WO2006063543A1 - Vorrichtung zum vermessen von bauteilen mittels triangulationssenren und auswerteeinheit - Google Patents

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WO2006063543A1 PCT/DE2005/001892 DE2005001892W WO2006063543A1 WO 2006063543 A1 WO2006063543 A1 WO 2006063543A1 DE 2005001892 W DE2005001892 W DE 2005001892W WO 2006063543 A1 WO2006063543 A1 WO 2006063543A1
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Rainer LÜBBERS
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Benteler Automobiltechnik Gmbh
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermessen von Bauteilen mit einer Lasertriangulationsmesseinrichtung enthaltend mindestens einen Triangulationssensor zur Bestimmung von Höhenprofilen des Bauteils, wobei das Bauteil auf einer relativ zu der Lasertriangulationsmesseinrichtung in horizontaler Verschieberichtung verfahrbaren Auflageebene angeordnet ist, wobei mindestens zwei Triangulationssensoren in einer gemeinsamen Messebene unter Bildung eines Lageversatzes angeordnet sind zur Bestimmung des Höhenprofils und eines Querprofils des Bauteils in der Messebene.

Description

VORRICHTUNG ZXJM VERMESSEN VON BAUTEILEN MITTELS TRIANGULATIONSSENSOREN UND AUSWERTEEINHEIT
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermessen von Bauteilen mit einer Lasertriangulationsmesseinrichtung enthaltend mindestens einen Triangulationssensor zur Be- Stimmung von Höhenprofilen des Bauteils, wobei das Bauteil auf einer relativ zu der Lasertriangulationsmesseinrich- tung in horizontaler Verschieberichtung verfahrbaren Auflageebene angeordnet ist.
Ferner betrifft die Erfindung eine Auswerteeinheit für ein oben genannte Vorrichtung zum Vermessen von Bauteilen.
Aus der DE 100 62 251 C2 ist eine Vorrichtung zum Vermessen von Bauteilen bekannt, bei der mittels einer Lasertri- angulationsmesseinrichtung ein Höhenprofil des Bauteils bestimmt wird. Die bekannte Vorrichtung beschränkt sich auf die Bestimmung von Höhenbildern einer ebenen bzw. gewölbten Oberfläche des Bauteils.
Aus der DE 40 25 682 C2 ist eine Vorrichtung zum Vermessen von Bauteilen bekannt, wobei mittels einer Lasertriangula- tionsmesseinrichtung das Hδhenprofil von strangförmigen Bauteilen ermittelt wird. Die Lasertriangulationsmessein- richtung weist einen einzigen Triangulationssensor auf, der auf eine einzige Oberfläche des strangförmigen Bauteils ausgerichtet ist und ein Vermessen des in horizontaler Richtung relativ zu der Lasertriangulationsmessein- richtung verfahrbaren Bauteils in vertikaler und horizon- taler Richtung ermöglicht. Die Lasertriangulationsmessein- richtung ist relativ aufwändig und beschränkt sich auf das Vermessen des Bauteils von einer Seite her.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Vermessen von Bauteilen bzw. eine Auswerteeinheit für diese Vorrichtung derart weiterzubilden, dass mit geringem Aufwand ein berührungsfreies Vermessen von dreidimensionalen Geometrien von Bauteilen ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung des Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Triangulationssensoren in mindestens einer gemeinsamen Messebene unter Bildung eines Lageversatzes angeordnet sind zur Bestimmung des Höhenprofils und eines Querprofils des Bauteils in der Messebene.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass eine geometrische Prüfung, das heißt dreidimensionale Prüfung des Bauteils ermöglicht wird, die ein vollständiges überprüfen der Kontur des Bauteils ermöglicht. Erfindungsgemäß sind mindestens zwei Triangulationssensoren in einer gemeinsamen Messebene unter Bildung eines Lageversatzes angeordnet, so dass die hierdurch ge- bildete Detektiereinheit quasi einen Lasermessvorhang bildet, durch den das Bauteil auf der Auflageebene liegend relativ bewegt wird.
Durch die räumlich versetzte Anordnung der Triangulations- sensoren, die für sich lediglich eine Abstandmessung bzw. die Messung eines Höhenprofils in einem begrenzten Raumrahmen ermöglichen, kann eine Ausweitung des Messbereichs bis zu einer beliebigen Größe erfolgen. In Verbindung mit der Relativbewegung zwischen dem Bauteil und den Triangu- lationssensoren kann somit auf einfache Weise eine dreidi- mensionale Profilbestimmung des Bauteils erfolgen. Vorteilhaft sind die Triangulationssensoren relativ zueinander so angeordnet bzw. die Anzahl der Triangulationssensoren so bemessen, dass eine Vielzahl von unterschiedlichen Geometrien des Bauteils erfasst werden kann. Vorteilhaft sind die Triangulationssensoren in mehreren Messebenen angeordnet, in denen sie reihenförmig quer zur Verschieberichtung angeordnet sind und jeweils die gleiche räumliche Ausrichtung zu dem Bauteil aufweisen. Die Messebenen sind vorzugsweise in Verschieberichtung des Bauteils versetzt zueinander angeordnet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Triangulationssensoren derart zueinander versetzt angeordnet, dass optische Achsen verschiedener Ebenen von Triangulations- sensoren einen spitzen Winkel zueinander bilden. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die vollständige Geometrie des Bauteils in dreidimensionaler Hinsicht erfasst werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Auflageebene des Bauteils mittels einer Präzisionsführungseinrich- tung verfahrbar ausgebildet, um die Relativbewegung zwischen Triangulationssensoren und Bauteil zu erreichen.
Zur Lösung der Aufgabe ist die erfindungsgemäße Auswerteeinheit in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Daten des Bauteils als elektronisch erzeugtes dreidimensionales Re- ferenzmodell vorliegen, die beim Vergleich unter Ausrichtung eines Referenzpunktes und/oder einer Referenzkante in Überdeckung mit dem durch die Ist-Daten repräsentierten Ist-Modells verbracht werden. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Auswerteeinheit besteht darin, dass ein dreidimensionaler Formab- gleich zwischen einem vorgegebenen Referenzmodell und einem detektierten Ist-Modell ermöglicht wird, ohne dass ei- ne Ausrichtung des zu detektierenden Bauteils erforderlich ist. Es erfolgt eine automatische oder manuelle Auswertung der Bauteilgeometrie mittels einer Recheneinheit, vorzugsweise eines Computers, in dem die Soll-Daten des Referenzmodells gespeichert sind.
Nach einer Weiterbildung der Auswerteeinheit ist ein Prüfprogramm vorgesehen, mittels dessen vorwählbare geometrische Eigenschaften des Ist-Modells überprüfbar sind. Vorteilhaft kann hierdurch vorzugsweise oder ausschließlich eine punktuelle geometrische Prüfung von Bauteilen erfolgen, wie beispielsweise die Überprüfung von Lochabständen, Lochdurchmesser, Radien, Formtreue oder anderen geometrischen Eigenschaften.
Nach einer Weiterbildung der Auswerteeinheit werden die hierbei ermittelten Auswertedaten in einem Speicher abgespeichert, so dass eine Nachverfolgbarkeit des Bauteils hinsichtlich seiner geometrischen Eigenschaften und des Herstellungsortes gegeben ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer ersten Ausführungsform zum Vermessen von Bauteilen, Figur 2 einen vertikalen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer zweiten Ausführungs- form im Bereich der Messebene,
Figur 3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer dritten Ausführungsform,
Figur 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Figur 3 in Richtung X,
Figur 5 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer vierten Ausführungsform und
Figur 6 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Figur 5.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Vermessen von Bauteilen 2 wird in der Fertigung von Bauteilen 2 eingesetzt und dient zur Überprüfung der Geometrie des gefertigten Bauteils 2.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einer Lasertriangulationsmesseinrichtung 3, einer Aus- werteeinheit 4 und einer Auflageebene 5, auf der das zu vermessende Bauteil 2 gelagert ist.
Die Auflageebene 5 für das Bauteil 2 ist als ein Auflagetisch ausgebildet, der ortsfest schwingungsgedämpft gela- gert ist. Die Dimension des Auflagetisches 5 beträgt beispielsweise 1,5 m x 0,6 m.
Die Lasertriangulationsmesseinrichtung 3 ist in einer horizontalen Verschieberichtung 6 relativ verschiebbar zu dem Auflagetisch 5 angeordnet. Hierzu kann der Lasertrian- gulationsmesseinrichtung 3 ein nicht dargestellter Antrieb zugeordnet sein.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fi- gur 1 weist die Lasertriangulationsmesseinrichtung 3 durch drei in einem gleichen Abstand zueinander angeordneten drei Triangulationssensoren 9 auf, die quer zu der Verschieberichtung 6 an einer horizontalen Traverse 10 eines verschiebbaren Trägers 11 befestigt sind. Die Triangulati- onssensoren 9 sind an einer Unterseite der Traverse 10 befestigt und spannen mit ihrem jeweiligen Laserbündel 12 eine vertikale Messebene 13 auf, die senkrecht zur horizontalen Verschieberichtung 6 und senkrecht zum Auflagetisch 5 verläuft.
Die Höhe der Traverse 10 wird durch die Länge von sich in vertikaler Richtung erstreckenden Schenkeln 14 des Trägers 11 bestimmt, die sich jeweils zwischen den Enden der Traverse 10 und dem Auflagetisch 5 erstrecken. Die Höhe der Schenkel 14 kann beispielsweise 0,2 m betragen. Der Träger 11 bildet somit eine bewegbare Brücke bzw. in Kombination mit den Triangulationssensoren 9 einen bewegbaren optischen Vorhang, durch den das Bauteil 2 relativ in horizontaler Verschieberichtung 6 bewegt wird. Das Bauteil 2 kann eine beliebige Lage auf dem Auflagetisch 5 innehaben. Durch die Anordnung der TriangulationsSensoren 9 wird in der vertikalen Messebene 13 sowohl das Höhenprofil in Richtung h als auch das Querprofil in Richtung q ermittelt. Hierdurch erfolgt eine vollständige Konturenvermes- sung des Bauteils 2 in zweidimensionaler Hinsicht, wobei durch das stetige oder in kurzen Zeitabständen erfolgende Verschieben des Trägers 11 unter vollständiger Erfassung des Bauteils 2 durch die Triangulationssensoren 9 eine vollständige dreidimensionale Profilvermessung des Bau- teils 2 ermöglicht wird. In der Auswerteeinheit 4 erfolgt ein Vergleich der durch die Lasertriangulationsmesseinrichtung 3 gelieferten Ist- Daten des vermessenen Bauteils 2 mit den in der Auswerte- einheit gespeicherten Soll-Daten des Bauteils 2. Die Soll- Daten des Bauteils 2 repräsentieren ein Referenzmodell des Bauteils 2, das beispielsweise mittels CAD-Techologie dreidimensional in elektronischer Form vorliegt. Dem Referenzmodell können Referenzgeometrien (Löcher, Zylinder, Kanten, Konturformen) zugeordnet werden, anhand derer die aufgenommenen Ist-Daten nach dem Referenzmodell ausgerichtet werden. Eine zweite Methode zur Ausrichtung der Modelle aufeinander " ist die Verwendung einer Best-Fit- Berechnung. Auf diese Weise kann die Messung des Bauteils 2 bedienungsfreundlich unter beliebiger Lage des Bauteils 2 auf der Auflageebene 5 erfolgen. Ein Auswerteprogramm der Auswerteeinheit 4 ermöglicht die automatische Ausrichtung des Ist-Modells auf das Referenzmodell unter Überdeckung des markanten Referenzpunktes des Referenzmodells mit einem korrespondierenden markanten Punkt des Ist- Modells .
Die Auswerteeinheit umfasst ein Prüfprogramm, mittels dessen die Übereinstimmung von vorwählbaren geometrischen Ei- genschaften des Ist-Modells mit dem Referenzmodell überprüft wird. Beispielsweise können hierdurch besonders fertigungsrelevante (toleranzbehaftete) Eigenschaften des Bauteils 2 überprüft werden. Diese geometrische Überprüfung kann beispielsweise den Lochabstand und/oder den Lochdurchmesser und/oder bestimmte Radien und/oder die Formtreue des Bauteils 2 umfassen.
In der Auswerteeinheit 4 werden die Abweichungen des Ist- Modells von dem Referenzmodell errechnet und in üblicher Form einer Bedienperson durch einen Monitor bzw. Ausgabe mittels eines Druckers visualisiert. Diese Visualisierung umfasst insbesondere das Überschreiten einer vorgegebenen Fehlerschwelle, die zum geänderten Einstellen der entsprechenden Fertigungsanlage führen kann.
Ferner umfasst die Auswerteeinheit 4 einen Speicher, in dem die hierin ermittelten Auswertedaten gespeichert werden. Hierdurch ist eine Nachverfolgbarkeit der Bauteile 2 hinsichtlich Produktionsstandort und Produktionszeit ge- währleistet.
Nach einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß Figur 2 ist ein Bauteil 20 auf einem bewegbaren Auflagetisch 18 gelagert. Der das Bauteil 2 tragende Auflagetisch 18 wird mittels eines Antriebs in horizontaler Verschieberichtung 6 bewegt, wobei der Auflagetisch 18 mittels einer Präzisionsführungseinrichtung 17 geführt ist. Beispielsweise kann der Auflagetisch 18 auch als Förderband ausgebildet sein.
Die in Figur 2 skizzierte Triangulationsmesseinrichtung 3 umfasst mindestens drei Triangulationssensoren 21, die sowohl in der Höhe h als auch in ihrer Ausrichtung zu dem Bauteil 20 versetzt zueinander angeordnet sind. Ein mitt- lerer Triangulationssensor 21' ist im Bereich einer Quermittelebene 22 des Auflagetisches 18 oberhalb desselben angeordnet. Eine optische Achse 23 des mittleren Triangulationssensors 21' verläuft senkrecht zum Auflagetisch 18 und in der vertikalen Messebene 13. Optische Achsen 24 von zu beiden Seiten des mittleren Triangulationssensors 21' angeordneten äußeren Triangulationssensoren 21'' erstrecken sich jeweils in einem spitzen Winkel zu der optischen Achse 23 des mittleren Triangulationssensors 21' . - S -
Der mittlere Triangulationssensor 21' ist in der Höhe versetzt zu den äußeren Triangulationssensoren 21' ' angeordnet.
Durch die in dem spitzen Winkel α ausgerichteten äußeren . Triangulationssensoren 21' ' ist gewährleistet, dass neben der Höhenprofilbestimmung auch eine Querprofilbestimmung des Bauteils 20 gewährleistet ist.
Es versteht sich, dass die Triangulationssensoren 9, 21, 21' , 21' ' auch in horizontaler Verschieberichtung 6 versetzt zueinander angeordnet sind. In diesem Fall weist die vertikale Messebene 13 eine gewisse „Dicke" auf.
Das Bauteil 2, 20 kann beispielsweise als Blechbauteil ausgebildet sein. Die Messgenauigkeit der Lasertriangula- tionsmesseinrichtung 3 bzw. die Auflösung derselben kann kleiner als 0,2 mm betragen. Der Messvorgang kann innerhalb von einer Minute vollzogen werden, wobei bei Auftre- ten von Hinterschneidungen des Bauteils 2 die Messzeit in Folge eines weiteren Messvorgangs verlängert werden kann.
Das Referenzmodell bzw. die Prüfprogramme können zentral in einem Datenserver abgespeichert sein, der mit der de- zentralen Auswerteeinheit 4 verbunden ist.
Nach einem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind mehrere, jeweils eine Mehrzahl von reihenfδrmig angeordneten Triangulationssen- soren 9 aufweisende Messebenen 13 in horizontaler Verschieberichtung 6 hintereinander angeordnet. Die Triangulationssensoren 9 einer Messebene 13 weisen dabei jeweils die gleiche räumliche Ausrichtung/Winkelanstellung in Bezug auf das Bauteil 2 bzw. einer Vertikalebene 30, 31 auf. Beispielsweise können die Triangulationssensoren 9 in ei- ner ersten Messebene 13' jeweils einen ersten spitzen Winkel zu einer Vertikalebene 30 bilden, wobei sich die Vertikalebene 30 parallel zu der Verschieberichtung 6 erstreckt. Dieser spitze Winkel erstreckt sich dabei in ei- ner vertikalen Ebene, wobei die optischen Achsen der Sensoren quer zur Verschieberichtung 6 nach rechts ausgerichtet sind. Hierdurch ergibt sich ein Erfassungsbereich bzw. Scannbereich 32', der insbesondere ein in Verschieberichtung 6 verlaufendes Querprofil 33' eines zu vermessenden Bauteils 33 erfasst.
Die Triangulationssensoren 9 einer zweiten, in Verschieberichtung 6 nachgelagerten Messebene 13' ' weisen ebenfalls wie die vorgenannten Sensoren eine Ausrichtung um einen spitzen Winkel zu der Vertikalebene 30 auf, die parallel zur Verschieberichtung 6 verläuft. Im Unterschied zur Messebene 13' sind die optischen Achsen der Triangulationssensoren 9 der zweiten Messebene 13'' bezogen auf die Verschieberichtung 6 links der Vertikalebene 30 orien- tiert, so dass sich ein Erfassungsbereich/Scannbereich 32'' ergibt, der insbesondere ein in Verschieberichtung 6 verlaufendes Querprofil 33'' auf der rechten Seite er- fasst. Vorzugsweise sind die Triangulationssensoren 9 der zweiten Messebene 13'' an der Vertikalebene 30 zu den Tri- angulationssensoren 9 der ersten Messebene 13' gespiegelt angeordnet.
In einer dritten und vierten Messebene 13''' und 131V sind Triangulationssensoren 9, 9' in einem spitzen Winkel ß zu einer Vertikalebene 31 angeordnet, die senkrecht zur Verschieberichtung 6 verläuft. In der dritten Messebene 13''' sind die optischen Achsen der Triangulationssensoren 9' entgegengesetzt zu der Verschieberichtung 6 entsprechend einem vorgegebenen Winkel ß, beispielsweise 30°, ausge- richtet bzw. angestellt, so dass sich ein entgegen der Verschieberichtung 6 orientierter Erfassungsbereich/Scannbereich 32''' einstellt. Hierdurch wird insbesondere ein in Verschieberichtung 6 vorderes Querprofil 33''' des Bauteils 33 neben einem obenseitigen Höhenprofil 33IV erfasst. Hierdurch können nicht nur senkrechte Flanken des Bauteils 33 in Richtung der Verschieberichtung 6 erfasst werden, sondern auch steile Flanken, die sich quer zur Verschieberichtung 6 erstrecken.
Durch die Sensoren 9 der vierten Messebene 13IV, die bezüglich der Vertikalebene 31 gespiegelt zu den Triangulationssensoren 9' der dritten Messebene 13''' angeordnet sind, lässt sich ein Erfassungsbereich 32IV bilden, der insbesondere ein hinteres Querprofil 33V des Bauteils 33 erfasst.
Durch die entsprechend in den Messebenen 13', 13'', 13''', 13IV orientierten Triangulationssensoren 9, 9' lässt sich eine vollständige Geometrie des Bauteils 33 erfassen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine relativ geringe Breite auf, ohne über die Längsseiten der Auflageebene 5 hinauszureichen.
Alternativ kann zusätzlich zu den Messebenen 13', 13'', 13''', 13IV auch eine weitere nicht dargestellte Messebene vorgesehen sein, deren optische Achsen in vertikaler Richtung nach unten weisen. Hierdurch können relativ tiefe „Täler" des Bauteils 33 erfasst werden, die durch die schräg angestellten Triangulationssensoren 9 der Messebene 13', 13", 13''', 13IV infolge von Abschattung nicht erfasst werden können.
Bei den genannten Ausführungsbeispielen weisen die jeweils einer Messebene 13', 13'', 13''', 13IV zugeordneten Trian- gulationssensoren 9 einen Lageversatz quer zur Verschiebe- richtung 6 auf. Die Triangulationssensoren 9 unterschiedlicher Messebenen 13', 13'', 13''', 13IV weisen einen Lageversatz längs der Verschieberichtung 6 auf.
Alternativ können die TriangulationsSensoren 9 einer Mess- ebene 13', 13'', 13''', 13IV auch unterschiedlich ausgerichtet sein bezüglich der Vertikalebene 30 und/oder der Vertikalebene 31.
In einer Ausführung der Erfindung arbeiten die Triangulationssensoren einer Messebene in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, wobei eine Erfassung bzw. Berechnung des Bauteils in mehreren, jeweils den Triangulationssensoren zugeordneten Einzelkoordinatensystemen erfolgt. Die Anzahl der Triangulationssensoren ist abhängig von der Größe und Geometrie des Bauteils. Beispielsweise kann ein erster Triangulationssensor der ersten Messebene in einem Wellenlängenbereich von 620 nm, ein zweiter Sensor derselben Messebene in dem Wellenlängenbereich 640 nm und ein dritter Sensor derselben Messebene in einem Bereich 660 nm arbeiten. Die jeweils durch die Sensoren erfassten Bilddaten (Ist-Daten) werden in einem gemeinsamen Gesamtkoordinatensystem der Auswerteeinheit zusammengeführt und dann mit den Soll-Daten eines CAD-Modells oder eines vorher mittels der Triangulationssensoren erfassten Referenzmodells des Bauteils verglichen. Hierdurch wird vorteilhaft eine unerwünschte gegenseitige Störung des Messergebnisses in einer Messebene infolge der Überschneidung der von den einzelnen Sensoren erfassten Bereiche des Bauteils vermieden.
Durch Vorsatz entsprechender Farbfilter der Triangulationssensoren kann dieser Effekt gefördert werden. Alternativ können die Triangulationssensoren auf Basis von strukturiertem Licht oder auf fotogrammetischer Basis eingesetzt werden. Alternativ können die Triangulationssensoren auch 3D-Kameras aufweisen, mittels derer Blitzlicht- laufzeiten ausgewertet werden.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Bauteil mehrmals durch die Messvorrichtung bzw. die Messebenen hindurch geleitet wird. In der Auswerteeinheit werden dann die erfassten Daten zu einem Gesamtmodell kombiniert.
Die Triangulationssensoren sind vorzugsweise kalibriert angeordnet und weisen eine feste Relativposition zueinan- der auf.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß den Figuren 5 und 6 ist ein in Verschieberichtung 6 bewegbarer Träger 41 vorgesehen, der neben aufrechten Säulen über eine die oberen Enden der Säulen verbindende Traverse 43 verfügt. An einer vertikal verlaufenden Wandung der Traverse 43 ist eine mit drei Triangulationssensoren 9 versehene Trägerplatte 44 angeordnet, die um eine Längsachse 42 der Traverse 43 schwenkbar gelagert ist. Hierfür weist eine Verstelleinrichtung 40 als Verstellmittel beispielsweise einen nicht dargestellten Schrittmotor auf, mittels derer die Triangulationssensoren 9 synchron in Abhängigkeit von durch ein Referenzmodell des Bauteils 2 vorliegenden Soll-Daten desselben selbsttätig ausgerichtet werden. Hierdurch kann die Orientierung der Triangulationssensoren 9 zum Bauteil 2 hin aus den Soll-Daten fest eingestellt werden, so dass die Ist-Geometrie der Höhen- und Querprofile des Bauteils 2 optimal erfasst werden können. Zusätzlich kann die Verstelleinrichtung 40 über Verstell- mittel verfügen, so dass die Triangulationssensoren 9 um eine Drehachse 45 verschwenkbar gelagert sind, wobei die Drehachse 45 senkrecht zur Längsachse 42 der Traverse 43 verläuft. Vorzugsweise verläuft die Drehachse 45 in horizontaler Richtung. Auf diese Weise kann eine verbesserte Ausrichtung der Triangulationssensoren 9 auf das Bauteil 2 erfolgen. Als Verstellmittel kann den Sensoren 9 jeweils ein Schrittmotor zugeordnet sein, wobei die Sensoren 9 diskret, vorzugsweise unter äquidistanter Bewegung verdreht werden.
Nach einer alternativen Ausführungsform können die Verstellmittel für die Trägerplatte 44 und die einzelnen Sen- soren 9 auch derart ausgebildet sein, dass die Trägerplatte 44 bzw. die Sensoren 9 kontinuierlich um die Längsachse 42 bzw. die Drehachse 45 verstellt werden. Hierzu können Stellmotoren eingesetzt werden.
Nach einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Position des Bauteils 2 mittels eines ersten Übersichtsscannlaufes festgestellt werden, wobei sich die Triangulationssensoren 9 in einer Ausgangsstellung befinden. In einem zweiten Schritt erfolgt ein zweiter Hauptscann- lauf, wobei eine selbsttätige Ausrichtung der Triangulationssensoren 9 auf das Bauteil 2 unter Anpassung an die Soll-Daten des Referenzmodells zur Ermittlung der Ist- Daten des Bauteils 2 erfolgt. Hierbei wird die Orientierung der Triangulationssensoren 9 dynamisch an die SoIl- Daten angepasst. Dabei kann die Erfassung der Höhen- und Querprofile des Bauteils 2 weiter optimiert werden.
Nach einer alternativen Variante der Vorrichtung kann die
Verstelleinrichtung 40 auch Verstellmittel aufweisen, so dass in einem ersten Übersichtsscannlauf lediglich die La- ge und die Dimension des Bauteils 2 ohne Berücksichtigung der Soll-Daten desselben ermittelt werden. In dem zweiten Hauptscannlauf werden die Messpunktdaten (Ist-Daten) des Bauteils 2 unter fester Anordnung oder unter Bewegung der Triangulationssensoren 9 erfasst.
Vorteilhaft ermöglicht die Ausführungsform der Vorrichtung gemäß den Figuren 5 und 6 eine verbesserte und insbesondere schnellere Abtastung des Bauteils 2. Vorzugsweise kön- nen die Triangulationssensoren 9 als Videosensoren ausgebildet sein, um die Position und Orientierung des Bauteils 2 in relativ kurzer Zeit erfassen zu können.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Vermessen von Bauteilen mit einer La- sertriangulationsmesseinrichtung enthaltend mindestens einen Triangulationssensor zur Bestimmung von Höhenprofilen des Bauteils, wobei das Bauteil auf einer relativ zu der Lasertriangulationsmesseinrichtung in horizontaler Verschieberichtung verfahrbaren Auflageebene angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass min- destens zwei Triangulationssensoren (9, 21, 21', 21'') in mindestens einer gemeinsamen Messebene (13) unter Bildung eines Lageversatzes angeordnet sind zur Bestimmung des Höhenprofils und eines Querprofils des Bauteils (2, 20) in der Messebene (13) .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Triangulationssensoren (9) reihenförmig in einer gemeinsamen Messebene vorzugsweise quer zu der horizontalen Verschieberichtung (6) und/oder die quer zu der horizontalen Verschieberichtung (6) reihenförmig angeordneten Triangulationssensoren in Richtung der horizontalen Verschieberichtung (6) versetzt zueinander angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Messebene reihenförmig angeordneten Triangulationssensoren (21, 21', 21'') und/oder Triangulationssensoren einer ersten Messebene zu Triangulationssensoren einer benachbarten Messebene in einem festen oder veränderbaren spitzen Winkel (α) zueinander angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Triangulationssensor (21') im Be- reich einer Quermittelebene (22) der Auflageebene (18) oberhalb derselben angeordnet ist, wobei die optischen Achsen (23) der Triangulationssensoren (21') senkrecht oder unter geänderter Orientierung zu der Auflageebene (18) verlaufen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich zu beiden Seiten eines mittleren Triangulationssensors (21') jeweils ein Triangulationssensor (21'') anschließt, dessen optische Achse (24) zum einen zusammen mit der optischen Achse (23) des mittleren Triangulationssensors (21') die vorzugsweise vertikale Messebene (13) aufspannt und zum anderen jeweils in einem vorzugsweise veränderbaren spitzen Winkel (α) zu der optischen Achse (23) des mittle- ren TriangulationsSensors (21') verläuft.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Triangulationssensor (21') in vertikaler Richtung nach oben versetzt oder veränderbar zu dem äußeren Triangulationssensor (21'') angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageebene (18) mittels ei- ner Präzisionsführungseinrichtung (17) rückführbar und positionierbar ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die TriangulationsSensoren (9) an einem gemeinsamen feststehenden Träger (11) befestigt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstelleinrichtung (40) vorgesehen ist, derart, dass die Triangulationssenso- ren (9) jeweils einzeln beweglich und/oder synchron beweglich relativ zu einem Träger (41) der Triangulationssensoren (9) gelagert sind.
10.Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (40) eine um eine Längsachse (42) einer Traverse (43) des Trägers (41) schwenkbar an der Traverse (43) gelagerte Trägerplatte (44) aufweist, an der die Triangulationssensoren (9) fest und/oder in einer orthogonalen Richtung zur Längsachse (42) der Traverse (43) verlaufende Drehachse (45) schwenkbar gelagert angeordnet sind.
11.Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Verstelleinrichtung (40) Verstellmittel aufweist, derart, dass die Triangulationssensoren (9) kontinuierlich oder diskret, vorzugsweise mit gleicher Schrittweite, zu dem Bauteil (2) ausgerichtet werden.
12.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (40) Verstellmittel aufweist, derart, dass die Triangulations- sensoren (9) in Abhängigkeit von durch ein Referenzmo- dell des Bauteils (2) vorliegenden Soll-Daten des Bauteils (2) selbsttätig ausgerichtet und/oder die Lage der Triangulationssensoren (9) festgelegt werden.
13.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (40) Verstellmittel aufweist, derart, dass die Position des Bauteils (2) mittels eines ersten Übersichtsscannlaufs der in einer festen Ausgangsstellung befindlichen Triangulationssensoren (9) ermittelt wird und dann die Triangulationssensoren in einem zweiten Hauptscannlauf selbsttätig unter Anpassung an die Soll-Daten des Bauteils (2) auf das Bauteil (2) ausgerichtet werden zur Ermittlung der Ist-Daten des Bauteils (2) .
14.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (40) Verstellmittel aufweist, derart, dass in dem ersten Übersichtsscannlauf lediglich die Lage und die Dimension des Bauteils (2) ohne Berücksichtigung von Soll-Daten desselben ermittelt werden und dass in dem zweiten Hauptscannlauf die Ist-Daten des Bauteils (2) unter fester Anordnung oder unter Bewegung der Triangulationssensoren (9) erfasst werden.
15.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (41) und/oder die Traverse (43) in horizontaler Verschieberichtung (6) bewegbar gelagert ist.
16.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Triangulationssensoren (9) als Videosensoren ausgebildet sind.
17.Auswerteeinheit für eine Vorrichtung zum Vermessen von Bauteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei Soll-Daten des Bauteils (2, 20) mit Ist-Daten des Bauteils (2, 20) verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Daten des Bauteils (2, 20) als e- lektronisch erzeugtes dreidimensionales Referenzmodell vorliegen, die beim Vergleich unter Ausrichtung von Referenzpunkten in Überdeckung mit dem durch die Ist- Daten repräsentierten Ist-Modells verbracht werden.
18. Auswerteeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) ein Prüfpro- gramm aufweist, mittels dessen vorwählbare geometrische Eigenschaften des Ist-Modells des Bauteils (2, 20) automatisierbar überprüfbar sind.
19. Auswerteeinrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) einen Speicher aufweist zum Abspeichern der Auswertedaten.
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