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Patent Searching and Data


Title:
CONTOUR METER AND METHOD FOR MEASURING THE CONTOUR OF A WORKPIECE HAVING TANGENTIALLY ADJOINING CONTOUR GEOMETRIES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/007569
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a contour meter (10) and also to a method for measuring a workpiece contour (13). The workpiece contour (13) has a plurality of contour geometries (k). At least a first contour geometry (K1) and a second contour geometry (K2) adjoin one another tangentially at a first transition point (U1). Firstly, a multiplicity of measurement points (M) are recorded along the first contour geometry (K1) and the second contour geometry (K2). On the basis of some of the measurement points within the first contour geometry (K1), a first replacement element (G1) is determined and assigned to the first contour geometry (K1). Analogously to this, on the basis of some measurement points (M) of the second contour geometry (K2) a second geometry element (G2) assigned to the latter is determined. The size and/or the position of the second geometry element (G2) are calculated here under the boundary condition that the second replacement element (G2) adjoins the first replacement element (G1) tangentially. The tangential transition point between the two replacement elements (G1), (G2) forms the thus determined first transition point (U1). This method can be repeated iteratively with the aid of additional or other measurement points (M), until the position of the first transition point (U1) has been determined with sufficient accuracy.

Inventors:
WEBER HERO (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/063021
Publication Date:
January 17, 2013
Filing Date:
July 04, 2012
Export Citation:
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Assignee:
CARL MAHR HOLDING GMBH (DE)
WEBER HERO (DE)
International Classes:
G01B21/04; G06T17/10
Foreign References:
DE19600002A11996-07-11
DE19914862A12000-10-26
DE102008021304A12009-10-29
DE10258493A12004-07-08
JPH10311710A1998-11-24
DE102009020294A12010-11-18
DE102007016502A12008-10-02
Attorney, Agent or Firm:
RÜGER, BARTHELT & ABEL (DE)
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Claims:
Patentansprüche :

1. Verfahren zur Konturmessung eines Werkstücks (14) mit einer ersten Konturgeometrie (Kl) und einer zweiten Konturgeometrie (K2) und einer ersten Übergangsstelle (Ul), an der die erste und die zweite Konturgeometrie (Kl, K2) aneinander anschließen, wobei der Anschluss an der ersten Übergangsstelle (Ul) tangential verlaufen soll, mit folgenden Schritten:

(a) Messen von mehreren Messpunkten (M) entlang der ersten Konturgeometrie (Kl) und der zweiten

Konturgeometrie (K2),

(b) Bestimmen eines ersten Ersatzelements (Gl) für die erste Konturgeometrie (Kl) anhand wenigstens eines Messpunkts (M) im Bereich der ersten Konturgeometrie

(Kl) ,

(c) Bestimmen eines zweiten Ersatzelements (G2) für die zweite Konturgeometrie (K2) anhand wenigstens eines Messpunkts (M) im Bereich der zweiten Konturgeometrie (K2) ,

(d) Berechnen der Lage und/oder Größe des ersten

Ersatzelements (Gl) und/oder zweiten Ersatzelements

(G2) unter der Randbedingung, dass das erste

Ersatzelement (Gl) und das zweite Ersatzelement (G2) tangential aneinander anschließen,

(e) Bestimmen der Position der ersten Übergangsstelle (Ul) an der Stelle, an der das erste Ersatzelement (Gl) und das zweite Ersatzelement (G2) tangential aneinander anschließen .

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (b) bis (e) jeweils unter Verwendung anderer oder zusätzlicher Messpunkte (M) für die Bestimmung des ersten

Ersatzelements (Gl) und/oder des zweiten Ersatzelements (G2) wiederholt werden, bis die Positionsänderung (D) zwischen zwei aufeinander folgenden

Positionsbestimmungen der ersten Übergangsstelle (Ul) kleiner ist als ein vorgegebener Änderungsschwellenwert (Dmax) .

3. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass das zu vermessende

Werkstück (14) eine dritte Konturgeometrie (K3) aufweist, die an einer zweiten Übergangsstelle (U2) an die zweite Konturgeometrie (K2) anschließt, wobei der Anschluss an der zweiten Übergangsstelle (U2)

tangential verlaufen soll, wobei im Schritt (d) die Berechnung der Lage und/oder Größe des ersten

Ersatzelements (Gl) und/oder zweiten Ersatzelements (G2)und/oder dritten Ersatzelements (G3) unter der Randbedingung erfolgt, dass sowohl das erste und das zweite Ersatzelement (Gl, G2) als auch das zweite und das dritte Ersatzelement (G2, G3) tangential aneinander anschließen .

4. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass einer sich entlang eines Kreisbogens erstreckenden Konturgeometrie (Kl, K2, K3, K4) als Ersatzelement (Gl, G2, G3, G4) ein Kreis zugeordnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Kreises als Geomentriehilfselement (Gl, G2, G3, G4) mindestens drei Messpunkte der zugeordneten Konturgeometrie (Kl, K2, K3, K4) gemessen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass einer geradlinig

erstreckenden Konturgeometrie (K5) als Ersatzelement (G5) eine Gerade zugeordnet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Gerade als Geomentriehilfselement (G5) mindestens drei

Messpunkte der zugeordneten Konturgeometrie (K5) gemessen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung eines Ersatzelements (Gl) nur Messpunkte (Ml, M2, M3) verwendet werden, die einen Mindestabstand (A) von der Übergangsstelle (Ul) oder den Übergangsstellen

aufweisen, an der die dem Ersatzelement (Gl)

zugeordnete Konturgeometrie (Kl) an eine benachbarte Konturgeometrie (K2) anschließt.

9. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestabstand variabel ist und reduziert wird, je kleiner die

Positionsänderung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Berechnungen der betreffenden Übergangsstelle () ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bestimmung der Übergangsstelle (U) anhand der ermittelten

Ersatzelemente (G) eine Sollkontur (KS) bestimmt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, die Abweichung zwischen den Messpunkten (M) und der Sollkontur (KS) bestimmt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet die Sollkontur (KS) und die sich aus den Messpunkten (M) ergebende Istkontur (KM) des Werkstücks (14) auf einer Anzeigeeinrichtung (23) grafisch dargestellt werden.

13. Konturmessgerät (10) zur Konturmessung eines Werkstücks (14) mit einer ersten Konturgeometrie (Kl), einer zweiten Konturgeometrie (K2) und einer ersten

Übergangsstelle (Ul), an der die erste Konturgeometrie (Kl) und die zweite Konturgeometrie (K2) aneinander anschließen, wobei der Anschluss an der ersten

Übergangsstelle (Ul) tangential verlaufen soll, mit einer Tasteinrichtung (11) zur Messung mehrer

Messpunkte (M) entlang der zu messenden Kontur (13) des Werkstücks ( 14 ) , mit einer Steuereinrichtung (21), die dazu eingerichtet ist folgenden Schritte durchzuführen:

(a) Messen von mehreren Messpunkten (M) entlang der ersten Konturgeometrie (Kl) und der zweiten

Konturgeometrie (K2),

(b) Bestimmen eines ersten Ersatzelements (Gl) für die erste Konturgeometrie (Kl) anhand wenigstens eines Messpunkts (M) im Bereich der ersten Konturgeometrie

(Kl) ,

(c) Bestimmen eines zweiten Ersatzelements (G2) für die zweite Konturgeometrie (K2) anhand wenigstens eines Messpunkts (M) im Bereich der zweiten Konturgeometrie (K2) ,

(d) Berechnen der Lage und/oder Größe des ersten und/oder zweiten Ersatzelements (G2) unter der

Randbedingung, dass das erste Ersatzelement (Gl) und das zweite Ersatzelement (G2) tangential aneinander anschließen,

(e) Bestimmen der Position der ersten Übergangsstelle (Ul) an der Stelle, an der das erste und das zweite Ersatzelement (G2) tangential aneinander anschließen.

14. Konturmessgerät (10) nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Schritte (b) bis (e) jeweils unter Verwendung anderer oder zusätzlicher Messpunkte (M) für die Bestimmung des ersten Ersatzelements (Gl) und/oder des zweiten Ersatzelements (G2) zu

wiederholen, bis die Positionsänderung (D) zwischen zwei aufeinander folgenden Positionsbestimmungen der ersten Übergangsstelle (Ul) kleiner ist als ein vorgegebener Änderungsschwellenwert (Dmax) .

15. Konturmessgerät nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die Tasteinrichtung (11) einen entlang der zu messenden Werkstückkontur (13) bewegbaren taktilen oder optischen Messtaster (12) aufweist .

Description:
Konturmessgerät und Verfahren zur Konturmessung eines

Werkstücks mit tangential aneinander anschließenden

Konturgeometrien

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Konturmessgerät sowie ein Verfahren zur Konturmessung. Die Kontur eines Werkstücks wird dabei zweidimensional oder alternativ auch dreidimensional erfasst. Das Konturmessgerät weist eine Tasteinrichtung zur Messung von Messpunkten entlang der zu erfassenden Werkstückkontur auf. Die Tasteinrichtung kann taktil oder berührungslos, beispielsweise optisch arbeiten. Beispielsweise kann als Konturmessgerät ein Tastschnittge ¬ rät dienen, das einen Messtaster aufweist, der entlang einer vorgegebenen Bahn der zu messenden Kontur bewegt wird. Ein Tastschnittgerät ist z.B. aus DE 10 2009020 294 AI be ¬ kannt .

Alternativ kann die Kontur auch mit einem eine Bildverarbeitung aufweisenden Konturmessgerät erfasst werden, wie dies beispielsweise aus DE 10 2007 016 502 AI bekannt ist. Dabei wird die zu erfassende Kontur des Werkstücks durch eine Kamera aufgenommen. Über eine Bildverarbeitung wird dann die Kontur des Werkstücks ermittelt. Hierzu wird in DE 10 2007 016 502 AI vorgeschlagen, zunächst die Messaufgabe zu konfigurieren. Dabei wird der Messbereich festgelegt und dem Messbereich ein Werkzeugmodell zugeordnet.

Bei der Konturmessung, insbesondere bei der Verwendung eines entlang der Werkstückkontur bewegten Messtasters hat sich gezeigt, dass es schwierig ist, die Übergangsstellen zwischen zwei Konturgeometrien zu bestimmen, an denen die Konturgeometrien tangential aneinander anschließen. Dies kann beispielsweise ein tangentialer Übergang zwischen zwei kreisbogenförmigen Konturgeometrien oder der tangentiale Übergangs zwischen einer geraden Konturgeometrie und einer kreisbogenförmigen Konturgeometrie sein. Beim Vermessen der Werkstückkontur ist es nur sehr schwer möglich, die Übergangsstelle mit ausreichender Genauigkeit zu bestimmen. Dies führt wiederum dazu, dass es schwierig ist festzustel ¬ len, ob bei der Herstellung des Werkstücks der tangentiale Übergang mit der gewünschten Genauigkeit gefertigt wurde.

Es kann daher als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, ein Konturmessgerät, Insbesondere ein Tastschnittgerät, und ein Verfahren zur Konturmessung zu schaffen, das eine exaktere Bestimmung von Übergangs ¬ stellen ermöglicht, an denen zwei Konturgeometrien der zu erfassenden Werkstückkontur tangential aneinander anschließen .

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkma ¬ len des Patentanspruches 1 sowie ein Konturmessgerät mit den Merkmalen des Patentanspruches 13 gelöst.

Das zu vermessende Werkstück weist eine Werkstückkon ¬ tur mit einer ersten Konturgeometrie und einer sich an einer ersten Übergangsstelle anschließenden zweiten Konturgeometrie auf. Es ist vorgegeben, dass die beiden Konturgeo ¬ metrien an der ersten Übergangsstelle tangential aneinander anschließen sollen. Diese Information wird dem Konturmessgerät bzw. dem Verfahren vorgegeben.

Zunächst wird die zu vermessende Werkstückkontur in einer einzigen Messbewegung entlang der ersten Konturgeometrie und der zweiten Konturgeometrie gemessen, wobei eine Vielzahl von Messpunkten erfast werden. Anhand der aufgenommenen Messpunkte können die verschiedenen Konturgeometrien unterschieden werden. Jeder erkannten Konturgeometrie wird dann ein Ersatzelement zugeordnet. Befinden sich die in einer Konturgeometrie gemessenen Messpunkte auf einem Kreisbogen, wird dieser Konturgeometrie ein Kreis als Er ¬ satzelement zugeordnet. Liegen die Messpunkte innerhalb ei ¬ ner Konturgeometrie auf einer Geraden, wird dieser Konturgeometrie eine Gerade zugeordnet. Da die erste Übergangs ¬ stelle zwischen der ersten Konturgeometrie und der zweiten Konturgeometrie noch nicht bekannt ist, wird bei einem be ¬ vorzugten Ausführungsbeispiel für die Bestimmung des jewei ¬ ligen Ersatzelements nur solche Messpunkte verwendet, die einen ausreichenden Mindestabstand zu den Messpunkten der Übergangsstelle aufweisen, und insbesondere zu den Mess ¬ punkten die für die Bestimmung des Ersatzelements der sich anschließenden Konturgeometrie verwendet wurden.

Im Anschluss daran wird die Lage und/oder die Größe des ersten Ersatzelements und/oder des zweiten Ersatzele ¬ ments unter der Randbedingung ermittelt, dass das erste und das zweite Ersatzelement an der Übergangsstelle tangential aneinander anschließen. Es wird beispielsweise zunächst als erstes Ersatzelement ein Kreis oder eine Gerade bestimmt. Im Anschluss daran wird als zweites Ersatzelement bei ¬ spielsweise ein Kreis unter der Bedingung berechnet, dass dieser tangential an das zuvor bestimmte erste Ersatzele ¬ ment anschließt. Die tangentiale Anschlussstelle stellt dann die erste Übergangsstelle zwischen der ersten Konturgeometrie und der zweiten Konturgeometrie dar.

Gerade bei Radien, die sich lediglich entlang eines kleinen Winkelsegments erstrecken verbessert das erfin ¬ dungsgemäße Verfahren die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse deutlich . Die Berechnung der Position der ersten Übergangsstelle wird vorzugsweise iterativ wiederholt, um die Genauigkeit zu erhöhen. In jedem Iterationsschritt können dabei andere oder zusätzliche Messpunkte innerhalb einer betreffenden Konturgeometrie zur Berechnung des zugeordneten Ersatzele ¬ ments verwendet werden. Die iterative Berechnung der Posi ¬ tion der ersten Übergangsstelle wird bevorzugt dann been ¬ det, wenn eine Positionsänderung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Positionsbestimmungen der ersten Übergangsstelle kleiner ist als ein vorgegebener Änderungsschwellenwert. Alternativ hierzu könnte die Anzahl der Iterationen auch vorgegeben werden.

Das zu vermessende Werkstück kann auch drei oder mehr Konturgeometrien aufweisen, wobei jeweils zwei benachbarte Konturgeometrien tangential aneinander anschließen. Bevorzugt wird hierbei das erste Ersatzelement einer ersten Kon ¬ turgeometrie und das dritte Ersatzelement einer dritten Konturgeometrie bestimmt. Anschließend wird die Lage und/oder die Größe eines dazwischen liegenden zweiten Ersatzelements derart berechnet, dass das zweite Ersatzele ¬ ment tangential an das erste Ersatzelement und das dritte Ersatzelement anschließt. Die Berechnung des zweiten Er ¬ satzelements erfolgt mithin unter Berücksichtigung von zwei Randbedingungen .

Es ist ferner von Vorteil, wenn bei der Bestimmung eines Geometriehilfselments nur Messpunkte verwendet werden, die einen Mindestabstand von der Übergangsstelle bzw. den zur Berechnung des sich anschließenden Ersatzelements verwendeten Messpunkten aufweisen. Der Mindestabstand kann dabei variabel sein und verringert werden, wenn sich die Ge- naugkeit der Positionsbestimmung der Übergangsstelle zwischen zwei Konturgeometrien in Abhängigkeit von der der An- zahl der bereits durchgeführten iterativen Positionsbestimmung der betreffenden Übergangsstelle erhöht. Somit können bei nachfolgenden iterativen Positionsberechnungen der betreffenden Übergangsstellen auch solche Messpunkte berücksichtigt werden, die bei einer früheren Berechnung noch nicht verwendet werden konnten.

Anhand der berechneten Ersatzelemente der Konturgeo ¬ metrien kann eine Sollkontur des Werkstücks ermittelt wer ¬ den. Abhängig von der Sollkontur kann die Abweichung der über die Messpunkte tatsächlich gemessenen Istkontur des Werkstücks von der Sollkontur ermittelt und beispielsweise über eine Anzeigeeinrichtung des Konturmessgeräts den Be- diener grafisch angezeigt werden.

Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren bei flächigen tangentialen Übergängen zwischen zwei benachbarten flächigen Konturgeometrien zu verwenden. Eine flächige Konturgeometrie kann beispielsweise durch einen Ab ¬ schnitt einer Zylindermantelfläche oder eine Ebene gebildet sein. Bei der Konturmessung werden mehrere linienförmige Messungen zur Erfassung der Fläche durchgeführt. Der tangentiale Übergang kann beispielsweise zwischen einer Ebene und einem Abschnitt einer Zylindermantelfläche oder zwi ¬ schen zwei aneinander anschließenden Abschnitten zweier Zylindermantelflächen erfolgen. Die Übergangsstelle wird analog zu den vorstehend beschriebenen Verfahren ermittelt.

Zur Berechnung eines Kreises als Ersatzelement kann die Methode der kleinsten Quadrate (häufig auch als „method of least Squares" bezeichnet) verwendet werden. Alternativ ist es auch möglich, durch andere mathematische Kriterien, wie z.B. Hüllkriterien (Hüllkreis, also der kleinste um ¬ schriebene Kreis) , Pferchkriterien (Pferchkreis, also der größte eingeschriebene Kreis) oder Minimumkriterien (Mini- mum- oder Tschebyscheff-Kreis mit der kleinsten Fläche) ei ¬ nen Kreis als Ersatzelement zu bestimmen. Über diese Er- satzkreisbestimmung und die Nebenbedingung sich tangential aneinander anschließender Ersatzelemente kann daraus die Übergangsstelle ermitteln werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüche und der Beschrei ¬ bung. Die Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung und sonstiger Gegebenheiten. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen :

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Konturmessgeräts in schematischer, blockschaltbildähnlicher Darstellung,

Figur 2 bei einem Verfahren zur Konturmessung aufgenommene Messpunkte entlang einer zu vermessenden Werkstückkontur in beispielhafter, schematischer und nicht maßstäblicher Darstellung,

Figur 3 die anhand der erkannten Konturgeometrien berechneten Ersatzelemente,

Figur 4 die Darstellung der Ergebnisse einer Konturmessung anhand eines Verfahrens nach dem Stand der Technik,

Figur 5 die Ergebnisse der Konturmessung einer Werkstückkontur anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Figur 6 das Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Konturmessung. In Figur 1 ist äußerst vereinfacht ein Blockschaltbild eines Konturmessgeräts 10 dargestellt. Das Konturmessgerät 10 weist eine Tasteinrichtung 11 mit einem Messtaster 12 auf, der zur Messung einer Werkstückkontur 13 eines Werkstücks 14 entlang der Werkstückkontur 13 bewegt werden kann. Beim Ausführungsbeispiel ist das Konturmessgerät 10 als Tastschnittgerät ausgeführt. Das Konturmessgerät 10 verfügt über einen linear in eine Messrichtung R bewegbaren Schlitten 15, an den ein Tastarm 16 um eine Schwenkachse 17 schwenkbar gelagert ist. Der Tastarm 16 erstreckt sich aus ¬ gehend von der Schwenkachse 17 zu seinem ersten Ende 18 hin, an dem der Messtaster 12 angeordnet ist. An seinem dem ersten Ende 18 entgegengesetzten zweiten Ende 19 ist dem Tastarm 16 ein Messwertaufnehmer 20 zugeordnet, der die Schwenkstellung des Tastarms 16 um die Schwenkachse 17 er- fasst. Die Messwerte des Messwertaufnehmers 20 werden an eine Steuereinrichtung 21 übermittelt. Die Steureinrichtung 21 ist mit einer Bedieneinheit 22 verbunden. Die Bedieneinheit 22 umfasst Eingabemittel und/oder Ausgabemittel als Bedienschnittstelle zu einer Bedienperson. Die Ausgabemit ¬ tel enthalten beim Ausführungsbeispiel eine Anzeigeeinrichtung 23, beispielsweise ein Display.

Die Steuereinrichtung 21 ist dazu eingerichtet, das erfindungsgemäß Verfahren zur Konturmessung durchzuführen. Ein bevorzugter Verfahrensablauf ist im Flussdiagramm nach Figur 6 dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 5 erläutert.

Ein Werkstück 14 wird zur Messung der Werkstückkontur 13 in eine Einspannvorrichtung des Konturmessgeräts 10 ein ¬ gespannt. Anschließend wird das Verfahren zur Konturmessung in einem ersten Verfahrensschritt Sl gestartet. Beim Aus ¬ führungsbeispiel wird in einem zweiten Verfahrensschritt S2 der Messtaster 12 entlang der Werkstückkontur 13 bewegt. Hierfür wird der Schlitten 15 in Messrichtung R verfahren. Abhängig vom Konturverlauf wird der Tastarm 16 um die

Schwenkachse 17 ausgelenkt, was vom Messwertaufnehmer 20 erfasst und an die Steuereinrichtung 21 übermittelt wird. Auf diese Weise werden entlang der Werkstückkontur 13 eine Vielzahl von Messpunkten M erfasst, wie dies äußerst sche ¬ matisiert in Figur 2 veranschaulicht ist. Beispielsgemäß werden k Messpunkte Ml bis Mk entlang der Werkstückkontur

13 gemessen.

Beispielsgemäß wird in einem dritten Verfahrensschritt S3 anschließend eine Zählvariable i auf null gesetzt und in einem nachfolgenden vierten Verfahrensschritt S4 um eins inkrementiert .

Im anschließenden fünften Verfahrensschritt S5 werden anhand der erfassten Messpunkte M aneinander anschließende Konturgeometrien K der Werkstückkontur 13 ermittelt, wobei bei dem hier schematisch veranschaulichten Werkstück 14 fünf Konturgeometrien Kl bis K5 schematisch veranschaulicht sind. Die Anzahl der Konturgeometrien hängt vom Werkstück

14 ab und ist grundsätzlich beliebig.

Das Werkstück 14 weist eine Sollkontur KS auf, bei der die Konturgeometrien K an Übergangsstellen U tangential aneinander anschließen. Die erste Konturgeometrie Kl schließt an einer ersten Übergangsstelle Ul tangential an zweite Konturgeometrie K2 an. Die zweite Konturgeometrie K2 schließt an einer zweiten Übergangsstelle U2 wiederum tangential an die dritte Konturgeometrie K3 an usw. Die Anzahl dieser Übergangsstellen U, an der jeweils zwei benachbarte Konturgeometrien K tangential aneinander anschließen hängt vom Werkstück 14 ab und ist grundsätzlich beliebig. Ein tangentialer Übergang kann beispielsweise zwischen zwei kreisbogenförmig konturierten Konturgeometrien erfolgen, wie dies an der ersten Übergangsstelle Ul oder der zweiten Übergangsstelle U2 bei dem hier beschriebenen Ausführungs ¬ beispiel beispielhaft dargestellt ist. Ein tangentialer Ü- bergang kann auch zwischen einer geradlinig verlaufenden Konturgeometrie und einer kreisbogenförmig verlaufenden Konturgeometrie erfolgen, wie dies an der vierten Übergans ¬ stelle U4 zwischen der vierten Konturgeometrie K4 und der fünften Konturgeometrie K5 veranschaulicht ist.

Im fünften Verfahrensschritt S5 sind die Positionen der Übergangsstellen U noch unbekannt. Anhang der Messpunkte M kann jedoch erkannt werden, ob die zugeordnete Kontur ¬ geometrie K entlang eines Kreisbogens oder entlang einer Geraden verläuft. Im fünften Verfahrensschritt S5 wird je ¬ der Konturgeometrie K jeweils ein Ersatzelement G zugeord ¬ net. Diese Zuordnung ist schematisch in Figur 3 veranschaulicht .

Anhand der Messpunkte Ml bis M3 wird beispielsweise festgestellt, dass sich die Kontur der ersten Konturgeomet ¬ rie Kl entlang eines Kreisbogens erstreckt. Als erstes Er ¬ satzelement Gl wird der ersten Konturgeometrie Kl daher ein Kreis zugeordnet. Gleichermaßen wird beispielsweise anhand der Messpunkte M5, M6 und M7 festgestellt, dass sich auch die zweite Konturgeometrie K2 entlang eines Kreisbogens er ¬ streckt, so dass der zweiten Konturgeometrie K2 ebenfalls ein Kreis als zweites Ersatzelement G2 zugeordnet wird. Auch der dritten Konturgeometrie K3 und der vierten Konturgeometrie K4 wird jeweils ein Kreis als drittes Ersatzele ¬ ment G3 und viertes Ersatzelement G4 zugeordnet. Die fünfte Konturgeometrie K5 erstreckt sich geradlinig, so dass der fünften Konturgeometrie K5 eine Gerade als fünftes Ersatz ¬ element G5 zugeordnet wird.

Da in diesem fünften Verfahrensschritt S5 die Position der Übergangsstellen Ul bis U4 noch unbekannt ist, werden bei der Entscheidung, welches Ersatzelement einer Konturge ¬ ometrie Kl bis Kx zugeordnet wird nur solche Messpunkte M verwendet, die einen Mindestabstand A zu den Messpunkten M aufweisen, die zur Bestimmung des Ersatzelements G für die benachbarte Konturgeometrie K verwendet werden. In Figur 2 ist dies sehr stark schematisiert veranschaulicht. Der vierte Messpunkt M4 bleibt beispielsweise im fünften Ver ¬ fahrensschritt S5 außer Betracht, weil er nicht den erfor ¬ derlichen Mindestabstand A zum dritten Messpunkt M3 und zum fünften Messpunkt M 5 aufweist. Der dritte Messpunkt M3 wurde zur Bestimmung des ersten Geometrieelements und der fünfte Messpunkt M5 zur Bestimmung des zweiten Ersatzele ¬ ment G2 verwendet. Weder zum dritten Messpunkt M3, noch zum fünften Messpunkt M5 weist der vierte Messpunkt M4 einen ausreichenden Mindestabstand A auf und wird daher bei der Ermittlung der Ersatzelemente Gl und G2 nicht berücksichtigt .

Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfah ¬ rens wird das kreisförmige zweite Ersatzelement G2 so be ¬ rechnet, dass es tangential in das kreisförmige erste Er ¬ satzelement Gl übergeht bzw. an dieses anschließt. Der Punkt, an dem die beiden benachbarten Ersatzelemente Gl, G2 tangential ineinander übergehen stellt die erste Übergangs ¬ stelle Ul dar. Gleichermaßen kann das kreisförmige dritte Ersatzelement G3 so berechnet werden, dass es sich tangen ¬ tial an das zweite Ersatzelement D2 anschließt, woraus sich die zweite Übergangsstelle U2 ergibt. Dies wird für alle aneinander anschließenden Ersatzelemente Gl bis G5 durchge ¬ führt .

In Abwandlung hierzu ist es auch möglich in einem ersten Schritt jedes zweite Ersatzelement, beispielsweise das erste Ersatzelement Gl, das dritte Ersatzelement G3 und das fünfte Ersatzelement G5 zu ermitteln. Im Anschluss daran können die dazwischen liegenden Ersatzelemente G2, G4 unter Berücksichtigung von jeweils zwei Randbedingungen ermittelt werden, nämlich dass sie an der jeweils benachbarten Ersatzelement Gl, G3 bzw. G3, G5 tangential anschließen.

Auf diese Weise werden in einem sechsten Verfahrens ¬ schritt S6 die Übergangsstellen U bestimmt, an denen die Konturgeometrien K tangential aneinander anschließen.

In der Regel ist diese erste Berechnung der Übergangs ¬ stellen U allerdings noch nicht genau genug. Beim bevorzug ¬ ten Ausführungsbeispiel wird daher iterativ die Genauigkeit der Berechnung der Übergangsstellen U erhöht. Hierfür wird in einem siebten Verfahrensschritt S7 zunächst abgefragt, ob es sich um die erste Berechnung der Übergangsstellen U handelt. Zu diesem Zweck wird geprüft, ob die Zellvariable i größer ist als 1. Ist dies nicht der Fall (Verzweigung N) , so wird zum vierten Verfahrensschritt S4 zurückgesprungen. Andernfalls wird das Verfahren im achten Verfahrens ¬ schritt S8 fortgesetzt (Verzweigung Y) .

Im achten Verfahrensschritt S8 wird die Positionsab ¬ weichung D zwischen zwei in aufeinanderfolgenden Iterationen für jede Übergangsstelle U berechnet. In einem daran anschließenden neunten Verfahrensschritt S9 wird dann abge ¬ fragt, ob die Positionsabweichung D größer ist als ein vorgegebener Änderungsschwellenwert Dmax . Ist dies der Fall (Verzweigung Y) , so wird zum vierten Verfahrensschritt S4 zurückgesprungen. Andernfalls wird das Verfahren in einem zehnten Verfahrensschritt S10 fortgesetzt.

Wenn im siebten Verfahrensschritt S7 oder im neunten Verfahrensschritt S9 zum vierten Verfahrensschritt S4 zu ¬ rückgesprungen wird, erfolgt eine neue Iteration der Be- rechnung der Position der Übergangsstellen U in den Verfahrensschritten S5 und S6. Dabei werden zusätzliche oder andere Messpunkte M bei der Ermittlung der Ersatzelemente verwendet, als in den vorangegangenen Berechnungsiteratio ¬ nen. Auf diese Weise kann bei jeder Iterationsschleife die Genauigkeit der Berechnung der Übergansstellen U erhöht werden .

Wurde schließlich eine ausreichende Genauigkeit er ¬ reicht, wird dies beim bevorzugten Ausführungsbeispiel da ¬ durch erkannt, dass sich die ermittelte Position der Über ¬ gangsstellen U in zwei aufeinander folgenden Berechnungsin- terationen nur noch geringfügig ändert und die Positionsänderung D kleiner ist als ein vorgegebenen Änderungsschwellen Dmax . Es ist auch möglich, dass die Anzahl der Iterati ¬ onen für die Berechnung der Position verschiedener Übergangsstellen Ul, U2, U3, U4 unterschiedlich groß ist, um die gewünschte Genauigkeit zu erreichen.

Wurde für aller Übergangsstellen U eine ausreichende Genauigkeit der Positionsbestimmung erkannt (Verzweigung N aus dem neunten Verfahrensschritt S9) , so wird das Messer ¬ gebnis im zehnten Verfahrensschritt S10 über die Anzeige ¬ einrichtung 23 ausgegeben. Beim Ausführungsbeispiel besteht das Messergebnis aus einer Sollkontur KS der Werkstückkontur 13, die anhand der an den Übergangsstellen U aneinander anschließenden Ersatzelemente G ermittelt wird. Zusätzlich zu dieser Sollkontor KS wird auch die anhand der Messpunkte M gemessene Istkontur KM ausgegeben. Daraus ist dann auch die Abweichung zwischen der Sollkontur KS und der Istkontur KM ersichtlich.

Ein Beispiel für eine grafische Darstellung zur Anzei ¬ ge des Messergebnisses ist in Figur 5 veranschaulicht. Dort ist über dem Weg in Messrichtung R die Höhe z rechtwinkelig zur Messrichtung R angegeben. Auch die Übergangsstellen U zwischen zwei tangential aneinander anschließenden Konturgeometrien K sind dargestellt. Zusätzlich können auch

Kreisbogenwinkel CC oder Längen 1 dargestellt werden.

Zum Vergleich veranschaulicht Figur 4 das Ergebnis ei ¬ ner Einzelmessung der Konturgeometrien K unabhängig voneinander. Dabei ist auch zu erkennen, dass die Bereiche an den jeweiligen Übergangstellen nicht oder mit nur unzureichender Genauigkeit vermessen werden können. Bei diesem Beispiel schneiden sich beispielsweise die Radiallinien der zweiten Konturgeometrie K2 und der dritten Konturgeometrie K3 in einem Schnittpunkt P, was bei tangential aneinander anschließenden Konturgeometrien K nicht möglicht ist. Ein Vergleich der Istkontur KM mit der Sollkontur KS an den Ü- bergangsstellen U ist bei einer solchen Einzelmessung nicht oder nur unzureichend möglich.

Im Anschluss an die Ausgabe des Messergebnisses wird das Verfahren in einem elften Verfahrensschritt Sil beendet .

In Abwandlung zu dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel können auch flächenhafte tangentiale Übergänge zwischen zwei benachbarten flächigen Konturgeometrien auf dieselbe Weise ermittelt werden. Eine flächige Konturgeo ¬ metrie kann beispielsweise durch einen Abschnitt einer Zy ¬ lindermantelfläche oder eine Ebene gebildet werden. Dabei werden mehrere parallel zueinander versetzte Konturmessungen durchgeführt. Der tangentiale Übergang kann beispiels ¬ weise zwischen einer Ebene und einem Abschnitt einer Zylindermantelfläche oder zwischen zwei aneinander anschließenden Abschnitten zweier Zylindermantelflächen erfolgen.

Bei einer weiteren Abwandlung kann als Ersatzelement auch ein Punkt verwendet und beispielsweise der tangentiale Anschluss an diesen Punkt als Randbedingung für die Berechnung eines sich anschließenden weiteren Ersatzelements verwendet werden.

Die Erfindung betrifft ein Konturmessgerät 10, sowie ein Verfahren zur Konturmessung einer Werkstückkontur 13. Die Werkstückkontur 13 weist mehrere Konturgeometrien K auf. Zumindest eine erste Konturgeometrie Kl und eine zwei ¬ te Konturgeometrie K2 schließen an einer ersten Übergangs ¬ stelle Ul tangential aneinander an. Zunächst werden entlang der ersten Konturgeometrie Kl und der zweiten Konturgeomet ¬ rie K2 eine Vielzahl von Messpunkten M aufgenommen. Auf Basis eines Teils der Messpunkte innerhalb der ersten Kontur ¬ geometrie Kl wird ein erstes Ersatzelement Gl ermittelt und der ersten Konturgeometrie Kl zugeordnet. Analog hierzu wird auf Basis von einigen Messpunkten M der zweiten Konturgeometrie K2 ein dieser zugeordnetes zweites Geometrie ¬ element G2 ermittelt. Die Berechnung der Größe und/oder der Lage des zweiten Geometrieelements G2 erfolgt unter der Randbedingung, dass sich das zweite Ersatzelement G2 tan ¬ gential an das erste Ersatzelement Gl anschließt. Der tan ¬ gentiale Übergangspunkt zwischen den beiden Ersatzelementen Gl, G2 bildet die auf diese Weise ermittelte erste Über ¬ gangsstelle Ul . Dieses Verfahren kann unter zur Hilfenahme zusätzlicher oder anderen Messpunkte M iterativ wiederholt werden, bis eine ausreichend genaue Positionsbestimmung der ersten Übergangsstelle Ul erfolgt ist. Bezugs zeichenliste :

10 Konturmessgerät

11 Tasteinrichtung

12 Messtaster

13 Werkstückkontur

14 Werkstück

15 Schlitten

16 Tastarm

17 Schwenkachse

18 erstes Ende

19 zweites Ende

20 Messwertaufnehmer

21 Steuereinrichtung

22 Bedieneinheit

23 Anzeigeeinrichtung

A Mindestabstand

D Positionsabweichung i Zählvariable

KS Sollkontur

KM Istkontur

M Messpunkt

P Schnittpunkt

R Messrichtung

S1...S11 Verfahrensschritt

U Übergangsstelle