DE10222575A1

DE10222575A1 - DMIS compatibility test for coordinate measuring machines, uses standard test piece with alignment balls and range of standard geometric shapes

Info

Publication number: DE10222575A1
Application number: DE2002122575
Authority: DE
Inventors: Peter Lichtenstein
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2003-11-27

Abstract

A DMIS (Dimensional Measuring Interface Standard) compatibility test uses a test piece aligned by three balls (K1-3) and including cube, bore, cylinder (ZL), cone (KL), slab (W1-5), line, free form (FF) or contour (KO) and other items around the edge of a plane (EB) and analyses the results for comparison between coordinate measuring machines and standards.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der DMIS-Fähigkeit CNC-geführter Koordinatenmeßgeräte gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. The invention relates to a method for checking the DMIS capability of CNC-guided Coordinate measuring devices according to the preamble of patent claim 1.

Dimensional Measuring Interface Standard, kurz auch als DMIS bezeichnet, ist ein international anerkannter Standard zur bidirektionalen Kommunikation zwischen einem Computersystem und einer Meßvorrichtung, insbesondere eines auch kurz als KMG bezeichneten Koordinatenmeßgeräts. Der Standard beinhaltet ein Vokabular meßtechnischer Befehle, die ein neutrales Format für Meßprogramme und Meßprotokolle schaffen. Mit dem DMIS-Standard soll erreicht werden, daß eine Schnittstelle zwischen dem Computersystem des Benutzers und dem Meßgerät geschaffen wird, um mit dem Meßgerät kommunizieren zu können, ohne auf die spezielle Software des Meßgeräts eingehen zu müssen. Beispielsweise ist dies wichtig zur Offline-Programmierung von KMGs oder bei einer Erneuerung eines Meßgeräts, so daß nicht mit der Anschaffung eines neuen Meßgeräts oder dessen Software-Update eine neue Bediensprache erlernt bzw. ein Anpassen der Software zur Bedienung des Meßgeräts vorgenommen werden muß. Derzeit wird DMIS-Release 3.0 verwendet (ANSI/CAM-I 101-1995) und weitere Informationen zu DMIS sind beispielsweise unter "www.cam-i.org" zu finden. Dimensional Measuring Interface Standard, also known as DMIS for short, is an internationally recognized standard for bidirectional communication between a computer system and a measuring device, in particular a coordinate measuring machine, also referred to for short as a CMM. The standard contains a vocabulary of measurement commands that create a neutral format for measurement programs and measurement reports. The DMIS standard is intended to create an interface between the user's computer system and the measuring device in order to be able to communicate with the measuring device without having to go into the special software of the measuring device. For example, this is important for offline programming of CMMs or when a measuring device is renewed, so that a new operating language does not have to be learned with the acquisition of a new measuring device or its software update or the software has to be adapted to operate the measuring device. DMIS Release 3.0 is currently being used (ANSI / CAM-I 101-1995 ) and further information on DMIS can be found, for example, at "www.cam-i.org".

Dieser DMIS-Standard ist in der industriellen Fertigung weitverbreitet im Einsatz, insbesondere zur Steuerung CNC-gesteuerter Koordinatenmeßgeräte über offline erstellte Programme. Allerdings muß sichergestellt ein, daß die DMIS-Schnittstelle derartiger Meßgeräte auch tatsächlich dem Standard entspricht, d. h. daß ein eingegebener DMIS- Befehl auch tatsächlich die gewünschte Messung sowie den Rückfluß des entsprechenden Meßprotokolls bewirkt und nichts anderes. This DMIS standard is widely used in industrial manufacturing, especially for controlling CNC-controlled coordinate measuring machines via offline created Programs. However, it must be ensured that the DMIS interface is of this type Measuring devices actually correspond to the standard, d. H. that an entered DMIS Command actually the desired measurement as well as the reflux of the corresponding one Measurement protocol causes and nothing else.

So kommt es bei der Messung von Bauteilen durch Koordinatenmeßgeräte immer wieder vor, daß unterschiedliche Koordinatenmeßgeräte unterschiedliche Meßergebnisse liefern, obwohl sie mit ein und demselben Meßprogramm angesteuert werden. Probleme bei der DMIS-Schnittstelle können daher zu Meßfehlern bzw. Meßunsicherheiten führen, die während des normalen Durchlaufs bei einer Bauteile-Messung nicht als Ursache festgestellt werden können. So it happens again and again when measuring components using coordinate measuring machines that different coordinate measuring machines deliver different measuring results, although they are controlled with one and the same measuring program. Problems with the DMIS interface can therefore lead to measurement errors or measurement uncertainties that not found as the cause during the normal run during a component measurement can be.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überprüfung der DMIS- Fähigkeiten einer derartigen Schnittstelle zu schaffen. The invention is therefore based on the object of a method for checking the DMIS Ability to create such an interface.

Die Erfindung wird durch die Merkmale des Verfahrens nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. The invention is solved by the features of the method according to claim 1. preferred Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens wird nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung erläutert, die eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des DMIS-Fähigkeits-Prüfteils zeigt. A preferred embodiment of the method is described below with reference to the only one Drawing explained, the perspective view of a preferred Embodiment of the DMIS capability test part shows.

Das DMIS-Fähigkeits-Prüfteil beinhaltet alle Standard-Geometrien und Freiformflächen, die im Karosseriebau vorkommen, d. h. insbesondere umfaßt das DMIS-Fähigkeits-Prüfteil eine Ebene EB in der Kugeln K1, K2 und K3 sowie ein Zylinder ZL angeordnet sind. Ferner sind in der Ebene EB geometrische Grundelemente Kreis KR, Dreieck DE, Rechteck RE, Quadrat QU und Oval OV in der Form von Durchbrüchen angeordnet. Die Ebene E weist ferner eine Kontur KR auf. An dieser Kontur K0 sind Würfelelemente W1, W2, W3, W4 und W5 angeordnet, die teilweise in der Ebenen EB liegen. Ferner ist an der Kontur KR ein schrägstehender Kegel KL angeordnet. Ferner ist am Rand der Ebene EB eine dreidimensionale Freiformfläche FF mit einem Vorsprung VS und einer Öffnung OE angeordnet. Zu dem Prüfteil ist weiterhin ein CAD-Datensatz verfügbar. The DMIS capability test part contains all standard geometries and free-form surfaces occur in the body shop, d. H. in particular, the DMIS capability test part includes one Level EB in which balls K1, K2 and K3 and a cylinder ZL are arranged. Furthermore are in the plane EB basic geometric elements circle KR, triangle DE, rectangle RE, square QU and Oval OV arranged in the form of breakthroughs. Level E also has one Contour KR on. Cube elements W1, W2, W3, W4 and W5 are on this contour K0 arranged, which are partly in the planes EB. KR is also on the contour inclined cone KL arranged. There is also a on the edge of level EB three-dimensional free-form surface FF with a projection VS and an opening OE arranged. A CAD data record is also available for the test part.

Zur Bestimmung der DMIS-Fähigkeit von KMGs wird im folgenden ein Standard- Meßprogramm anhand eines Meßablaufplan beispielhaft erläutert, wobei hier die DMIS- Fähigkeit der Schnittstelle eines KMGs mit zwei Meßarmen ARM 1 und ARM 2 bestimmt wird. To determine the DMIS capability of CMMs, a standard measurement program is explained below using a measurement flow chart as an example, the DMIS capability of the interface of a CMM with two measuring arms ARM 1 and ARM 2 being determined here.

Das Prüfteil wird beliebig auf das KMG gelegt, wobei die Kalibrierung über den Mittelpunkt der Kugel 1 erfolgt. Das Programm startet mit ARM 1 im manuellen Modus, wobei der Kegel näher am ARM 1 als am ARM 2 liegt. Die Ausrichtung des Prüfteils erfolgt nach dem folgenden Ablauf: The test part is placed anywhere on the CMM, with the calibration taking place over the center of sphere 1 . The program starts with ARM 1 in manual mode, whereby the cone is closer to ARM 1 than to ARM 2 . The test part is aligned according to the following procedure:

Zuerst erfolgt ein Punkt-Antastung in -Z auf dem Pol der Kugel K1 und das Koordinatensystems wird aus dem Mittelpunkt der Kugel 1 zum Pol der Kugel K1 versetzt. Anschließend erfolgt eine Punkt-Antastung in -Z auf dem Pol der Kugel K2 und dann eine Punkt-Antastung in -Z auf dem Pol der Kugel K3. First there is a point probing in -Z on the pole of the ball K1 and the coordinate system is moved from the center of the ball 1 to the pole of the ball K1. This is followed by a point probing in -Z on the pole of the ball K2 and then a point probing in -Z on the pole of the ball K3.

Nach der Ausrichtung des Prüfteils in der Aufnahme des KMGs folgt eine Messung nach sogenannten Meßprinzipien, wobei Meßprinzipien hier bedeutet, daß Punkte und Elemente unter Verwendung einer vorgegebenen Meßvorschrift angefahren werden. Beispielsweise gibt es Meßvorschriften zum Messen eines Punktes, einer Kugel, eines Kegels, usw., wobei die jeweilige Vorschrift besagt, wie der Tastkopf die Messung vornimmt, d. h. wie der Tastkopf den Meßpunkt anfährt. After the alignment of the test part in the mount of the CMM, a measurement follows so-called measuring principles, where measuring principles here means that points and elements be started using a specified measurement specification. For example there are measurement rules for measuring a point, a sphere, a cone, etc., where the respective regulation states how the probe takes the measurement, d. H. again Probe approaches the measuring point.

Anschließend erfolgt das Messen von Regelgeometrien mit bzw. ohne Auswertung, also beispielsweise:

- Linienmessung mit 2 Punkten ohne Auswertung,
- Linienmessung mit 10 Punkte mit Auswertung auf Geradheit,
- Ebenenmessung mit 3 Punkte ohne Auswertung,
- Ebenenmessung mit 9 Punkte mit Auswertung auf Ebenheit,
- Innenkreismessung mit 4 Punkten mit Auswertung von Lage und Form,
- Innenkreismessung mit 15 Punkten mit Auswertung von Lage und Form
- Außenkreismessung mit 4 Punkte mit Auswertung von Lage und Form
- Außenkreismessung mit 15 Punkte mit Auswertung von Lage und Form
- Außenkegelmessung mit 8 Punkten, wobei je 4 Punkte in 2 Ebenen liegen, mit Auswertung des Kegelwinkels,
- Außenkugelmessung mit 8 Punkten, wobei je 4 Punkte in 2 Ebenen liegen, mit Auswertung von Lage und Durchmesser,
- Innenzylindermessung mit 8 Punkten, wobei je 4 Punkte in 2 Ebenen liegen, mit Auswertung der Form, und
- Außenzylindermessung mit 18 Punkten, wobei je 6 Punkte in 3 Ebenen liegen, mit Auswertung der Form.

Subsequently, standard geometries are measured with or without evaluation, for example:

- line measurement with 2 points without evaluation,
- Line measurement with 10 points with evaluation for straightness,
- level measurement with 3 points without evaluation,
- level measurement with 9 points with evaluation for flatness,
- inner circle measurement with 4 points with evaluation of position and shape,
- Inner circle measurement with 15 points with evaluation of position and shape
- Outside circle measurement with 4 points with evaluation of position and shape
- Outside circle measurement with 15 points with evaluation of position and shape
- external cone measurement with 8 points, each with 4 points on 2 levels, with evaluation of the cone angle,
- outer sphere measurement with 8 points, each with 4 points on 2 levels, with evaluation of position and diameter,
- Inner cylinder measurement with 8 points, each with 4 points in 2 planes, with evaluation of the shape, and
- External cylinder measurement with 18 points, each with 6 points on 3 levels, with evaluation of the shape.

Nachfolgend erfolgt das Messen der Elemente für Verknüpfungen, beispielsweise:

- Punkt,
- Zylinder außen,
- Kreis außen und innen,
- Linie,
- Ebene,
- Kegel außen, und
- Kugel außen

The elements for links are then measured, for example:

- Point,
- cylinder outside,
- circle outside and inside,
- line,
- Level,
- cone outside, and
- bullet outside

Es erfolgt ein Verknüpfen der gemessenen Elemente, beispielsweise Bestimmen des Schnittpunkts zwischen zwei Linien, Bestimmen des Schnittpunkt zwischen einer Ebene und einer Linie, Bestimmen des Schnittpunkts zwischen dem Zylinder und einer Ebene, Bestimmen von Schnittlinien, Schnittkreisen, Projektionspunkten, Symmetriepunkten, Symmetrielinien, usw. The measured elements are linked, for example determining the Intersection between two lines, determining the intersection between a plane and a line, determining the intersection between the cylinder and a plane, Determination of intersection lines, intersection circles, projection points, symmetry points, Lines of symmetry, etc.

Aus den oben aufgeführten Verknüpfungen werden Form- und Lageauswertungen erzeugt. Form and position evaluations are generated from the links listed above.

In ähnlicher Weise wie oben für einen Arm des KMGs beschrieben, wird dann der Betrieb des KMGs mit zwei Armen gemessen, d. h. es werden Messungen der Elemente für Verknüpfungen zwischen ARM1 und ARM2 des KMGs vorgenommen, aus denen Verknüpfungen zwischen ARM1 und ARM2 erzeugt werden, beispielsweise Schnittpunkt zwischen Linie von ARM1 und Linie von ARM2, Schnittpunkt zwischen Ebene von ARM1 und Linie von ARM2, usw. The operation then becomes similar to that described above for an arm of the CMM of the CMM measured with two arms, d. H. there will be measurements of the elements for Links between ARM1 and ARM2 of the CMM made up from which Links between ARM1 and ARM2 are created, for example intersection between line of ARM1 and line of ARM2, intersection between level of ARM1 and line of ARM2, etc.

Nach Ablauf des Meßprogramms wird das fertige Meßprotokoll ausgegeben. Die DMIS- Fähigkeit eines KMG wird dann anhand der folgenden Kriterien bewertet:

- kein Stillstand bzw. Absturz des Meßvorgangs,
- das Anfahren der Taster an das DMIS-Fähigkeits-Prüfteil erfolgt ordnungsgemäß, und
- das Meßprotokoll weist Meßwerte auf, die den bekannten Solldaten innerhalb eines zulässigen Fehlerbereichs entsprechen.

After the measurement program has finished, the finished measurement report is output. The DMIS capability of a CMM is then assessed using the following criteria:

- no standstill or crash of the measuring process,
- The pushbuttons approach the DMIS capability test part properly, and
- The measurement protocol has measured values that correspond to the known target data within a permissible error range.

Liegen Abweichungen vor, so werden die Programmprotokolle ausgewertet, wobei dann in der Regel eine Anpassung der Software seitens des KMG-Herstellers erforderlich ist. BEZUGSZEICHENLISTE EB Ebene
K1 Kugeln
K2 Kugel
K3 Kugel
ZL Zylinder
KR Kreis
QU Quadrat
DE Dreieck
RE Rechteck
OV Oval
KO Kontur
W1 Quader
W2 Quader
W3 Quader
W4 Quader
W5 Quader
KL Kegel
FF Freiformfläche
VS Vorsprung
OE Öffnung
If there are any deviations, the program logs are evaluated, whereby the CMM manufacturer usually has to adapt the software. REFERENCE SIGN LIST EB level
K1 balls
K2 ball
K3 ball
ZL cylinder
KR circle
QU square
DE triangle
RE rectangle
OV oval
KO contour
W1 cuboid
W2 cuboid
W3 cuboid
W4 cuboid
W5 cuboid
KL cone
FF freeform surface
VS lead
OE opening

Claims

1. Method for checking the DMIS capability of the DMIS interface of a CNC-controlled coordinate measuring machine, characterized by the following steps:
Occurrence of a verification condition,
Aligning a DMIS capability test part on the coordinate measuring machine,
Performing a standard DMIS measurement program for the coordinate measuring machine using the DMIS capability test part,
Checking the correct execution of the measuring program by the coordinate measuring machine, and
Comparison of the determined measurement protocol with a data set known for the DMIS capability test part.

2. The method according to claim 1, characterized in that the DMIS capability Test part has one or more test elements.

3. The method according to claim 2, characterized in that a test element by a two- or three-dimensional surface, a body or a contour is formed, which for Coordinate determination is used.

4. The method according to claim 3, characterized in that a test element is a ball, a cube, a perforation, a cylinder, a plane, a cone, a cuboid, one Is a line shape, a free-form surface or a contour.

5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the test part has three balls.

6. The method according to claim 5, characterized in that the balls in one plane of the test part are arranged, the orientation of the test part in the CMM of the three balls.

7. The method according to claim 6, characterized in that the level several Has perforations with the shape of basic geometric figures.

8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the test elements Cuboids, cubes and cones are arranged on the edge of the plane.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that a coordinate measuring machine with a rotary swivel probe is used.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the verification condition is from a missing or inadequate Comparability of measurement protocols of different CMMs, a cause analysis the presence of measurement errors, an analysis of malfunctions in CMMs, one not measuring medium capability achieved by CMMs or from the need for proof the DMIS capability of a CMM is derived.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the DMIS measurement program is a measurement based on measurement principles, a Element measurement of standard geometries and a measurement of the elements for Performs links.

12. The method according to claim 11, characterized in that the measured Elements are linked together.

13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the procedure for a CMM is carried out with two probe arms.

14. The method according to claim 13, characterized in that a measurement of Elements for links between the two arms is carried out.