DE3805500A1

DE3805500A1 - Koordinatenmessinstrument und verfahren zum erzeugen von die form des zu vermessenden werkstuecks betreffenden musterdaten

Info

Publication number: DE3805500A1
Application number: DE3805500A
Authority: DE
Inventors: Hideo Iwano; Soichi Kadowaki
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1987-02-23
Filing date: 1988-02-22
Publication date: 1988-09-01
Also published as: GB8803603D0; US4901253A; DE3805500C2; GB2202659B; GB2202659A

Description

Die Erfindung betrifft eine Koordinatenmeßvorrichtung, die sich aus einem Hauptteil und einer Steuerung zusam mensetzt, wobei der Hauptteil, auf dem das zu vermessende Werkstück anzuordnen ist, und ein Meßfühler dreidimensio nal relativ zueinander bewegbar sind, während die Steuer einrichtung den Hauptteil in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Ablauf antreiben kann, um die Form und die Größe des Werkstücks zu vermessen, wobei die Größe der relativen Bewegung zwischen dem Werkstück und dem Meßfühler verwendet wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen von Musterdaten, die die Form des zu vermessenden Werkstücks betreffen.

Fig. 10 zeigt eine typische Koodinatenmeßvorrichtung. Die Meßvorrichtung besteht hauptsächlich aus einem Haupt teil 31 und einer Steuereinrichtung 51. Der Hauptteil 31 umfaßt verschiedene Teile wie eine Basis 32, Stützpfosten 34, 34 beidseitig der Basis 32, einen zwischen den Stützpfosten 34, 34 erstreckenden Träger 35, einen X-Schlitten 36, der in X-Richtung längs des Trägers 35 verschiebbar ist, einen Z-Führungskasten 37, der einstüc kig an dem X-Schlitten 36 angebracht ist, eine zur Ver schiebungsbewegung in Z-Richtung von dem Z-Führungskasten geführte Spindel 38, einen auf der Basis 32 in Y-Richtung hin- und herbewegbaren Tisch 42 für ein Werkstück 1, eine Antriebseinrichtung für die Y-Richtung und eine unter dem Werkstücktisch 42 angeordnete Verschiebungserfassungseinrichtung für die Y-Richtung, Seitenplatten 33, 33 und Balgen 46, um die Antriebsein richtung für die Y-Richtung und die Verschiebungserfassungseinrichtung für die Y-Richtung ge gen Staub und andere Verschmutzungen abzuschirmen, und einen Berührungssignalfühler 44, der am unteren Ende der Spindel 38 angebracht und mit einem Taster 45 versehen ist. Mit dem Bezugszeichen 47 ist ein Fühlerhalterahmen bezeichnet, der eine Vielzahl von Arten von Berührungs signalfühlern 44 halten kann. Obgleich nicht dargestellt, ist ein automatischer Fühlerwechsler vorgesehen, um auto matisch den Berührungssignalfühler 44 an der Spindel 38 auszutauschen.

Die Steuereinrichtung 51 wird hauptsächlich von einer Steuereinheit 52, einer Konsole 53, die verschiedene Einstell- und Befehlsoperationen erlaubt, und einem Aus gabesystem 54 gebildet, welches mit einer Schreibmaschine bzw. einem Drucker und/oder einer Kathodenstrahlröhre zur Ausgabe des Meßergebnisses versehen ist. Die Steuerein heit 52 speichert vorbestimmte Meßprogramme, die Verfah rensweisen liefern, um die Form und die Größe eines Werk stücks 1 auf dem Werkstücktisch 42 zu bestimmen, indem die Beziehung zwischen dem Tastfühler 45 und dem Werk stück 1 verwendet wird, d. h. Stellungen oder Punkte, wo sie in gegenseitigem Eingriff stehen, die Anzahl der Punkte, wo ein Eingriff vorliegt und die relative Bewe gungsgröße zwischen dem Werkstück 1 und dem Tastfühler 45.

Beim Betrieb wird das zu vermessende Werkstück 1 auf dem Werkstücktisch 42 festgelegt und ein vorbestimmtes Meß programm, welches der Art des zu vermessenden Werkstücks 1 entspricht, wird in der Steuereinheit 52 der Steuerein richtung 51 eingestellt, wodurch die Vorrichtung für den automatischen Meßbetrieb bereitgemacht wird. Wenn mit dem automatischen Maßbetrieb begonnen worden ist, werden der Werkstücktisch 42, der X-Schlitten 36 und die Spindel 38 in einer vorbestimmten Weise angetrieben, so daß der Tastfühler 45 und das zu vermessende Werkstück 1 dreidi mensional relativ zueinander bewegt werden. Während die ser relativen Bewegung werden die Tastfühler 45 und das zu vermessende Werkstück 1 miteinander in Eingriff ge bracht. Da im vorliegenden Fall der Fühler 44 vom Typ eines Berührungsfühlers ist, soll der Ausdruck "in Ein griff bringen" nicht so verstanden werden, als daß ein unmittelbarer Eingriff miteinander vorliegt. Wenn der Tastfühler 45 und das Werkstück 1 miteinander in Berüh rung gebracht werden, erzeugt der Fühler 44 ein Berüh rungssignal. Unter Verwendung solcher Berührungssignale, die an einer Vielzahl von Berührungspunkten zwischen dem Tastfühler 45 und dem Werkstück 1 erhalten werden, ist es möglich, die relative Bewegungsgröße zwischen dem Tast fühler 45 und dem Werkstück 1 zu bestimmen, und daher ge nau die Form, Größe und andere Parameter des Werkstücks 1 mittels des Meßprogramms zu bestimmen.

Die Grundkonstruktion und das Arbeitsprinzip sind auch in den Fällen die gleichen, wo der Hauptteil 31 dahingehend abgewandelt ist, daß der Werkstücktisch 42 feststeht, statt bewegt zu werden, und wo der Tastfühler 45 ein op tischer Fühler ist, der das Werkstück erkennen kann, ohne daß mit diesem eine direkte Berührung hergestellt wird.

Die beschriebene Koordinatenmeßvorrichtung weist jedoch die folgenden Schwierigkeiten auf:

Um mit dieser Koordinatenmeßvorrichtung einen schnellen und genauen, automatischen Meßbetrieb erreichen zu können ist es wesentlich, daß das Meßverfahren, welches der Art des Werkstücks 1 entspricht, programmiert und gespeichert ist. Das Programmieren des Meßverfahrens wurde typischer weise nach dem Lehr- oder Wiederholungsverfahren durchge führt. Beispielsweise umfaßt ein solches Progammierver fahren die Schritte ein Bezugswerkstück herzustellen, welches ein genau fertiggestelltes Modell des zu vermes senden Werkstücks 1 ist, das Bezugswerkstück auf dem Werkstücktisch festzulegen, den Hauptteil 31 von Hand oder automatisch zu betreiben, um das Bezugswerkstück und den Tastfühler 45 relativ zueinander zu bewegen, damit sie miteinander in Eingriff gelangen können, damit der Meßvorgang durchgeführt wird, und die Daten wie die rela tive Bewegungsgröße, die Lagen und die Anzahl der Ein griffspunkte usw. zu lesen und zu speichern, wodurch das Programm unter Verwendung solcher numerischer Daten ge bildet wird. Somit verlangt die Programmierung des Meß verfahrens im wesentlichen das Vorbereiten des Bezugs werkstücks, was zum Ergebnis hat, daß viel Zeit und Geld in unwirtschaftlicher Weise ausgegeben werden, insbeson dere wenn eine Vielzahl von Bezugswerkstücken hergestellt werden muß, um der Meßanforderung einer Vielzahl von Arten von Werkstücken nachzukommen. Es ist offensicht lich, daß die Notwendigkeit der Herstellung solcher Be zugswerkstücke stark den Meßwirkungsgrad beeinträchtigt.

In den letzten Jahren sind Systeme wie CAD (rechnerunter stützte Konstruktion) und CAM (rechnerunterstützte Her stellung) zur Automatisierung von Konstruktions- und Her stellungsvorgängen mit Hilfe von Computern geläufig ge worden. Solche computergestützten Systeme wurden jedoch aufgrund verschiedener Einschränkungen vom Standpunkt des Benutzers her für das Meßverfahren und die Überprüfung von Erzeugnissen ausgeschlossen. Somit konnten für die Konstruktion und Herstellung zur Verfügung stehende, nu merische Daten nicht zum Vermessen und Überprüfen von Er zeugnissen verwendet werden. Dies begrenzt in unerwünsch ter Weise den Herstellungswirkungsgrad unter Einschluß von Konstruktion, Herstellung und Überprüfung. Ferner kann die Koordinatenmeßvorrichtung in Abhängigkeit von der Art des zu vermessenden Werkstücks versagen, wir kungsvoll zu funktionieren.

Wie vorstehend erläutert wurde, ist das Programmieren des Meßverfahrens für jede Art eines zu vermessenden Werk stücks durchgeführt worden, wobei ein Bezugswerkstück verwendet wurde. Der Vorgang zum Sammeln numerischer Da ten neigt jedoch dazu, sich in Abhängigkeit von der Per son zu ändern, die die Meßvorrichtung antreibt, was zum Ergebnis hat, daß die Genauigkeit und der Wirkungsgrad beeinträchtigt werden. Ferner ist die Programmierung für jede Art von zu vermessendem Werkstück erforderlich, selbst wenn der Unterschied in der Form und Größe zwi schen unterschiedlichen Arten von Werkstücken gering ist.

Demgemäß besteht eine Zielsetzung der Erfindung darin, eine Koordinatenmeßvorrichtung zu schaffen, die eine Meßverfahren-Befehlseinrichtung aufweist, mit der schnell und genau das Meßprogramm durch die Erzeugung von Daten des Formmusters gebildet werden kann, die der Form des zu vermessenden Werkstücks entsprechen, ohne daß die Her stellung eines Bezugswerkstücks erforderlich ist, sowie ein Verfahren zur Erzeugung von Daten des Formmusters des zu vermessenden Werkstücks anzugeben.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß die beim Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten alle der Tatsache zuzuordnen sind, daß sich die Herstellung des Meßpro gramms auf ein Bezugswerkstück stützt, zielt die Erfin dung darauf ab, es zu ermöglichen, das Programm des Meß verfahrens für jede Art eines Werkstücks zu bilden, selbst bevor eine Werkstückprobe tatsächlich hergestellt worden ist und ohne die Notwendigkeit der Herstellung eines Bezugswerkstücks.

Deshalb wird gemäß einem Gedanken der Erfindung eine Koordinatenmeßvorrichtung geschaffen, die einen Haupt teil der eine dreidimensionale relative Bewegung zwi schen einem zu vermessenden Werkstück und einem Fühler durchführt, und eine Steuereinrichtung aufweist, die den Hauptteil gemäß einem vorbestimmten Verfahren antreiben und die Form und Größe des Werkstücks vermessen kann, in dem die relative Bewegungsgröße zwischen dem Werkstück und dem Fühler verwendet wird, wobei die Koordinatenmeßvorrichtung umfaßt: Eine Meßverfahren-Be fehlseinrichtung, die ein Koordinatenmeß-Unterstützungssystem aufweist, welches aus einem CAD-Teil, der eine Musterverarbeitungsfunktion zur Erzeugung von Musterdaten, die der Form des Werkstücks entsprechen, durch Umwandlung von gegebenen Konstruk tionsdaten besitzt, und einem Meßteil besteht, der auf der Grundlage der Daten des Formmusters, die von dem CAD-Teil erzeugt worden sind, und unter Berücksichtigung der Meß bedingungen Meßinformationen erzeugt, die das der Steuer einrichtung einzugebende Meßverfahren betreffen, wobei die Meßverfahren-Befehlseinrichtung ferner ein Eingabesy stem zum Festsetzen der Meßbedingungen in dem Koordinatenmeß-Unterstützungssystem aufweist, wodurch das Meßverfahren programmiert wird, ohne daß irgendein Ver fahren erforderlich ist, um tatsächlich ein Bezugswerk stück zu vermessen.

Im Rahmen der Erfindung erzeugt somit die Musterverarbeitungsfunktion des CAD-Teils des Meßunter stützungssystems automatisch der Form des Werkstücks ent sprechende Daten für das Formmuster, die automatisch er zeugt werden können, indem von dem CAD/CAM die als Kon struktionsdaten gespeicherten Musterdaten ausgelesen wer den, während über das Eingabesystem Meßbedingungen einge geben werden können, wie der Gegenstand der Meßberech nung, Lagen und die Anzahl von Meßpunkten usw. Gleich zeitig kann der Meßteil des Meßunterstützungssystems In formationen bezüglich der Meßbedingungen unter Einschluß des relativen Bewegungsweges zwischen dem Werkstück und dem Fühler erzeugen, indem die durch die Musterverarbeitungsfunktion des CAD-Teils erzeugten Daten für die Musterform verwendet werden. Deshalb kann eine Koordinatenmeßvorrichtung nach der Erfindung automatisch das Programm für das Meßverfahren allein auf der Grundla ge der Meßdaten bilden, die von dem Meßunterstützungssy stem abgeleitet worden sind, ohne daß irgendein Bezugs werkstück oder gar tatsächliche Arbeit erforderlich sind.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Erzeugen von Daten eines Formmusters eines mit einer Koordinatenmeßvorrichtung zu vermessenden Werkstücks auf grund der Erkenntnis, daß ein Hauptpunkt für die Wirksam keit der Meßverfahren-Befehlseinrichtung darin besteht, Daten eines Formmusters zu erzeugen, die der Form des zu vermessenden Werkstücks entsprechen.

Somit wird gemäß einem anderen Gedanken der Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von Daten eines Formmusters eines mit einer Koordinatenmeßvorrichtung zu vermessenden Werk stücks angegeben, die eine Meßverfahren-Befehlseinrichtung aufweist, um das Meßver fahren betreffende Befehle durch Erzeugung von Meßinfor mationen in Übereinstimmung mit den Daten des Formmusters abzugeben, die auf der Grundlage von gegebenen Konstruk tionsdaten gebildet werden, wobei das Verfahren umfaßt:
Erzeugen von Formmustern in einer Meßebene, indem mit einer Ausgangslinie durch eine Verschiebungsbewegung oder eine Drehung der Grundlinie überstrichen wird, und Kombi nieren der Formmuster in den Meßebenen, so daß ein drei dimensionales Muster aufgebaut wird, wodurch Daten des Formmusters erzeugt werden, die der Form des zu vermes senden Werkstücks entsprechen.

Gemäß einem anderen Gedanken der Erfindung wird ein Ver fahren zur Erzeugung von Daten eines Formmusters eines mit einer Koordinatenmeßvorrichtung zu vermessenden Werk stücks angegeben, die eine Meßverfahren-Befehlseinrichtung aufweist, um das Meßver fahren betreffende Befehle durch Erzeugung von Meßinforma tionen in Übereinstimmung mit den Daten eines Formmu sters abzugeben, welches auf der Grundlage von gegebenen Kontruktionsdaten gebildet ist, wobei das Verfahren um faßt: Erzeugung und Ausrichtung von Grundmustern, indem die Größen der Muster als Parameter verwendet werden, Er zeugung von Formmustern in Meßebenen, indem bestimmte Werte einem Teil oder allen Größenparametern gegeben wer den, und Kombinieren der Meßebene-Formmuster, wodurch Da ten für ein Formmuster erzeugt werden, das der Form des zu vermessenden Werkstücks entspricht.

Somit wird im Rahmen der Erfindung bei der ersten Ausge staltung des Verfahrens mit einer Ausgangslinie, wie einer geraden Linie oder einer gekrümmten Linie überstri chen, d. h. verschiebungsmäßig oder drehmäßig bewegt, da mit Muster unterschiedlicher Formen in Meßebenen erzeugt werden, und die derart in den Meßebenen erzeugten Formmu ster werden in geeigneter Weise zusammengesetzt, um ein dreidimensionales Muster zu bilden, wodurch Daten eines Formmusters erzeugt werden, welches genau mit der Form des Werkstücks übereinstimmt, welches hergestellt und vermessen werden soll.

Bei der zweiten Ausgestaltung des Verfahrens nach der Er findung wird eine Vielzahl von typischen Grundmustern vorhergehend erzeugt und angepaßt. Die Anpassung der Mu ster wird unter Verwendung der Mustergrößen als Parameter vorgenommen. Deshalb ist es durch geeignete Auswahl der numerischen Werte der Größen als Musterparameter möglich, die Grundmuster wunschgemäß zu vergrößern oder zu ver kleinern, so daß verschiedene erwünschte Formmuster in den Meßebenen erhalten werden. Die derart für die Meß ebenen erhaltenen Formmuster werden in geeigneter Weise zusammengesetzt, um ein dreidimensionales Muster aufzu bauen, wodurch die Daten für das Formmuster erzeugt wer den, welches genau mit der Form des Werkstücks überein stimmt, welches hergestellt und vermessen werden soll.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnun gen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Gesamtheit einer Koordinatenmeßvorrichtung nach der Er findung,

Fig. 2 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Eingabesystems, welches einen Teil der Koordinatenmeßvorrichtung nach der Erfindung bil det,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Eingabetafel des Ein gabesystems,

Fig. 4A bis 4D Darstellungen von Formmustern, die von einem CAD-Teil der Koordinatenmeßvorrichtung erzeugt worden sind,

Fig. 5A und 5B Darstellungen von Beispielen des Verfahrens zur Erzeugung von Formmustern durch den CAD-Teil,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Form musters, welches durch ein Zusammensetzverfah ren des CAD-Teils erzeugt wurde,

Fig. 7A und 7B Darstellungen von Verfahren zum Erzeugen von Formmustern durch eine Parameterfunktion des CAD-Teils,

Fig. 8A und 8B perspektivische Darstellungen eines Tastfühlers und eines zu vermessenden Werkstücks,

Fig. 9A und 9B Darstellungen des Tastfühlers und des Werkstücks, die den in den Fig. 8A und 8B gezeigten ent sprechen, nach der Ersetzung, und

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung einer bekannten Koordinatenmeßvorrichtung.

Es wird zunächst auf die Fig. 1 Bezug genommen. Eine all gemein mit 30 bezeichnete Ausführungsform einer Koordinatenmeßvorrichtung nach der Erfindung weist einen Hauptteil 31, eine Steuereinrichtung 51 und eine Meßverfahren-Befehlseinrichtung 10 auf. Die Koordinatenmeßvorrichtung ist auch mit zusätzlichen Ein richtungen als Maßnahme zur Eingabe von Konstruktionsda ten in die Meßverfahren-Befehlseinrichtung 10 versehen. Die Grundkonstruktion des Hauptteils 31 und der Steuer einrichtung 51 sind materiell die gleichen wie bei der herkömmlichen Vorrichtung, die vorhergehend im Zusammen hang mit der Fig. 10 beschrieben worden ist, so daß die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 10 bezeichnet worden sind, wobei eine ins Einzelne gehende Beschreibung abgekürzt oder unterlassen wird.

Die Meßverfahren-Befehlseinrichtung 10, die ein besonde res und wesentliches Merkmal der Erfindung bildet, kann Meßinformationen erzeugen und ausgeben, nämlich Daten, die der Steuereinrichtung ermöglichen, das Meßverfahrens programm auszuarbeiten, ohne daß eine tatsächliche Ver messung eines Bezugswerkstücks erforderlich ist. Die Meßverfahren-Befehlseinrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einem Eingabesystem 11 und einem Meßunterstützungssystem 21.

Das Meßunterstützungssystem 21 ist aus einem CAD-Teil 22 und einem Meßteil 24 zusammengesetzt, die miteinander in tegral und in organischer Weise als Hauptverarbeitungssy stem vereint sind, sowie verschiedenen Datenbasen 26, 27, 28 und einem Postprocessor 29, der mit der Steuereinrich tung 51 verbunden ist.

Der CAD-Teil 22 besitzt eine Musterverarbeitungsfunktion, die Daten für ein Formmuster, welches der Form des zu vermessenden Werkstücks 1 entspricht, durch Umwandlung von Konstruktionsdaten erzeugt. Somit kann ein Formmu ster, welches mit der Form des zu vermessenden Werkstücks übereinstimmt, erhalten werden, ohne daß die Herstellung eines Bezugswerkstücks erforderlich ist, welches eine we sentliche Anforderung bei der bekannten Koordinatenmeßvorrichtung für den Zweck der Ausarbeitung des Meßverfahrenprogramms ist. Der CAD-Teil 22 kann unab hängig von dem Meßteil 24 arbeiten, der später beschrie ben wird. Somit kann der CAD-Teil 22 eine Meßdatenbasis erzeugen. Praktisch gesehen umfaßt die Musterverarbeitungsfunktion des CAD-Teils 22 verschiedene Funktionen, wie die Funktion zur Erzeugung eines dreidi mensionalen Formmusters, die Funktion zur Erzeugung eines ebenen Formmusters, die Funktion zur Erzeugung von para metrisierten Mustern, einer Unterfunktion zum Hinzufügen von Toleranzen usw.

Die Funktion zum Erzeugen eines ebenen Musters dient da zu, ein ebenes Formmuster zu erzeugen, welches einer Grundmeßebene entspricht, indem ein Überstreichen mit einer Ausgangslinie, welche gerade oder gekrümmt sein kann, durchgeführt wird. Beispielsweise wird das Über streichen durchgeführt, indem eine Ausgangsline oder Grundlinie 80 gemäß Fig. 5A verschoben oder gemäß Fig. 8B gedreht wird. Die in den Fig. 5A und 5B dargestellten Mu ster dienen nur der Erläuterung und verschiedene zwei- und dreidimensionale ebene Muster, wie sie in den Fig. 4A bis 4D gezeigt sind, können durch die Erzeugungsfunktion für ebene Formmuster erzeugt werden. Obgleich dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, umfaßt die Erzeugungs funktion für ebene Formmuster auch eine Verbindungsfunk tion, die ein ebenes Formmuster durch Verbindung einer Vielzahl von Punkten oder Linien erzeugt. Somit werden die Funktion vom Überstreichungstyp und die Funktion vom Verbindungstyp wahlweise oder in Kombination verwendet.

Die Erzeugungsfunktion für dreidimensionale Formmuster dient dazu, ein einem zu vermessenden Werkstück entspre chendes, dreidimensionales Formmusters zu erzeugen, indem z. B. in geeigneter Weise ebene Formmuster kombiniert wer den, die von der Erzeugungsfunktion für ebene Formmuster erzeugt werden. Beispielsweise kann die Erzeugungsfunk tion für dreidimensionale Formmuster Muster bilden, die durch Kombination einer Parallelepipedform 2 und der Zy linderform 3 besteht, welche ein parallelepipedförmiges Werkstück 2 mit einer zylindrischen Bohrung 3 mit einem Durchmesser D nachbildet, wie es in Fig. 6 gezeigt ist.

Das tatsächliche, zu vermessende Werkstück umfaßt im all gemeinen insgesamt oder teilweise verschiedene Abschnitte gleicher Formen, obwohl die Größenabmessungen solcher Ab schnitte unterschiedlich sein können. Die parametrisierte Mustererzeugungsfunktion soll den Programmiervorgang be schleunigen, indem solche Ähnlichkeiten zwischen unter schiedlichen Abschnitten des Werkstücks verwendet werden. Gemäß dieser Funktion ist eine Vielzahl von Grundmustern (parametrisierten Mustern) aufgezeichnet, wobei ihre Größen als Parameter verwendet werden, und die Werte sol cher Parameter werden in geeigneter Weise ausgewählt, da mit ähnliche Muster unterschiedlicher Größen erzeugt wer den können. Beispielsweise kann der parallelelepipedförmige Körper 2, der in Fig. 7A gezeigt ist, dadurch erzeugt werden, daß ein rechteckförmiges Grundmuster mit einer Breite b und einer Höhe a angepaßt und dann die Länge c bestimmt wird. In ähnlicher Weise wird ein zylindrischer Körper 3, wie es in Fig. 7B gezeigt ist, erzeugt, indem ein kreisförmiges oder scheibenförmiges Grundmuster an einen vorbestimmten Durchmesser angepaßt und dann der Pa rameter z bestimmt wird, d. h. die Höhe. Diese Funktion kann auch bei einem künstlichen Muster angewendet werden, welches aus einer Vielzahl von Grundmustern zusammenge setzt ist. Die meisten Grundmuster können durch die Erzeugungsfunktion für ebene Formmuster erzeugt werden.

Die Funktion zum Hinzufügen einer Toleranz soll dem fol genden Zweck dienen. Obgleich irgendein erwünschtes, geo metrisches Muster durch geeignete Verwendung verschiede ner vorstehend beschriebener Funktionen gebildet werden kann, mag ein solches geometrisches Muster versagen, ge nau mit der Form des tatsächlichen, zu vermessenden Werk stücks übereinzustimmen. Bei einer solchen Form wird das derart gebildete, geometrische Muster durch einfache Ein führung von Abmessungs- oder Winkeltoleranzen, die für die Form des Werkstücks 1 zutreffen, oder geometrische Toleranzen abgewandelt, wie sie in der japanischen Indu strienorm (JIS) festgelegt sind. Dieses Einführen von To leranzen wird durch die Funktion zum Hinzufügen von Tole ranzen durchgeführt. Somit kann ein durch die beschriebe nen Funktionen erhaltenes Muster für alle Arten von Werk stücken verwendet werden, deren Form und Größe sich in nerhalb gegebener Toleranzen ändern, so daß die Notwendigkeit zum Ausarbeiten des Meßprogramms für jedes solcher Werkstücke ausgeschlossen werden kann. Die Funk tion zum Hinzufügen von Toleranzen ermöglicht auch Tole ranzwerte wieder aufzufinden.

Der Meßteil 24 kann unabhängig von dem CAD-Teil 22 be trieben werden, steht mit letzterem jedoch in enger Be ziehung. Genauer gesagt erzeugt der Meßteil 24 Meßdaten, die den relativen Bewegungsweg zwischen dem Tastfühler 45 und dem zu vermessenden Werkstück 1 einschließen, in Übereinstimmung mit den Meßbedingungen, die durch das Eingabesystem 11 eingegeben worden sind, wie z. B. der Zweck der Meßauswertung, die Positionen von Meßpunkten und die Anzahl von Meßpunkten, während auf Formmuster und Toleranzinformationen, die von dem CAD-Teil 22 in Über einstimmung mit der Form des zu vermessenden Werkstücks erzeugt worden sind, Bezug genommen wird. Die von dem Meßteil 24 erzeugten Meßdaten werden nämlich über einen Postprozessor 29 an die Steuereinrichtung 51 ausgegeben, damit die Steuereinrichtung 51 Meßdaten erzeugen kann, die Herstellung eines Meßverfahrensprogramms ausrei chend sind, welches demjenigen gleichwertig ist, das mit der herkömmlichen Vorrichtung durch z. B. ein Wiederho lungsverfahren unter Verwendung eines Bezugswerkstücks hergestellt wird.

Insbesondere weist der Meßteil 24, der bei dieser Vor richtung eingegliedert ist, verschiedene Funktionen auf, wie eine Nachbildungsfunktion für die Fühlerbewegung, eine automatische Störungsüberprüfungsfunktion, eine Da tenausgabefunktion, eine Funktion zur automatischen An ordnung von Meßpunkten und eine Meßmakrofunktion. Die Nachbildungsfunktion für die Tasterbewegung kann Daten, wie der Weg der relativen Bewegung an die Anzeigeeinrich tung 12, die Teil des Eingabesystems 11 ist, zur Sichtbe trachtung und zur Korrektur des Wegs über ein Tastenfeld 13, wenn dieses erwünscht ist, ausgeben. Der Zweck der automatischen Störungsüberprüfungsfunktion ist der fol gende. Im allgemeinen wird eine große, sich 1000 nähernde Anzahl von Meßpunkten verwendet. Zusätzlich weist das zu vermessende Werkstück 1 eine sehr komplizierte Form auf. Ferner ist es häufig erforderlich, den Berührungssignal fühler 44 mit dem Taster 45 gegen einen anderen auszutau schen, der eine unterschiedliche Ausgestaltung aufweist. Aus diesen Gründen besteht für den Fühler 45 und das Werkstück 1 eine Gefahr dahingehend, daß eine gegenseiti ge Störung während der tatsächlichen Messung auftritt, wie genau auch immer der Weg der relativen Bewegung be stimmt werden kann. Solche Störungen können zum Brechen des Tasters führen und stört jedenfalls den Meßvorgang. Diese Störung kann insbesondere dann auftreten, wenn die Grundvorschrift, die Geschwindigkeit und die Zeit der re lativen Bewegung zwischen dem Werkstück 1 und dem Taster 45 zu minimieren, nicht beachtet wird, um einen hohen Meßwirkungsgrad zu erzielen. Bei dieser Ausführungsform ist deshalb die automatische Störungsüberprüfungsfunktion vorgesehen, bei der das dreidimensionale Muster (Formmu ster), welches von dem CAD-Teil 12 erzeugt wurde und der Form des zu vermessenden Werkstücks 1 entspricht, sowie die Form des Tasters durch ein vereinfachtes Formmuster ersetzt werden, und die Möglichkeit der Störung zwischen dem Taster 45 und dem Werkstück 1 auf der Grundlage des vereinfachten Formmusters errechnet wird. Diese Störungsüberprüfungsfunktion wird mehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 8A, 8B und 9A, 9B beschrieben. Fig. 8A zeigt die Ausgestaltung eines tatsächlichen Füh lerzusammenbaus, der aus dem tatsächlichen Taster 45 und einer wirklichen Spindel 38 besteht, während die Fig. 8B die Ausgestaltung eines tatsächlich zu vermessenden Werk stücks 1 zeigt. Die Ausgestaltungen des Fühlerzusammen baus und des Werkstücks, wie sie in der Fig. 8A bzw. 8B gezeigt sind, wird durch eine vereinfachte Ausgestaltung ersetzt, die mit 8 und 9 in den Fig. 9A und 9B bezeichnet ist. Die tatsächlichen, in den Fig. 8A und 8B gezeigten Ausgestaltung weisen verschiedene konvexe und konkave Bereiche auf, und eine ungeeignet lange Zeit und viel Ar beit werden benötigt, wenn die Möglichkeit einer Störung überprüft wird, indem alle diese konvexen und konkaven Be reiche kopiert werden.

Beispielsweise wird die Form des tatsächlichen Tastfüh lers 45 durch eine Linie 8 (vgl. Fig. 9A) angenähert, die die Achse des Tastfühlers 45 darstellt. Andererseits wird das zu vermessende Werkstück 1 durch einen doppelten, parallelepipedförmigen Körper 9 angenähert, dessen Haupt flächen parallel zu der X-, Y- und Z-Achse verlaufen. Man sieht, daß eine sichere, zuverlässige und schnelle Stö rungsüberprüfung möglich ist, wenn die vereinfachten For men, die in den Fig. 9A und 9B gezeigt sind, statt der tatsächlichen Formen gemäß den Fig. 8A und 8B verwendet werden. Die zu ersetzenden Formen können frei in Abhän gigkeit von der Form des zu vermessenden Werkstücks 1 ausgewählt werden. Die Funktion zur automatischen Meß punktanordnung wird verwendet, wenn eine große Menge an Meßpunkten vorliegt. Diese Funktion bestimmt automatisch die Positionen der Meßpunkte derart, daß der Tastfühler 45 und das zu vermessende Werkstück 1 miteinander an den Positionen in Eingriff gelangen, die die Form des zu ver messenden Werkstücks 1 mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu erfassen ermöglichen. Wenn es beispielsweise erwünscht ist, den Durchmesser der Bohrung und die Lage ihrer Achse durch eine Dreipunktmessung zu bestimmen, bestimmt die Funktion zur automatischen Meßpunktanordnung drei Punkte mit einem Abstand von 120° auf dem Innenumfang der Boh rung. Die Datenausgabefunktion dient dazu, in geeigneter Weise, meistens in einer Zeitreihenweise, die erzeugten Meßdaten unabhängig oder in Gruppen auszugeben. Die Meß makrofunktion dient dazu, das Meßverfahren derselben oder ähnlichen Formen als Makros aufzuzeichnen, die wiederholt verwendet werden können, um die Geschwindigkeit zur Bil dung der Meßdaten zu erhöhen. Diese Funktion ermöglicht auch Entscheidungsregeln aufzuzeichnen, wie ein Verfahren zum Bestimmen der Positionen und Anzahlen von Meßpunkten, die die Meßvorschrift oder eine besondere Norm des Benut zers sowie Know-How erfüllen.

Die CAD-Datenbasis 26, die Makrodatenbasis 27 und die Meßdatenbasis 28 werden verwendet, das Verfahren zu ver einfachen und zu beschleunigen sowie auch als Speicher zu arbeiten.

Das Eingabesystem 11 ist ein mit dem Hauptverarbeitungs system interaktives System, welches integral den CAD-Teil 22 und den Meßteil 24 umfaßt, und wird verwendet, damit der Benutzer verschiedene Abmessungen und Werte auswäh len, bestimmen und einstellen kann, damit die Teile 22 und 24 die erwarteten Aufgaben bzw. Funktionen erfüllen können, sowie das Arbeitsergebnis dieser Teile 22, 24 zu überprüfen. Wie in den Fig. 1 und 2 erkennbar, besitzt das Eingabesystem ein Tastenfeld 13, ein Eingabetafelfeld 16 und einen Eingabestift 17. Somit ermöglicht das Einga besystem, daß der Benutzer den Gegenstad der Meßauswer tung, die Positionen und die Anzahl der Meßpunkte usw. eingeben kann. Die Eingabe und andere Eingabefunktionen, die über das Eingabefeld 16 und den Eingabestift 17 zur Verfügung stehen, sind in Fig. 3 gezeigt.

Die Zusatzeinrichtung 60 umfaßt ein CAD-System 61, die Datenbasis 62 und einen Zusatzabschnitt 63, die verschie dene Aufgaben übernehmen können, welche allgemein das Konstruktionsverfahren und das Bearbeitungsverfahren be treffen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden durch Zahlen und Symbole ausgedrückte Konstruktionsdaten, d. h. Daten, die nicht als konkrete Muster gegeben sind, unmittelbar über die Zusatzeinrichtung dem Koordinatenmeß-Unterstützungssystem 21 eingegeben. Eine ins Einzelne gehende Beschreibung im Zusammenhang mit der Zusatzeinrichtung 60 ist unterlassen, da diese nicht zu irgendeinem besonderen Teil des Meßverfahrens beiträgt und da sie von irgendeiner im Handel erhältlichen Ein richtung gebildet werden kann.

Die Arbeitsweise der Ausführungsform wird im folgenden beschrieben. Zur Vereinfachung der Darstellung konzen triert sich die folgende Beschreibung hauptsächlich auf strukturelle Faktoren, während auf die Zeit bezogene Faktoren weggelassen werden.

Einstellen

Das Einstellen ist über das Eingabesystem in der Meßverfahren-Befehlseinrichtung 10 möglich. Der prakti sche Einstellvorgang wird über das Tastenfeld 13, die Eingabefeldplatte 16 und den Eingabestift 17 mit oder ohne Unterstützung der Anzeigeeinrichtung 12 durchge führt.

(1) Einstellen der Meßstartbedingung

Wenn neue Meßdaten erzeugt werden sollen, wird ein Befehl eingegeben, um Zugang zu den entsprechenden Daten in der Meßdatenbasis 28 zu erlangen, wohingegen, wenn eine Aus gabeverarbeitung, wie z. B. eine Addition oder eine Hinzu fügung erforderlich ist, wird ein Befehl eingegeben, um Zugang zu den vorliegenden Daten zu erlangen, welche aus gegeben werden sollen.

(2) Einstellen der Grundbedingung

Die für die Messung notwendigen Grundbedingungen werden ausgewählt und eingestellt, wie die Information bezüglich des Typs und anderer Faktoren der Meßvorrichtung und des Tastfühlers, der Koordinateninformationen, der Informa tionen der Toleranzklasse usw.

(3) Einstellen des Gegenstands der Meßauswertung

Die auf dem Werkstück zu vermessende Oberfläche wird be stimmt, sowie der Gegenstand der Meßauswertung. Beispiele des Gegenstandes sind:

(a) Position, Positionsunterschied
(b) Abstand (projizierter Abstand, räumlicher Abstand)
(c) Winkel (tatsächlicher Winkel, projizierter Winkel, Raumwinkel)
(d) Prüfen der spezifischen Größen (Durchmesser, Konusöffnungswinkel)
(e) Prüfen der geometrischen Abweichung (Abweichungsmaß von der Geradlinigkeit, der Flachheit usw.)
(f) Überprüfen der Positionsabweichung (Abweichungsgrad von der Parallelität, der Rechtwinkligkeit usw.)
(g) Prüfen der Verformung (Umfangsverformung).

(4) Einstellen des Meßverfahrens

Die folgenden praktischen Größen werden eingestellt und bestimmt, um den Weg der relativen Bewegung zwischen dem Tastfühler 45 und dem zu vermessenden Werkstück 1 zu be stimmen, die bei den vorhergehenden Schritten eingestellt worden sind.

(a) Einstellen der Anzahl der Meßpunkte
(b) Einstellen des Meßbereiches
Das Einstellen des Meßbereiches wird durchgeführt, wenn außergewöhnliche Bereiche vorliegen, wie jene mit einem Wulst, einem Grat, einer Krone und einer Wölbung, die im Laufe der Verarbeitung aufgetreten sein können.
(c) Festlegen und Bestimmen der Meßpositionen
(d) Befehl zur Führung des Tastfühlers
(e) Auswahl und Bestimmen der Störungsprüffunktion

(5) Ausgabe der Meßinformationen (Bilden des Formmusters)

Konstruktionsdaten (Musterbild) werden von der Zusatzein richtung 60, die das CAD-System 61 umfaßt, durch Betäti gung des Eingabesystems 11 eingegeben. Die eingegebenen Konstruktionsdaten werden in geeigneter Weise in Überein stimmung mit der Eingabe mittels des Eingabesystems durch eine Musterverarbeitungsfunktion (Erzeugungsfunktion für ebene Formmuster, Erzeugungsfunktion für Koordinatenform muster, Erzeugungsfunktion für parametrisierte Muster und Funktion zur Toleranzhinzufügung) des CAD-Teils 22 umge wandelt, wodurch dreidimensionale Formmuster oder Koordi natenformmuster der Meßebenen, die der Form des Werk stücks 1 entsprechen, als Meßdatenbasis durch den CAD-Teil 22 erzeugt werden.

Es wird nämlich eine aufgezeichnete bzw. gespeicherte Ausgangslinie 80, die gerade, gekrümmt oder eine Kombina tion aus einer geraden Linie und einer gekrümmten Linie sein kann, verschoben, wie es Fig. 5A zeigt oder gemäß Fig. 5B gedreht, damit Formmuster durch Überstreichen, wie es diese Figuren zeigen, sowie verschiedene Formmu ster in Meßebenen durch die Erzeugungsfunktion für ebene Formmuster erzeugt werden, wie es die Fig. 4A bis 4D zei gen. Daraufhin wird eine Vielzahl von Formen in Meßebenen in geeigneter Weise ausgewählt und mittels der Erzeu gungsfunktion für dreidimensionale Formmuster kombiniert, wodurch ein dreidimensionales Muster erzeugt und aufge baut wird, welches der Form des zu vermessenden Werk stücks entspricht, daß z. B. eine Kombination aus einer Parallelepipedform 2 und einer zylindrischen Funktion 3 ist, wie es Fig. 6 zeigt. Somit ist es bei der darge stellten Ausführungsform möglich, die Formmusterdaten schnell und genau aufzubauen, die der Form des zu vermes senden Werkstücks entsprechen, indem elementare Formmu ster in Meßebenen kombiniert und zusammengesetzt werden, die ohne weiteres durch Überstreichen mit einer einfachen Ausgangslinie 80 gebildet werden.

Wenn ein Teil (Meßebene) des oder das gesamte, zu vermes sende Werkstück 1 eine Vielzahl von Bereichen derselben oder ähnlichen Form aufweist, deren Größen aber unter schiedlich sein können, ist es möglich, durch Verwendung der parametrisierten Mustererzeugungsfunktion ebene Form muster oder dreidimensionale Formmuster wirkungsvoll zu bilden. Beispielsweise können verschiedene Formen erhal ten werden, indem ein Parameter wie z. B. die Größe eines angepaßten Grundmusters (parametrisiertes Muster) einge stellt wird. Bei dem in Fig. 7A gezeigten Beispiel kann ein parallelepepidförmiger Körper 2 (a × b × c) dadurch erzeugt werden, daß der Wert des Parameters c für ein Grundmuster eingestellt wird, welches ein Rechteck a × b ist. Ähnlich kan ein zylindrischer Säulenkörper (oder eine Zylinderfläche) dadurch erzeugt werden, daß ein Pa rameter z bei einem Basismuster eingestellt wird, welches eine Scheibe 6 oder ein Ring ist, wie es Fig. 7B zeigt. Es ist auch möglich, ein kompliziertes dreidimensionales Muster zu erzeugen, wie es in Fig. 7C gezeigt ist, indem eine Vielzahl von Grundmustern, wie jene gemäß Fig. 7A und 7B kombiniert werden.

(Erzeugen der Meßinformation)

Die Meßinformation wird durch den Meßteil 24 in Überein stimmung mit den Meßbedingungen erzeugt, die durch das Eingabesystem 11 unter Bezugnahme auf die Daten in den Datenbasen 26, 27 und 28 gebildet sind.

Genauer gesagt arbeitet der Meßteil 24 mit dem CAD-Teil 22 zusammen, um selbsttätig die Positionen der Meßpunkte innerhalb des Meßbereiches in Übereinstimmung mit den Einstellbedingungen zu bestimmen, wie die Grundbedingun gen, der Gegenstand der Meßauswertung, die Anzahl der Meßpunkte, der Meßbereich usw., derart, daß die Meßpunkte der eingestellten Anzahl innerhalb des eingestellten Meß bereiches zur Verfügung steht, wie es vorhergehend erläu tert wurde. Zur gleichen Zeit bestimmt der Meßteil 24 den Weg der relativen Bewegung zwischen dem Tastfühler 45 und dem zu vermessenden Werkstück 1, d. h. das der Werkstück form entsprechende Muster. Dieser Weg wird im folgenden manchmal als "Tasterweg" bezeichnet. Die Bestimmung des Tasterwegs wird wirkungsvoll durchgeführt, in dem Zwi schenwegebenen, wie eine Anfangsebene, eine Zurückzieh ebene usw. verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, daß unterschiedliche Gegenstände der Meßauswertung unter einer teilweise gemeinsamen Verwendung eines Tastfühler weges berechnet werden können, so daß ein hoher Wirkungs grad bei dem Vorgang erreicht wird. Zur Bestimmung des Tastfühlerwegs ist es wirkungsvoll, eine Nachbildungs funktion für die Tastfühlerbewegung zu verwenden, welche wiederum eine Animationsfunktion aufweist. Es ist auch möglich, durch Betrachten den Tastfühlerweg zu überprü fen, indem eine graphische Anzeigeeinrichtung 12 verwen det wird.

Der derart erhaltene Tastfühlerweg weist ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Ausführbarkeit auf, da die Möglich keit einer Störung zwischen dem Tastfühler 45 und dem zu vermessenden Werkstück 1 durch die selbsttätige Störungs prüffunktion längs des Tastfühlerwegs überprüft wird. Die selbsttätige Prüffunktion kann die Möglichkeit einer Stö rung über den gesamten Tastfühlerweg auf einmal oder stu fenweise für eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Ab schnitten des Tastfühlerwegs überprüfen. Statische und dynamische Prüfoperationen sind ebenfalls durch Sichtprü fung und selbsttätige Berechnung möglich, so daß die Mög lichkeit einer Störung wirkungsvoll für jeden wesentli chen Abschnitt überprüft werden kann.

Genauer gesagt ist eine einfache und schnelle Überprüfung oder Überprüfungsberechnung des Tastfühlerwegs möglich, indem die Form des Tastfühlers und des Werkstücks verein facht werden, d. h. die Achse 8 des Tastfühlers 45 und die Kombination der parallelepipedförmigen Körper 9 gemäß den Fig. 9A und 9B ersetzen den Tastfühler unter Einschluß des Berührungssignalfühlers 45 und der Spindel 39 und das Werkstück 1, die in Fig. 8A und 8B gezeigt sind. Man er kennt, daß die Länge des Tastfühlerwegs minimiert wird und die Zuverlässigkeit des Tastfühlerwegs sichergestellt wird, indem die komplizierte, aus drei Zylinderabschnit ten bestehende Konfiguration gemäß Fig. 8B durch einen parallelepipedförmigen Körper ersetzt wird, der die äuße ren Umfangsflächen dieser drei zylindrischen Abschnitte berührt.

Die Meßverfahren-Befehlseinrichtung 10 führt verschiedene Ausgabeaufbereitungsoperationen durch, wie Abänderungen, Herausnahmen, Einfügungen usw., indem die Zeitreihenver arbeitung der Meßdaten verwendet wird, damit eine prak tisch anwendbare Meßinformation ausgearbeitet wird. Die derart erhaltenen Meßdaten werden durch die CAD-Datenbasis 26 in Befehle in der Form von Signalen um gewandelt, die geeignet in der Koordinatenmeßvorrichtung nach der Erfindung gehandhabt werden können, und diese Befehle werden der Steuereinrichtung 51 zugeführt. In einem solchen Fall ist es möglich, der Meßvorrichtung während des Meßvorgangs Befehle zuzuführen, ohne daß es notwendig ist, das Meßverfahrenprogramm in der Steuerein heit 52 zu speichern.

Man erkennt aus der vorstehenden Beschreibung der erläu terten Ausführungsform einer Koordinatenmeßvorrichtung nach der Erfindung, daß diese ermöglicht in Übereinstim mung mit dem Meßverfahren, dem durch die Meßverfahren-Befehlseinrichtung 10 Befehle zugeführt wer den, genau und schnell zu vermessen und zu überprüfen, ohne daß irgendein Bezugswerkstück oder ein tatsächlich zu vermessendes Werkstück 1 verwendet wird.

Somit ist die beschriebene Ausführungsform einer Koordinatenmeßvorrichtung mit einer Meßverfahren-Lehreinrichtung 10 versehen, die für jede Art von Werkstück ein optimales Meßprogramm bzw. Meßver fahren ausarbeiten kann, ohne daß die Herstellung und Vermessung eines Bezugswerkstücks oder eines tatsächli chen Werkstücks erforderlich ist, so daß sich eine genaue und schnelle Durchführung der Vermessung und Überprüfung ergibt, womit die Nachteile und Einschränkungen ausge schlossen werden, die beim Stand der Technik hervorgeru fen werden, wie ein unnützer Aufwand an Zeit und mensch licher Arbeitskraft. Somit verbessert die Erfindung in hohem Maße den Produktionswirkungsgrad, insbesondere dort, wo verschiedene Arten von Erzeugnissen in geringer Anzahl hergestellt werden, und ermöglicht daß Koordinatenmeßvorrichtungen dieser Art auf einem breite ren Gebiet in der Industrie verwendet werden können.

Die Meßverfahren-Befehlseinrichtung 10 ist aus dem Einga besystem 11 und dem Koordinaten-Meßunterstützungssystem 21 zusammengesetzt und ist so ausgelegt, in interaktiver Weise zu arbeiten mittels z. B. der Anzeigeeinrichtung 12, wodurch die Meßinformation sehr wirkungsvoll hergestellt werden kann. Zusätzlich können abstrakte Musterdaten von im Handel erhältlichen CAD-Systemen, die zum Erreichen eines hohen Wirkungsgrads beim Konstruieren und Verarbei ten von Mustern ausgelegt sind, unmittelbar als die Ba sisdaten bei dem Koordinatenmeßsystem nach der Erfindung verwendet werden. Durch Verwendung solcher Konstruktions daten ist es möglich, mit hoher Geschwindigkeit eine Rei he von Herstellungsoperationen, beginnend bei der Kon struktion und endend bei der Vermessung und Überprüfung, zu erreichen.

Das Koordinatenmeß-Unterstützungssystem 21, welches aus dem CAD-Teil 22 und dem Meßteil 24 zusammengesetzt ist, kann die Formmuster entsprechend der Form des zu vermes senden Werkstücks unmittelbar aus den Konstruktionsdaten aufgrund der Arbeitsweise des CAD-Teils 22 erzeugen. Zu sätzlich wird, da der CAD-Teil 22 unabhängig von dem Meß teil 24 arbeiten kann, die Erzeugung von verschiedenen dreidimensionalen Formmustern durchgeführt, wenn immer dies erwünscht ist, wobei vorausgesetzt ist, daß die Kon struktionsdaten zur Verfügung stehen. Andererseits be nutzt der Meßteil 24 wirkungsvoll und optimal die konkre ten Muster, die von dem CAD-Teil 22 erzeugt worden sind, um verschiedene Operationen durchzuführen wie die Bestim mung der Positionen der Meßpunkte, die Bestimmung des Tastfühlerwegs und die Überprüfung der Möglichkeit einer Störung zwischen dem Werkstück und dem Tastfühler. Es ist deshalb möglich, die Messung sicher, zuverlässig und in kürzester Zeit durchzuführen, während ein hohes Maß an Meßgenauigkeit sichergestellt ist.

In dem CAD-Teil 22 können verschiedene Formmuster in Meß ebenen erzeugt werden, indem mit einer Ausgangslinie 80 überstrichen wird oder Werte der Parameter bestimmt wer den. Daten für ein Formmuster, welches der Form des zu vermessenden Werkstücks entspricht, können ohne weiteres und schnell dadurch erhalten werden, daß ein dreidimen sionales Muster durch geeignete Kombination einer Viel zahl von Formmustern in Meßebenen erzeugt wird. Dies er höht beträchtlich den Vorteil der Meßverfahren-Befehlseinrichtung, d. h. Befehle oder Lehr anweisungen für die Meßinformationen, damit das Meßver fahren ohne Verwendung irgendeines Bezugswerkstücks oder eines tatsächlichen Werkstücks durchgeführt werden kann.

Der CAD-Teil 22 kann unabhängig von dem Meßteil 24 arbei ten und die Meßverfahren-Befehlseinrichtung 10 kann ge trennt von der Steuereinrichtung 51 arbeiten. Die Erzeu gung einer Vielzahl von Daten für Formmustern ist selbst während eines tatsächlichen Meßvorgangs stets möglich, indem mit einer Ausgangslinie überstrichen oder Parameter von Grundmustern bestimmt werden und auch eine Vielzahl von Formmustern kombiniert wird.

Zusätzlich zu der Möglichkeit der Bestimmung des Tastfüh lerwegs auf der Grundlage der Daten für das Formmuster, welches der Form des zu vermessenden Werkstücks ent spricht, kann die Koordinatenmeßvorrichtung nach der Er findung eine hohe Zuverlässigkeit des bestimmten Tastfüh lerwegs sicherzustellen, ohne daß die Gefahr einer Stö rung zwischen dem Tastfühler und dem zu vermessenden Werkstück besteht, und zwar dank der Musterersetzungs funktion und der automatischen Störungsprüffunktion in dem Meßteil 24. Dies wiederum ermöglicht, daß der Tast fühlerweg mit minimaler Weglänge bestimmt werden kann, wodurch somit ein hoher Arbeitswirkungsgrad zur Bestim mung des Tastfühlerwegs sichergestellt ist.

Die automatische Störungsprüffunktion ermöglicht in Zu sammenarbeit mit der Musterverarbeitungsfunktion des CAD-Teils 22, daß der kritischste Abschnitt der Meßinfor mation schnell abgeschlossen werden kann, so daß der Vor teil der Meßverfahren-Befehlseinrichtung erhöht wird, d. h. die Funktion Meßbefehle zu geben, damit daß Meßver fahren ohne die Notwendigkeit der Verwendung eines Be zugswerkstücks oder eines tatsächlichen Werkstücks pro grammiert werden kann.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die Meßverfahren-Befehlseinrichtung unabhängig von der Steu ereinrichtung 51 ausgebildet. Unter dem Blickwinkel je doch, daß das was benötigt wird, darin besteht, eine Funktion zu schaffen, die die Herstellung des Meßverfah renprogramms ohne die Notwendigkeit der Verwendung eines Bezugswerkstücks oder eines tatsächlichen Werkstücks er möglicht, können die Meßverfahren-Befehlseinrichtung und die Steuereinrichtung 51 mit gemeinsamer Hardware ausge staltet sein, obgleich die beschriebene Anordnung mit un abhängigen Ausgestaltungen der Meßverfahren-Befehlseinrichtung 10 und der Steuereinrich tung 51 den Vorteil ergibt, daß ein System leicht herge stellt werden kann, bei dem die Meßinformation für ein Werkstück erzeugt werden kann, während die Steuereinrich tung 51 einen tatsächlichen Meßvorgang an einem anderen Typ eines Werkstücks durchführt.

Es wird auch darauf hingewiesen, daß, obgleich bei der beschriebenen Ausführungsform der Hauptteil 31 mit einem bewegbaren Werkstücktisch 42 ausgestaltet ist, diese Aus gestaltung nur der Erläuterung dient und die Erfindung bei verschiedenen anderen Ausgestaltungsarten verkörpert sein kann, vorausgesetzt, daß eine dreidimensionale rela tive Bewegung des Tastfühlers 45 und des zu vermessenden Werkstücks 1 durchgeführt werden kann. Ferner kann der Tastfühler 45 von irgendeiner Art eines mechanischen oder nichtmechanischen Fühlers sein, der das Werkstück 1 ab tasten kann, d. h. ein optischer Fühler, dessen optische Achse zu dem Werkstück gerichtet werden kann, obgleich die beschriebene Ausführungsform einen mechanischen Füh ler verwendet, der integral an dem Berührungssignalfühler 44 angebracht ist. Ferner ist die Verwendung eines Mehrzweck-CAD/CAM-Systems nicht erforderlich, da die we sentliche Anforderung darin besteht, daß die Meßverfahren-Befehlseinrichtung die notwendigen Konstruk tionsdaten erhalten kann.

Die Ausgangslinie, die bei der Erzeugung der Daten für das Formmuster verwendet wird und die bei der beschriebe nen Ausführungsform eine zusammenhängende Linie aus einem geraden Linienabschnitt und einem gekrümmten Linienab schnitt ist, kann aus zwei oder mehr Abschnitten zusam mengesetzt sein, die nicht miteinander verbunden sind oder die als ein Paar angeordnet sind.

Die in den Zeichnungen dargestellten Grundmuster dienen nur der Erläuterung. Der Parameter des Grundmusters, der als die Länge einer Seite des parallelepipedförmigen Kör pers dargestellt ist, kann der Wert anderer Faktoren, wie die Länge der Diagonale sein.

Das Ersetzen des Tastfühlers und des Werkstücks durch die Achse 8 bzw. den parallelepipedförmigen Körper 9 dient auch der Erläuterung und die Ersetzungsformen können in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit verschiedenen Faktoren bestimmt werden, wie dem Tastfühlerweg und der Form des Tastfühlers, derart, daß eine Störung zwischen dem zu vermessenden Werkstück und dem Tastfühler vermie den wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung folgt, daß die Erfin dung eine Koordinatenmeßvorrichtung angibt, die schnell und genau das Meßverfahren mittels Formmuster, die der Form des zu vermessenden Werkstücks entsprechen, program mieren kann, ohne daß irgendein Bezugswerkstück oder tat sächliches Werkstück vermessen werden muß. Ferner vermag die Koordinatenmeßvorrichtung nach der Erfindung sehr ge nau und schnell die Form und Größe eines solchen Werk stücks in Übereinstimmung mit dem programmierten Meßver fahren ausmessen.

Es ist offensichtlich, daß die Erfindung gemäß ihren an deren Gesichtspunkten ein neues und wirksames Verfahren zum Erzeugen von Daten von Formmustern schafft.

Die Verwendung des Ausdruckes Funktion umfaßt auch Ein richtungen, die diese Funktion erzeugen und/oder bereit stellen.

Claims

1. Koordinatenmeßvorrichtung, die einen Hauptteil, der eine dreidimensionale Relativbewegung zwischen einem zu vermessenden Werkstück und einem Tastfühler durchführen kann, und eine Steuereinrichtung aufweist, die den Haupt teil gemäß einem vorbestimmten Arbeitsablauf antreiben und die Form und die Größe des Werkstücks vermessen kann, indem die Größe der Relativbewegung zwischen dem Werk stück und dem Tastfühler verwendet wird, gekennzeichnet durch
eine Meßverfahren-Befehlseinrichtung (10), die ein Koordinatenmeß-Unterstützungssystem (21) aufweist, daß aus einem CAD-Teil (22), der eine Musterverarbeitungsfunktion zur Erzeugung von Musterda ten, die der Form des Werkstücks entsprechen, durch Um wandlung von gegebenen Konstruktionsdaten aufweist, und einem Meßteil (24) besteht, um auf der Grundlage der Da ten des Formmusters, die von dem CAD-Teil (22) erzeugt worden sind, und unter Berücksichtigung der Meßbedingun gen Meßinformationen erzeugt, die das der Steuereinrich tung (51) einzugebende Meßverfahren betreffen, wobei die Meßverfahren-Befehlseinrichtung (10) ferner ein Eingabe system zum Festlegen der Meßbedingungen in dem Koordinatenmeßunterstützungssystem (21) umfaßt, wodurch das Meßverfahren programmierbar ist, ohne daß irgendein Verfahren zum tatsächlichen Vermessen eines Bezugswerk stücks erforderlich ist.

2. Koordinatenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Meßverfahren-Befehlseinrichtung (10) eine Formmuster-Ersetzungsfunktion, um die tatsäch liche Form des Tastfühlers (45) und des Werkstücks (1) durch entsprechende vereinfachte Formmuster zu ersetzen, und eine selbsttätige Störungsüberprüfungsfunktion auf weist, um die Möglichkeit einer Störung zwischen dem Tastfühler (45) und dem Werkstück (1) während der relati ven Bewegung auf der Grundlage der ersetzenden, vereinfach ten Formmuster zu ermitteln.

3. Koordinatenmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Formmuster-Ersetzungsfunktion die Form des Tastfühlers (45) durch die Achse (8) des Tast fühlers ersetzt.

4. Koordinatenmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Formmuster-Ersetzungsfunktion die Form des Werkstücks (1) durch einen parallelepipedförmi gen Körper (9) ersetzt, dessen Oberflächenebenen parallel zu dem dreidimensionalen Bezugskoordinatenachsen (X, Y, Z) sind.

5. Verfahren zur Erzeugung von Daten des Formmusters eines durch eine Koordinatenmeßvorrichtung zu vermessen den Werkstücks gekennzeichnet durch, eine
Meßverfahren-Befehlseinrichtung, um das Meßverfahren be treffende Befehle durch Erzeugung von Meßinformationen in Übereinstimmung mit den auf der Grundlage der gegebenen Konstruktionsdaten erzeugten Daten für das Formmuster ab zugeben,
Erzeugen von Formmustern in Meßebenen, indem mit einer Ausgangslinie mittels einer Verschiebungsbewegung oder Drehung der Ausgangslinie überstrichen wird, und
Kombinieren der Formmuster in den Meßebenen derart, daß ein dreidimensionales Muster aufgebaut wird, wodurch Da ten des Formmusters erzeugt werden, welches der Form des zu vermessenden Werkstücks entspricht.

6. Verfahren zur Erzeugung von Daten eines Formmusters eines zu vermessenden Werkstücks nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslinie eine gerade Linie oder eine gekrümmte Linie ist.

7. Verfahren zur Erzeugung von Daten des Formmusters eines zu vermessenden Werkstücks nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslinie eine Kombination von wenigstens einer geraden Linie und wenigstens einer gekrümmten Linie ist.

8. Verfahren zur Erzeugung von Daten eines Formmusters eines Werkstücks, welches mit einer Koordinatenmeßvorrichtung vermessen werden soll, gekenn zeichnet durch eine Meßverfahren-Befehlseinrichtung, um das Meßverfahren betreffende Befehle durch Erzeugung von Meßinformationen in Übereinstimmung mit dem auf Grundlage von gegebenen Konstruktionsdaten erzeugten Daten des Formmusters abzugeben,
Erzeugen und Anpassen von Grundmustern, wobei die Größe der Muster als Parameter verwendet wird,
Erzeugen von Formmustern in Meßebenen, indem definierte Werte für einen Teil oder alle Größenparameter gegeben werden, und
Kombinieren der Formmuster in den Meßebenen, um dadurch Daten des Formmusters zu erzeugen, welches der Form des zu vermessenden Werkstücks entspricht.

9. Verfahren zur Erzeugung von Daten eines Formmusters eines zu vermessenden Werkstücks nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsline eine gerade Linie und eine gekrümmte Linie ist.

10. Verfahren zur Erzeugung von Daten eines Formmusters eines zu vermessenden Werkstücks nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslinie eine Kombination von wenigstens einer geraden Linie und wenigstens einer gekrümmten Linie ist.