Einstell-und Messgerät sowie Verfahren und Vorrichtung zur Justierung desselben Stand der Technik Es ist bekannt, bei Einstell-und Messgeräten mit einer Re- cheneinheit, einer Speichereinheit und einer Kamera eine Ab- laufgeradheit von linearen Bewegungsachsen mit einem Kon- trolldorn und einer Lehre durchzuführen. Hierbei wird das Einstell-und Messgerät über mechanische Hilfsmittel entspre- chend den Vorgaben des Herstellers ausgerichtet. Der Kon- trolldorn wird entlang einer linearen Bewegungsachse über ei- ne Länge von beispielsweise 500 mm abgefahren, wobei mit ei- nem Feinzeiger bzw. mit einer Messuhr oder Kamera ca. 10 Messpunkte aufgenommen werden. Mittels Ausricht-und Abdrück- schrauben oder Software wird die entsprechende lineare Bewe- gungsachse angepasst, so dass alle Messwerte innerhalb der vom Hersteller vorgegebenen Toleranz liegen. Die Art der Aus- richtung erfolgt in allen linearen Bewegungsachsen.

Ferner ist bekannt, bei Einstell-und Messgeräten eine Län- genmessabweichung, beispielsweise mittels Parallelendmaße o- der mittels Prüflehren, zu korrigieren. Dabei wird die Prüf- lehre beispielsweise auf einen Durchmesser von 100 mm einge-

stellt. Anschließend wird die Prüflehre vermessen, wobei der von 100 mm abweichende Betrag als Korrekturwert im Einstell- und Messgerät abgespeichert wird, so dass bei einer erneuten Messung 100 mm gemessen werden. Zur Korrektur anderer linea- rer Bewegungsachsen müssen erneute Messungen durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem eine Justierung mit hoher Genauigkeit erreicht werden kann, wobei gleichzeitig ein ho- her Bedienkomfort und Zeitersparnis erzielt werden sollen.

Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unter- ansprüchen und den Nebenansprüchen.

Vorteile der Erfindung Es wird ein Verfahren zur Justierung eines Einstell-und Messgeräts mit einer Recheneinheit und einer Speichereinheit sowie mit einer Kamera vorgeschlagen, wobei zur Justierung ein zumindest zweidimensionales, kalibriertes Feld vermessen wird. Es kann ein hochgenaues, schnelles und komfortables Justieren des Einstell-und Messgeräts erreicht werden, und zwar insbesondere indem für wenigstens eine Achse in Abhän- gigkeit zumindest einer zweiten Achse Korrekturwerte ermit- telt werden. Es können in einem Messvorgang Korrekturwerte für Positionsabweichungen, translatorische Abweichungen, ro- tatorische Abweichungen und Rechtwinkligkeitsabweichungen und insbesondere Korrekturwerte für mehrere lineare Bewegungsach-

sen einfach ermittelt werden. Ferner kann eine besonders kom- pakte Vorrichtung zur Justierung eines Einstell-und Messge- räts erreicht werden. Die Justierung kann in wenigen Minuten erfolgen und somit stündlich, abhängig von Temperaturänderun- gen erfolgen. Anstatt der Vermessung eines kalibrierten, zweidimensionalen Felds ist es grundsätzlich auch denkbar, ein kalibriertes, dreidimensionales Feld zu vermessen.

Vorteilhaft werden die Korrekturwerte als Kennfeld gespei- chert, und zwar indem die Korrekturwerte entsprechend der Ki- nematik starrer Körper abgelegt bzw. durch Interpolation zwi- schen den einzelnen Korrekturwerten Graphen bestimmt und ein flächendeckendes Kennfeld ermittelt wird. Durch das Kennfeld kann eine vorteilhaft genaue Justierung über einen großen Messbereich, insbesondere über den gesamten Messbereich des Einstell-und Messgeräts erreicht werden.

Das kalibrierte Feld kann zur Justierung manuell, teilweise automatisiert oder vollautomatisiert vermessen werden, wobei mit ansteigendem Automatisierungsgrad ein zunehmender Komfort und Zeitgewinn erreicht werden kann.

Das kalibrierte Feld kann von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Vorrichtungen gebildet sein. Besonders vorteilhaft jedoch von einer Platte mit mehreren, kalibrier- ten Messstellen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Vorteilhaft sind entlang zumindest zwei Achsen jeweils zumin- dest zwei Messstellen und besondere vorteilhaft zahlreiche Messstellen mit einem kleinen Abstand angeordnet. Je mehr

Messstellen das Feld aufweist, umso ein genaueres Kennfeld kann erreicht werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Platte aus einer Faserke- ramik hergestellt ist, und zwar besonders vorteilhaft aus ei- ner Faserkeramik mit einem im Vorzeichen negativen und im Be- trag kleinen Ausdehnungskoeffizienten. Eine Temperaturabhän- gigkeit der Vorrichtung kann zumindest weitgehend vermieden und es kann vorteilhaft zumindest weitgehend unabhängig von der Temperatur stets eine genaue Justierung des Einstell-und Messgeräts erreicht werden.

Um die Vorrichtung vorteilhaft bei Einstell-und Messgeräten anwenden zu können, die mit einem so genannten Durchlichtver- fahren arbeiten, sind die Messstellen vorteilhaft von durch die Platte hindurchtretenden Kanälen gebildet. Grundsätzlich kann jedoch die erfindungsgemäße Lösung auch bei Einstell- und Messgeräten eingesetzt werden, die nach einem so genann- ten Auflichtverfahren arbeiten.

Sind die Kanäle konisch ausgebildet, können die Messstellen durch die Kamera einfach scharf erfasst werden. Teure Kameras mit einer besonders hohen Bildauflösung können vermieden wer- den.

Ist nach einem Messvorgang, insbesondere nach einem automati- sierten Messvorgang, wenigstens eine Messstelle des kalib- rierten Felds zur Korrektur eines Korrekturwerts erneut ge- zielt ansteuerbar, können Justierfehler einfach vermieden und insbesondere kann ein hochgenaues Kennfeld erreicht werden.

Zeichnung Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe- schreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.

Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen- fassen.

Es zeigen : Fig. 1 ein Einstell-und Messgerät, Fig. 2 eine Vorrichtung mit einer Platte, die mehrere kalibrierte Messstellen aufweist, Fig. 2a einen Ausschnitt der Vorrichtung aus Fig. 2 mit einer Haltevorrichtung in einer Seitenan- sicht, Fig. 3 ein Bildschirm aus Fig. 1 in vergrößerter Dar- stellung bei einem Messvorgang, Fig. 4 der Bildschirm aus Fig. 1 nach dem Messvorgang und Fig. 5 der Bildschirm aus Fig. 1 nach der Berechnung eines Kennfelds.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Fig. 1 zeigt ein Einstell-und Messgerät 1 mit einer Rechen- einheit 10, einer Speichereinheit 12, einem Bildschirm 26 so-

wie mit einem verfahrbaren Optikträger 28. Der Optikträger 28 ist entlang zwei Achsen X, Z verfahrbar und trägt eine CCD- Kamera 14 sowie eine nicht näher dargestellte Beleuchtungs- einheit auf der der Kamera 14 gegenüberliegenden Seite. Der Optikträger 28 kann angetrieben von einer Antriebseinheit und auch manuell mit einem Bedienelement 30 verfahren werden.

In einer Werkzeugaufnahme 32 ist eine spezielle Haltevorrich- tung 34 mit einem konischen Einsteckmittel 36 und einem Auf- nahmemittel 38 mit einer Schwalbenschwanzführung 40 einge- setzt, in der eine Vorrichtung mit einem der Schwalben- schwanzführung 40 angepassten Trägerteil 42 gehalten ist (Fig. 1, 2 und 2a). Das Einsteckmittel kann jedoch auch ande- re, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Formen aufweisen, wie z. B. zylindrisch usw. Die Vorrichtung umfasst eine recht- eckige Platte 18 aus Faserkeramik, die einen Ausdehnungskoef- fizienten a von-1-10-6 1/K aufweist. Die Platte 18 umfasst über 100 kalibrierte, bezifferte Messstellen 20,22, 24, die entlang der X-Achse und Z-Achse angeordnet sind und ein zwei- dimensionales, kalibriertes Feld 16 aufspannen. Die Messstel- len 20 sind in einem gleichbleibenden Abstand parallel zu den Rändern der Platte 18 in einer umlaufenden Reihe mit einem Abstand von ca. 15 mm angeordnet. Es sind jedoch auch kleine- re und größere Abstände denkbar. Die Messstellen 24 sind bei unterschiedlichen Z-Werten in entlang der X-Achse verlaufen- den Reihen angeordnet, während die Messstellen 22 im Wesent- lichen im mittleren Bereich der Platte 18 in einer entlang der Z-Achse verlaufenden Reihe angeordnet sind.

Die Messstellen 20, 22,24 werden von durch die Platte 18 hindurchtretenden, konischen Kanälen gebildet, die in Hartme-

tallbuchsen 44 mittels einer Reibahle oder ähnlichen Werkzeu- gen eingebracht sind und die sich von einer Rückseite 50 zu einer Vorderseite 52 der Platte 18 verjüngen. Bei der Her- stellung der Platte 18 werden in einem ersten Schritt Bohrun- gen für die Messstellen 20,22, 24 in die Platte 18 einge- bracht. Anschließend werden die Hartmetallbuchsen 44 mit den konischen Kanälen in die Platte 18 eingesetzt, gleichmäßig ausgerichtet und verklebt. Darauf folgend werden die Mittel- punkte der konischen Kanäle kalibriert bzw. deren Position auf der Platte 18 mittels Normalen bzw. mittels Normalmess- einrichtungen vermessen, wobei die Normale und die Normal- messeinrichtungen auf nationale Normale der physikalischen technischen Bundesanstalt rückführbar sind. Die Positionen der Mittelpunkte auf der Platte 18 bzw. zueinander werden an- schließend in Dateiform abgelegt. Jede Platte 18 erhält somit ihre eigene Messdatei.

Anschließend wird die Platte 18 an einem ersten Ende im Trä- gerteil 42 zwischen zwei Halteplatten 46,48 mit einer Spann- schraube 54 eingespannt, wobei die Lage der Platte 18 zwi- schen den Halteplatten 46, 48 mittels Distanzmitteln 56, 58, 60 justiert werden kann. An einem zweiten Ende der Platte 18 befinden sich weitere Distanzmittel 56', 58', 60'und eine Montageöffnung 62, um die Platte 18 auch in einer um 180° verdrehten Stellung zwischen den Halteplatten 46,48 montie- ren zu können.

Bei der Justierung des Einstell-und Messgeräts 1 mit der Vorrichtung wird das zweidimensionale, kalibrierte Feld 16 automatisiert vermessen, wobei Korrekturwerte X-Diff für die X-Achse in Abhängigkeit der Z-Achse und Korrekturwerte Z-Diff

für die Z-Achse in Abhängigkeit von der X-Achse ermittelt werden.

Zum Start des Messvorgangs wird die Platte 18 soweit in der Werkzeugaufnahme 32 geschwenkt, bis die Messstellen 20,22, 24 in einer Schärfeebene der Kamera 14 liegen. Anschließend wird die Kamera 14 manuell zu der mit eins bezifferten Mess- stelle 20 verfahren. Durch Klicken auf eine Menütaste F3 wird die mit der Kamera 14 angefahrene Messstelle 20 mit der Zif- fer eins, und zwar der Mittelpunkt der Messstelle 20 als Startpunkt übernommen. Durch Klicken auf eine Menütaste F5 wird der automatisierte Messvorgang gestartet. Die Positionen der Messstellen 20 entlang den Rändern der Platte 18 werden gemäß einem im Einstell-und Messgerät 1 abgelegten Programm nacheinander vermessen, und zwar indem die Öffnungen der ko- nischen Kanäle auf der Vorderseite 52 vermessen und die Lage deren Mittelpunkte im Werkzeugkoordinatensystem anschließend berechnet werden (Fig. 3). Zur Ermittlung der Korrekturwerte X-Diff, Z-Diff werden die Messergebnisse mit den zuvor in das Einstell-und Messgerät 1 eingespielten Messdaten der Messda- tei der verwendeten Platte 18 verglichen (Fig. 4). Sollten bei einer Messstelle 20 ungewöhnlich große Korrekturwerte X- Diff, Z-Diff ermittelt worden sein, kann diese Messstelle 20 einfach durch Klicken auf die Menütaste F6 und auf die in ei- ner Tabelle aufgelisteten Werte für die Messstelle 20 erneut vermessen werden. Die Messstelle 20 wird anschließend vom Op- tikträger 28 automatisch angefahren. Möglich ist auch, dass ein Messergebnis eliminiert und bei der weiteren Berechnung des Kennfelds unberücksichtigt bleibt.

Mit Menütasten F9 und F11 können sowohl alle wie auch einzel- ne Koordinaten der Messstellen 20,22, 24 überprüft werden, wobei hier bereits bei den Messergebnissen die Korrekturwerte X-Diff, Z-Diff addiert sind.

Sind sämtliche Korrekturwerte X-Diff, Z-Diff ermittelt, wird aus den Korrekturwerten X-Diff, Z-Diff durch Interpolation ein Kennfeld errechnet, aus dem flächendeckend über das von den Messstellen 20,22, 24 aufgespannte zweidimensionale Feld Korrekturwerte X-Diff, Z-Diff ausgelesen werden können. Sich ergebende Graphe können durch Klicken auf eine Menütaste Fl angezeigt werden (Fig. 5). Durch Klicken auf die Menütaste F8 kann anschließend das ermittelte Kennfeld in der Speicherein- heit 12 des Einstell-und Messgeräts 1 abgespeichert werden.

Durch Klicken auf eine Menütaste F6 können die Positionen einzelner Messstellen 20,22, 24 vermessen werden, und zwar können insbesondere nach der Ermittlung des Kennfelds die Po- sitionen der Messstellen 22 vermessen werden, um festzustel- len, ob durch die Berücksichtigung der aus dem Kennfeld aus- gelesenen Korrekturwerte X-Diff, Z-Diff Messergebnisse mit gewünscht kleinen Toleranzen erreicht werden können.

Mit einer Menütaste F7 kann eine Menüebene zurückgegangen werden und mit einer Menütaste F12 kann ein Hilfeprogramm aufgerufen werden.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann ein Kennfeld in belie- bigen Messteilbereichen und besonders vorteilhaft im gesamten Messbereich des Einstell-und Messgeräts 1 erreicht werden.

Es können unterschiedlich große Platten mit unterschiedlichen

Formen vermessen werden, es können nur Teilbereiche der Plat- te 18 vermessen werden, beispielsweise können anstatt der Messstellen 20 entlang des linken oder des rechten Rands der Platte 18 die Messstellen 22 vermessen werden, oder die Plat- te 18 kann mit ihrem Trägerteil 42 in der Schwalbenschwanz- führung 40 verschoben werden, um das Einstell-und Messgerät 1 in unterschiedlichen Messteilbereichen zu justieren.

Anstatt einer automatisierten Vermessung der Platte 18 ist auch denkbar, dass die Platte 18 zur Justierung des Einstell- und Messgeräts 1 manuell vermessen wird, d. h. dass sämtliche oder einzelne Messstellen 20 manuell angefahren werden.

Ist das Einstell-und Messgerät 1 justiert, werden bei zu- künftigen Messungen stets aus dem in der Speichereinheit 12 abgespeicherten Kennfeld Korrekturwerte ausgelesen und bei den aktuellen Messergebnissen hinzuaddiert, um anschließend korrigierte Messergebnisse ausgeben zu können.

Bezugszeichen 1 Einstell-und Mess- gerät 10 Recheneinheit 12 Speichereinheit 14 Kamera 16 Feld 18 Platte 20 Messstelle 22 Messstelle 24 Messstelle 26 Bildschirm 28 Optikträger 30 Bedienelement 32 Werkzeugaufnahme 34 Haltevorrichtung 36 Einsteckmittel 38 Aufnahmemittel 40 Schwalbenschwanz- führung 42 Trägerteil 44 Hartmetallbuchsen 46 Halteplatte 48 Halteplatte 50 Rückseite 52 Vorderseite 54 Spannschraube 56 Distanzmittel 58 Distanzmittel 60 Distanzmittel 62 Montageöffnung X Achse Z Achse X-Diff Korrekturwert Z-Diff Korrekturwert a Ausdehnungskoeffi- zient