CH683031A5

CH683031A5 - Device and method for non-contact measurement of the contour of a piece.

Info

Publication number: CH683031A5
Application number: CH286391A
Authority: CH
Inventors: Gottlieb Horak
Original assignee: Gottlieb Horak
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1993-12-31
Also published as: DE4232236C2; DE4232236A1

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum berüh-rungsiosen Ausmessen der Kontur eines Stückes mit einem streifenförmigen Laserstrahl gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3 sowie Ausmessverfahren gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 6, 8 und 9. The invention relates to a device for the contactless measurement of the contour of a piece with a strip-shaped laser beam according to the preamble of patent claims 1 and 3 and measuring method according to the preamble of patent claims 6, 8 and 9.

Es sind bereits verschiedene Einrichtungen und Verfahren bekannt, die unter der Verwendung von Laserstrahlen, insbesondere von streifenförmigen Laserstrahlen, ein berührungsloses Ausmessen von Werkstücken oder Werkzeugen gestatten. Various devices and methods are already known which allow the non-contact measurement of workpieces or tools using laser beams, in particular strip-shaped laser beams.

Eine artgleiche Einrichtung ist in der europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer EP-A 0 346 288 offenbart. Auf einer Tischplatte sind ein Kreuzschlitten mit einem Spindelstock sowie eine Laserlichtschranke angeordnet. Ein in einer Spannzange des Spindelstockes eingespanntes Werkstück ist um seine Drehachse drehbar und in eine Y-Richtung längs seiner Drehachse und in eine X-Richtung quer zu seiner Drehachse verschiebbar. Ein streifenförmiger Laserstrahl der Laserlichtschranke steht senkrecht zu den genannten Verschieberichtungen. Das Werkstück wird, ausgehend von einer Messausgangsstellung, in Y-Richtung verschoben, bis es den streifenförmigen Laserstrahl teilweise unterbricht. Durch Rotation des Werkstückes um seine Drehachse werden, indem der streifenförmige Laserstrahl unterschiedlich abgedeckt wird, die Polarkoordinaten des Werkstük-kes bestimmt. Nach einer Umdrehung um 360° wird das Werkstück um einen Betrag in der Y-Richtung verschoben und die Bestimmung der Polarkoordinaten wiederholt. Die Bewegungen des Werkstückes sind mittels eines Prozessors steuerbar. Die Messwerte werden in einem Arbeitsspeicher gespeichert und mit eingegebenen Sollwerten verglichen. Der maximale Ist-Wert des Durchmessers, das effektive Zentrum und die Abweichung des Zentrums von der Drehachse (Exzentrizität) des Werkstückes werden jeweils berechnet, gespeichert und angezeigt. Die offenbarte Einrichtung ist nicht geeignet, um Längen von Werkstücken, Breiten von in das Werkstück eingeschnittenen Nuten oder die Länge von vorstehenden Zapfen mit genügender Genauigkeit zu messen. Da der Laserstrahlstreifen eine Dicke von typischerweise etwa 0,02 mm aufweist, können insbesondere Kanten eines Werkstückes, deren Verlauf mit dem streifenförmigen Laserstrahl eine schleifende Schnittstelle bilden, nicht mit der gewünschten Präzision gemessen werden. Die Genauigkeit entspricht ungefähr der Dicke des Laserstrahlstreifens. A similar device is disclosed in the European patent application with the publication number EP-A 0 346 288. A cross slide with a headstock and a laser light barrier are arranged on a table top. A workpiece clamped in a collet of the headstock can be rotated about its axis of rotation and displaceable in an Y direction along its axis of rotation and in an X direction transversely to its axis of rotation. A strip-shaped laser beam from the laser light barrier is perpendicular to the displacement directions mentioned. Starting from a measurement starting position, the workpiece is shifted in the Y direction until it partially interrupts the strip-shaped laser beam. The polar coordinates of the workpiece are determined by rotating the workpiece about its axis of rotation by covering the strip-shaped laser beam differently. After a rotation of 360 °, the workpiece is shifted by an amount in the Y direction and the determination of the polar coordinates is repeated. The movements of the workpiece can be controlled by means of a processor. The measured values are saved in a working memory and compared with entered target values. The maximum actual value of the diameter, the effective center and the deviation of the center from the axis of rotation (eccentricity) of the workpiece are calculated, saved and displayed. The device disclosed is not suitable for measuring lengths of workpieces, widths of grooves cut into the workpiece or the length of protruding pins with sufficient accuracy. Since the laser beam strip typically has a thickness of approximately 0.02 mm, in particular edges of a workpiece, the course of which forms a grinding interface with the strip-shaped laser beam, cannot be measured with the desired precision. The accuracy corresponds approximately to the thickness of the laser beam strip.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Einrichtungen und Verfahren aufzuzeigen, die ein berührungsloses Ausmessen der Kontur von Werkstücken oder Werkzeugen mit Laserstrahlen gestatten, wobei die örtliche Lage aller Kanten des auszumessenden Stückes unabhängig von der Richtung ihres Verlaufes mit einer gegenüber dem bekannten Stand der Technik wesentlich erhöhten Genauigkeit bestimmt werden kann. It is the object of the present invention to show devices and methods which allow a contact-free measurement of the contour of workpieces or tools with laser beams, the local position of all edges of the piece to be measured, regardless of the direction of its course, with a compared to the known prior art significantly increased accuracy can be determined.

Die Lösung dieser Aufgabe sieht Einrichtungen und Verfahren vor, die durch die Merkmale in den kennzeichnenden Teilen der unabhängigen Patentansprüche 1, 3, 6, 8 und 9 gekennzeichnet sind. The solution to this problem provides devices and methods which are characterized by the features in the characterizing parts of independent claims 1, 3, 6, 8 and 9.

Indem dafür gesorgt wird, dass mindestens ein streifenförmiger Laserstrahl vorhanden ist, der im wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse des auszumessenden Stückes verläuft, wobei die Neigung des Laserstrahlstreifens die rechtwinklig zur Richtung des Laserstrahles verlaufende Tangente an den gerade auszumessenden Konturpunkt des Stückes möglichst in einem grossen Winkel schneidet, können die vorgenannten Probleme beseitigt werden. Da ein die Einrichtung steuerndes Rechenmittel Abmessungssolldaten eines auszumessenden Stückes enthält, ist der Verlauf der Kontur des auszumessenden Stückes bekannt. By ensuring that there is at least one strip-shaped laser beam which runs essentially at right angles to the longitudinal axis of the piece to be measured, the inclination of the laser beam strip intersecting the tangent at right angles to the direction of the laser beam at the contour point of the piece to be measured as far as possible at a large angle , the above problems can be eliminated. Since a computing means controlling the device contains nominal target data of a piece to be measured, the course of the contour of the piece to be measured is known.

Es kann entweder die Neigung des Laserstrahlstreifens, mit dem die Messung durchgeführt wird, so nachgeführt werden, dass keine schleifenden Schnittpunkte mit dem Stück entstehen oder es kann aus mehreren Laserstrahlstreifen mit fest vorgegebener Neigungsrichtung zur Längsachse des Stückes zum Durchführen einer Messung jeweils derjenige ausgewählt werden, der zur entsprechenden Kante des Stückes günstig geneigt ist. Either the inclination of the laser beam strip with which the measurement is carried out can be tracked in such a way that there are no grinding intersections with the piece, or one can be selected from several laser beam strips with a predetermined direction of inclination to the longitudinal axis of the piece in order to carry out a measurement, which is favorably inclined to the corresponding edge of the piece.

Anhand von Figuren werden zwei Ausführungsbeispiele in der Folge näher beschrieben. Es zeigen Two exemplary embodiments are described in more detail below with the aid of figures. Show it

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer erfindungsge-mässen Einrichtung in isometrischer Darstellung; Figure 1 is an overall view of an inventive device in an isometric view.

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer Laserlichtschranke der Einrichtung gemäss der Fig. 1 in einer Seitenansicht; FIG. 2 shows a side view of a first embodiment of a laser light barrier of the device according to FIG. 1;

Fig. 3 die Laserlichtschranke gemäss der Fig. 2 in einem Schnitt III-III; 3 shows the laser light barrier according to FIG. 2 in a section III-III;

Fig. 4 eine Vergrösserung des in der Fig. 3 mit A bezeichneten Ausschnittes; Fig. 4 is an enlargement of the section designated by A in Fig. 3;

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform einer Laserlichtschranke der Einrichtung gemäss der Fig. 1 in einer Seitenansicht; 5 shows a second embodiment of a laser light barrier of the device according to FIG. 1 in a side view;

Fig. 6 die Laserlichtschranke gemäss der Fig. 5 in einem Schnitt Vl-Vl und 6 shows the laser light barrier according to FIG. 5 in a section VI-VI and

Fig. 7 eine vergrösserte Darstellung der Detektorvorrichtung gemäss der Fig. 5 und 6. 7 is an enlarged view of the detector device according to FIGS. 5 and 6.

Die Fig. 1 zeigt die Gesamtübersicht einer erfin-dungsgemässen Einrichtung zum berührungslosen Ausmessen der Kontur eines Stückes, insbesondere eines Werkzeuges wie eines Fräsers, Bohrers oder einer Reibahle, oder eines Werkstückes wie eines Fräs- oder Drehteiles. Eine Tischplatte 1 ruht auf Stützen 2. Auf der Tischplatte 1 ist eine Aufspannvorrichtung 3, 4, welche im wesentlichen einen Kreuzschlitten 3 und einen Spindelstock 4 um-fasst, angeordnet. Der Spindelstock 4 weist eine drehbare Spindel mit einer einsetzbaren Spannzange 9 zum Einspannen eines auszulassenden Stük-kes 10 auf. Der Kreuzschlitten seinerseits besteht auf einem Y-Schlitten 6, der auf der Tischplatte 1 montiert ist sowie aus einem X-Schlitten 5, der auf dem Y-Schlitten 6 angeordnet ist. Auf dem letzteren ist der Spindelstock 4 befestigt. Der Y-Schlitten 6 ist in einer Y-Richtung, welche sich längs zur Spindellängsachse bzw. zur Längsachse des auszumessenden Stückes 10 erstreckt, verschiebbar gebaut. 1 shows the overall overview of a device according to the invention for the contactless measurement of the contour of a piece, in particular a tool such as a milling cutter, drill or reamer, or a workpiece such as a milling or turned part. A table top 1 rests on supports 2. On the table top 1 there is a clamping device 3, 4 which essentially comprises a cross slide 3 and a headstock 4. The headstock 4 has a rotatable spindle with an insertable collet 9 for clamping a piece 10 to be omitted. The cross slide in turn consists of a Y-slide 6, which is mounted on the table top 1, and an X-slide 5, which is arranged on the Y-slide 6. On the latter, the headstock 4 is attached. The Y slide 6 is constructed to be displaceable in a Y direction, which extends along the longitudinal axis of the spindle or the longitudinal axis of the piece 10 to be measured.

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Der X-Schlitten 5 ist in einer X-Richtung, welche rechtwinklig zur Y-Richtung verläuft, bewegbar. Die durch ein Verschieben des auszumessenden Stük-kes 10 in der X- und Y-Richtung aufgespannte Ebene verläuft parallel zur Oberfläche der Tischplatte 1. Die Schlittenführungen des Y-Schlittens 6 als auch des X-Schiittens 5 sind mit Abdeckbälgen 8 gegen Verschmutzungen und Staubablagerungen geschützt. Der Spindelstock 4 ist mit einer Haube 7 abgedeckt. Im weiteren ist auf der Tischplatte 1 eine Laserlichtschranke 11 angeordnet. Diese um-fasst einen Schrankenträger 21, der mit der Tischplatte 1 verbunden ist und der sich im wesentlichen senkrecht von der Tischplatte abhebt. Am Schrankenträger 21 ist eine sich nach seitwärts erstrek-kende und im wesentlichen in der X-Richtung verlaufende U-förmige Gabel 18 dem auszumessenden Stück 10 zugeneigt montiert. Die letztere weist einen ersten Schenkel 19 auf, in dessen Endbereich eine Laserstrahlstreifenquelle eingebaut ist und besitzt einen zweiten Schenkel 20, in dem eine Detektorvorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins mindestens eines Teiles eines streifenförmigen Laserstrahles angeordnet ist. Die Laserstrahlstreifenquelle sendet mindestens einen streifenförmigen Laserstrahl 12 in einer Richtung, die sich im wesentlichen rechtwinklig zu der durch die X- und Y-Richtungen aufgespannten Ebene erstreckt gegen die Detektorvorrichtung. Zwischen den genannten Schenkeln 19, 20 der Gabel 18 kann das auszumessende Stück 10 derart bewegt werden, dass ein Teilbereich des wenigstens einen Laserstrahlstreifens von derjenigen Kante des Stückes unterbrochen wird, an welcher eine Messung vorzunehmen ist. In der gezeigten Gesamtübersicht ist seitlich der einen Stütze 2 ein Schrank 13 angebaut, in welchem Rechenmittel 15 und Steuermittel 16 untergebracht sind. Eine nicht näher dargestellte Bedienungskonsole für die Einrichtung kann beispielsweise auf der mit 14 bezeichneten Frontseite der Tischplatte 1 untergebracht sein. Wie weiter aus der Fig. 1 ersichtlich ist, besteht der streifenförmige Laserstrahl 12 aus einem ersten Laserstrahlstreifen 26 und einem zweiten Laserstrahlstreifen 27. Die Strahlungsrichtung der beiden Laserstrahlstreifen ist gleich. Sie bilden ein Laserstrahlkreuz. The X slide 5 is movable in an X direction, which is perpendicular to the Y direction. The plane spanned by displacing the piece 10 to be measured in the X and Y directions runs parallel to the surface of the table top 1. The slide guides of the Y slide 6 and the X slide 5 are provided with cover bellows 8 against dirt and dust deposits protected. The headstock 4 is covered with a hood 7. Furthermore, a laser light barrier 11 is arranged on the table top 1. This comprises a barrier support 21 which is connected to the table top 1 and which stands out essentially vertically from the table top. On the barrier support 21, a U-shaped fork 18 which extends sideways and runs essentially in the X direction is inclined towards the piece 10 to be measured. The latter has a first leg 19, in the end region of which a laser beam strip source is installed, and has a second leg 20, in which a detector device for determining the presence of at least part of a strip-shaped laser beam is arranged. The laser beam stripe source sends at least one stripe-shaped laser beam 12 in a direction that extends substantially at right angles to the plane spanned by the X and Y directions against the detector device. The piece 10 to be measured can be moved between the said legs 19, 20 of the fork 18 such that a portion of the at least one laser beam strip is interrupted by that edge of the piece on which a measurement is to be carried out. In the overall overview shown, a cabinet 13 is mounted on the side of the support 2, in which computing means 15 and control means 16 are accommodated. A control console for the device, which is not shown in any more detail, can be accommodated, for example, on the front side of the table top 1, designated by 14. 1, the strip-shaped laser beam 12 consists of a first laser beam strip 26 and a second laser beam strip 27. The direction of radiation of the two laser beam strips is the same. They form a laser beam cross.

Das Rechenmittel 15 und das Steuermittel 16 sind dazu bestimmt, einerseits die relativen Positionen des X-Schiittens und des Y-Schlittens bzw. die relative Lage des auszumessenden Stückes 10 ausgehend von einem Messnullpunkt einerseits dauernd zu ermitteln und andererseits neue Stellungen vorzugeben. Dies kann beispielsweise so geschehen wie es in der eingangs bereits erwähnten europäischen Patentanmeldung EP-A 0 346 288 beschrieben ist. The computing means 15 and the control means 16 are intended, on the one hand, to continuously determine the relative positions of the X-slide and the Y-slide or the relative position of the piece 10 to be measured, starting from a measurement zero point, and on the other hand to specify new positions. This can be done, for example, as described in the European patent application EP-A 0 346 288 already mentioned at the beginning.

Wie bereits einleitend gesagt worden ist, geht es bei der vorliegenden Erfindung darum, Ungenauig-keiten beim Messen, wie sie beispielsweise bei der genannten, zum Stand der Technik gehörenden Einrichtung dann entstehen, wenn der streifenförmige Laserstrahl die Tangente an einen gerade auszumessenden Konturpunkt des Stückes, die sich parallel zur X-, Y-Ebene erstreckt, in einem spitzen Winkel schneidet, zu verkleinern. Relativ gross ist bei der zum Stand der Technik zählenden Einrichtung die Messungenauigkeit dann, wenn Konturpunkte vorhanden sind, deren Tangenten parallel zum Laserstrahlstreifen gerichtet sind. As has already been said in the introduction, the present invention is concerned with inaccuracies in measurement, such as those which arise, for example, in the aforementioned state-of-the-art device, when the strip-shaped laser beam strikes the tangent to a contour point of the piece that is to be measured that extends parallel to the X, Y plane, cuts at an acute angle. The measurement inaccuracy in the device belonging to the prior art is relatively large if there are contour points whose tangents are directed parallel to the laser beam strip.

Im folgenden wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen gezeigt, welche Massnahmen getroffen werden können, um die soeben genannten Messun-genauigkeiten zu verkleinern. Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt. Die Fig. 2 zeigt einen Teil der Laserlichtschranke 11 von vorne in der Längsrichtung des auszumessenden Stückes 10 betrachtet, welches in diesem Fall ein Fräswerkzeug ist. Ein Schnitt durch die Laserlichtschranke 11 entlang der strichpunktierten Linie III-III ist in der Fig. 3 dargestellt. Die Fig. 4 schlussendlich zeigt den in der Fig. 3 mit dem Kreis A angedeuteten Ausschnitt vergrössert. The following uses two exemplary embodiments to show which measures can be taken to reduce the measurement inaccuracies just mentioned. A first embodiment is shown in FIGS. 2, 3 and 4. 2 shows a part of the laser light barrier 11 viewed from the front in the longitudinal direction of the piece 10 to be measured, which in this case is a milling tool. A section through the laser light barrier 11 along the dash-dotted line III-III is shown in FIG. 3. Finally, FIG. 4 shows the detail indicated by the circle A in FIG. 3 enlarged.

Die Laserstrahlstreifenquelle 22, clie im Endbereich des ersten Schenkels 19 der Gabel 18 angeordnet ist, weist zwei im wesentlichen punktförmige Laserlichtquellen auf, deren Licht je mit optischen Mitteln zu zwei Laserstrahlstreifen 26, 27 aufgeweitet werden. Die beiden Laserstrahlstreifen 26, 27 des Gesamtlaserstrahles 12 sind rechtwinklig zueinander angeordnet und bilden zusammen ein Laserstrahlkreuz. Dieses ist insbesondere in den Fig. 3 und 4 deutlich sichtbar. Im Endbereich des zweiten Schenkels 20 der Gabel 18 ist dem Laserlichtstrahlbündel die Detektorvorrichtung 23 entgegengerichtet. Diese weist ebenfalls optische Mittel auf, um die beiden rechtwinklig zueinander angeordneten Laserstrahlstreifen 26, 27 empfangen zu können. Die optischen Mittel sind derart ausgebildet, dass die Breite von jedem der Laserstrahlstreifen weiter aufgeweitet wird, wobei das Licht eines jeden Streifens schlussendlich je auf ein einzeiliges Array von lichtempfindlichen Elementen projiziert wird. Die Messgenauigkeit wird durch das Mass der erfolgten Ausweitung und durch den Abstand zweier benachbarter lichtempfindlicher Elemente bestimmt. The laser beam strip source 22, which is arranged in the end region of the first leg 19 of the fork 18, has two essentially point-shaped laser light sources, the light of which is expanded to two laser beam strips 26, 27 by optical means. The two laser beam strips 26, 27 of the total laser beam 12 are arranged at right angles to one another and together form a laser beam cross. This is clearly visible in particular in FIGS. 3 and 4. In the end region of the second leg 20 of the fork 18, the detector device 23 is directed towards the laser light beam. This also has optical means in order to be able to receive the two laser beam strips 26, 27 arranged at right angles to one another. The optical means are designed in such a way that the width of each of the laser beam strips is widened further, the light from each strip ultimately being projected onto a single-line array of light-sensitive elements. The measurement accuracy is determined by the extent of the expansion and the distance between two adjacent photosensitive elements.

Im folgenden soll nun ein Messvorgang anhand der Fig. 4 näher beschrieben werden. Das als Beispiel dargestelle Fräswerkzeug 10 ist auszumessen. Seine kennzeichnenden Daten wie der gewünschte Schneidendurchmesser und die Ausbildung des Fräskopfes beispielsweise dessen mit 36 bezeichneter Radius werden vorgängig über die Konsole als Abmessungssolldaten eingegeben und im Rechenmittel abgespeichert. Der Kreuzschlitten mit dem eingespannten Fräswerkzeug 10 wird in der X-Richtung verschoben bis die Längsachse des Fräswerkzeuges 10 den zweiten Laserstrahlstreifen 27 quert. Dann wird der Kreuzschlitten in der Y-Richtung soweit verfahren, bis der zweite Laserstrahlstreifen 27 vom freien Ende des Fräswerkzeuges 10 teilweise unterbrochen wird. Diese Stellung wird vom Rechenmittel als Messnullpunkt den nun folgenden Messungen zugrunde gelegt. Es leuchtet ein, dass durch die genannte Aufweitung, die jeder der Laserstrahlstreifen 26, 27 in seiner Breite in der Detektorvorrichtung 23 erfährt, ein Messnullpunkt wesentlich genauer bestimmt und festgelegt werden kann als wenn nur der erste Laserstrahlstreifen 26 vorhanden wäre, der vom freien Ende des Fräswerkzeuges 10 schleifend geschnitten würde, wo5 A measuring process will now be described in more detail below with reference to FIG. 4. The milling tool 10 shown as an example is to be measured. Its characteristic data, such as the desired cutting edge diameter and the design of the milling head, for example its radius denoted by 36, are entered beforehand via the console as the desired dimension data and stored in the computing means. The cross slide with the clamped milling tool 10 is displaced in the X direction until the longitudinal axis of the milling tool 10 crosses the second laser beam strip 27. Then the cross slide is moved in the Y direction until the second laser beam strip 27 is partially interrupted by the free end of the milling tool 10. This position is used by the computing means as the measurement zero for the following measurements. It is obvious that the aforementioned widening, which each of the laser beam strips 26, 27 experiences in its width in the detector device 23, enables a measurement zero point to be determined and determined much more precisely than if only the first laser beam strip 26 were present, which extends from the free end of the Milling tool 10 would be cut, where5

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durch im einzeiligen Array der lichtempfindlichen Elemente eines oder mehrere davon abgedeckt würden. Weil nur ein einzeiliges Array vorhanden ist, könnte die Messgenauigkeit in diesem Fall nicht grösser sein als die Dicke des ersten Laserstrahlstreifens 26 von typischerweise 0,02 Millimeter. by covering one or more of them in the one-line array of the photosensitive elements. Because there is only a one-line array, the measurement accuracy in this case could not be greater than the thickness of the first laser beam strip 26 of typically 0.02 millimeters.

Anhand der eingegebenen Abmessungssolldaten wird nun das Fräswerkzeug 10 relativ zum Kreuzungspunkt der beiden Laserstrahlstreifen 26, 27 verfahren. Nach bestimmbaren, kleinen Verfahr-strecken werden neue Messungen durchgeführt. Es kann entweder die Soll-Konturlinie 25, des auszumessenden Stückes 10 abgefahren werden oder es können nur einzelne gemäss den Abmessungssolldaten festlegbare Koordinatenpunkte vermessen werden. Im wesentlichen ist zu vermerken, dass für jeden der auszumessenden Ist-Konturpunkte die alle auf der Ist-Konturlinie 24 des Stückes 10 liegen sowohl ein Messresultat herrührend vom ersten Laserstrahlstreifen 26 als auch ein Messresultat herrührend vom zweiten Laserstrahlstreifen 27 erfasst werden. Die Tangente 32 an den auszumessenden Soll-Konturpunkt 37 kann vom Rechenmittel bestimmt werden. In die Auswertung der Messreihe miteinbezogen wird dann vom Rechenmittel schlussendlich nur das Messresultat, das von demjenigen Laserstrahlstreifen 26, 27 herrührt, der die genannte Tangente 32 mit dem grösseren Winkel 34, 35 schneidet. In dem in der Fig. 4 gezeigten Ausschnitt wäre dies für den ausgewählten Soll-Konturpunkt 37 dasjenige des ersten Laserstrahlstreifens 26. Sein Schnitt- bzw. Neigungswinkel 34 zur Tangente 32 ist grösser als der Neigungswinkel 35 des zweiten Laserstrahlstreifens 27 zur genannten Tangente 32. In die Auswertung einbezogen wird hier also die mit 30 bezeichnete X-Wertabweichung zwischen dem Soll-Konturpunkt 37 auf der Sollkonturlinie 25 und dem mit dem ersten Laserstrahlstreifen 26 gemessenen Ist-Konturpunkt 28. Der mit dem zweiten Laserstrahlstreifen 27 ervierte Ist-Konturpunkt 29 bleibt in diesem Fall unberücksichtigt. The milling tool 10 is now moved relative to the point of intersection of the two laser beam strips 26, 27 on the basis of the entered nominal dimension data. New measurements are carried out after determinable, small travels. Either the target contour line 25 of the piece 10 to be measured can be traversed or only individual coordinate points that can be determined according to the target dimension data can be measured. Essentially, it should be noted that for each of the actual contour points to be measured, all of which lie on the actual contour line 24 of the piece 10, both a measurement result originating from the first laser beam strip 26 and a measurement result originating from the second laser beam strip 27 are recorded. The tangent 32 to the desired contour point 37 to be measured can be determined by the computing means. In the evaluation of the series of measurements, the computing means ultimately only includes the measurement result that originates from the laser beam strip 26, 27 that intersects said tangent 32 with the larger angle 34, 35. In the detail shown in FIG. 4, this would be that of the first laser beam strip 26 for the selected target contour point 37. Its angle of intersection or inclination 34 to the tangent 32 is greater than the angle of inclination 35 of the second laser beam strip 27 to the tangent 32 mentioned. In The evaluation includes the X value deviation, designated 30, between the desired contour point 37 on the desired contour line 25 and the actual contour point 28 measured with the first laser beam strip 26. The actual contour point 29, which is obtained with the second laser beam strip 27, remains in this Case not considered.

Um festzustellen, ob die einzelnen Schneiden des Fräswerkzeuges 10 deckungsgleich sind und symmetrisch zur Längsachse liegen, können weitere Messreihen aufgenommen werden, bei denen das Fräswerkzeug um seine Längsachse um bestimmte Winkel gedreht ist. In order to determine whether the individual cutting edges of the milling tool 10 are congruent and are symmetrical to the longitudinal axis, further series of measurements can be taken in which the milling tool is rotated by a certain angle about its longitudinal axis.

Es ist ebenfalls möglich, für vorgegebene Koordinatenpunkte bzw. Soll-Konturpunkte eine erste Messreihe nur mit dem ersten Laserstrahlstreifen 26 vorzunehmen und anschliessend für die gleichen ausgewählten Soll-Konturpunkte die Messungen mit dem zweiten Laserstrahlstreifen 27 zu wiederholen. Die Auswahl, welche Messresultate auszuwerten sind, kann dann anschliessend an die Durchführung der beiden Messreihen vorgenommen werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuermittel für jede der genannten zwei Messreihen jeweils nur den einen benötigten der Laserstrahlstreifen 26, 27 aktivieren, während der andere ausgeschaltet ist. Die Steuermittel können die zeilenförmigen Arrays der lichtempfindlichen Elemente ebenfalls so steuern, dass dauernd beide davon oder jeweils auch nur das eine, entsprechende aktiv ist. It is also possible to perform a first series of measurements with the first laser beam strip 26 for predetermined coordinate points or target contour points and then to repeat the measurements with the second laser beam strip 27 for the same selected target contour points. The selection of which measurement results are to be evaluated can then be made after the two series of measurements have been carried out. Provision can be made for the control means for each of the two measurement series mentioned to activate only the one of the laser beam strips 26, 27 that is required, while the other is switched off. The control means can also control the line-shaped arrays of the light-sensitive elements in such a way that both of them or only one of them is always active.

In den Fig. 5 und 6 ist eine weitere Ausführung der Laserlichtschranke 11 dargestellt. Ein Teil der letzteren mit der Gabel 18 und den beiden Schenkeln 19, 20 ist in der Fig. 5 als Ansicht von der gleichen Richtung sichtbar, die schon in der Fig. 3 gewählt worden ist. Ein Schnitt durch die Laserlichtschranke gemäss der strichpunktierten Linie Vl-Vl ist in der Fig. 6 dargestellt. Es ist in diesem Ausführungsbeispiel ein einziger streifenförmiger Laserstrahl 12 vorgesehen. Die Laserstrahlstreifenquelle 22 ist in einem ersten Drehmittel 40 eingebaut, welches sich im ersten Schenkel 19 befindet. Die Detektorvorrichtung 23 ist in einem zweiten Drehmittel 41 montiert, das im zweiten Schenkel 20 angeordnet ist. Die beiden Drehmittel 40, 41 sind, wie dies durch den Pfeil 42 angedeutet ist, verschwenkbar. Die Neigung des Laserstrahlstreifens 12 zur vorgenannten Tangente an einen auszumessenden Konturpunkt eines in dieser Figur nicht dargestellten Stückes kann durch ein entsprechendes Verschwenken der ersten und zweiten Drehmittel 40, 41 verändert werden. Die Neigung des Laserstrahlstreifens 12 zum auszumessenden Stück kann, gesteuert durch das Rechen- und Steuermittel so vorgenommen werden, dass keine schleifenden Schnittpunkte entstehen. Es ist dabei notwendig, dass eine interne Kopplung zwischen den ersten und zweiten Drehmitteln 40, 41 vorhanden ist, wodurch deren Schwenkwinkel synchron zueinander verändert wird. Als Verfahrensvariante ist es auch hier möglich, anhand von vorbestimmten Koordinatenpunkten zuerst eine ganze Messreihe aufzunehmen, bei der der Laserstrahlstreifen 12 rechtwinklig zur Längsachse des auszumessenden Stük-kes gerichtet ist und anschliessend die Messreihe mit dem um 90° verschwenkten Laserstrahl zu wiederholen. Die Auswahl der Messresultate erfolgt nach Beendigung der Messstreifen in der gleichen Weise wie dies vorgängig bereits beschrieben worden ist. A further embodiment of the laser light barrier 11 is shown in FIGS. 5 and 6. A part of the latter with the fork 18 and the two legs 19, 20 is visible in FIG. 5 as a view from the same direction that has already been selected in FIG. 3. A section through the laser light barrier along the dash-dotted line VI-VI is shown in FIG. 6. In this exemplary embodiment, a single strip-shaped laser beam 12 is provided. The laser beam strip source 22 is installed in a first rotating means 40, which is located in the first leg 19. The detector device 23 is mounted in a second rotating means 41, which is arranged in the second leg 20. The two rotating means 40, 41 can be pivoted, as indicated by the arrow 42. The inclination of the laser beam strip 12 to the aforementioned tangent to a contour point to be measured of a piece not shown in this figure can be changed by pivoting the first and second rotating means 40, 41 accordingly. The inclination of the laser beam strip 12 to the piece to be measured can be controlled by the computing and control means so that no grinding intersections occur. It is necessary for there to be an internal coupling between the first and second rotating means 40, 41, as a result of which their pivoting angle is changed synchronously with one another. As a method variant, it is also possible here to first record an entire series of measurements using predetermined coordinate points, in which the laser beam strip 12 is directed at right angles to the longitudinal axis of the piece to be measured, and then to repeat the series of measurements with the laser beam pivoted by 90 °. The measurement results are selected after completion of the measurement strips in the same way as has already been described above.

In der Fig. 7 ist symbolisch dargestellt, wie in der Detektorvorrichtung 23 der empfangene Laserstrahlstreifen 12 durch optische Mittel 43 in seiner Breite aufgeweitet und auf eine einzeilige Anordnung oder Array 44 von lichtempfindlichen Elementen 45 projiziert wird. FIG. 7 shows symbolically how the width of the received laser beam strip 12 in the detector device 23 is expanded by optical means 43 and how it is projected onto a single-line arrangement or array 44 of light-sensitive elements 45.

Bei dem zuerst beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel mit den zwei kreuzweise angeordneten Laserstrahlstreifen wäre das optische Mittel 43 und die zeilenförmige Anordnung 44 mit den lichtempfindlichen Elementen 45 sinngemäss zweifach vorhanden. In the first exemplary embodiment described first with the two laser beam strips arranged crosswise, the optical means 43 and the line-shaped arrangement 44 with the light-sensitive elements 45 would be present in duplicate.

Claims

1. Device for contactless measurement of the contour of a piece (10) with a strip-shaped laser beam (12), with a device (3, 4) for clamping the piece (10), so that all edges (24) to be measured are exposed, the Clamping device (3, 4) in a plane that extends at right angles to the laser beam (12), is displaceable relative to the latter and the relative positions of the laser beam (12) and the clamping device (3, 4) in a computing means (15), in also deviate target dimension data (25) of the 5

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the piece to be measured are stored, as well as with a laser beam source (22) and a detector device (23) for determining the presence of at least a part of the laser beam (12), the piece (10) to be measured between the source (22) and the detector device ( 23), characterized in that the source (22) is provided for emitting two laser beam strips (26, 27) of the same direction, which intersect in a cross shape, and in that the detector device (23) has a cruciform arrangement of photosensitive elements. summarizes such that each of the laser beam strips (26, 27) can be detected individually.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cross-shaped arrangement has two cellular arrangements of photosensitive elements, and that control means (16) are provided with which either only one of the laser beam strips (26, 27) and / or only one of the line-shaped Arrangements or both of the laser beam strips (26, 27) and both of the line-shaped arrangements can be activated.

3. Device for contactless measurement of the contour of a piece (10) with a strip-shaped laser beam (12), with a device (3, 4) for clamping the piece (10) such that all edges (24) to be measured are exposed, the Clamping device (3, 4) in a plane that extends at right angles to the laser beam (12), is displaceable relative to the latter and the relative positions of the laser beam (12) and the clamping device (3, 4) in a computing means (15), in which also contains desired dimension data (25) of the piece (10) to be measured, is stored, as well as with a laser beam strip source (22) and a detector device (23) for determining the presence of at least a part of the laser beam (12), the piece (10 ) is arranged between the source (22) and the detector device, characterized in that there are first rotating means (40) which are intended for pivoting the source (22) nd and that there are second rotating means (41) for pivoting the detector device (23), to which a cellular arrangement (44) of photosensitive elements (45) is assigned.

4. Device according to claim 3, characterized in that the first and the second rotating means (40, 41) are coupled to one another such that a synchronous pivoting of the source (22) and the detector device (23) is possible.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that an essentially U-shaped fork (18) is present, the source (22) at the end of one leg (19) and the end of the other leg (20 ) the detector device (23) are arranged.

6. The method for non-contact measurement of the contour of a piece (10) with a device according to claim 1, characterized in that the piece (10) during a measurement process based on the desired dimension data (25) is shifted relative to the laser beam strips (26, 27) that at least one of the laser beam strips (26, 27) from the piece (10) is partially interrupted at a target contour point (37) to be measured, with each of the laser beam strips (26, 27) trying to find an actual contour point (28, 29) and that the computing means (15) for each of the actual contour points (28, 29) determined at a target contour point evaluates the measurement result that comes from the laser beam strip (26, 27) that runs parallel to the plane mentioned Tangent (32) to the corresponding target contour point (37) of the piece (10) with the larger angle (34, 35) intersects.

7. The method according to claim 6, characterized in that a second measuring process with the second of the laser beam strips (27) is then carried out after the piece has already been measured beforehand with the first of the laser beam strips (26).

8. The method for non-contact measurement of the contour of a piece (10) with a device according to claim 3, characterized in that the piece (10) during a measurement process based on the desired dimension data (25) is shifted relative to the laser beam strip (12) such that the The laser beam strip (12) from the piece (10) is partially interrupted at a target contour point to be measured, the position being avoided to avoid a grinding intersection of the laser beam strip (12) with a tangent running parallel to the plane mentioned at the target contour point of the piece (10) the laser beam strip (12) compared to the 10 pieces (10) is changed accordingly.

9. The method for non-contact measurement of the contour of a piece (10) with a device according to claim 3, characterized in that the piece (10) during a measurement process based on the desired dimension data (25) is shifted relative to the laser beam strip (12) such that the The laser beam strip (12) is partially interrupted by the piece (10) at a target contour point to be measured, the latter to avoid a sliding intersection of the laser beam strip (12) with a tangent running parallel to the plane at the target contour point of the piece (10) is measured twice, the laser beam strip (12) being directed essentially parallel or at right angles to the longitudinal axis of the piece (10) in the first measuring process and preferably pivoted by 90 ° in relation to the first measuring process in the second measuring process and by the computing means (15) for everyone the measured result of the measured target contour points is evaluated, which results from the measuring process in which the said tangent has been cut with the larger angle.

10. The method according to claim 9, characterized in that the second measuring process with the pivoted laser beam strip (12) is only carried out after the piece (10) has already been measured beforehand with the non-pivoted laser beam strip (12).

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