DE3712249A1 - Vorrichtung zum abtasten von gegenstaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtasten von Gegenständen mit unregelmäßiger Oberfläche mit einem Drehgelenk und Drehpotentiometer aufweisenden Arm, wobei die Potentiometerwerte einem Computer eingebbar sind, um Werte entsprechend der Oberfläche zu erhalten.

Es sind Koordinatenmeßvorrichtungen bekannt, die einen Mehrfach-Gelenkarm aufweisen, dessen Gelenke Winkelgeber tragen, um die Lage der Abtastspitze am freien Ende des Arms im Raum angeben zu können und einen Computer zu übermitteln. Durch eine solche Abtastspitze können unregelmäßige Oberflächen eines Körpers abgetastet und einem Computer eingegeben werden. Je nach der Genauigkeit der Winkelgeber arbeiten diese Geräte verhältnismäßig exakt, wobei aber die Ungenauigkeiten der Winkelgeber sich potentieren mit der Entfernung des Gelenks vom Fuß des Geräts, d. h., eine Ungenauigkeit des ersten, dem Fuß nahen Winkelgebers wird von dem zweiten Winkelgeber nicht kompensiert, sondern der zweite Winkelgeber berücksichtigt die Fehler des ersten nicht und damit werden die Ungenauigkeiten desto größer, je weiter die Gelenke bzw. Winkelgeber vom Fuß entfernt liegen. Darüber hinaus sind diese bekannten Koordinatenmeßvorrichtungen aufwendig in der Konstruktion und damit teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Abtasten von Oberflächen zu schaffen, die bei einfacher Konstruktion sehr genaue Werte ermittelt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das nicht freie Ende des Arms an einem Kreuzwellengelenk befestigt ist, an dessen zwei Achsen jeweils ein Drehpotentiometer befestigt ist, daß der Arm in seiner Länge unveränderbar ist und daß die Längenveränderung durch einen am Arm befestigten Linearpotentiometer aufnehmbar ist.

Im Gegensatz zu den bekannten Koordinatenmeßvorrichtungen mit einem 5-Gelenkarm kommt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit drei beweglichen Teilen aus. Neben zwei Wellen, deren Winkeldrehungen gemessen werden, ist nur noch ein Linearwegstreckenmesser erforderlich. Hierbei sind die Bewegungen dieser Teile sehr einfach rechenbar, so daß das im Computer befindliche Programm nur verhältnismäßig einfache Rechnungen durchführen muß, um die jeweilige Lage der Abtastspitze zu bestimmen und damit die Oberfläche zu errechnen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn beide Drehachsen und die Längsachse des Arms durch denselben Mittelpunkt verlaufen, da dann Ungenauigkeiten eines der Potentiometer nicht von dem anderen übernommen und verstärkt werden. Ferner wird hierdurch ein Kalibrieren vereinfacht.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß zur Fehlerkompensionierung an beiden Enden jeder Drehachse ein Drehpotentiometer befestigt ist. Von Vorteil ist es auch, wenn in der Mittelstellung des Armes dieser senkrecht steht, da dann die Lage der Abtastspitze besonders leicht berechenbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch und perspektivisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Koordinatenmeßvorrichtung weist eine Abtastspitze 1 auf, die vom freien Ende eines Armes 2 gebildet wird. Der Arm 2 besteht aus zwei Teilen 2 a, 2 b, wobei diese Teile zueinander koaxial liegen und das Teil 2 a gegenüber dem Teil 2 b verschieblich ist. Insbesondere kann eines der Teile teleskopartig vom anderen aufgenommen werden.

Am Teil 2 b ist ein Linearpotentiometer 3 befestigt, der die jeweilige Stellung des Teils 2 a gegenüber dem Teil 2 b angibt. Diese Werte werden, wie auch die Werte der weiter unten beschriebenen Potentiometer, einem Computer eingegeben, an der die Koordinatenmeßvorrichtung angeschlossen ist.

Das von der Abtastspitze 1 entfernt liegende Ende des Teils 2 b ist an einem Kreuzwellengelenk 4 befestigt, so daß der Arm 2 um die beiden Achsen 5, 6 verschwenkbar ist. Die beiden Drehachsen 5, 6 des Kreuzwellengelenks 4 durchdringen einander, liegen zueinander rechtwinklig und darüber hinaus sind beide Achsen 5, 6 rechtwinklig zur Längsachse 7 des Arms 2. Die drei Achsen 5, 6, 7 schneiden somit einander im Punkt 8, um den sich der Arm 2 bewegt. Hierbei kann die erste Drehachse 5 die X-Achse, die zweite Drehachse 6 die Y-Achse und die Längsachse 7 die Z-Achse bilden.

Das Ende des Arms 2 ist über ein U-förmig gebogenes Teil 9 auf der zweiten Achse 6 drehbar gelagert und die beiden Achsen 5, 6 sind als Kreuzwellen aneinander unverdrehbar rechtwinklig befestigt. Die erste Drehachse 5 ist wiederum in einem U-förmigen Teil 10 verdrehbar gelagert, das an einer nicht dargestellten unbeweglichen Tragkonstruktion fest ist.

An beiden Enden beider Drehachsen 5, 6 sind jeweils Drehpotentiometer 11 a- 11 d befestigt, die die Drehstellung des U-Teiles 9 gegenüber der Achse 6 und der Achse 5 gegenüber dem U-Teil 10 angeben. Statt Drehpotentiometer und Linearpotentiometer können auch andere Arten von Winkel- und Streckengebern angeordnet sein. Ein Anordnen von je zwei Winkelgebern pro Achse wird zu einer sehr einfachen Kompensierung von Fehlern genutzt. In einer einfacheren, nicht dargestellten Version kann aber auch nur je ein Winkelgeber, insbesondere Potentiometer an jeder Achse befestigt sein.

Ferner müssen das Verbindungsteil 9 zwischen dem Arm 2 und der Achse 6 als auch das Lagerungsteil 10 der Achse 5 nicht unbedingt U-förmig sein, sondern es können hier auch andere, insbesondere raumsparendere Konstruktionen, insbesondere geschlossener Art, gewählt werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Abtasten von Gegenständen mit unregelmäßiger Oberfläche mit einem Drehgelenk und Drehpotentiometer aufweisenden Arm, wobei die Potentiometerwerte einem Computer eingebbar sind, um Werte entsprechend der Oberfläche zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht freie Ende des Arms (2) an einem Kreuzwellengelenk (4) befestigt ist, an dessen zwei Achsen (5, 6) jeweils ein Drehpotentiometer (11 a- 11 d) befestigt ist, daß der Arm (2) in seiner Länge veränderbar ist und daß die Längenveränderung durch einen am Arm (2) befestigten Linearpotentiometer (3) aufnehmbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Drehachsen (5, 6) und die Längsachse (7) des Arms (2) durch denselben Mittelpunkt (8) verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fehlerkompensionierung an beiden Enden jeder Drehachse (5, 6) ein Drehpotentiometer (11 a- 11 d) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelstellung des Armes (2) dieser senkrecht steht.