DE19805155A1 - CAD technology integrated by co-ordinate-measuring devices into a control program - Google Patents
CAD technology integrated by co-ordinate-measuring devices into a control programInfo
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Abstract
Description
Bekannt ist der Einsatz von CAD-Programmen zum Erzeugen von Steuerdaten für Koordinatenmeßgeräte (im Folgenden KMG genannt) Basierend auf einer zweidimensionalen (2D-) CAD- Zeichnung oder einem dreidimensionalen (3D-) CAD-Modell wird hierbei durch die Anwahl geometrischer Elemente ein Meßablauf in Form von KMG-Steuerbefehlen erzeugt. Die CAD- Programme sind Bestandteile eigenständiger CAD-Systeme und sind nicht in das Steuerprogramm des KMG integriert.The use of CAD programs for generating is known of control data for coordinate measuring machines (hereinafter KMG Based on a two-dimensional (2D) CAD Drawing or a three-dimensional (3D) CAD model is selected by selecting geometric elements Measurement process generated in the form of CMM control commands. The CAD Programs are part of independent CAD systems and are not integrated into the KMG's tax program.
Bei der sogenannten Offline-Programmierung arbeiten die CAD-Programme maschinenfern, d. h. ohne eine direkte Ver bindung zum KMG. Diese Offline-CAD-Programme sind darauf hin ausgerichtet, Meßabläufe bereits in der Arbeitsvor bereitungsphase zu erstellen und zu einem späteren Zeit punkt am KMG zu testen. Bei der maschinenfernen Offline- Programmierung werden zur Übertragung der Steuerdaten vom und zum KMG spezielle Datenschnittstellen (z. B. DMIS) mit Prä- und Postprozessoren benötigt. Hierdurch wird jedoch insbesondere eine direkte Positionierung und Steuerung des KMGs in Echtzeit erschwert, denn in der Praxis ist es aus Zeitgründen wenig sinnvoll, einzelne Fahrbefehle über aufwendige Datenschnittstellen zu einer Maschine zu schic ken und dann dort ausführen zu lassen. Entsprechend auf wendig ist das nachträgliche Ändern des erstellten Meßab laufes oder das Anzeigen von Meßergebnissen, da hierbei der Weg zurück zum CAD-Programm erneut über die Daten schnittstelle erfolgen muß. Das CAD-Programm kann zudem nicht zur Orientierung während der Meßphase auf dem KMG eingesetzt werden. Die CAD-Zeichnung kann beispielsweise nicht zur Darstellung der aktuellen Meßsensor-Position auf dem KMG-Monitor verwendet werden. They work with the so-called offline programming CAD programs remote from the machine, d. H. without a direct ver loyalty to the KMG. These offline CAD programs are on it aligned, measurement processes already in the work process preparation phase and at a later time to be tested at the KMG. When offline Programming are used to transfer the control data from and special data interfaces (e.g. DMIS) to the KMG Pre- and postprocessors needed. This will, however in particular direct positioning and control of the KMGs in real time difficult, because in practice it is over Not very sensible due to time constraints complex data interfaces to a machine and then have it carried out there. Accordingly on agile is the subsequent change of the created Messab running or displaying measurement results, since this the way back to the CAD program again via the data interface must be done. The CAD program can also not for orientation during the measurement phase on the CMM be used. The CAD drawing can, for example not to display the current measuring sensor position the CMM monitor can be used.
Bei der Online-Programmierung arbeiten die CAD-Programme maschinennah. In diesem Falle muß ein KMG angeschlossen sein. Fahrbefehle können somit direkt ausgeführt werden. Ein Nachteil ist jedoch hierbei, daß das KMG während der Meßablaufprogrammierung nicht zur produktiven Messung ver wendet werden kann.The CAD programs work for online programming close to the machine. In this case, a KMG must be connected his. Driving commands can thus be carried out directly. A disadvantage is that the KMG during the Measuring sequence programming not for productive measurement ver can be applied.
Bei den bekannten CAD-Programmen zur Online-/Offline- Programmierung von KMGs sind die CAD-Programme nicht direkt in das KMG-Steuerprogramm integriert, sondern eigenständige Anwendungen, die vom KMG-Steuerprogramm aufgerufen werden und außerhalb des KMG-Steuerprogramms ablaufen. Diese CAD-Programme verwenden spezielle Daten schnittstellen (z. B. DMIS) zur Kommunikation mit dem KMG- Steuerprogramm.With the well-known CAD programs for online / offline The CAD programs are not programming of CMMs directly integrated into the KMG control program, but standalone applications by the KMG control program be called and outside the KMG tax program expire. These CAD programs use special data interfaces (e.g. DMIS) for communication with the KMG Control program.
Weiterhin ist bekannt, daß diese CAD-Programme die Pro grammierfähigkeit des zugrundeliegenden CAD-Systems dazu nutzen, um die Bedienführung auf das Erstellen eines KMG- Meßablaufs hin auszurichten. Die Bedienführung besteht darin, CAD-Elemente mit einem Zeigegerät (z. B. Maus) am CAD-Monitor auszuwählen und daraufhin Meßabläufe in Form von Steuerbefehlen abzuspeichern. Da zum Messen am KMG auch Informationen benötigt werden, die nicht direkt in der 2D-CAD-Zeichnung oder im 3D-CAD-Modell vorhanden sind (z. B. Hilfspositionen, Verfahrwege und Antastrichtungen), müssen zusätzliche CAD-Hilfselemente (z. B. Punkte, Linien oder Ebenen) zur Anwahl konstruiert und eingeblendet werden. Die Bedienführung zur Erstellung von Meßabläufen unterscheidet sich also wesentlich von derjenigen, die normalerweise beim CAD-Konstruieren verwendet wird.It is also known that these CAD programs the Pro grammability of the underlying CAD system use the user guidance to create a CMM Align the measuring sequence. The operating guidance exists therein, CAD elements with a pointing device (e.g. mouse) on Select CAD monitor and then measuring processes in the form of control commands. As for measuring on the KMG also information is needed that is not directly in the 2D CAD drawing or in the 3D CAD model (e.g. auxiliary positions, travel paths and probing directions), additional CAD auxiliary elements (e.g. points, lines or levels) constructed and displayed for selection become. The user guide for creating measurement sequences differs significantly from that normally used in CAD design.
Bekannt ist weiterhin, daß CAD-Systeme die Möglichkeit bieten, zum Bearbeiten eines CAD-Elementes sogenannte Elementgriffe anzuzeigen, die beim Anwählen eines CAD- Elementes zusätzlich eingeblendet werden und charakteri stische Punkte des Elementes markieren. Beispielsweise werden beim Anwählen einer Linie deren Anfangspunkt und Endpunkt dargestellt. Die Elementgriffe werden in CAD- Systemen ausschließlich zum Bearbeiten des angewählten Elementes (Verschieben, Kopieren, usw.) eingesetzt.It is also known that CAD systems offer the possibility offer, for processing a CAD element so-called Display element handles that are available when selecting a CAD Elementes can also be shown and character Mark the static points of the element. For example when you select a line, its starting point and End point shown. The element handles are in CAD Systems only for editing the selected Element (move, copy, etc.).
Im Gegensatz zu den in 1. beschriebenen Anwendungen bilden in der hier vorgestellten Verfahrensweise CAD-Programm und KMG-Steuerprogramm eine Einheit. Es existieren weder ein Zwischenformat noch Prä- oder Postprozessoren zum Über tragen von Steuerdaten.In contrast to the applications described in 1 in the procedure presented here CAD program and CMM control program one unit. There are none Intermediate format still preprocessor or postprocessor to over carry tax data.
Im Gegensatz zu den in 1. beschriebenen Anwendungen kann das CAD-Programm sowohl im Online- als auch im Offline- Betrieb angewendet werden. In beiden Fällen werden keine speziellen Datenschnittstellen mit Prä- und Postprozesso ren benötigt. Das Ergebnis der CAD-Programmierung ist immer ein direkt im KMG-Steuerprogramm ablauffähiges Meß programm.In contrast to the applications described in 1 the CAD program both online and offline Operation. In both cases, none special data interfaces with pre- and postprocesso ren needed. The result of CAD programming is Always a measurement that can be run directly in the KMG control program program.
Im Gegensatz zu den in 1. beschriebenen Anwendungen kann im Online-Betrieb eine Anwahl in der 2D-CAD-Zeichnung oder im 3D-CAD-Modell auf dem KMG-Monitor sofort einen entspre chenden Fahrbefehl und Einträge direkt im Meßprogramm des KMGs auslösen.In contrast to the applications described in 1 in online mode, a selection in the 2D CAD drawing or in the 3D CAD model on the CMM monitor The corresponding move command and entries directly in the measuring program of the Trigger KMGs.
Im Gegensatz zu den in 1. beschriebenen Anwendungen wird im Online-Betrieb die aktuelle Istposition des KMG-Meßsen sors direkt in der 2D-CAD-Zeichnung oder im 3D-CAD-Modell auf dem KMG-Monitor angezeigt. Der Anwender kann sich hierdurch orientieren und das KMG entsprechend mit einem Joystick oder durch Anwählen eines geometrischen Elementes positionieren. Ebenso kann das KMG direkt durch das Anwäh len und Verschieben dieses Sensorpunktes in der 2D-CAD- Zeichnung oder im 3D-Modell verfahren werden. Dies ist beispielsweise beim Einsatz einer KMG-Bildverarbeitungs kamera mit hoher Auflösung von Vorteil, da in diesem Falle die tatsächliche Lage des Bildausschnittes am zu messenden Werkstück mit dem Auge schwierig zu ermitteln ist. Ebenso erlaubt die CAD-Anwahl eine schnelle Positionierung von Meßtastern auch an problematischen Werkstücken.In contrast to the applications described in 1 the current actual position of the CMM measuring device in online mode sors directly in the 2D CAD drawing or in the 3D CAD model displayed on the CMM monitor. The user can thereby orientate and the KMG accordingly with a Joystick or by selecting a geometric element position. Likewise, the KMG can be selected directly len and move this sensor point in the 2D CAD Drawing or in a 3D model. This is for example when using CMM image processing Camera with high resolution is an advantage because in this case the actual position of the image section on the one to be measured Workpiece is difficult to determine with the eye. As well the CAD selection allows a quick positioning of Probes also on problematic workpieces.
Zusätzlich ist die CAD-Bedienführung auf die Meßprobleme der Koordinatenmeßtechnik hin optimiert. Alle zum Erstel len eines Meßablaufs benötigten Informationen und CAD- Hilfselemente werden beim Anwählen in der 2D-CAD-Zeichnung oder im 3D-CAD-Modell automatisch erzeugt und zur weiteren Anwahl angezeigt. Im Gegensatz zur gebräuchlichen CAD- Bedientechnik liegt die einzige Interaktion des Anwenders im direkten Anwählen von geometrischen Elementen. Zum Erzeugen der Hilfselemente werden im Gegensatz zur gängi gen CAD-Anwahltechnik keine Menüanwahl, Benutzerdialoge oder Interaktionen mit Werkzeugleisten (Toolbars) benö tigt.In addition, the CAD operator guidance is on the measurement problems optimized using coordinate measuring technology. All for the first time information and CAD Auxiliary elements are selected in the 2D CAD drawing or automatically generated in the 3D CAD model and further Selection displayed. In contrast to the usual CAD Operating technology is the only interaction of the user in the direct selection of geometric elements. To the In contrast to the usual, the auxiliary elements are created Due to CAD selection technology, no menu selection, user dialogs or interaction with toolbars does.
Im Gegensatz zu den in 1. beschriebenen Anwendungen wird in der hier vorgestellten Verfahrensweise ein CAD-Element bereits beim Berühren mit dem Zeiger automatisch analy siert und seine geometrischen Informationen durch zusätz liche Hilfselemente dargestellt. Hierzu wird das ange wählte Element auf dem Monitor hervorgehoben und mit Elementgriffen versehen. Im Gegensatz zur gängigen CAD- Technik werden die Elementgriffe jedoch nicht zum Bearbei ten des Elementes (Verschieben, Drehen, usw.) selbst verwendet, sondern dienen dazu, dem Anwender die Anwahl weiterer Positionen und Elemente zu ermöglichen, ohne daß er diese explizit erzeugen muß. Will der Anwender seinen Meßsensor beispielsweise auf den Anfangspunkt einer Linie positionieren, so kann er nach dem Anwählen der Linie diesen Punkt als Elementgriff direkt auswählen (Abbildung Nr. 1). Dies erspart beispielsweise die bei CAD-Systemen übliche Angabe des Fangmodus beim Anwählen.In contrast to the applications described in 1 a CAD element in the procedure presented here automatically analyze when touched with the pointer s and its geometric information by additional Liche auxiliary elements shown. For this, the is selected item highlighted on the monitor and with Provide element handles. In contrast to the common CAD However, technology does not make the element handles work ten of the element itself (moving, rotating, etc.) used, but serve the user selection to enable further positions and elements without he has to generate it explicitly. The user wants his Measuring sensor, for example, on the starting point of a line position, so he can after selecting the line select this point directly as an element handle (Figure Number 1). This saves, for example, that of CAD systems Normal specification of the capture mode when selecting.
Durch die automatische Anzeige der Elementgriffe erhält der Anwender zusätzlich einen schnellen Überblick darüber, auf welche Art die CAD-Elemente konstruiert wurden und wie sie angewählt werden können. Aufgrund dieser Informationen kann der Anwender erkennen, mit welcher Meßmethode ein geometrisches Element gemessen werden muß. Beispielsweise kann eine ursprünglich zusammenhängende Linie beim Kon struktionsprozeß in kleinere Linien zerstückelt worden sein und damit eine andere Anwahltaktik zum Erstellen des Meßprogramms erfordern als bei einer zusammenhängenden Linie. Ebenso kann man erkennen, ob ein Kreis aus einem Kreiselement oder aus mehreren Kreisbögen oder gar Polyli nien zusammengesetzt ist und hierdurch die Meßaufgaben im KMG-Steuerprogramm entsprechend auswählen.Received through the automatic display of the element handles the user also has a quick overview of how the CAD elements were constructed and how they can be selected. Because of this information the user can see which measuring method is used geometric element must be measured. For example can an originally coherent line at Kon structure process has been broken up into smaller lines and thus another selection tactic for creating the Measurement programs require than in a coherent Line. You can also see whether a circle consists of a Circular element or from several arcs or even polyli nien is composed and thereby the measuring tasks in Select the CMM control program accordingly.
Die Elementgriffe werden somit entgegen der üblichen Praxis nicht zum Bearbeiten des geometrischen Elementes (z. B. Verschieben, Drehen), sondern zum Erzeugen neuer anwählbarer Elemente und zusätzlich als Analysewerkzeug zum Überprüfen einer 2D-CAD-Zeichnung oder eines 3D-CAD- Modells auf Tauglichkeit zur Steuerung und Programmierung eines KMGs eingesetzt.The element handles are thus contrary to the usual Practice not to edit the geometric element (e.g. moving, rotating), but to create new ones selectable elements and also as an analysis tool for checking a 2D CAD drawing or a 3D CAD Suitable for control and programming of a KMGs used.
Außer den Elementgriffen werden beim Anwählen eines Ele mentes automatisch zusätzliche, anwählbare Elemente erzeugt, die speziell für die Erstellung eines Meßablaufs benötigt werden. Beispiele hierzu sind der Anwahlpunkt oder eine zum Element senkrechte Linie, wie der Normalen vektor auf eine Linie oder Ebene. Der Anwahlpunkt kann zur KMG-Steuerung auf eine beliebige Position entlang des angewählten Elementes dienen, die Linie zur Definition der Antastrichtung. Durch Anwahl dieser Antastlinie kann die Antastrichtung zudem direkt umgekehrt werden (Abbildung Nr. 2).In addition to the element handles, when selecting an Ele automatically additional, selectable elements generated specifically for the creation of a measurement process are needed. Examples of this are the selection point or a line perpendicular to the element, like the normal vector on a line or plane. The selection point can be used for CMM control to any position along the serve selected element, the line for the definition of the Probing direction. By selecting this contact line, the The probing direction can also be reversed directly (Figure No. 2).
Ein weiteres Beispiel für zusätzliche Hilfselemente ist das automatische Erzeugen eines Kreises bei der Anwahl eines Kreisbogens. Da sich zu messende Kreise in CAD- Zeichnungen oft aus Kreisbögen zusammensetzen, kann der Anwender nach der Anwahl eines Kreisbogens direkt den gewünschten Kreis anwählen, ohne ihn erst erzeugen zu müssen. Ebenso können automatisch Geraden (unendliche, anwählbare Linien) erzeugt werden, sobald ein Linienseg ment angewählt wird.Another example of additional auxiliary elements is the automatic creation of a circle when selected a circular arc. Since circles to be measured in CAD Often, drawings can be composed of arcs User after selecting an arc directly Select the desired circle without first creating it have to. Likewise, straight lines (infinite, selectable lines) are generated as soon as a line segment ment is selected.
Im Gegensatz zu den in 1. beschriebenen Anwendungen werden diese Hilfselemente direkt beim Anwählen eines Elementes erzeugt und erfordern zu ihrer Erzeugung keine zusätzli chen Interaktionen des Anwenders (keine Menüanwahl, Benut zerdialoge oder Interaktionen mit Werkzeugleisten).In contrast to the applications described in 1 these auxiliary elements directly when selecting an element generated and do not require any additional for their creation Chen interactions of the user (no menu selection, user dialogues or interactions with toolbars).
Werden zwei Elemente nacheinander angewählt, so werden im Gegensatz zu den in 1. beschriebenen Anwendungen automa tisch die möglichen geometrischen Beziehungen zwischen ihnen als anwählbare Hilfselemente angezeigt. Werden beispielsweise nacheinander ein Punkt und eine Linie ange wählt, so werden automatisch die Lotlinie und der Lotfuß punkt erzeugt, bei einem Punkt und einem Kreis dagegen die beiden Tangenten und eine Linie zum Kreismittelpunkt. If two elements are selected one after the other, the Contrary to the applications described in 1. automa table the possible geometric relationships between displayed to them as selectable auxiliary elements. Become for example, a point and a line in succession the plumb line and the plumb line are automatically selected point created, for a point and a circle the two tangents and a line to the center of the circle.
Diese Hilfselemente können ihrerseits wieder angewählt werden. Der Anwender erkennt hierdurch während der Anwahl, welche Positionierungen, Meßaufgaben oder geometrischen Konstruktionsmöglichkeiten sinnvoll sind (Abbildung Nr. 3).These auxiliary elements can in turn be selected again become. The user thereby recognizes during the selection which positioning, measuring tasks or geometric Construction options make sense (Figure no. 3).
Zusätzlich können diese Hilfselemente dazu verwendet werden, automatisch Meßaufgaben zu erkennen. Soll bei spielsweise der Abstand zweier Punkte gemessen werden, kann nach der aufeinanderfolgenden Anwahl der Punkte auto matisch eine Linie zwischen ihnen erzeugt werden. Diese Linie wird anschließend angewählt und deren Länge als Abstand zwischen den Punkten gemessen und protokolliert (Abbildung Nr. 4).These auxiliary elements can also be used automatically recognize measurement tasks. Should at for example, the distance between two points is measured, can auto after the successive selection of the points a line between them can be created. This Line is then selected and its length as Distance between the points measured and recorded (Figure # 4).
Im Gegensatz zu den in 1. beschriebenen Anwendungen werden diese Hilfselemente direkt beim Anwählen eines Elementes erzeugt und erfordern zu ihrer Erzeugung keine zusätz lichen Interaktionen des Anwenders (keine Menüanwahl, Benutzerdialoge oder Interaktionen mit Werkzeugleisten).In contrast to the applications described in 1 these auxiliary elements directly when selecting an element generated and require no additional to their generation user interactions (no menu selection, User dialogues or interactions with toolbars).
Im Gegensatz zu den in 1. beschriebenen Anwendungen wird auch der Dateninhalt von Texten und Bemaßungen von 2D-CAD- Zeichnungen und 3D-Modellen zur automatischen Erkennung und Programmierung von Meßaufgaben verwendet. Beispiels weise wird durch die Anwahl einer Abstandsbemaßung automa tisch eine Abstandsmessung als Meßaufgabe angelegt und mit Hilfe der Bemaßungslinien die zur Messung zugehörigen geometrischen Elemente ermittelt und deren Hilfselemente erzeugt. Ein weiteres Beispiel ist die Ausführung einer automatischen Kreismessung aufgrund der Anwahl einer Radiusbemaßung. In contrast to the applications described in 1 also the data content of texts and dimensions of 2D CAD Drawings and 3D models for automatic recognition and programming of measurement tasks. Example wise is automa by selecting a distance dimension table created a distance measurement as a measuring task and with With the help of the dimension lines, the associated measurement determined geometric elements and their auxiliary elements generated. Another example is the execution of a automatic circle measurement based on the selection of one Radius dimension.
Durch das Lesen der Soll- und Toleranzwerte aus der Bema ßung erübrigen sich zusätzlich manuelle Dateneingaben im KMG-Steuerprogramm.By reading the target and tolerance values from the Bema manual data entries in the CMM control program.
Im Gegensatz zu den in 1. beschriebenen Anwendungen können die Meßergebnisse bereits gemessener CAD-Elemente direkt durch Anwahl in der 2D-CAD-Zeichnung oder im 3D-Modell eingeblendet werden.In contrast to the applications described in 1 the measurement results of already measured CAD elements directly by selection in the 2D CAD drawing or in the 3D model be displayed.
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