Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts und Vorrichtung zur Ausführung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung und Bearbeitung von Werkstücken zugeordneten Daten und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens mit einer Datenverarbeitungseinrichtung, die zur Erstellung von Messprogrammen für ein Koordinatenmessgerät oder Computertomografen ausgebildet ist.

Bei den bekannten Verfahren zum Umgang mit dem Werkstück zugeordneten Daten wird grundlegend unterschieden zwischen auf der einen Seite den Design-Daten bzw. Soll-Daten des Werkstücks, zumeist definiert durch Zeichnungen bzw. CAD-Modelle (CAD-Daten) und für die Herstellung des Werkstücks definierte Daten, zusammengefasst auch als PMI- Daten (Product and Manufacturing Information) in einer PMI-Datenquelle wie Step-Datei, JT-Datei oder QIF-Datei, und auf der anderen Seite den Messdaten (Ist-Daten), die für geometrische Eigenschaften des Werkstücks mit einem Messgerät wie Koordinatenmessgerät (KMG) oder Computertomograf (CT) bestimmt werden. Dabei handelt es sich überwiegend um dimensionelle Messdaten, teilweise auch um Messdaten, die im Inneren von Werkstücken liegende Merkmale wie Einschlüsse, Lunker usw. beschreiben, wenn CTs oder andere durchdringende Messverfahren zum Einsatz kommen.

Bekannte Software für die Erzeugung von PMI-Daten umfasst die Definition der Design- Daten und teilweise die Vorgaben für Rechenvorschriften, wie Messwerte bei der späteren Messung mit einem (bis dahin unbekannten) Messgerät zu geometrischen Eigenschaften verknüpft werden sollen. Es handelt sich dabei um einfache Rechenoperationen wie “ oder „Gauss-Fit“, um Abstände oder Fit-Geraden, Fit-Ebenen usw. zu bilden und welche Bezüge zu beachten sind. Diese werden in Form sogenannter „PMI-Fähnchen“ den PMI- Daten angehangen und können durch eine entsprechend ausgebildete Messgeräte-Software eingelesen werden. Das nachträgliche Ändern dieser PMI-Daten, das Ergänzen von fehlenden Daten über den Messprozess sowie das Verknüpfen von PMI-Daten zur Berechnung verknüpfter geometrischen Eigenschaften ist nicht bekannt, ebenso wie das Exportieren ergänzter PMI-Daten in eine PMI-Datenquelle.

Die Verknüpfung zwischen den PMI-Daten und den für die Erzeugung der Messdaten notwendigen Informationen über das verwendete Messgerät und die Auswertevorschriften ist nach dem Stand der Technik also unzureichend, wodurch eine automatisierte Messung anhand der vorher durch beispielsweise den Konstrukteur festgelegten PMI-Daten, aber selbst eine halbautomatische Messung mit Bedienereingriff nicht oder nur aufwendig möglich ist. Insbesondere die für den Messprozess benötigten Daten stehen beim Erstellen der PMI-Daten noch nicht zur Verfügung. Bekannte Software, die zur Erstellung der PMI- Daten existiert, hat keine Verbindung und keine Informationen über das zur Messung der in den Zeichnungen tolerierten geometrischen Merkmalen später zu verwendende Messgerät. Es ist somit nicht möglich, in den PMI-Daten Informationen für den Messprozess (auch Messablaufdaten genannt) zu definieren. Diese Informationen beziehen sich unter anderem auf die Art des Messgerätes, insbesondere den einzusetzenden Sensor eines Koordinatenmessgerätes, dessen Messparameter bzw. Einstellparameter, die Messvorschrift für die Lage und Verknüpfung der für die Auswertung der jeweiligen geometrischen Eigenschaften des Werkstücks aufzunehmenden Messpunkte am Werkstück, aber auch die Verknüpfung von Maßen zu verknüpften geometrischen Eigenschaften. Es fehlt also die Möglichkeit, Auswertevorschriften in den PMI-Daten zu hinterlegen. Auch ist ungelöst, dass beim Fehlen von CAD-Daten PMI-Daten hinterlegt werden können und dass fehlende PMI- Daten ergänzt und in der PMI-Datenquelle gespeichert und somit weitergegeben werden können, beispielsweise zwischen unterschiedlichen Messgeräten weitergegeben werden körnen.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass für die Berechnung von geometrischen Eigenschaften ggf. fehlende Soll-Elemente oder Messelemente, beispielsweise, weil diese nicht in den PMI-Daten hinterlegt wurden (z.B. Symmetrieebenen bzw. zur Bildung dieser zu messende Messelemente) oder beim Export aus einer zur Erzeugung von PMI-Daten geeigneten Software oder Import in eine zur Verarbeitung der PMI -Daten vorgesehenen Software verloren gegangen sind bzw. die Verknüpfung zwischen Soll-Elementen (wie Symmetrieebenen) und zur Bildung dieser zu messenden Messelementen verloren gegangen ist. Ebenso besteht keine Möglichkeit, falsche Zeichnungseinträge, also zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaft falsch zugeordnete Soll-Elemente bzw. Messelemente (z.B. bemaßte Kante anstatt bemaßter Abstand zwischen zwei Flächen) oder nicht messbare Soll- Elemente (z.B. Symmetrieebenen) zu korrigieren. Zumeist nicht messbare Elemente sind beispielsweise am Werkstück tolerierte Symmetrieebenen. Diese liegen zumeist am Werkstück nicht körperlich vor, können also nicht gemessen werden. Stattdessen müssten am Werkstück körperlich vorliegende Elemente, z.B. Ebenen, also Flächen als Messelemente verwendet werden und diese den Symmetrieebenen zugeordnet werden oder diese ersetzten. Eine entsprechende Funktionalität bietet der Stand der Technik jedoch nicht.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die bekannte Verfahren zur Erzeugung von PMI-Daten dahingehend weiterzubilden, dass für die spätere Messung von geometrischen Eigenschaften des Werkstücks benötigte Daten, dem Werkstück bzw. dessen PMI-Daten zugeordnet werden können, und dass PMI-Daten bearbeitet, insbesondere ergänzt bzw. korrigiert, und in der PMI-Datenquelle gespeichert werden können. Auch ist es Aufgabe, durch Messung mit einem Messgerät oder durch Eingabe eines Bedieners erzielte Daten den PMI-Daten, also der PMI-Datenquelle des Werkstücks zuzuordnen.

Zur Lösung sieht die Erfindung vor, dass eine zur Erstellung, und vorzugsweise Ausführung, von Messprogrammen für die Messung geometrischen Eigenschaften des Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät ausgebildete Software um eine Funktionalität für die Erzeugung und/oder Bearbeitung von PMI-Daten erweitert wird. Mit Koordinatenmessgerät ist im Folgenden auch gemeint: Multisensor-Koordinatenmessgerät, Computertomograf und als Koordinatenmessgerät oder Multisensor-Koordinatenmessgerät ausgebildeter Computertomograf. Die erfindungsgemäße Software weist zudem eine Funktionalität auf, die es erlaubt, die ergänzten oder bearbeiteten PMI-Daten in einer PMI-Datenquelle zu speichern bzw. zu exportieren.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung und/oder Bearbeitung von Werkstücken zugeordneten Daten (PMI-Daten, auch Soll-Daten bzw. Soll-Elemente), vorzugsweise CAD-Daten, und/oder für die Ausführung eines Messprogramms zur Messung von geometrischen Eigenschaften des Werkstücks verwendete Messablaufdaten, zeichnet sich dadurch aus, dass die Erzeugung und/oder Bearbeitung der PMI-Daten und vorzugsweise der Messablaufdaten, automatisch durch eine Software und/oder zumindest teilweise manuell durch einen Bediener in einer Software ausgefuhrt wird, wobei die Software ausgebildet ist zur Erstellung, und vorzugsweise Ausführung, eines aus zumindest einem Teil der PMI-Daten erzeugten Messprogramms für ein zur Messung der geometrischen Eigenschaften des Werkstücks ausgebildetes Koordinatenmessgerät, vorzugsweise Multisensor-Koordinatenmessgerät, oder ausgebildeten Computertomografen oder als Koordinatenmessgerät oder Multisensor-Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen.

PMI-Daten umfassen unter anderem auch Soll-Daten des Werkstücks, häufig in Form von CAD-Daten und/oder Soll-Elementen, die die Sollgestalt des Werkstücks beschreiben (Sollbeschreibung). Diese sind dem Werkstück bzw. den einzelnen Elementen des Werkstücks zugeordnet. Als geometrische Eigenschaften oder auch geometrische Beschreibungen des Werkstücks bezeichnet werden die anhand der Soll-Gestalt des Werkstücks definierten bzw. durch Messung der Ist-Gestalt des Werkstücks ermittelten geometrischen Abmessungen, Winkel, Abstände usw. einzelner Werkstückbereiche. Geometrische Eigenschaften bzw. geometrische Beschreibungen werden in Form von Messelementen, Handelementen und Rechenelementen dargestellt, die beispielsweise Punkte, Geraden, Kreise, Ebenen, Kugeln, Abstände, Winkel usw. bzw. diesen zugeordneten Positionen, Orientierungen und/oder Abmessungen umfassen. Messelemente sind dabei gemessene, Handelemente vom Bediener eingegebene und Rechenelemente aus Messelementen und/oder Handelementen und/oder Rechenelementen verknüpfte geometrische Beschreibungen.

Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Software ausgebildet ist für die Bemaßung, insbesondere Bemaßung basierend auf den PMI-Daten, von Werkstücken oder geometrischen Eigenschaften von Werkstücken zugeordneten CAD-Modellen, CAD- Elementen (CAD-Modell-Elementen), Soll-Elementen, Messelementen, Handelementen und/oder Rechenelementen. Unter Bemaßung wird hier unter anderem verstanden, dass auszuwertende geometrische Eigenschaften des Werkstücks automatisch, halbautomatisch (also mit Unterstützung des Bedieners) oder manuell durch den Bediener ausgewählt und damit verbundene Messungen und/oder Rechenoperationen definiert werden, aber auch dazu notwendige Einstellungen für die Messung bzw. die Messung selbst vorgenommen werden. Bemaßung kann auch notwendige Verknüpfungen zwischen geometrischen Eigenschaften umfassen. Der Vorgang der Bemaßung erfolgt unter Zuhilfenahme von den PMI-Daten zugeordneten Anzeigeelementen in der Software wie sog. „PMI-Fähnchen“ (Fenster in einer 2D- oder 3D- Darstellung der Soll-Daten wie CAD des Werkstücks, die den einzelnen Bemaßungen zugeordnet sind) oder Elementen in einer Baumstruktur, wie dies aus Messprogrammen für Koordinatenmessgeräte bekannt ist.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die erzeugten und/oder bearbeiteten PMI-Daten den jeweils zu messenden geometrischen Eigenschaften des Werkstücks zugeordnet werden.

Hervorzuheben ist des Weiteren, dass zumindest einer der folgenden Schritte durch die Software ausgeführt wird, vorzugsweise mittels der Software durch den Bediener ausführbar ist:

Einladen von dem Werkstück, insbesondere geometrischen Eigenschaften des Werkstücks bereits zugeordneter PMI-Daten (Soll-Geometrien und/oder Soll- Elementen wie CAD-Modell-Elementen) aus einer Datenquelle wie beispielsweise Step-Datei, JT-Datei oder QIF-Datei, zur V erfügung stellen der eingeladenen PMI-Daten für die Bearbeitung und/oder Ergänzung,

- Erzeugung der Sollbeschreibung geometrischer Eigenschaften durch Auswahl von Soll-Elementen, vorzugsweise durch Auswahl von Einträgen in einer Baumstruktur,

Erzeugung der Definition geometrischer Eigenschaft, beispielsweise durch anwählen von PMI-Daten zugeordneter, auf einer Anzeigeeinheit wie Bildschirm in Form sogenannter „PMI-Fähnchen“ und/oder in einer Baumstruktur dargestellter und anwählbarer Symbole, vorzugsweise nach einer Norm, besonders bevorzugt nach einer ISO- oder ASME-Norm,

Darstellung der der geometrischen Eigenschaften und/oder diesen zugeordneten Bemaßungen („PMI-Fähnchen“ oder Baumstruktur) Speichern und/oder exportieren bearbeiteter und/oder erzeugter PMI-Daten, zumindest der Soll-Geometrie mit der Sollbeschreibung geometrischer Eigenschaften und vorzugsweise der zugeordneten Messvorschrift bzw. Messparametem, in einer dem Werkstück zugeordneten Datenquelle wie beispielsweise Step-Datei, JT-Datei oder QIF-Datei, insbesondere in semantisch maschinenlesbarer Form,

Messen und/oder Berechnen von Ist-Daten zu den Soll-Geometrien und/oder Soll-Elementen wie CAD-Modell-Elementen, insbesondere o Messung von Soll-Punktewolken und/oder o Berechnung von Rechenelementen und/oder o Erzeugung von Handelemente.

Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die PMI-Daten zumindest eine der folgenden Informationen enthalten und/oder die Software ausgebildet ist, um diese zu ergänzen:

Beschreibung der Soll-Gestalt des Werkstücks (CAD-Modell) und/oder zumindest einer oder mehrerer geometrischer Eigenschaften des Werkstücks (CAD-Elemente),

- Anzeigevorschrift für die Darstellung der geometrischen Eigenschaften und/oder diesen zugeordneten Bemaßungen („PMI-Fähnchen“) wie Sollwerten, Toleranzwerten, Messwerten, Bezüge, beispielsweise in Bezug auf die Darstellungsform wie Darstellungsfarbe und/oder -Orientierung und/oder - position, Maßpfeilart und -dicke,

Messvorschrift für die Lage der für die Auswertung der jeweiligen geometrischen Eigenschaften des Werkstücks aufzunehmenden Messpunkte am Werkstück,

- Zuordnung des für die Messung der Messpunkte jeweils zu verwendenden Sensors und/oder Sensorart bzw. Messprinzip,

Zuordnung der Messvorschrift bzw. Messparameter für den oder die zur Aufnahme der Messpunkte am Werkstück zu verwendenden Sensor und/oder Sensorart bzw. Messprinzip, wie beispielsweise Sensoreinstellungen (Einstellparameter) wie Licht, Integrationszeit bei optischen Sensor oder beispielsweise Tastereigenschaften wie Tastkugeldurchmesser, Tasterlänge, Tastersteifigkeit und/oder Soll-Auslenkung bei taktilen Sensoren, - Auswertevorschrift für die Verknüpfung der für die Auswertung der jeweiligen geometrischen Eigenschaften des Werkstücks aufgenommenen Messpunkte am Werkstück, vorzugsweise Einstellung der Filterung,

- Auswertevorschrift für geometrische Eigenschaften des Werkstücks, die auf der Verknüpfung einer oder mehrerer weiterer geometrischer Eigenschaften des Werkstücks beruhen (verknüpfte geometrische Eigenschaften).

Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass anhand der Bemaßungen Messablaufdaten für Messprogramme erzeugt werden, vorzugsweise Messprogramme für Koordinatenmessgeräte und/oder Computertomografen, besonders bevorzugt unter Verwendung mehrerer Sensoren, insbesondere Sensoren unterschiedlichen Messprinzips, vorzugsweise mehrerer Sensoren, die innerhalb eines Multisensor-Koordinatenmessgerätes oder eines als Multisensor-Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen betrieben werden.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass halb- oder vollautomatisch die Auswertung von geometrischen Eigenschaften mittels des Messprogramms erfolgt, insbesondere die Auswahl der auszuwertenden geometrischen Eigenschaften,

- wenn erforderlich die manuelle und/oder automatische Ergänzung fehlender Parameter wie Messparameter, die Messung der den Soll-Elementen zuzuordnenden Ist-Elemente und/oder

- die automatische Berechnung der Ist-Werte der geometrischen Eigenschaften.

Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass halb- oder vollautomatisch mittels der Software, fehlende oder geometrischen Eigenschaften fehlerhaft zugeordnete Messelemente und/oder Soll-Elemente ergänzt bzw. korrigiert werden, insbesondere

- fehlende Messelemente und/oder Soll-Elemente ergänzt werden, die für die Bestimmung der geometrischen Eigenschaften, insbesondere verknüpfter geometrischer Eigenschaften, benötigt werden, beispielsweise Symmetrieebenen, und/oder fehlende Messelemente und/oder Soll-Elemente ergänzt werden, die für die Bestimmung der geometrischen Eigenschaften, insbesondere verknüpfter geometrischer Eigenschaften, benötigt werden und beim Export der PMI-Daten aus einer zur Erstellung von PMI-Daten geeigneten weiteren Software und/oder beim Import in die Software verloren gegangen sind, und/oder geometrischen Eigenschaften fehlerhaft zugeordnete Messelemente und/oder Soll-Elemente korrigiert werden, indem die fehlerhaften Elemente aus den PMI- Daten entfernt werden und geeignete Elemente eingefugt werden, beispielsweise falsche Bezüge korrigiert werden und/oder nicht messbare Messelemente durch messbare ersetzt werden.

Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Software auf einer Datenverarbeitungseinrichtung wie Steuerungs-PC ausgefuhrt wird, die für die Verbindung mit einem Koordinatenmessgerät, vorzugsweise Multisensor-Koordinatenmessgerät, oder einem Computertomografen oder einem als Koordinatenmessgerät oder Multisensor- Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen ausgebildet ist.

Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass das erstellte Messprogramm zur Messung geometrischer Eigenschaften des Werkstücks mit dem Koordinatenmessgerät, vorzugsweise Multisensor-Koordinatenmessgerät, oder dem Computertomografen oder dem als Koordinatenmessgerät oder Multisensor-Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen durch die Software ausgefuhrt wird.

Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass PMI-Daten, vorzugsweise CAD- Daten erzeugt werden durch Messen von geometrischen Eigenschaften des Werkstücks mit einem von der Software erzeugten Messprogramm, wobei die Messung vorzugsweise ausgefuhrt wird mit einem Koordinatenmessgerät oder einem Computertomografen.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass PMI-Daten, vorzugsweise CAD-Daten erzeugt werden durch manuelle Eingabe der PMI-Daten zu den geometrischen Eigenschaften des Werkstücks durch den Bediener in der Software.

Die Erfindung sieht zur Lösung auch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens vor, die sich dadurch auszeichnet, dass eine Datenverarbeitungseinrichtung wie Steuerungs-PC zur Ausführung der Software ausgebildet ist, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung auch ausgebildet ist zur Erstellung, und vorzugsweise Ausführung, eines aus zumindest einem Teil der PMI-Daten erzeugten Messprogramms für ein zur Messung der geometrischen Eigenschaften des Werkstücks ausgebildetes Koordinatenmessgerät, Computertomografen oder als Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen.

Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Datenverarbeitungseinrichtung wie Steuerungs-PC mit einem Koordinatenmessgerät, vorzugsweise Multisensor-Koordinatenmessgerät, oder einem Computertomografen oder einem als Koordinatenmessgerät oder Multisensor-Koordinatenmessgerät ausgebildeten Computertomografen verbunden ist, vorzugsweise mit dessen Steuerung verbunden ist.