[发明专利]用于带有彼此相切地联接的轮廓几何形状的工件的轮廓测量的轮廓测量仪和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于轮廓测量的轮廓测量仪以及方法。在此二维地或备选地甚至三维地探测工件的轮廓。轮廓测量仪具有探测装置(Tasteinrichtung)以用于沿着待探测的工件轮廓测量点。探测装置可触觉地或无接触地(例如光学地)来工作。例如仿形器(Tastschnittgerät)可用作轮廓测量仪，其具有沿着待测量的轮廓的预定的轨道运动的测量测头(Messtaster)。例如从文件DE 10 2009 020 294 A1中已知仿形器。

背景技术

备选地，轮廓还可利用具有图象处理部的轮廓测量仪来探测，如这例如从文献DE 10 2007 016 502 A1中已知的那样。在此，工件的待探测的轮廓通过摄像机来记录。然后通过图象处理部确定工件的轮廓。为此在文献DE 10 2007 016 502 A1中提出首先设置测量任务。在此，确定测量范围且使工具模型与测量范围相关联。

在轮廓测量时，尤其在使用沿着工件轮廓运动的测量测头时已经显示出确定在两个轮廓几何形状之间的过渡部位(轮廓几何形状彼此相切地联接在该过渡部位处)很困难。这例如可为在两个圆弧状的轮廓几何形状之间的相切的过渡部或在直的轮廓几何形状与圆弧状的轮廓几何形状之间的相切的过渡部。在测量工件轮廓时，仅可非常困难地实现以足够的精度来确定过渡部位。这又导致很难确定在制造工件时是否制成带有所期望的精度的相切的过渡部。

发明内容

因此，本发明的目的可考虑为提供一种用于轮廓测量的轮廓测量仪(尤其仿形器)和方法，其使得能够实现准确地确定待探测的工件轮廓的两个轮廓几何形状彼此相切地联接在该处的过渡部位。

该目的通过带有专利权利要求1的特征的方法以及带有专利权利要求13的特征的轮廓测量仪来实现。

待测量的工件具有工件轮廓，其带有第一轮廓几何形状和联接在第一过渡部位处的第二轮廓几何形状。预定成两个轮廓几何形状应彼此相切地联接在第一过渡部位处。该信息提供给轮廓测量仪或方法。

首先在单一的测量运动中沿着第一轮廓几何形状和第二轮廓几何形状测量待测量的工件轮廓，其中，探测多个测量点。借助记录的测量点可区分不同的轮廓几何形状。然后使替代元素与每个识别出的轮廓几何形状相关联。如果在轮廓几何形状中测量的测量点处在圆弧上，将圆作为替代元素与该轮廓几何形状相关联。如果在轮廓几何形状中的测量点处在直线上，使直线与该轮廓几何形状相关联。因为在第一轮廓几何形状与第二轮廓几何形状之间的第一过渡部位仍然是未知的，所以在一用于确定相应的替代元素的优选的实施例中仅使用这样的测量点，其具有至过渡部位的测量点的足够的最小间距，且尤其具有至用于确定联接的轮廓几何形状的替代元素的测量点的足够的最小间距。

接着在这样的边界条件下确定第一替代元素和/或第二替代元素的位置和/或大小，即第一替代元素和第二替代元素在过渡部位处彼此相切地联接。例如首先将圆或直线确定为第一替代元素。接着在这样的条件下例如将圆计算为第二替代元素，即该圆相切地联接到之前确定的第一替代元素处。于是相切的联接部位为在第一轮廓几何形状与第二轮廓几何形状之间的第一过渡部位。

根据本发明的方法恰好在仅沿着很小的角形区段(Winkelsegment)延伸的半径的情况下明显改善了结果的可重复性。

优选反复地(iterativ)重复第一过渡部位的位置的计算，以提高精度。在此可在每个迭代步骤中使用在所涉及的轮廓几何形状中的其他的或附加的测量点以计算相关联的替代元素。如果在第一过渡部位的两次连续的位置确定之间的位置变化小于预定的变化阈值，那么优选结束第一过渡部位的位置的迭代的计算。备选于此，还可预定迭代的数量。

待测量的工件还可具有三个或多个轮廓几何形状，其中，相应两个相邻的轮廓几何形状彼此相切地联接。优选地，在此确定第一轮廓几何形状的第一替代元素和第三轮廓几何形状的第三替代元素。接着如此计算处在第一替代元素与第三替代元素之间的第二替代元素的位置和/或大小，即第二替代元素相切地联接到第一替代元素和第三替代元素处。因此在考虑到两个边界条件的情况下进行第二替代元素的计算。

此外，如果在确定几何形状辅助元素时仅使用关于过渡部位或用于计算联接的替代元素的测量点具有最小间距的测量点，这是有利的。在此，如果取决于所涉及的过渡部位的已经执行的迭代的位置确定的数量提高在两个轮廓几何形状之间的过渡部位的位置确定的精度，可改变最小间距且使之减小。因此还可在所涉及的过渡部位的后续的迭代的位置计算时考虑这样的测量点，其在更早的计算时还不可使用。