Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur systemunabhängigen Programmierung eines Messsystems für Werkstücke, das eine Video-Messeinheit und eine Auswerteinrichtung umfasst.

Zur Vermessung von Strukturen eines Werkstückes sind verschiedene Messsysteme bekannt, die über eine Messeinheit mit einem mechanischen Tastkopf oder eine Video-Kamera verfugen, mit denen die Koordinaten der Strukturen erfasst werden.

Bei den optischen Koordinaten-Messsystemen bildet die Video-Kamera die Oberfläche des Werkstücks ab. Die Video-Kamera erzeugt ein Ausgangssignal, das die aufgenommene Abbildung des Werkstücks beschreibt. Zur Ausgabe des Video-Ausgangssignals verfügt die Video-Messeinheit über eine Ausgabeeinheit mit einer standardisierten Schnittstelle.

Die Video-Messeinheit der bekannten Messsysteme stellt an der Ausgabeeinheit ein standardisiertes analoges TV- Videosignal zur Verfügung, das grundsätzlich die Wiedergabe auf einem TV-Gerät ermöglicht. Die bekannten Standards sind PAL- und NTSC.

Neben der Video-Messeinheit umfassen die bekannten Messsysteme eine Auswerteinrichtung. Die Auswerteinrichtung verfügt über eine Eingabeeinheit zur Eingabe des analogen Video-Ausgangssignals der Videokamera und eine Einrichtung zur Darstellung der vörTder Video-Messeinheit aufgenommenen Abbildung des Werkstücks auf einer Anzeigeeinheit, beispielsweise einem Monitor.

Ein wesentlicher Bestandteil der Auswerteinrichtung ist eine Bildanalyseeinrichtung, die es erlaubt, die zu vermessenden Strukturen in der Abbildung des Werkstückes zu erkennen. Diese Bildanalyseeinrichtung macht von den bekannten Bilderkennungs-Programmen Gebrauch. Die Vermessung der Strukturen erfolgt mit einer Messeinrichtung, mit der die Abmessungen der festgelegten geometrischen Strukturen bestimmt werden.

Die bekannten Messsysteme werden zur Qualitätskontrolle von Werkstücken eingesetzt, die in großen Stückzahlen produziert werden. Daher soll die Messwerterfassung vollautomatisch erfolgen.

Es sind programmierbare Messsysteme für Werkstücke bekannt, die nach einem vorgegebenen Programmablauf festgelegte Strukturen des Werkstückes in einer vorgegebenen Reihenfolge erkennen und die Abmessungen der Strukturen bestimmen (CNC-Betrieb). Hierzu ist eine Programmierung des Messsystems erforderlich. Zur Programmierung wählt der Benutzer die zu vermessenden Strukturen in einer vorgegebenen Reihenfolge aus.

Die Datenübertragung zwischen der Ausgabeeinheit der Video-Messeinheit und der Eingabeeinheit der Auswerteinrichtung erfolgt über ein konventionelles Video-Kabel.

Nachteilig ist, dass während der Programmierung das Messsystem für die Qualitätskontrolle nicht zur Verfügung steht. Für einen kontinuierlichen Betrieb ist daher die relativ kostspielige Anschaffung von mindestens zwei Messsystemen notwendig, die jeweils eine Video-Messeinheit und eine Auswerteinrichtung umfassen.

Der .Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung bereitzustellen,-die eine systemunabhängige (offline) Programmierung eines Messsystems für Werkstücke erlaubt, das eine Video-Messeinheit mit einer Ausgabeeinheit zur

Ausgabe des Video-Ausgangssignals und eine Auswerteinrichtung mit einer Eingabeeinheit zur Eingabe des Video-Ausgangssignals der Video-Messeinheit umfasst.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Anordnung beruht darauf, dass mit der Auswerteinrichtung des Messsystems anstelle einer realen mit der Video- Messeinheit aufgenommenen Abbildung des Werkstücks ein virtuelles Videobild ausgewertet wird, das auf der Grundlage der für das Werkstück zur Verfügung stehende CAD-Daten erzeugt wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung macht nur von der Auswerteinrichtung des Messsystems für Werkstücke Gebrauch, die mit einem Personalcomputer (PC) und der entsprechenden Software mit verhältnismäßig geringen Kosten zur Verfügung gestellt werden kann. Von der relativ kostspieligen Video-Messeinheit des Messsystems macht die erfindungsgemäße Anordnung hingegen keinen Gebrauch. Daher ist nur die Anschaffung einer zweiten Auswerteinrichtung erforderlich, um zeitgleich Strukturen von Werkstücken vermessen und das Messsystem programmieren zu können.

Neben der Auswerteinrichtung verfügt die erfindungsgemäße Anordnung über eine Vorrichtung zur Programmierung des Messsystems.

Die Vorrichtung zur Programmierung des Messsystems weist eine Einrichtung zum Lesen von CAD-Daten (Computer Aided Design) auf, die die geometrischen Abmessungen des Werkstücks beschreiben. Derartige Daten können in verschiedenen Formaten, beispielsweise -die bekannten Formate IGS, STEP, DXF, zur Verfügung gestellt werden. Die CAD-Daten können in den bekannten

Datenträgern bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die Einrichtung zum Lesen von CAD-Daten ein Diskettenlaufwerk sein.

Darüber hinaus verfügt die Programmiervorrichtung über eine Einrichtung zur Verarbeitung von CAD-Daten und zur Darstellung von verschiedenen Abbildungen des Werkstücks auf einer Anzeigeeinheit, die von dem Anwender ausgewählt werden können. Damit hat der Anwender die Möglichkeit, die für die Messung relevanten Abbildungen des Werkstücks auszuwählen, ohne das Werkstück mit einer Video-Messeinheit abbilden zu müssen.

Desweiteren verfügt die Programmiervorrichtung über eine Einrichtung zur Erzeugung eines Video-Ausgangssignals, das die vom Anwender ausgewählte Abbildung des Werkstücks beschreibt. Zur Ausgabe des Video-Ausgangssignals weist die Programmiervorrichtung eine Ausgabeeinheit auf.

Die Ausgabeeinheit der Programmiervorrichtung ist über die Datenübertragungseinrichtung mit der Eingabeeinheit der Auswerteinrichtung des Messsystems verbunden, so dass die Auswerteinrichtung des Messsystems das Video-Ausgangssignal der Programmiervorrichtung anstelle des Video- Ausgangssignals der Video-Messeinheit empfängt.

Bei der Programmierung macht die Programmiervorrichtung von der Auswerteinrichtung des Messsystems Gebrauch. Die offline Programmierung erfolgt also wie die online Programmierung des Messsystems, der Unterschied liegt nur darin, dass die Video-Messeinheit weiterhin für die Qualitätskontrolle mit einer zweiten Auswerteinrichtung zur Verfügung steht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auswerteinrichtung, die Bestandteil der Anordnung zur offline Programmierung des Messsystems ist, ein Personal-Computer (PC) mit einer Anzeigeeinheit, wobei auf dem Personair Computer ein Programm zur Verarbeitung der das Werkstück beschreibenden CAD-Daten und zur Darstellung verschiedener vom Anwender auszuwählender

Abbildungen des Werkstücks auf der Anzeigeeinheit geladen ist. Es ist ausreichend, wenn auf dem Personal Computer ein handelsübliches Programm läuft, das nur die Darstellung der Abbildungen des Werkstückes, nicht aber die Konstruktion des Werkstückes erlaubt. Auf dem Personal Computer kann aber auch ein handelsübliches CAD-Programm geladen sein, mit dem die Werkstücke zusätzlich auch entworfen werden können.

Für den Fall, dass die Video-Messeinheit des Messsystems, für das die Programmieranordnung bereitgestellt wird, über eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe eines analogen TV- Video-Ausgangssignals nach dem bekannten Standard (PAL oder NTSC) verfügt, weist die Programmiervorrichtung, die Bestandteil der Anordnung zur offline Programmierung des Messsystems ist, eine Einrichtung zur Erzeugung eines analogen Video-Ausgangssignals auf. Wenn ein Personal Computer als Auswerteinrichtung Verwendung findet, kann hierzu ein bekannter PC-TV Konverter eingesetzt werden, der an die Grafikkarte des PC angeschlossen wird. Derartige Konverter ermöglichen den Anschluss eines TV-Gerätes oder Video-Rekorders an einen PC. Sie wandeln das VGA-Signal des PC wahlweise in PAL oder NTSC um. Vorzugsweise verfügt der VGA-TV Konverter über eine Einrichtung zur automatischen Einstellung der Ausgabegröße und Position des Bildes auf dem Bildschirm.

Für den Fall, dass die Video-Messeinheit des Messsystems ein digitales Video- Ausgangssignal bereitstellen sollte, verfügt die Programmiervorrichtung über eine Einrichtung zur Erzeugung eines digitalen Video-Ausgangssignals, wobei die Ausgabeeinheit das digitale Video-Ausgangssignal nach den bekannten Standards ausgibt.

Die Datenübertragungseinrichtung ist zweckmäßigerweise ein konventionelles Verbindungskabel. Derartige Verbindungskabel für die unterschiedlichen Standards sind dem Fachmann-bekannt. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Daten als Funksignale oder optische Signale zu übertragen. Die Datenübertragungseinrichtung kann auch Bestandteil eines Netzwerks sein. Auch

kann die Übertragung der Daten mittels Datenträgern erfolgen.

Die Ausgabeeinheit der Programmiervorrichtung und die Eingabeeinheit der Auswerteinrichtung können als eine auf dem Gebiet der Messtechnik übliche Schnittstelle ausgebildet sein, beispielsweise nach dem Standard I++.

Die Programmiervorrichtung der erfindungsgemäßen Anordnung wird vorzugsweise als unabhängige Einheit zur Verfügung gestellt. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, sowohl die Auswerteinrichtung des Messsystems als auch die Programmiervorrichtung als eine Einheit, beispielsweise einen Personal- Computer bereitzustellen, auf dem zwei Programme unabhängig voneinander laufen.

Von Vorteil ist, wenn sowohl die Programmiervorrichtung als auch die Auswerteinrichtung über verschiedene Anzeigeeinheiten, beispielsweise Monitore, verfügen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, alle Abbildungen auf nur einem Monitor darzustellen. Die hierfür erforderliche Hard- und Software ist dem Fachmann bekannt.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 Eine vereinfachte schematische Darstellung der wesentlichen Komponenten eines bekannten Messsystems, das eine Video- Messeinheit und eine Auswerteinrichtung umf asst, und

Figur 2 die erfindungsgemäße Anordnung zur systemunabhängigen

Programmierung des Messsystems von Figur 1 in vereinfachter schematischer Darstellung.

Figur 1 zeigt ein bekanntes Messsystem zur automatischen Vermessung von Strukturen eines Werkstückes, bei dem es sich um ein programmierbares Koordinaten-Messgerät handelt. Das Messsystem umfasst eine Video-Messeinheit 1 und eine Auswerteinrichtung 2 als zwei unabhängige Komponenten, die zur Übertragung der entsprechenden Daten miteinander verbunden sind.

Die Video-Messeinheit 1 weist einen Messtisch 1.1 auf, auf dem das Werkstück 3 liegt. Oberhalb des Messtisches 1.1 ist an einem Gestell 1.2 eine Video-Kamera 1.3 zur Erfassung der Oberfläche des Werkstücks 3 entlang der X-, Y-, und Z- Achse längsverschiebbar geführt. Die Video-Kamera 1.3 der Video-Messeinheit 1 erzeugt ein analoges PAL oder NTSC- Video- Ausgangssignal, das Bildinformationsdaten enthält, die eine von dem optischen Messwertaufnehmer 1.3 aufgenommene Abbildung des Werkstücks 3 beschreibt. Das analoge TV- Video- Ausgangssignal in PAL oder NTSC wird auf einer Ausgabeeinheit 1.4 ausgegeben, die eine Buchse 1.4.1 zum Anschluss des Steckers 4.1 eines Video- Kabels 4 aufweist. Neben dem Video-Signal stellt die Video-Messeinheit 1 ein Signal zur Verfügung, das die X, Y und Z-Koordinaten des Mittelpunktes der von der Video-Kamera 1.3 erfassten Abbildung 3 angeben.

Die Auswerteinrichtung 2 des Messsystems kann aus einem PC mit einem Monitor bestehen, auf dem eine Bildanalyse-Software läuft. Sie verfügt über eine Eingabeeinheit 2.1 zur Eingabe des Video-Ausgangssignals der Video- Messeinheit 1. Die Eingabeeinheit 2.1 weist eine Buchse 2.1.1 auf, an den der Stecker 4.2 des Video-Kabels 4 angeschlossen ist. Neben dem Video-Signal empfängt die Auswerteinrichtung das X, Y und Z-Koordinaten-Signal der Video- Messeinheit 1. Zur Datenübertragung ist ein Datenkabel 7 vorgesehen, das an der Video-Messeinheit 1 und der Auswerteinrichtung 2 angeschlossen ist. Hierzu verfügen die Messeinheit und die Auswerteinrichtung über entsprechende Schnittstellen.

Darüber hinaus weist die Auswerteinrichtung 2 eine Einrichtung 2.2 zur Darstellung der von der Video-Kamera 1.3 aufgenommenen Abbildung des

Werkstückes 3 auf einer Anzeigeeinheit 2.3 auf. In Fig. 1 ist auf der Anzeigeeinheit 2.3 die von der Video-Messeinheit 1 aufgenommene Abbildung 3.1 des Werkstücks 3 zu erkennen. Bei der zu vermessenen Struktur handelt es sich um eine kreisförmige Ausnehmung 3.2, deren Radius zu bestimmen ist. Ferner sind die geometrischen Abmessungen weiterer geometrischer Strukturen 3.3, 3.4 des Werkstücks in einer vom Benutzer vorzugebenen Reihenfolge zu ermitteln. Hierfür wird der optische Messwertaufnehmer 1.3 der Video-Kamera 1.3 über das Werkstück entlang der X-, Y-, Z- Achse verfahren. Zur Vermessung der Strukturen verfügt die Auswerteinrichtung über eine Messeinrichtung 2.4, die eine Bildanalyseeinrichtung 2.4.1 zur Erkennung der vom Benutzer festgelegten Strukturen auf dem Werkstück aufweist.

Zur Programmierung des Messsystems werden vom Benutzer die zu vermessenden Strukturen 3.2, 3.3, 3.4 des Werkstücks 3 in einer vorgegebenen Reihenfolge ausgewählt, in dem die Video-Kamera 1.3 der Video-Messeinheit 1 über das Werkstück verfahren wird, während die Abbildung 3.1 des Werkstücks, in der die zu vermessende Struktur liegt, auf der Anzeigeeinheit betrachtet und die zu vermessenden Strukturen beispielsweise mit einer Computer-Maus 2.5 per Maus-Klick ausgewählt werden.

Nachdem der Anwender die Reihenfolge der zu vermessenden Strukturen des Werkstücks festgelegt hat (Lernprogrammierung), kann die Qualitätskontrolle der Werkstücke mit dem Messsystem vollautomatisch erfolgen. Die ermittelten Größen, beispielsweise Abstände, Durchmesser oder Winkel werden mit den Sollwerten des Werkstücks verglichen und die Toleranzen in einem Messprotokoll ausgegeben.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Anordnung zur systemunabhängigen (offline) Programmierung des bekannten Messsystems unter Bezugnahme auf Figur 2 beschrieben.

Die erfindungsgemäße Anordnung macht von der Auswerteinrichtung 2 des bekannten Messsystems Gebrauch. Die einzelnen Komponenten der Auswerteinrichtung 2 sowohl des bekannten Messsystems als auch der erfindungsgemäßen Anordnung sind daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Neben der Auswerteinrichtung 2 verfügt die erfindungsgemäße Anordnung über eine Einrichtung 5 zur Programmierung des Messsystems, die vorzugsweise eine unabhängige Einheit bildet.

Die Programmiervorrichtung 5 weist eine Einrichtung 5.1 zürn Lesen von die geometrischen Abmessungen des Werkstückes beschreibenden CAD-Daten auf. Die Daten können beispielsweise auf einer Diskette 6 bereitgestellt und in die Programmiervorrichtung eingelesen werden. Darüber hinaus weist die Programmiervorrichtung 5 eine Einrichtung 5.2 zur Verarbeitung der CAD-Daten und zur Darstellung von verschiedenen Abbildungen des Werkstücks auf einer Anzeigeeinheit 5.3 auf, die von dem Anwender ausgewählt werden können. In Fig. 2 ist auf der Anzeigeeinheit 5.3 die mit den CAD-Daten erstellte Abbildung 3.1' des Werkstücks 3 zu erkennen. Der Anwender wählt aus dem Videobild eine Abbildung 3.1' des Werkstücks aus, das die zu vermessende Struktur 3.2' zeigt. Die Abbildung 3.1 'entspricht dem realen Videobild, das ansonsten die Video-Messeinheit 1 erfassen würde.

Zur Erzeugung eines analogen TV- Video-Ausgangssignals, das Bildinformations- Daten enthält, die die vom Anmelder ausgewählte Abbildung 3.1 'des Werkstücks 3 beschreiben, verfügt die Programmiervorrichtung über eine weitere Einrichtung

5.4 und eine Ausgabeeinheit 5.5 mit einem Stecker 5.5.1 zur Ausgabe des Video- Ausgangssignals. Die Einrichtung 5.5 erzeugt ein analoges TV- Video- Ausgangssignal in PAL bzw. NTSC.

Mit einem Video-Kabel 4, das an den Buchsen 5.5.1 und 2.1.1 der Ausgabeeinheit

5.5 der Programmiervorrichtung 5 bzw. der Eingabeeinheit 2.1 der Auswerteinrichtung 2 angeschlossen ist, wird das analoge Video-Ausgangssignal der Programmiervorrichtung 5 anstelle des Video-Ausgangssignals der Video-

Messeinheit 1 des Messsystems an die Auswerteinrichtung 2 des Messsystems übertragen. Die Auswerteinrichtung erlaubt dann die Programmierung (Lernprogrammierung) des Messsystems in gewohnter Weise, wie oben beschrieben ist. Da während der Lernprogrammierung von der Video-Messeinheit 1 kein Gebrauch gemacht wird, kann die Video-Messeinheit zusammen mit einer weiteren Auswerteinrichtung zur Qualitätskontrolle eingesetzt werden.

Bei der Programmiervorrichtung 5 der erfindungsgemäßen Anordnung kann es sich um einen Personal-Computer (PC) mit einem Monitor handeln, auf dem ein Programm zur Verarbeitung von CAD-Daten und zur Darstellung der mit CAD- Daten erzeugten Abbildungen des Werkstücks läuft. Dabei ist die Einrichtung zur Erzeugung des analogen Video-Ausgangssignals ein handelsüblicher Konverter zur Umwandlung des VGA-Signals des Computers in ein TV-Video-Signal in PAL oder NTSC. Die Auswahl der unterschiedlichen Abbildungen des Werkstücks kann mittels der auf dem PC laufenden CAD-Software so erfolgen, wie mit der Video-Messeinheit. So können die Bewegungen der Video- Messeinheit in Richtung der X-, Y- und Z- Achse dadurch simuliert werden, dass ein Fenster vom Anwender vorgegeben wird, mit dem der entsprechende Ausschnitt gewählt wird. Über derartige Möglichkeiten verfügen handelsübliche CAD-Programme oder lassen sich mit den in den CAD-Programmen im allgemeinen vorhandenen Schnittstellen erzeugen.

Für den Fall, dass nicht alle zu vermessenden Strukturen auf der Anzeigeeinheit 2.3 der Auswerteinrichtung 2 angezeigt werden, ist es erforderlich, für die Simulation die X, Y, Z-Koordinaten des Mittelpunktes des Videobildes bereitzustellen. Die Bereitstellung dieser Koordinaten kann mit der Programmiervorrichtung 5 erfolgen, da das auf dem Personal-Computer laufende CAD-Programm die entsprechenden Daten ohnehin bereitstellt. Diese Daten können mit einer Datenleitung 7 von der Programmiervorrichtung 5 an die Auswerteinrichtung 2 übertragen werden. Hierzu stehen die bekannten Schnittstellen zur Verfügung.