Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messverfahren zum Erfassen einer Oberflächentopologie eines Werkstücks mittels eines Kohärenztomographen, bei welchem ein Messbereich eines Referenzarms des Kohärenztomographen mittels eines Manipulators und/oder einer Ablenkeinheit entlang einer Ist-Bahn geführt wird, die aufgrund von Störeinflüssen, insbesondere von Schleppfehlern des Manipulators, von einer Soll-Bahn zumindest teilweise abweicht, und an zumindest einem Messpunkt der Ist-Bahn zwischen einem Nullpunkt des Messbereichs und einer Werkstückoberfläche ein Ist-Abstand gemessen wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Messvorrichtung zum Erfassen einer Oberflächentopologie eines Werkstücks mit einem Kohärenztomographen zum Messen eines Ist-Abstandes zwischen einem Nullpunkt eines Messbereiches des Kohärenztomographen und einer Werkstückoberfläche, einem Manipulator und/oder einer Ablenkeinheit zum Führen des Messbereiches entlang einer Ist-Bahn, und einer Recheneinheit zur Kompensation von Messfehlern, insbesondere von Schleppfehlern.

Derartige Messverfahren sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und dienen insbesondere der Bestimmung der Qualität von Schweißnähten und dergleichen, welche mittels eines Bearbeitungslasers hergestellt wurden. Hierbei wird in der Regel durch einen Roboter und/oder eine Ablenkeinheit eine Relativbewegung zwischen dem zu erfassenden Werkstück und einem Scankopf ermöglicht. Die Oberfläche des Werkstücks kann hierdurch abgetastet und analysiert werden. Die Regler der Achsen des Roboters versuchen dabei eine Soll-Bahn anzufahren, um ein möglichst genaues Ergebnis zu erzielen. Aufgrund der verzögerten Reaktion der Achsen auf Befehle ergibt sich jedoch häufig ein Schleppverzug, welcher sich negativ auf die gesamte Analyse auswirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Messverfahren sowie eine Messvorrichtung zum Erfassen einer Oberflächentopologie zu schaffen, welches die qualitätssichernden Messergebnisse zuverlässig ermittelt.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Messverfahren sowie eine Messvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 15.

Vorgeschlagen wird ein Messverfahren zum Erfassen einer Oberflächentopologie eines Werkstücks eines Kohärenztomographen. Hierbei wird ein Messbereich eines Referenzarms des Kohärenztomographen mittels eines Manipulators und/oder einer Ablenkeinheit entlang einer Ist-Bahn geführt. Der Manipulator ist vorzugsweise ein Industrieroboter, welcher neben Fertigungsverfahren ebenso Positionier- sowie Messaufgaben ausführen kann. Weiterhin kann der Referenzarm des Kohärenztomographen mittels der Ablenkeinheit, insbesondere mehrerer beweglicher Spiegel, gezielt entlang der zu analysierenden Oberflächentopologie oder quer zu dieser geführt werden. Die zu analysierende Oberflächentopologie kann dabei beispielsweise im Nachlauf eine Schweißnaht oder ein Schnitt und/oder im Vorlauf eine Kante oder ein Absatz sein. Auf Basis dieser Oberflächentopologie wird vorzugsweise ein Bewegungsprogramm erzeugt, so dass der Messbereich entlang dieser, insbesondere aber entlang einer Soll-Bahn, geführt wird.

An zumindest einem Messpunkt der Ist-Bahn wird zwischen einem Nullpunkt des Messbereiches und einer Werkstückoberfläche ein Ist-Abstand gemessen. Der Messbereich erstreckt sich dabei vorzugsweise koaxial zum Referenzarm und/oder ist etwa 10 bis 20 mm groß, wobei insbesondere lediglich der halbe Messbereich nutzbar ist. Durch den Nullpunkt wird der Messbereich vorzugsweise im Wesentlichen halbiert, so dass dieser etwa in der Mitte des Messbereichs liegt. Die Werkstückoberfläche wird bei der Festlegung der Soll-Bahn innerhalb des Messbereichs etwas über oder unter dem Nullpunkt platziert. Mittels des Kohärenztomographen wird der Ist-Abstand zwischen dem Nullpunkt und der Werkstückoberfläche gemessen. Um die Ober- flächentopologie zumindest für einen Scan zu messen, werden punktweise mehrere Messungen durchgeführt, so dass für jeden Messpunkt ein Ist- Abstand gemessen wird. Diese Ist-Abstände können sodann, eventuell mit weiteren Werten wie Intensität und/oder Qualität, als Höhenpixel gespeichert werden.

Aufgrund von Störeinflüssen weicht die Ist-Bahn zumindest teilweise von der Soll-Bahn ab. So führt beispielsweise die mechanische Trägheit des Manipulators zu Schleppfehlern, welche im Wesentlichen ein Vorauseilen der geplanten Messpunkte der Soll-Bahn zu denen der Ist-Bahn darstellen. Ebenso kann eine Pendelbewegung durch die Ablenkeinheit zu einer verfälschten Messung führen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Kompensation der Störeinflüsse für den zumindest einen Messpunkt, insbesondere zuvor (d.h. vor der Messung), eine Planungs-Weglänge des Referenzarms festgelegt wird. Diese Planungs-Weglänge entspricht einer geplanten Länge des Referenzarms zum jeweiligen Messzeitpunkt, welcher als frei angenommen bzw. bestimmt wird und nicht gemessen wird. Die Planungs-Weglänge kann von einem Benutzer anhand von Erfahrungswerten festgelegt werden, um den Rechenaufwand zu reduzieren. Der tatsächlich gemessene Ist-Abstand, zwischen dem Nullpunkt und der Werkstoffoberfläche, wird sodann mittels der Planungs-Weglänge auf einen Normabstand normiert. Hierdurch wird dieser und auch die folgenden Messpunkte auf denselben Ausgangspunkt referenziert, so dass die Höhenpixel vergleichbar gemacht werden. Erst hierdurch wird es letztlich möglich, aus den Höhenpixeln fehlerfrei Rückschlüsse auf die Ober- flächentopologie zu ziehen. Die das Ergebnis verfälschenden Störeinflüsse können somit rechnerisch auf einfache Art und Weise kompensiert werden, ohne die Messvorrichtung grundlegend ändern zu müssen. Vorteilhaft ist es, wenn für den zumindest einen Messpunkt als Ausgangsinformation zur Berechnung des Normabstandes ein Messdatensatz hinterlegt wird. Der Messdatensatz wird dabei durch eine optische Ist-Weglänge des Referenzarms, den gemessenen Ist-Abstand und die Planungs-Weglänge bestimmt. Die optische Ist-Weglänge des Referenzarms wird durch den Abstand zwischen einer systeminternen Lichtquelle und dem Nullpunkt des Messbereichs bestimmt. Die optische Ist-Weglänge ist somit eine bekannte Länge, welche mit dem Manipulator und/oder der Ablenkeinheit individuell eingestellt werden kann. Ausgehend von dem Nullpunkt, welcher im Wesentlichen am werkstückseitigen Ende des Referenzarms angeordnet ist, wird der Ist-Abstand gemessen. Die Planungs-Weglänge kann als Abstandswert berechnet aber auch nahezu beliebig festgelegt werden. Die Hinterlegung des Messdatensatzes erfolgt in einer Speichereinheit. Auf Basis des Messdatensatzes können zur Qualitätssicherung ausreichende Daten gesammelt werden, um die Messungen auch nach der Normierung auf den Normabstand im Detail nachvollziehen zu können.

Zudem stellt es einen Vorteil dar, wenn der Normabstand aus der Differenz zwischen einem aus dem Messdatensatz gebildeten Rechenwert und der Planungs-Weglänge berechnet wird. Der Rechenwert wird dabei aus der Summe oder der Differenz der optischen Ist-Weglänge sowie dem gemessenen Ist-Abstand gebildet. Ob sich der Rechenwert aus der Summe oder der Differenz bildet, ist letztlich von der Lage des Nullpunktes abhängig. Die Lage des Normierpunktes ist zunächst nicht von Bedeutung, kann in gesonderten Fällen jedoch auch zu berücksichtigen sein. In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung werden der Nullpunkt des Messbereichs sowie auch der Normierpunkt über dem Werkstück angeordnet. In einer weiteren alternativen Ausbildung der Erfindung wird der Nullpunkt des Messbereichs über dem Werkstück und der Normierpunkt unter dem Werkstück angeordnet. In diesen beiden Fällen, bei welchen der Nullpunkt jeweils über dem Werkstück liegt, wird der Rechenwert aus der Summe der optischen Ist-Weglänge und dem Ist-Abstand berechnet. Liegt der Nullpunkt hingegen unterhalb des Werkstücks, so wird der Rechenwert aus der Differenz zwischen der Ist- Weglänge und dem Ist-Abstand berechnet. Dabei können der Nullpunkt des Messbereichs und auch der Normierpunkt unter dem Werkstück angeordnet werden. Ebenso ist es jedoch auch denkbar, dass der Nullpunkt des Messbereichs unter dem Werkstück und der Normierpunkt über dem Werkstück angeordnet wird. Durch die simple Berechnung des Normabstands sowie die unterschiedlichen Möglichkeiten der Platzierung der Berechnungskomponenten im Verlauf des Messverfahrens, kann dieses ohne weiteres an unterschiedlichste Gegebenheiten angepasst werden.

Vorteilhafterweise wird zum Normieren mehrerer gemessener Ist-Abstände eine Normierlinie festgelegt, wobei dies insbesondere von einem Benutzer anhand von Erfahrungswerten erfolgt. Entsprechend der punktweisen Messung, aus welcher letztlich die Ist-Bahn generiert wird, wird je Messung ein Normierpunkt festgelegt. Die einzelnen Normierpunkte werden sodann zu der Normierlinie verbunden. Jedoch muss nicht zwangsläufig für jeden Messpunkt ein zugehöriger Normierpunkt ausgebildet werden. Prinzipiell ist auch ein einzelner Normierpunkt zum Referenzieren des Ist-Abstandes ausreichend. Der Normierpunkt bzw. die Normierlinie können dabei über oder unter dem Werkstück angeordnet werden. Anhand der Normierlinie kann der Normabstand einfach gebildet werden, so dass die Störeinflüsse mit geringem Aufwand ausgeglichen werden können.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die Normierlinie unabhängig oder in Abhängigkeit zur Soll-Bahn definiert wird. In der Regel wird die Erfassung der Oberflächentopologie von geschultem Personal durchgeführt, welches die Normierlinie anhand von Erfahrungswerten nahe der Soll-Bahn platziert. Zur Vermeidung von Fehlern aufgrund einer fehlerhaften Festlegung der Normierlinie kann diese jedoch auch vollkommen losgelöst von der Soll-Bahn bestimmt werden. Alternativ kann es ebenso von Vorteil sein, wenn die Normierlinie gemäß der zu erwarten bzw. vorgegebenen Soll-Bahn definiert wird. Hierbei kann die Normierlinie zumindest teilweise identisch zur Soll-Bahn festgelegt werden. Ebenso ist es denkbar, dass die Normierlinie der Soll- Bahn ähnelt. Weiterhin können auch nur einzelne Werte, insbesondere ein Start- und/oder Endwert, zu dieser identisch sein. Die Normierlinie kann unabhängig von den Kenntnissen des Benutzers festgelegt werden, so dass die Richtigkeit der Normierung in jedem Fall gewährleistet ist.

Die Normierlinie ist vorteilhafterweise zumindest bereichsweise als Gerade und/oder Kurve festgelegt. Alternativ oder Ergänzend ist es von Vorteil, wenn die Normierlinie zumindest bereichsweise oberhalb und/oder unterhalb der Werkstückoberfläche angeordnet wird. Die Ausbildung der Normierlinie wird je nach Wissensstand des Anwenders und der Komplexität der Oberfläche gewählt. Bei der Festlegung der Soll-Bahn sollte jedoch darauf geachtet werden, dass sich das Bauteil während der gesamten Messung über oder unter dem Werkstück befindet. Der gewählte Bereich sollte nach Möglichkeit während der Messung unverändert bleiben, da anhand des Messdatensatzes im Nachhinein nicht mehr nachvollzierbar ist, auf welcher Seite die Messung letztlich durchgeführt wurde.

Anhand der Normierlinie wird vorteilhafterweise, insbesondere mittels einer Recheneinheit, für jeden einzelnen Messpunkt die dazu gehörige Planungs- Weglänge des Referenzarms bestimmt und/oder abgespeichert. Hierdurch kann für jeden gemessenen Ist-Abstand des jeweiligen Messpunktes ein Normabstand gemessen werden.

Einen weiteren Vorteil stellt es dar, wenn die Planungs-Weglängen in Abhängigkeit des jeweiligen Messpunktes als Abstand zwischen der Normierlinie und einem systeminternen Referenzpunkt bestimmt wird. Die Planungs- Weglängen sind reine Plandaten mittels derer die Gegenrechnung von Schleppfehlern und dergleichen ermöglicht wird. Prinzipiell wäre es auch denkbar, die Planungs-Weglängen über einen beliebigen systemunabhängigen Wert zu definieren. Zudem ist es von Vorteil, wenn in Abhängigkeit der Soll-Bahn und/oder der Normierlinie das Bewegungsprogramm für die Ablenkeinheit und/oder den Manipulator erzeugt wird. Dabei wird über eine Achssteuerung für jeden Messpunkt eine Sollposition an den Manipulator bzw. die Ablenkeinheit übermittelt. Der Manipulator bzw. die Ablenkeinheit werden mittels der Achssteuerung entsprechend des vorgegebenen Sollwerts eingestellt. Da die Einstellung des Manipulators bzw. der Ablenkeinheit jedoch nicht unendlich schnell erfolgen kann, ergibt sich der die Messung verfälschende Schleppverzug, welcher durch den Normabstand kompensiert wird.

Die Soll-Bahn wird vorteilhafterweise vor der Messung derart festgelegt, dass sich die zu vermessende Werkstückoberfläche innerhalb des Messbereiches befindet, wenn dieser an der Soll-Bahn entlangbewegt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Messungen zuverlässig durchgeführt werden können.

Damit sich das Werkstück während der gesamten Messung im Messbereich befindet, ist es von Vorteil wenn die optische Ist-Weglänge des Referenzarms in Annäherung an die Soll-Bahn entsprechend verstellt wird. Der Anwender gibt hierfür in Abhängigkeit des zu erfassenden Werkstücks die Soll-Bahn vor, so dass das Werkstück über den gesamten Zeitraum der ideal angenommenen Messung im Messbereich angeordnet ist. Durch die Achssteuerung wird dem Manipulator bzw. der Ablenkeinheit seine Bewegung so vorgegeben, dass jeweils die geplanten Messpunkte nacheinander angefahren werden, so dass letztlich die Ist-Bahn ausgebildet wird. Zwar kann durch die Vorgabe der Soll-Bahn und die Ansteuerung des Manipulators bzw. der Ablenkeinheit gemäß dieser Soll-Bahn aufgrund von Schleppfehlern bzw. dem Einpendeln nicht vollständig sichergestellt werden, dass im Verlauf der Ist-Bahn das Werkstück immer im Messbereich liegt. Die Wahrscheinlichkeit ist jedoch sehr gering, da zumindest im Verlauf der Soll-Bahn die grobe Geometrie des Werkstücks berücksichtigt wurde, so dass die Fehler letztlich nur durch die Bauteilträgheit bedingt sind. Durch die Annahme der Normierlinie können auch diese Mängel ausgeglichen werden.

Vorteilhafterweise wird in einem, insbesondere Weg und/oder Zeit abhängigen, Diagramm mittels der berechneten Normabstände eine normierter Scan des Werkstück erzeugt. Der normierte Scan stellt im Wesentlichen eine Abtastrate über den zu vermessenden Bereich des Werkstücks dar. Der gesamte Scan wird in Wegabschnitte unterteilt, wobei jeder Wegabschnitt einen Messpunkt darstellt. Diese werden im Diagramm an der x-Koordinatenachse angetragen. Für jeden Wegabschnitt wird sodann der Normabstand an der y- Koordinatenachse angetragen. Ebenso ist denkbar, statt der einzelnen Wegabschnitte die Dauer des Scans in seine Messpunkte zu zerlegen. Der Scan ist zweidimensional. Der Anwender kann hierdurch auf einfache Weise die Oberflächentopologie des Werkstücks auswerten.

Zudem ist es von Vorteil, wenn der normierte Scan des Werkstücks mittels Auswertealgorithmen analysiert wird. Anhand des vorzugsweise mathematischen Auswertealgorithmus können weitere Maßnahmen definiert werden, mittels derer beispielsweise eine fehlerhafte Schweißnaht nachbearbeitet wird.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn mehrere Scans zur Ausbildung einer Höhenkarte zusammengesetzt werden. Die in dem Diagramm eingetragenen Werte verleihen der Messung eine lediglich zweidimensionale Art, so dass der Anwender nur bezüglich des einen Scans Rückschlüsse auf die Oberflächentopologie schließen können. Häufig ist es jedoch notwendig, die gesamte Oberflächentopologie zu analysieren. Dies wird möglich, in dem die einzelnen Scans entsprechend ihrer Reihenfolge aneinandergesetzt werden. Dadurch entsteht ein dreidimensionales Bild des Werkstücks in Form der Höhenkarte. Die Nahtqualität kann hierdurch beispielsweise einfach bewertet werden. Ferner wird eine Messvorrichtung zum Erfassen einer Oberflächentopologie eines Werkstücks vorgeschlagen. Die Messvorrichtung umfasst wenigstens einen Kohärenztomographen, einen Manipulator und/oder eine Ablenkeinheit sowie eine Recheneinheit. Der Kohärenztomograph ist zum Messen eines Ist-Abstandes zwischen einem Nullpunkt eines Messbereichs des Kohärenztomographen und einer Werkstückoberfläche ausgebildet. Mittels des Manipulators bzw. der Ablenkeinheit kann der Messbereich entlang einer Ist- Bahn geführt werden. Die Recheneinheit ist zur Kompensation von Messfehlern, insbesondere von Schleppfehlern, ausgebildet.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Recheneinheit derart ausgebildet ist, dass der gemessene Ist-Abstand mit einem Messverfahren gemäß der vorangegangenen Beschreibung normierbar ist, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Hierdurch ist es ohne konstruktive Änderungen möglich, eine Messvorrichtung mit deutlich reduzierter Fehlerquote auszubilden.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Bearbeitungsscanners mit

Messvorrichtung,

Figur 2a einen schematischen Ablauf der Erfassung einer Oberflächentopologie,

Figur 2b einen schematischen Ablauf der Erfassung einer Oberflächentopologie gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,

Figur 3 eine schematisches Ablaufdiagramm zur Kompensation von

Störeinflüssen, Figur 4 eine schematische Darstellung zur Normierung eines Messpunktes,

Figur 5 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels zur Normierung eines Messpunktes,

Figur 6 eine schematische Darstellung der Erfassung eines Werkstücks über mehrere Messpunkte und

Figur 7 ein Weg abhängiges Diagramm zur Darstellung ermittelter

Normabstände.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung 1 zum Erfassen einer Oberflächentopologie 2 eines Werkstücks 3. Die Messvorrichtung 1 wird hierbei mittels eines Manipulators 4 vom Werkstück 3 beabstandet über dieses hinwegbewegt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Manipulator 4 ein mehrachsiger Industrieroboter, an dessen freien Ende die Messvorrichtung 1 angeordnet ist. Die Messvorrichtung 1 weist einen Punktabstandssensor auf, der vorliegend als Kohärenztomograph 28 ausgebildet ist. Von diesem wird ein Messstrahl 31 , insbesondere ein Laserstrahl, auf die Werkstückoberfläche 10 geleitet. Des Weiteren umfasst die Messvorrichtung 1 einen Messscanner 6, mittels dem der Messstrahl 31 über zumindest einen drehbar gelagerten Spiegel 13 ablenkbar ist.

Auch kann die Messvorrichtung 1 einen Bearbeitungsscanner 5 umfassen, der dem Messscanner 6 nachgelagert ist. Der Bearbeitungsscanner 5 um- fasst eine erste Ablenkeinheit 7. Mittels der ersten Ablenkeinheit 7 kann ein Bearbeitungsstrahl 8 des Bearbeitungsscanners 5, insbesondere ein Laserstrahl, über wenigstens einen beweglichen Spiegel 9 abgelenkt werden. Das Werkstück 3 wird mit dem Bearbeitungsstrahl 8 des Bearbeitungsscanners 5 bearbeitet, d.h. insbesondere markiert, geschnitten oder geschweißt. Hierbei wird die von der Messvorrichtung 1 , insbesondere dem Messscanner 6, zu untersuchende Oberflächentopologie 2 verändert.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Messscanner 6 fest mit dem Bearbeitungsscanner 5 gekoppelt. Der Messscanner 6 und der Bearbeitungsscanner 5 werden demnach gemeinsam durch den Manipulator 4 bewegt. Alternativ können diese aber auch separate Manipulatoren 4 aufweisen. Der Messscanner 6 kann jedoch auch losgelöst von dem Manipulator 4 angeordnet sein. Der Messstrahl 31 des Messscanner 6 kann mittels einer zweiten Ablenkeinheit 1 1 zur Abstandsmessung zusätzlich relativ zur Manipulatorbewegung bewegt werden. Hierfür weist die zweite Ablenkeinheit 1 1 zumindest einen zweiten Spiegel 13 auf.

Gemäß Figur 1 wird demnach die Position des Messpunkts 17 des Messstrahls 31 durch die Manipulatorbewegung, die Ablenkbewegung der ersten Ablenkeinheit 7 und der Ablenkbewegung der zweiten Ablenkeinheit 1 1 be- einflusst. Hierbei handelt es sich somit um zueinander überlagerte Bewegungen.

Der Kohärenztomograph 28 weist einen Referenzarm 12 auf, der durch einen Teil des Strahlenverlaufs des Messstrahls 31 gebildet ist. Im Bereich seines Endes weist der Referenzarm 12 einen Messbereich 14 auf. Hierbei bildet das Ende des Referenzarms 12 einen Nullpunkt 15 des Messbereiches 14. Der Kohärenztomograph 28 misst einen Abstand zwischen der in dem Messbereich 14 befindlichen Werkstückoberfläche 10 und dem Nullpunkt 15.

Die Länge des Referenzarms 12 bzw. die Position des Messbereiches 14 in z-Richtung kann über eine vorliegend nicht dargestellte Versteileinrichtung verändert werden. Vorzugsweise ist diese in dem Kohärenztomograph 28 integriert. Die Länge des Referenzarms 12 wird vorzugsweise derart gesteuert, dass sich die Werkstückoberfläche 10 während der gesamten Messung in dem Messbereich 14 befindet. Die Länge des Referenzarms 12 wird ferner derart gewählt, dass sich der Nullpunkt 15 während der gesamten Messung über oder unterhalb der Werkstückoberfläche 10 befindet. Der Messbereich

14 erstreckt sich gemäß Figur 1 von einem Bereich über dem Werkstück 3, insbesondere von einer der Messvorrichtung 1 zugewandten Seite, bis unter das Werkstück 3. In jedem Fall bezieht sich die Messung auf den Nullpunkt

15 des Messbereichs 14, welcher diesen Messbereich 14 im Wesentlichen halbiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Nullpunkt 15 des Messbereichs 14 knapp über dem Werkstück 3 angeordnet. Ebenso ist jedoch auch denkbar, den Nullpunkt 15 unter dem Werkstück 3 zu platzieren.

Der Referenzarm 12 wird mittels einer Achssteuerung 16 über der zu erfassenden Oberflächentopologie 2 verstellt, so dass an wenigstens einem Messpunkt 17 ein Ist-Abstand d _m zwischen dem Nullpunkt 25 und der Werkstückoberfläche 10 gemessen werden kann. Die Achssteuerung 1 6 kann hierbei auf die Versteileinrichtung, den Manipulator, die erste Ablenkeinheit und/oder die zweite Ablenkeinheit Einfluss nehmen. Die Lage des Nullpunktes 15 bzw. des gesamten Messbereiches 14 kann über eine Achssteuerung

16 geändert werden, indem hierdurch insbesondere der Referenzarm 12 verstellt wird. Der Messpunkt 17 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel auf gleicher Höhe wie der Nullpunkt 15 des Messbereichs 14. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Messpunkt 17 über oder unter dem Nullpunkt 15 angeordnet ist.

Die Figuren 2a und 2b zeigen einen schematischen Ablauf der Erfassung der Oberflächentopologie 2. In beiden Figuren 2a, 2b wird in Abhängigkeit der zu erfassenden Oberflächentopologie 2 jeweils zunächst eine Soll-Bahn 18 vorgegeben, gemäß derer der Referenzarm 12 mit der nicht dargestellten Achssteuerung 1 6, der Manipulator 4 und/oder der zweiten Ablenkeinheit 1 1 der Messvorrichtung 1 zur Abstandsmessung verstellt werden soll. Ziel ist es demnach den Nullpunkt 15 des Messbereichs 14 auf der Soll-Bahn 18 entlang zu bewegen. In Figur 2a wird der Referenzarm 12 des Messscanners 6 von dem Manipulator 4 (vgl. Fig. 1 ) entlang der Soll-Bahn 18 bewegt, um an mehreren Messpunkten 17 jeweils eine Abstandsmessung durchzuführen. Da sich der Manipulator 4 jedoch nicht unendlich schnell bewegen kann, wird der Referenzarm 12 nicht genau entlang der Soll-Bahn 18 geführt, sondern entlang einer Ist-Bahn 19. In diesem Fall spricht man von einem Schleppfehler. Von den die Ist-Bahn 19 ausbildenden Messpunkten 17, insbesondere von dem Nullpunkt 15 (vgl. Fig. 1 ), ausgehend, wird mittels des nicht dargestellten Messscanners 6 je Messpunkt 17 der Ist-Abstand d _m gemessen. Der Ist-Abstand d _m ist demnach der durch den Schleppfehler verfälschte tatsächlich gemessene Abstand zwischen Nullpunkt 15 und Werkstückoberfläche 10.

Der Referenzarm 12 des in Figur 2b dargestellten Ablaufs soll lediglich von der zweiten Ablenkeinheit 1 1 (vgl. Fig. 1 ) entlang der Soll-Bahn 18 geführt werden. Jedoch weicht auch hier, insbesondere aufgrund des Einpendeins der zweiten Spiegel 13 der zweiten Ablenkeinheit 1 1 , die Ist-Bahn 19 von der geplanten Soll-Bahn 18 ab.

Die folgenden Figuren 3 und 4 zeigen nun, wie die zuvor beschriebenen Störeinflüsse ausgeglichen werden können. Figur 3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zur Kompensation der Störeinflüsse. Zur Veranschaulichung wird in Figur 4 schematisch die Normierung der Messung dargestellt. Zunächst wird von einem nicht dargestellten Anwender die Soll-Bahn 18 vorgegeben. Die Soll-Bahn 18 wird in Abhängigkeit der zu erfassenden Werkstückoberfläche 10 derart festgelegt, dass die Werkstückoberfläche 10 während der gesamten Messung in dem Messbereich 14 (vgl. Fig. 1 , Fig. 4) angeordnet ist. Die Festlegung der Soll-Bahn 18 erfolgt anhand von Erfahrungswerten.

Hierfür wird von einem nicht dargestellten Anwender in einer Programmierumgebung 20 bzw. allgemein in einer Steuereinheit 21 die gewünschte Soll-Bahn 18 vorgegeben. In Abhängigkeit der Soll-Bahn 18 wird von der Programmierumgebung 20 ein Bewegungsprogramm 22 für die Achssteuerung 16 erzeugt, so dass der Messstrahl 31 bzw. der Referenzarm 12 so entlang der Werkstückoberfläche 10 geführt wird, dass sich die Werkstückoberfläche 10 während der gesamten Messung innerhalb des Messbereichs 14 (vgl. Fig. 4) befindet. Auf Basis des Bewegungsprogramms 22 wird vorzugsweise auch die Bewegung des nicht dargestellten Manipulators 4 bzw. der zweiten Ablenkeinheit 1 1 beeinflusst.

Weiterhin wird in der Programmierumgebung 20, insbesondere vom Benutzer, eine Normierlinie 23 vorgegeben, die in Figur 4 gezeigt ist. Die Normierlinie 23 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 4) ebenso wie die Soll-Bahn 18 über der Werkstückoberfläche 10 angeordnet. Die Normierlinie 23 ist als Datensatz in der Steuereinheit 21 festgelegt. Anhand der Normierlinie 23 wird in einer Recheneinheit 24 (vgl. Fig. 3) eine Planungs-Weglänge l _p des Referenzarms 12 festgelegt. Die Planungs-Weglänge l _p könnte man gemäß Figur 4 als Abstand zwischen einem in der Messvorrichtung 1 , insbesondere in dem Messscanner 6, befindlichen, systeminternen Referenzpunkt 25 und einem auf der Normierlinie 23 liegenden Normierpunkt 26 ansehen. Letztlich ist die Planungs-Weglänge l _p jedoch ein fiktiver Wert, der nicht zwingend in Relation zum tatsächlichen Messverfahren stehen muss. Die Planungs-Weglänge l _p wird in einer Speichereinheit 27 gespeichert.

Die Messung selbst wird gemäß Figur 3 durch den Kohärenztomographen 28 durchgeführt. Mittels des Kohärenztomographen 28 kann der Ist-Abstand d _m vom Nullpunkt 15 des Messbereichs 14 bis zur Werkstückoberfläche 10 (vgl. Fig. 4) bestimmt werden. Zudem wird eine optische Ist-Weglänge I, bestimmt, welche sich von einem nicht dargestellten Scankopf bis zum Nullpunkt 15 des Messbereichs 14 erstreckt. Neben der optischen Ist-Weglänge I, wird der Ist-Abstand d _m und auch die Planungs-Weglänge l _p in der Speichereinheit 27 als Messdatensatz 29 hinterlegt. Um nun die Störeinflüsse kompensieren zu können, wird der Messdatensatz 29 gemäß Figur 3 von der Recheneinheit 24 weiterverarbeitet. Hierzu wird für jede einzelne Messung ein Normabstand d _n (vgl. Fig. 4) bestimmt. Um für das dargestellte Ausführungsbeispiel den Normabstand d _n bestimmen zu können, muss zunächst die Summe der optischen Ist-Weglänge I, und dem gemessenen Ist-Abstand d _m berechnet werden. Hieraus ergibt sich ein Rechenwert zur weiteren Verarbeitung. Anschließend wird die Differenz aus dem Rechenwert und der Planungs-Weglänge l _p gebildet. Der hierdurch berechnete Wert ist der Normabstand d _n . Hierbei handelt es sich um einen auf die Normierlinie 23 referenzierten Abstand, der hierdurch normiert ist.

Auf gleiche Art und Weise kann für mehrere Messpunkte 17 verfahren werden, wobei für jeden Messpunkt 17 eine individuelle Planungs-Weglänge l _p , der gemessene Ist-Abstand d _m sowie die optische Ist-Weglänge I, bestimmt und in der Speichereinheit 27 hinterlegt werden. Durch die Aneinanderreihung mehrerer tatsächlicher Messpunkte 17 wird dabei die Ist-Bahn 19 ausgebildet.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der in den Figur 5 bis 6 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiele werden für Merkmale, die im Vergleich zum in Figur 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identisch und/oder zumindest vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und Wirkweise der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale.

So zeigt die Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel zur Normierung der Störeinflüsse. Hierbei sind die Sollbahn 18 und auch die Normierlinie 23 unterhalb des Werkstücks 3 angeordnet. Der Rechenwert zur Berechnung des Normabstandes d _n wird aus der Differenz der Ist-Weglänge l, und dem Ist- Abstand d _m gebildet. Der Normabstand d _n wird weiterhin aus der Differenz der Planungs-Weglänge l _p zum Rechenwert gebildet.

In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es ferner denkbar, dass die Normierlinie 23 über dem Werkstück 3 und die Soll-Bahn 18 unterhalb des Werkstücks 3 angeordnet ist. Weiterhin ist es denkbar, dass die Soll-Bahn 18 über dem Werkstück 3 und die Normierlinie 23 unterhalb des Werkstücks 3 angeordnet ist. Vorteilhaft ist es, wenn sich deren Position relativ zur Werkstückoberfläche 10 während der gesamten Messung nicht verändert, d.h. dass sich diese jeweils entweder oberhalb oder unterhalb der Werkstückoberfläche 10 befinden.

In Figur 6 ist eine gesamte Erfassung der Werkstoffoberfläche 10 über drei Messpunkte 17 dargestellt. Die Soll-Bahn 18 ist entsprechend der vom Anwender angenommenen Werkstückoberfläche 10 ausgebildet. Die Normierlinie 23 ist als Gerade im kartesischen Raum angeordnet und teilweise identisch zur Soll-Bahn 18. In Abhängigkeit der Soll-Bahn 18 wird von der Programmierumgebung 20 ein Bewegungsprogramm 22 für die Achssteuerung

16 erzeugt (vgl. Fig. 3), so dass alle drei Messpunkte 17 von dem Messscanner 6 nacheinander angesteuert werden. Durch die Trägheit der Achssteuerung 16 werden die Messpunkte 17 jedoch nicht gemäß der Soll-Bahn 18 angesteuert, sondern mit einem Störeinfluss. Hierdurch liegen die Nullpunkte 15 je Messpunkt 17 nicht auf der Soll-Bahn 18, sondern darüber oder auch darunter. Durch die Verbindung der einzelnen Nullpunkte 15 wird die Ist-Bahn 18 ausgebildet.

Von dem Messscanner 6 ausgehend bis zum jeweiligen Nullpunkt 15 wird sodann für jeden Messpunkt 17 die Ist-Weglänge I, bestimmt. Weiterhin wird durch den nicht dargestellten Kohärenztomographen 28 für jeden Messpunkt

17 von dem Nullpunkt 15 ausgehend der Ist-Abstand d _m bestimmt. Ebenso wird für jeden Messpunkt 17 eine zugehörige Planungs-Weglänge l _p festgelegt. Die Planungs-Weglänge l _p erstreckt sich dabei von dem systeminternen Referenzpunkt 25 ausgehend bis zu dem Normierpunkt 26. Die Berechnung des Normabstandes d _n erfolgt wie bereits beschrieben durch die Bildung der Differenz aus dem Rechenwert und der Planungs-Weglänge l _p . Die berechneten Normabstände d _n können sodann mittels mathematischer Auswertealgorithmen analysiert und weiterverarbeitet werden.

In Figur 7 ist schematisch dargestellt, wie die Normabstände d _n in einem wegabhängigen Diagramm 23 dargestellt werden können. Hierfür weist das Diagramm 23 eine x-Achse auf. An der x-Achse werden die Messpunkte 14 angetragen, welche gleichmäßig über die Messung verteilt sind. Jeder Messpunkt 14 ist in Figur 7 gemäß der Reihenfolge in welcher diese gemessen werden im Diagramm 30 angetragen und bezeichnet. Gemäß dem Diagramm 23 wurden über den Zeitraum des Scans folglich an sieben Messpunkten 17 die Ist-Abstände d _m gemessen. Je Messpunkt 17 wurde ein normierter Normabstand d _n berechnet. Jeder der berechneten Normabstände d _n ist an der y-Achse des Diagramm 23 angetragen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.

Bezuqszeichenliste

Messvorrichtung

Oberflächentopologie

Werkstück

Manipulator

Bearbeitungsscanner

Messscanner

Erste Ablenkeinheit

Bearbeitungsstrahl

Erster Spiegel

Werkstückoberfläche

Zweite Ablenkeinheit

Referenzarm

Zweiter Spiegel

Messbereich

Nullpunkt

Achssteuerung

Messpunkt

Soll-Bahn

Ist-Bahn

Programmierumgebung

Steuereinheit

Bewegungsprogramm

Normierlinie

Recheneinheit

Referenzpunkt

Normierpunkt

Speichereinheit

Kohärenztomographen 29 Messdatensatz

30 Diagramm

31 Messstrahl d _m Ist-Abstand d _n Normabstand

I, Ist-Weglänge lp Planungs-Weglänge