DE2605772A1

DE2605772A1 - Messmaschine zur kontrolle von werkstuecken beliebiger abmessungen

Info

Publication number: DE2605772A1
Application number: DE19762605772
Authority: DE
Inventors: Fritz Ertl
Original assignee: KOMEG KONTROLL TECHNIK INGENIE
Current assignee: KOMEG KONTROLL TECHNIK INGENIE
Priority date: 1976-02-13
Filing date: 1976-02-13
Publication date: 1977-08-18

Description

Meßmaschine zur Kontrolle von Werkstücken beliebiger Abmessungen Die Erfindung betrifft eine Meßmaschine zur Kontrolle von Werkstücken beliebiger Abmessungen wie z B. Motorblöcke, Getriebe-und Pumpengehäuse sowie Karosserien oder Karosserieteile.
Bekannt sind Meßmaschinen mit mechanischer Führung des Tastsystems in den Raumrichtungen entsprechend.der Portal-, Horizontalausleger- und Vertikalauslegerbauform (Zeltscnrift Werkstatt und Betrieb 108, 1975, H 11, 5 713/7350) Diese Art der mechanischen Führung bringt jedoch einen sehr aufwendigen und bei hohen Genauigkeitsanforderungen auch massiven Aufbau mit sich, dessen Funktion kurz- oder langzeitig durch sehr viele Störeinflüsse wie veränderliche Temperatur der mechanischen Bauteile, unterschiedliche statische und dynamische Kräfte und Momente und wechselnde mechanische Spannungsverteilungen infolge voll Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen und variierenden Feder-Masse-Verteilungen während des Meßvorgangs, Verschleißerscheinungen und dergleichen beeinträchtigt wird Ein massiver mechanischer Aufbau behindert auch den An- und Abtransport vor allem von schweren und sperrigen Werkstückeii, die nur ein Kran trägt, und er verursacht eine schlechte Zugänglichkeit zum Werkstück während des Meßvorgangs. Das Beschleunigen und Abbremsen großer Massen durch den Bedienungsmann während des Meßablaufs kostet Zeit Da die Tastsysteme fest mit dem Führungssystem verbunden sind, läßt sich ihre Raumorientierung ohne hohen technischen Aufwand nicht beliebig verändern Dadurch können verdeckt liegende Meßpunkte wie z Bo tief liegende Nuten in schräg angeordneten Bohrungen nur schwer erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßmaschine mit lichtempfindlichen Positionsdetektoren zu schaffen, die die Kontrolle von Werkstücken beliebiger Abmessungen ermöglicht Die Meßmaschine soll unabhängig von Fehlern und Verschleiß mechanischer Führungen die geometrische Überprüfung, insbesondere von Werkstücken mit komplizierter räumlicher Geometrie zulassen Mechanische Bauelemente sollen die Zugänglichkeit zum Werkstück und die Handhabung des Tastsystems nicht stören. Die während des Meßablaufs durch den Bedienungsmann zu bewegenden Massen des Meßsystems sollen dabei möglichst klein sein Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Meßmaschine gelöst, bei dem an dem vorzugsweise in allen Freiheitsgraden beweglich angeordneten oder auch mechanisch in den Raumrichtungen geführten beliebig gestalteten Tastsystem zwei oder mehr punktförmige Lichtquellen mit einer zu den Tastspitzen des Tastsystems bestimmten Lage angebracht sind, die es bei Anwendung eines oder mehrerer Positionsdetektoren mit lichtempfindlichen Detektorflächen, welche die Lage der auf ihnen abgebildeten punktförmigen Lichtquellen digital oder analog in zwei Richtungen erfassen, ermöglichen, die räumliche Position der Tastspitzen des Tastsystems und damit die Koordinaten des jeweiligen Meßpunktes zu jedem Zeitpunkt in Abhängigkeit von der Position der punktförmigen Lichtquellen am Tastsystem bei beliebiger Position und Lage des Tastsystems über eine geometrische Umrechnung selbst zu bestimmen Da die Lage der punktförmigen Lichtquellen relativ zu den Tastspitzen des Tastsystems für die geometrische Umrechnung bekannt sein muß, aber nur schlecht direkt gemessen werden kann, wird sie über ein Bestimmungsprogramm bestimmt, mit dem in erstem Schritt die geometrische Zuordnung der punktförmigen Lichtquellen untereinander bestimmt wird, wobei unter Anwendung eines Positionsdetektors mindestens vier punktförmige Lichtquellen, unter Anwendung von zwei Positionsdetektoren mindestens drei punktförmige Lichtquellen eingesetzt werden, und im zweiten Schritt durch mindestens viermaliges,aus möglichst unterschiedlichen Richtungen erfolgendes Antasten zweier in ihrem Abstand bekannter Punkte die Abstände der punktförmigen Lichtquellen bezogen auf die Tastspitzen bestimmbar sind Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sowohl Werkstücke kleiner und mittlerer als auch großer Abmessungen kontrolliert werden können, ohne daß ein aufwendiger und bei hohen Genauigkeitsanforderungen auch massiver mechanischer Aufbau zur Führung des Tastsystems in den Raumrichtungen erforderlich ist, der kurz- oder langfristig die Meßunsicherheit vergrößert infolge von Störeinflüssen wie veränderliche Temperatur der mechanischen Bauteile, unterschiedliche statische und dynamische Kräfte und Momente und wechselnde mechanische Spannungsverteilungen aufgrund von Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen und variierenden Feder-Masse-Verteilungen während des Meßvorgangs, Verschleißerscheinungen und dergleichen Der An- und Abtransport vor allem von schweren und sperrigen Werkstücken, die nur ein Kran trägt, und die Zugänglichkeit an das Werkstück während des Meßvorgangs werden nicht behindert. Ein Zeit- und Energieverlust durch Beschleunigen und Abbremsen großer Massen während des Meßablaufs wird vermieden Auch verdeckt liegende Meßpunkte an komplizierten mehrdimensionalen Werkstücken können einfach erreicht werden, da das beliebig gestaltete Tastsystem in allen Freiheitsgraden beweglich angeordnet ist Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben Eine stabile Basis 1 trägt das zu kontrollierende Werkstück 2 sowie das an einer Halterung 3 beweglich angebrachte Tastsystem 4 mit den drei punktförmigen Lichtquellen 5 und die auf Ständern 6 befestigten Positionsdetektoren 7 mit der Optik 8 und den lichtempfindlichen Detektorflächen 9 Mit der Tastspitze 10 des Tastsystems 4 wird das Werkstück 2 im Meßpunkt 11, dessen Koordinaten bestimmt werden sollen, angetastet Die Optik 8 bildet die punktförmigen Lichtquellen 5, die eine definierte Lage zur Tastspitze 10 einnehmen, auf die lichtempfindlichen Detektorflächen 9 ab, welche die Lage der auf ihnen abgebildeten punktförmigen Lichtquellen 5 in zwei Richtungen digital oder analog erfassen und an den Kleinrechner 12 weitergeben, der durch geometrische Umrechnung die Position der Tastspitze 10 und damit die Koordinaten des Meßpunktes 11 bestimmt und diese zur Anzeige 13 bringt oder auch weiterverarbeitet

Claims

Ansprüche {3 ) Meßmaschine zur Kontrolle von Werkstücken beliebiger Abmessungen wie z B. Motorblöcke, Getriebe- und Pumpengehäuse sowie Karosserien oder Karosserieteile, dadurch gekennzeichnet, daß an dem vorzugsweise in allen Freiheitsgraden beweglich angeordneten oder auch mechanisch in den Raumrichtungen geführten, beliebig gestalteten Tastsystem (4; 5; 10) zwei oder mehr punktförmige Lichtquellen (5) mit einer zu den Tastspitzen (10) des Tastsystems bestimmten Lage angebracht sind, die es bei Anwendung eines oder mehrerer Positionsdetektoren (7) mit lichtempfindlichen Detektorflächen (9), welche die Lage der auf ihnen abgebildeten punktförmigen Lichtquellen digital oder analog in zwei Richtungen erfassen, ermöglichen, die räumliche Position der Tastspitzen (10) des Tastsystems (4; 5; 10) und damit die Koordinaten des jeweiligen Meßpunktes zu jedem Zeitpunkt in Abhängigkeit von der Position der punktförmigen Lichtquellen (5) am Tastsystem bei beliebiger Position und Lage des Tastsystems über eine geometrische Umrechnung, vorzugsweise unter Verwendung eines Rechners (12) selbst zu bestimmen 20) Meßmaschine nach Anspruch ,), dadurch gekennzeichnet, daß die für die geometrische Umrechnung erforderliche Bestim-(5) mung der Lage der punktförmigen Lichtquellen relativ zu den Tastspitzen (10) des Tastsystems (4; 5; 10) über ein Bestimmungsprogramm erfolgt, mit dem im ersten Schritt die geometrische Zuordnung der punktförmigen Lichtquellen untereinander bestimmt wird, wobei unter Anwendung eines lichtempfindlichen Positionsdetektors mindestens vier punktförmige Lichtquellen, unter Anwendung von zwei lichtempfindlichen Positionsdetektoren mindestens drei punktförmige Lichtquellen eingesetzt werden, und im zweiten Schritt durch mindestens viermaliges,aus möglichst unterschiedlichen Richtungen erfolgendes Antasten zweier in ihrem Abstand bekannter Punkte die Abstände der punktförmigen Lichtquellen (5) bezogen auf die Tastspitzen bestimmt werden