用于带有彼此相切地联接的轮廓几何形状的工件的轮廓测量的轮廓测量仪和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于工件轮廓(13)的轮廓测量的轮廓测量仪(10)以及方法。工件轮廓(13)具有多个轮廓几何形状(k)。至少一个第一轮廓几何形状(K1)和至少一个第二轮廓几何形状(K2)彼此相切地联接在第一过渡部位(U1)处。首先沿着第一轮廓几何形状(K1)和第二轮廓几何形状(K2)记录多个测量点(M)。基于在第一轮廓几何形状(K1)中的测量点的一部分确定第一替代元素(G1)且使之与第一轮廓几何形状(K1)相关联。类似于此，基于第二轮廓几何形状(K2)的一些测量点(M)确定与该第二轮廓几何形状(K2)相关联的第二几何元素(G2)。在此在第二替代元素(G2)相切地联接到第一替代元素(G1)处的边界条件下进行第二几何元素(G2)的大小和/或位置的计算。在两替代元素(G1)、(G2)之间的相切的过渡点形成如此确定的第一过渡部位(U1)。该方法可在附加的或其他的测量点(M)的辅助下反复地重复，直至实现第一过渡部位(U1)的足够精确的位置确定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于带有彼此相切地联接的轮廓几何形状的工件的轮廓测量的轮廓测量仪和方法
本专利技术涉及一种用于轮廓测量的轮廓测量仪以及方法。在此二维地或备选地甚至三维地探测工件的轮廓。轮廓测量仪具有探测装置(Tasteinrichtung)以用于沿着待探测的工件轮廓测量点。探测装置可触觉地或无接触地(例如光学地)来工作。例如仿形器(Tastschnittgerät)可用作轮廓测量仪，其具有沿着待测量的轮廓的预定的轨道运动的测量测头(Messtaster)。例如从文件DE102009020294A1中已知仿形器。
技术介绍
备选地，轮廓还可利用具有图象处理部的轮廓测量仪来探测，如这例如从文献DE102007016502A1中已知的那样。在此，工件的待探测的轮廓通过摄像机来记录。然后通过图象处理部确定工件的轮廓。为此在文献DE102007016502A1中提出首先设置测量任务。在此，确定测量范围且使工具模型与测量范围相关联。在轮廓测量时，尤其在使用沿着工件轮廓运动的测量测头时已经显示出确定在两个轮廓几何形状之间的过渡部位(轮廓几何形状彼此相切地联接在该过渡部位处)很困难。这例如可为在两个圆弧状的轮廓几何形状之间的相切的过渡部或在直的轮廓几何形状与圆弧状的轮廓几何形状之间的相切的过渡部。在测量工件轮廓时，仅可非常困难地实现以足够的精度来确定过渡部位。这又导致很难确定在制造工件时是否制成带有所期望的精度的相切的过渡部。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的可考虑为提供一种用于轮廓测量的轮廓测量仪(尤其仿形器)和方法，其使得能够实现准确地确定待探测的工件轮廓的两个轮廓几何形状彼此相切地联接在该处的过渡部位。该目的通过带有专利权利要求1的特征的方法以及带有专利权利要求13的特征的轮廓测量仪来实现。待测量的工件具有工件轮廓，其带有第一轮廓几何形状和联接在第一过渡部位处的第二轮廓几何形状。预定成两个轮廓几何形状应彼此相切地联接在第一过渡部位处。该信息提供给轮廓测量仪或方法。首先在单一的测量运动中沿着第一轮廓几何形状和第二轮廓几何形状测量待测量的工件轮廓，其中，探测多个测量点。借助记录的测量点可区分不同的轮廓几何形状。然后使替代元素与每个识别出的轮廓几何形状相关联。如果在轮廓几何形状中测量的测量点处在圆弧上，将圆作为替代元素与该轮廓几何形状相关联。如果在轮廓几何形状中的测量点处在直线上，使直线与该轮廓几何形状相关联。因为在第一轮廓几何形状与第二轮廓几何形状之间的第一过渡部位仍然是未知的，所以在一用于确定相应的替代元素的优选的实施例中仅使用这样的测量点，其具有至过渡部位的测量点的足够的最小间距，且尤其具有至用于确定联接的轮廓几何形状的替代元素的测量点的足够的最小间距。接着在这样的边界条件下确定第一替代元素和/或第二替代元素的位置和/或大小，即第一替代元素和第二替代元素在过渡部位处彼此相切地联接。例如首先将圆或直线确定为第一替代元素。接着在这样的条件下例如将圆计算为第二替代元素，即该圆相切地联接到之前确定的第一替代元素处。于是相切的联接部位为在第一轮廓几何形状与第二轮廓几何形状之间的第一过渡部位。根据本专利技术的方法恰好在仅沿着很小的角形区段(Winkelsegment)延伸的半径的情况下明显改善了结果的可重复性。优选反复地(iterativ)重复第一过渡部位的位置的计算，以提高精度。在此可在每个迭代步骤中使用在所涉及的轮廓几何形状中的其他的或附加的测量点以计算相关联的替代元素。如果在第一过渡部位的两次连续的位置确定之间的位置变化小于预定的变化阈值，那么优选结束第一过渡部位的位置的迭代的计算。备选于此，还可预定迭代的数量。待测量的工件还可具有三个或多个轮廓几何形状，其中，相应两个相邻的轮廓几何形状彼此相切地联接。优选地，在此确定第一轮廓几何形状的第一替代元素和第三轮廓几何形状的第三替代元素。接着如此计算处在第一替代元素与第三替代元素之间的第二替代元素的位置和/或大小，即第二替代元素相切地联接到第一替代元素和第三替代元素处。因此在考虑到两个边界条件的情况下进行第二替代元素的计算。此外，如果在确定几何形状辅助元素时仅使用关于过渡部位或用于计算联接的替代元素的测量点具有最小间距的测量点，这是有利的。在此，如果取决于所涉及的过渡部位的已经执行的迭代的位置确定的数量提高在两个轮廓几何形状之间的过渡部位的位置确定的精度，可改变最小间距且使之减小。因此还可在所涉及的过渡部位的后续的迭代的位置计算时考虑这样的测量点，其在更早的计算时还不可使用。借助轮廓几何形状的计算出的替代元素可确定工件的目标轮廓。取决于目标轮廓可确定工件的通过测量点实际测得的实际轮廓与目标轮廓的偏差且例如通过轮廓测量仪的显示装置图解地显示给操作者。同样可在两个相邻的平面的轮廓几何形状之间的平面的相切的过渡部中使用根据本专利技术的方法。平面的轮廓几何形状例如可由柱状侧面的区段或平面形成。在轮廓测量时进行多次线性的测量以探测面。相切的过渡部例如可出现在柱状侧面的区段与平面之间或出现在两个柱状侧面的两个彼此联接的区段之间。过渡部位类似于上述说明的方法来确定。为了计算作为替代元素的圆，可使用方法最小二乘法(即英文表述为“methodofleastsquares”)。备选地还可通过其他的数学标准确定作为替代元素的圆，例如包络标准(Hüllkriterien)(外接圆(Hüllkreis)，因此最小外接圆)、内接标准(Pferchkriterien)(内切圆(Pferchkreis)，因此最大内切圆)或最小标准(Minimumkriterien)(带有最小面积的最小或切比雪夫(Tschebyscheff)圆))。通过彼此相切地联接的替代元素的替代圆确定和辅助条件可由此确定过渡部位。附图说明从从属专利权利要求和说明中得到本专利技术的有利的设计方案。说明借助优选的实施例来阐述本专利技术且限制本专利技术和其他情况的基本特征。其中：图1以示意性的类似于框图的图示显示了轮廓测量仪的实施例，图2以示例性的示意性的且并非按比例的图示显示了在用于轮廓测量的方法中沿着待测量的工件轮廓记录的测量点，图3显示了借助识别出的轮廓几何形状计算出的替代元素，图4借助根据现有技术的方法显示了轮廓测量的结果的图示，图5借助根据本专利技术的方法显示了工件轮廓的轮廓测量的结果，以及图6显示了用于轮廓测量的根据本专利技术的方法的实施例的流程图。具体实施方式在图1中极其简化地示出了轮廓测量仪10的框图。轮廓测量仪10具有带有测量测头12的探测装置11，该测量测头可沿着工件轮廓13运动以测量工件14的工件轮廓13。在该实施例中，轮廓测量仪10实施为仿形器。轮廓测量仪10具有可在测量方向R上线性地运动的滑架15，探测臂16围绕摆动轴线17可摆动地支承到该滑架处。探测臂16以摆动轴线17为起点朝其第一端部18延伸，在该第一端部处布置有测量测头12。测量值接收器20(其探测探测臂16围绕摆动轴线17的摆动位置)在探测臂的与第一端部18相反的第二端部19处与探测臂16相关联。测量值接收器20的测量值被传输到控制装置21处。控制装置21与操纵单元22相连接。操纵单元22包括作为操作人员的操作界面的输入器件和/或输出器件。在该实施例中输出器件包含显示装置23，例如显示器。控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于工件(14)的轮廓测量的方法，该工件带有第一轮廓几何形状(Kl)和第二轮廓几何形状(K2)以及第一过渡部位(Ul)，第一轮廓几何形状和第二轮廓几何形状(Kl,K2)彼此联接在该第一过渡部位处，其中，在第一过渡部位(Ul)处的联接部应相切地伸延，该方法带有以下步骤：(a)沿着第一轮廓几何形状(Kl)和第二轮廓几何形状(K2)测量多个测量点(M)，(b)借助在第一轮廓几何形状(Kl)的区域中的至少一个测量点(M)确定用于第一轮廓几何形状(Kl)的第一替代元素(Gl)，(c)借助在第二轮廓几何形状(K2)的区域中的至少一个测量点(M)确定用于第二轮廓几何形状(K2)的第二替代元素(G2)，(d)在第一替代元素(Gl)和第二替代元素(G2)彼此相切地联接的边界条件下计算第一替代元素(Gl)和/或第二替代元素(G2)的位置和/或大小，(e)在第一替代元素(Gl)和第二替代元素(G2)彼此相切地联接在其处的部位处确定第一过渡部位(Ul)的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.13 DE 102011051800.21.一种用于工件(14)的轮廓测量的方法，该工件带有第一轮廓几何形状(Kl)和第二轮廓几何形状(K2)以及第一过渡部位(Ul)，第一轮廓几何形状和第二轮廓几何形状(Kl,K2)在该第一过渡部位处彼此联接，其中，在第一过渡部位(Ul)处的联接部应相切地伸延，该方法带有以下步骤：(a)沿着第一轮廓几何形状(Kl)和第二轮廓几何形状(K2)测量多个测量点(M)，(b)借助在第一轮廓几何形状(Kl)的区域中的至少一个测量点(M)确定用于第一轮廓几何形状(Kl)的第一替代元素(Gl)，(c)借助在第二轮廓几何形状(K2)的区域中的至少一个测量点(M)确定用于第二轮廓几何形状(K2)的第二替代元素(G2)，(d)在第一替代元素(Gl)和第二替代元素(G2)相切地彼此联接的边界条件下计算第一替代元素(Gl)和/或第二替代元素(G2)的位置和/或大小，(e)在第一替代元素(Gl)和第二替代元素(G2)在其处相切地彼此联接的部位处确定第一过渡部位(Ul)的位置，其中，相应在使用用于确定第一替代元素(Gl)和/或第二替代元素(G2)的其他的或附加的测量点(M)的情况下反复地重复步骤(b)至(e)，其中，在确定替代元素时仅使用所述多个测量点(M)中的这样的测量点，其具有与过渡部位的最小间距(A)，与所述替代元素相关联的轮廓几何形状在该过渡部位处联接到相邻的轮廓几何形状处，其中，按在所涉及的过渡部位的两次连续的计算之间的位置变化越小，则可改变最小间距且使之减小。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相应在使用用于确定第一替代元素(Gl)和/或第二替代元素(G2)的其他的或附加的测量点(M)的情况下重复步骤(b)至(e)，直至在第一过渡部位(Ul)的两次连续的位置确定之间的位置变化(D)小于预定的变化阈值(Dmax)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，待测量的工件(14)具有第三轮廓几何形状(K3)，其在第二过渡部位(U2)处联接到第二轮廓几何形状(K2)处，其中，在第二过渡部位(U2)处的联接部应相切地伸延，其中，在步骤(d)中在这样的边界条件下进行第一替代元素(Gl)和/或第二替代元素(G2)和/或第三替代元素(G3)的位置和/或大小的计算，即第一替代元素(Gl)和第二替代元素(Gl,G2)相切地彼此联接且第二替代元素(G2)和第三替代元素(G3)相切地彼此联接。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一轮廓几何形状(Kl)和第二轮廓几何形状(K2)中的至少一个为沿着圆弧延伸的轮廓几何形状，其中，使圆作为替代元素与沿着圆弧延伸的轮廓几何形状相关联。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，为了确定作为替代元素的圆，测量所述沿着圆弧延伸的轮廓几何形状的至少三个测量点。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：H韦伯，
申请(专利权)人：卡尔马尔控股有限公司，
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