining holes only optically to measure.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfin dungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, optische und mechanische Lage-, Abstands- und Formmessungen auf einem einzigen Meßgerät durchzuführen. Die Abbildungsoptik des Meßmikroskopes sowie der messende Tastkopf sind an einem Z-Schlitten angeordnet. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß Verfahrfehler die relative Lage des Tastkopfes zu der Abbildungsoptik des Meßmikroskopes nicht verändern, so daß eine entsprechende Fehlerkorrektur, die gemäß dem Stand der Technik beispielsweise bei der Anordnung des mechanischen Tastkopfes und der Abbildungsoptik an zwei Pinolen erfor derlich ist, gemäß der Erfindung nicht durchgeführt werden muß.According to the inventive method and the inventions device according to the invention, it is possible optical and mechanical position, distance and shape measurements in one single measuring device. The imaging optics of the Measuring microscope and the measuring probe are on a Z-slide arranged. This training has the advantage that Misalignment the relative position of the probe to the Do not change the imaging optics of the measuring microscope so that a corresponding error correction, which according to the state of the Technology for example in the arrangement of the mechanical Probe and the imaging optics on two quills is not carried out according to the invention got to.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist sämtliche Vor teile eines Meßmikroskopes und gleichzeitig sämtliche Vor teile eines Koordinatenmeßgerätes mit einem messenden Tast kopf auf. The device according to the invention has all parts of a measuring microscope and at the same time all before parts of a coordinate measuring machine with a measuring probe head up.

Das bedeutet, daß mit einem einzigen Gerät optische und mechanische Messungen durchgeführt werden können. Es ist möglich, die optischen Messungen eines und/oder mehre rer Punkte im Bild und/oder das Scannen durch optische Antastung vorzunehmen und darüber hinaus mechanisch Einzel punkte aufzunehmen, zu scannen, gegebenenfalls auch selbst zentrierend zu messen und/oder zentrierend zu scannen.That means that with a single device optical and mechanical measurements can be carried out. It it is possible to take one and / or more optical measurements rer points in the image and / or scanning by optical Probing and also mechanically single record points, scan, if necessary yourself to measure centered and / or to scan centered.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß für das mechanische Tastsystem ein Taster- oder Tastkopfwechsel vorgesehen sein kann, so daß auch andere Sensoren, zum Beispiel Rauhigkeitssensoren, eingewechselt und betrieben werden können. Soll das Meßvo lumen bei Betrieb des 2D-Tastsystems nicht durch den mecha nischen Taster oder Tastkopf eingeschränkt werden, ist es möglich, die Tasterwechselschnittstelle unbesetzt zu las sen. Für den Tasterwechsel ist vorteilhaft eine Ablagebank vorgesehen. Die Umschaltung von optischer auf mechanische Messung und umgekehrt erfolgt vorzugsweise automatisch, das heißt CNC-gesteuert.The device according to the invention also has the advantage of that for the mechanical touch probe Button or probe change can be provided so that also other sensors, for example roughness sensors, can be exchanged and operated. Should the meas lumen when operating the 2D touch probe not through the mecha African button or probe, it is possible to read the button change interface unoccupied sen. A storage bench is advantageous for changing the button intended. Switching from optical to mechanical Measurement and vice versa is preferably done automatically is called CNC-controlled.

Das optische System weist vorteilhaft einen Vergröße rungswechsel, insbesondere einen automatischen Vergröße rungswechsel auf. Erfindungsgemäß ist die Möglichkeit der Reticle-Einspiegelung und/oder eines zusätzlichen optischen Punktsensors vorhanden. Weiterhin ist es möglich, eine automatische Fokussierung durch eine Kamera oder mit dem zusätzlichen optischen Punktsensor vorzunehmen und als Z-Antastung zu verwenden. The optical system advantageously has a magnification change, in particular an automatic enlargement change. According to the possibility of Reticle reflection and / or an additional optical Point sensor available. It is also possible to use a automatic focusing by a camera or with the make additional optical point sensor and as Z-probe to use.

Durch die gleichzeitige mechanische Antastung sowie optische Beobachtung der mechanischen Antastung können besonders feine Strukturen erfaßt werden.Due to the simultaneous mechanical probing as well optical observation of mechanical probing can particularly fine structures can be detected.

Weitere Einzelheiten der Erfindung können den Unteran sprüchen entnommen werden.Further details of the invention can be found in the Unteran sayings are taken.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung dargestellt, und zwar zeigen:In the drawing is an embodiment of the He shown, namely:

Fig. 1 eine erfindungsgemaße Vorrichtung in Ansicht; Figure 1 shows a device according to the invention in view.

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt; Figure 2 shows a device according to the invention in section.

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Steuerung. Fig. 3 is a block diagram of the controller.

Fig. 1 zeigt ein Koordinatenmeßgerät (1) mit einem Meßtisch (2) und mit einem Portal (3), das, je nach Reali sierung der beiden waagerechten Bewegungsrichtungen, auch durch eine starre Säule ersetzt werden kann. Fig. 1 shows a coordinate measuring machine ( 1 ) with a measuring table ( 2 ) and with a portal ( 3 ) which, depending on the realization of the two horizontal directions of movement, can also be replaced by a rigid column.

An einem Z-Schlitten (4) ist ein mechanischer Tastkopf mit Taster (5) angeordnet sowie eine Abbildungsoptik (10) und die koaxiale und Schrägauflicht-Beleuchtungsoptik des Meßmikroskopes (nicht dargestellt). Der Meßtisch (2) weist ein Feld (6) auf mit einer Glasplatte (7) mit einer Durch lichtbeleuchtung. A mechanical probe head with probe ( 5 ) is arranged on a Z-slide ( 4 ), as well as imaging optics ( 10 ) and the coaxial and oblique-incident illuminating optics of the measuring microscope (not shown). The measuring table ( 2 ) has a field ( 6 ) with a glass plate ( 7 ) with transmitted light.

An einer Traverse (8) des Portals (3) ist der Z-Schlitten (4) angeordnet.The Z-slide ( 4 ) is arranged on a crossbeam ( 8 ) of the portal ( 3 ).

Gemäß Fig. 2 ist der Z-Schlitten (4) an einer Z-Füh rung (9) der Traverse (8) angeordnet. Der Z-Schlitten (4) enthält die Abbildungsoptik (10) sowie die koaxiale und die Schrägauflicht-Beleuchtungsoptik (nicht dargestellt) des Meßmikroskopes. An dem Z-Schlitten (4) ist über eine Tast kopfwechselschnittstelle (11) der Tastkopf (12) mit dem Taster (5) angeordnet. Der Z-Schlitten (4) weist darüber hinaus einen zusätzlichen Kollisionsschutz (13) für die Optik auf.Referring to FIG. 2, the Z-carriage (4) tion at a Z-Füh (9) of the crossmember (8). The Z-slide ( 4 ) contains the imaging optics ( 10 ) as well as the coaxial and the oblique incident illumination optics (not shown) of the measuring microscope. On the Z-carriage ( 4 ), the probe head ( 12 ) with the button ( 5 ) is arranged via a probe head change interface ( 11 ). The Z carriage ( 4 ) also has additional collision protection ( 13 ) for the optics.

Darüber hinaus ist eine Durchlichtbeleuchtung (14) vorgesehen. Mit (15) ist die optische Achse bezeichnet.Transmitted light illumination ( 14 ) is also provided. With ( 15 ) the optical axis is designated.

Gemäß Fig. 3 ist die Steuerung (16) des Koordinaten meßgerätes (1) gezeigt. Die Steuerung (16) ist über ein Bedienpult (17) zu bedienen über ein Pult- und Betriebs überwachungsmodul (18).Referring to FIG. 3, the controller (16) is shown the coordinate measuring machine (1). The control unit ( 16 ) can be operated via an operating panel ( 17 ) via a panel and operation monitoring module ( 18 ).

Die Steuerung (16) enthält ein Modul (19) für die Op tik- und Lampenansteuerung (Vergrößerungswechsler), das im Koordinatenmeßgerät (1) Reticles, Vergrößerungen, Lampen (20) und dergleichen steuert (OLAS).The controller ( 16 ) contains a module ( 19 ) for the optics and lamp control (magnification changer), which controls reticles, magnifications, lamps ( 20 ) and the like in the coordinate measuring machine ( 1 ) (OLAS).

über ein Tastkopfmodul (TKM) (21) wird die Antastung des mechanischen Tasters (5) gesteuert.The probing of the mechanical button ( 5 ) is controlled via a probe module (TKM) ( 21 ).

Über ein Analogsignalauswertungsmodul (22) wird die Temperatur während der Messung erfaßt. The temperature during the measurement is recorded by an analog signal evaluation module ( 22 ).

Darüber hinaus ist eine CNC-Steuerung (23) vorgesehen für die Umschaltung zwischen optischer und mechanischer Messung.In addition, a CNC control ( 23 ) is provided for switching between optical and mechanical measurement.

Die Module (18, 19, 21, 22, 23) werden von einem Ma schinenrechner (IPC) (24) gesteuert.The modules ( 18 , 19 , 21 , 22 , 23 ) are controlled by a machine computer (IPC) ( 24 ).

Der Maschinenrechner (24) stellt andererseits die Schnittstelle zu einem Server (31) dar, über den die externen Geräte, wie die Auswerterechner (32), Drucker (25), Digitalisierer (26), Plotter (27) und/oder CAD-Rechner (28) angesteuert werden.The machine computer ( 24 ) on the other hand represents the interface to a server ( 31 ) via which the external devices, such as the evaluation computer ( 32 ), printer ( 25 ), digitizer ( 26 ), plotter ( 27 ) and / or CAD computer ( 28 ) can be controlled.

Für eine am Koordinatenmeßgerät (1) vorgesehene Kamera (29) ist ein Bildanalyserechner (30) vorgesehen.An image analysis computer ( 30 ) is provided for a camera ( 29 ) provided on the coordinate measuring machine ( 1 ).

BezugszeichenlisteReference list

1 Koordinatenmeßgerät
2 Meßtisch
3 Portal
4 Z-Schlitten
5 Taster
6 Feld
7 Glasplatte
8 Traverse
9 Z-Führung
10 Abbildungsoptik
11 Tastkopfwechselschnittstelle
12 Tastkopf
13 Kollisionsschutz
14 Durchlichtbeleuchtung
15 optische Achse
16 Steuerung
17 Bedienpult
18 Pult- und Betriebsüberwachungsmodul
19 Optik- und Lampenansteuerung
20 Reticles, Vergrößerungen, Lampen
21 Tastkopfmodul
22 Analogsignalauswertungsmodul
23 CNC-Steuerung
24 Maschinenrechner (IPC)
25 Printer
26 Digitalisierer
27 Plotter
28 CAD-Rechner
29 Kamera
30 Bildanalyserechner
31 Server
32 Auswerterechner 1 coordinate measuring machine
2 measuring table
3 portal
4 Z slides
5 buttons
6 field
7 glass plate
8 traverse
9 Z guide
10 imaging optics
11 probe change interface
12 probe
13 Collision protection
14 transmitted light illumination
15 optical axis
16 control
17 control panel
18 console and operation monitoring module
19 Optics and lamp control
20 reticles, magnifications, lamps
21 probe module
22 analog signal evaluation module
23 CNC control
24 machine computers (IPC)
25 Printer
26 digitizers
27 plotters
28 CAD calculator
29 camera
30 image analysis computers
31 servers
32 evaluation computers

Claims

1. A method for performing optical and mechanical measurements in coordinate measuring technology, characterized in that with a coordinate measuring machine ( 1 ) optical measurements with an imaging system ( 10 ) and mechanical measurements with a scanable 3D touch system ( 12 ) are carried out, wherein the imaging system ( 10 ) and the 3D touch system ( 12 ) can be moved in the Z direction by means of a Z slide.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the measurements location, distance and / or shape measurements are.

3. The method according to claim 1, characterized in that with the optical system ( 10 ) a point in the image and / or several points in the image are measured and / or scanned by optical scanning.

4. The method according to claim 1, characterized in that with the mechanical touch probe ( 12 ) individual points taken and / or contours scanned and / or measured self-centering and / or scanned centering.

5. The method according to claim 1, characterized in that switching from optical to mechanical measurement and vice versa is performed automatically.

6. The method according to claim 1, characterized in that the switchover from optical to mechanical measurement and vice versa is carried out with a CNC control ( 23 ) (computer numerical control control).

7. The method according to claim 1, characterized in that an automatic focusing of the optical system ( 10 ) by a camera ( 29 ) or with an additional optical point sensor is carried out.

8. The method according to claim 7, characterized in that that automatic focusing is used as a Z-probe becomes.

9. The method according to claim 1, characterized in that during mechanical probing a optical observation of the mechanical probing leads.

10. The method according to claim 1 for measuring a high edge of a workpiece, characterized in that

- That the geometric position of the edge is determined with the mechanical touch probe ( 12 ),
- that the thresholds are set for the concrete workpiece in a subsequent optical measurement,
- That the remaining edges of the workpiece are measured optically ver.

11. The device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the coordinate measuring device ( 1 ) has a measuring microscope operated with the controller ( 16 ) of a 3D coordinate measuring device and a scannable (measuring) probe head ( 12 ), the imaging op Tik ( 10 ) of the measuring microscope and the probe ( 12 ) on a Z-slide ( 4 ) of the coordinate measuring machine ( 1 ) are arranged.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the controller ( 16 ) of the 3D coordinate measuring machine ( 1 ) has additional functions of an optical measuring system.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in net that as an additional function of the control a loading lighting control is provided.

14. The apparatus according to claim 12, characterized net that as an additional control function an image analysis is provided.

15. The apparatus according to claim 11, characterized in that a device for the mechanical touch system for changing the button ( 5 ) and / or probe ( 12 ) is seen before.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in net that instead of the mechanical button or probe Change in temperature, roughness or other sensors are cash.

17. The apparatus according to claim 15, characterized in that a storage bench for the button ( 5 ) is provided.

18. The apparatus according to claim 11, characterized in that the coordinate measuring device ( 1 ) has a CNC control ( 23 ) for switching from optical to mechanical measurement solution and vice versa.

19. The apparatus according to claim 11, characterized in that the optical system ( 10 ) is designed as an optical system with magnification changer.

20. The apparatus according to claim 11, characterized in that the optical system ( 10 ) is designed as an optical system with automatic magnification changer.

21. The apparatus according to claim 11, characterized in that the optical system ( 10 ) has a reticle insertion and / or an additional optical point sensor.

22. The apparatus according to claim 11, characterized in that the optical system ( 10 ) for increasing contrast has a coaxial incident light and / or a dark field incident light and / or a transmitted light illumination.