CN105473981B - 接触式探针的校准 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种校准接触式探针的方法，该接触式探针具有接触式元件。该方法包括用该接触式探针测量已校准加工品(100、200、300、400、500)的第一几何性质和该已校准加工品或另一个已校准加工品(100、200、300、400、500)的第二几何性质。第一和第二几何性质使得该测量值与预期值之间的偏差对于该第一和第二几何性质中的每一个具有相反符号，该偏差由接触式元件的有效直径与用于确定测量值的假定直径之间的差异引起。该方法进一步包括识别接触式元件的有效直径与假定直径的差异，其包括针对第一和第二几何性质中的每一个比较测量值与预期值的偏差以确定该偏差是否存在差异。

Description

接触式探针的校准
技术领域
本发明涉及一种用于校准接触式探针(contact probe)的方法和设备，并且具体来说，用以确定例如触针针尖等接触式元件的尺寸。
背景技术
在已生产工件之后常见的做法是在例如坐标测量机(CMM)等定位设备或其它类型的坐标定位设备上检测工件。此类坐标定位设备通常具有套管轴，接触式探针(例如，接触触发式探针(touch trigger probe)或扫描探针)安装到该套管轴上使得可以在机器的工作体积内以三个正交方向X、Y、Z驱动接触式探针。
第5,189,806号美国专利描述了一种铰接探头，该铰接探头能够以两个旋转自由度定向接触式探针以使得探针能够在操作中用于测量工件表面。一般来说，此类探头包含两个旋转驱动机构，其使得接触式探针能够围绕两个实质上正交的旋转轴线而定向。此类铰接探头可以安装在CMM的套管轴上以使得探针能够以5个自由度(即，由CMM提供的3个线性自由度以及由铰接探头提供的2个旋转自由度)定位。
接触式探针具有接触式元件，例如触针针尖，其用于接触工件的表面以使得探针的触针偏转，探针响应于该偏转生成信号。通常在探针用于测量工件之前校准触针针尖。已知的是通过用探针测量已校准球体(所谓的标准球)来校准触针针尖直径。可以探针的不同定向来执行此测量，例如，如在WO00/25087或WO2011/002501中所公开的。然而，此类方法的缺点是其依赖于坐标定位机和/或探头的精确性并且是耗时的。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种校准接触式探针的方法，所述接触式探针具有接触式元件，所述方法包括：用接触式探针测量已校准加工品的第一几何性质和所述已校准加工品或另一个已校准加工品的第二几何性质，第一和第二几何性质使得几何性质的测量值与预期值之间的偏差对于第一和第二几何性质中的每一个具有相反符号，所述偏差由接触式元件的有效直径与用于确定测量值的假定直径之间的差异引起，并且识别接触式元件的有效直径与假定直径的差异包括针对第一和第二几何性质中的每一个比较测量值与预期值的偏差以确定偏差是否存在差异。
根据第一和第二几何性质的测量，可以从由于探针、旋转头和/或探针所附接到的坐标定位机的其它方面所致的偏差中识别(分离)因接触式元件的有效直径与其假定直径之间的差异所致的测量值与预期值的偏差。具体来说，由接触式元件与其假定大小的差异引起的测量误差在测量第一和第二几何性质的几何性质时反转，而由探针的长度与其假定长度的差异、温度与校准加工品时的温度的差异引起的测量误差或源自旋转头和/或坐标定位设备控制接触式探针的移动引起的测量误差在测量几何性质时可不反转。因此，在测量几何性质时在误差中存在反转(视为测量值与预期值的偏差中的差异)可以用来识别接触式元件的有效直径与其假定直径的差异。应理解，若其它误差源具有比由接触式元件的有效直径与其假定直径的差异引起的误差更大的量值，则针对第一和第二几何性质的测量值与预期值的总偏差对于第一和第二几何性质两者可以为正或负。
几何性质可以是已校准加工品或已知其值的另一个已校准加工品的尺寸。在此类实施例中，将针对尺寸的测量值与已知尺寸进行比较并且确定测量值中的误差。将针对第一几何性质和第二几何性质的测量的误差进行比较，并且误差中的差异用于识别接触式元件的有效直径与其假定直径的偏差。在另一实施例中，第一和第二几何性质是已校准加工品上的第一和第二表面的对应位置，第一和第二表面的相对位置是已知的(例如，表面沿着垂直于平面的轴线具有共同位置)。以此方式，识别接触式元件的有效直径与假定直径的差异可以包括比较第一和第二表面相对于彼此的位置的测量。
几何性质可以使得在测量第一和第二几何性质中的每一个的几何性质时接触式探针行进的距离实质上相同。举例来说，第一几何性质可以是已校准加工品的内圆环表面并且第二几何性质是另一个已校准加工品的外圆环表面，内圆环表面的直径比外圆环表面的直径大，且相差接触式元件的假定直径。通过在测量两个表面时行进实质上相同的距离，来自源的非反转误差(例如探针长度、温度、探头和坐标测量机的偏差)对这两个测量而言可为相等的。
第一几何性质的测量可以包括通过接触已校准加工品上的第一多个点来测量已校准加工品上的第一距离，其中通过将假定直径与下述距离相加来确定第一距离，上述距离是当接触式元件接触第一多个点时所确定的与接触式元件的中心的距离，并且第二几何性质的测量可以包括通过接触已校准加工品或另一个已校准加工品上的第二多个点来测量已校准加工品或另一个已校准加工品上的第二距离，其中通过从下述距离中减去假定直径来确定第二距离，上述距离是当接触式元件接触第二多个点时所确定的与接触式元件的中心的距离。例如，第一几何性质可以是加工品的面朝内的圆环表面的直径，并且第二表面可以是已校准加工品或另一个已校准加工品的面朝外的圆环表面的直径。在此类实施例中，识别接触式元件的有效直径与假定直径的差异可以包括比较测量距离与关于每个距离的预期值的偏差。偏差的差异可以指示接触式元件的有效直径与假定直径的差异。第一和第二几何性质的测量可以包括测量面向相反方向的第一和第二表面上的点之间的距离，距离测量是在测量点处垂直于每个表面的方向上进行的。第一和第二表面可以是面向相反方向的平面表面，并且在沿着轴线的方向上测量距离，所述轴线垂直于表面的平面。在此替代实施例中，几何性质是第一和第二表面中的每一个的位置。优选地，每个表面的位置实质上相同。因此，测量距离与所预期的零长度的比较识别接触式元件的有效直径与假定直径的差异。由于表面之间的零距离，其它误差源可不适用或可不重要的(例如编码器误差)。
可以根据对同一加工品上的不同表面(例如，加工品的内表面和外表面或连续表面的不同部分)的测量确定第一和第二几何性质。替代地，可以根据对不同加工品的表面的测量确定第一和第二几何性质。所述方法可以包括将不同加工品定位在坐标定位机中的大致相同位置处以用于使用接触式探针进行测量。
所述方法可以包括通过测量已校准加工品上的多个点来确定第一几何性质并且通过测量已校准加工品或另一个已校准加工品上的多个点来确定第二几何性质，通过对所述多个点拟合曲线来确定所述几何性质。可以通过测量凸表面上的多个点来确定第一几何性质并且可以通过测量凹表面上的多个点来确定第二几何性质。应理解，如本文中所使用的“凸表面和”“凹表面”不限于单个曲面，而是包含彼此成角度连接以分别朝内凹或朝外凸出的一系列(可能笔直的)表面。
凸表面和凹表面可以具有实质上相同(2维)形状的横截面。凸表面和凹表面可以具有实质上相同的几何性质。例如，凸表面可以界定圆圈或球体，其直径与由凹表面界定的孔的直径实质上相同。圆形特征可以尤其适合与旋转头一起使用，在探针相对于旋转轴线成固定角度的情况下旋转头可以测量凸表面和凹表面。凸表面和凹表面具有实质上相同的形状和尺寸的可能优点是在用接触式探针测量表面时坐标定位机/旋转头行进的距离对于两个表面而言可以实质上相同。因此，当比较两个测量值时，可以消除可能因坐标定位机/旋转头内的源发生的测量误差，例如，编码器误差，从而允许从因坐标测量机/旋转头所致的误差中分离因针尖大小所致的误差。
应理解，“实质上相同的”几何性质、形状和尺寸可意味着表面的对应几何性质、形状和尺寸的任何差异约为接触式元件的直径或更少。例如，在一个实施例中，凸表面的直径可以小于凹表面的直径。这可以确保在测量两个表面时坐标定位机/旋转头可以行进相同距离。接触式元件通常可以具有小于38mm的直径，优选地小于26mm，并且更优选地小于13mm。接触式元件的最小直径可以是20μm。凸表面和凹表面的直径之间的差异可以折中以适应不同的接触式元件大小，例如接触式元件的最大直径与最小直径之间的一半。
凸表面和凹表面可以各自是闭合或打开的表面。凸表面可以是加工品的面朝外的表面和/或凹表面可以是加工品或另外的加工品的面朝内的表面。在环形加工品中，凸表面可以是球体或圆柱体的表面和/或凹表面可以是孔或孔口。
在另一个实施例中，第一几何性质可以是朝向彼此面对的第一对平行表面之间的距离，并且第二几何性质可以是彼此背对的第二对平行表面之间的距离。
在另一实施例中，通过测量面向第一方向的平面表面上的多个点来确定第一几何性质，并且通过测量面向与第一方向相反的第二方向的平面表面上的多个点来确定第二几何性质。平面表面可以是单个加工品或不同的加工品的表面，不同的加工品固持在一起使得平面表面是平行的。平面表面可以定位在大致同一平面中。可以通过两个量规块以交错布置而彼此接触来提供平面表面。以此方式，每个块的一侧上与另一个块接触的表面的一部分可用于测量。
接触式探针可以被附接到坐标定位机的套管轴，通过移动坐标定位机的臂来执行第一和第二几何性质的测量。
接触式探针可以被附接到旋转头，通过旋转头围绕轴线的旋转来执行第一和第二几何性质的测量。
旋转头可以被安装在坐标定位机的套管轴上。可以在坐标定位机的臂固定在适当位置的情况下通过旋转头的旋转来执行第一和第二几何性质的一个测量，并且可以在旋转头固定在适当位置的情况下通过移动坐标定位机的臂来执行第一和第二几何性质的另一测量。
所述方法可以包括测量一个或多个已校准加工品的第一多个几何性质和/或测量一个或多个已校准加工品或另外一个或多个已校准加工品的第二多个几何性质，其中几何性质的测量值与预期值之间的偏差针对第一多个几何性质与第二多个几何性质具有相反符号，所述偏差由接触式元件的有效直径与用于确定测量值的假定直径之间的差异引起。第一多个几何性质可以是具有相同或相似形状但是不同尺寸的一个或多个已校准加工品的第一表面的几何性质。第二多个几何性质可以是具有相同或相似形状但是不同尺寸的一个或多个已校准加工品或另外一个或多个已校准加工品的第二表面的几何性质。这可进一步有助于识别接触式元件的直径与假定直径的差异，因为由所述差异所致的任何误差将不与尺寸成比例，而因其它因素所致的测量误差与尺寸成比例。
所述方法可以包括当支承第一表面和第二表面的加工品处于大致相同的温度下时测量这些表面。这可以通过紧接地执行测量来实现。以此方式，缓和了可能改变加工品的大小并引入误差的温度变化。
所述方法可以包括根据第一和第二几何性质的测量确定接触式探针的有效直径。
根据本发明的第二方面，提供一种校准接触式探针的方法，接触式探针具有接触式元件，接触式元件具有假定直径，所述方法包括：用接触式探针测量凸形加工品的表面上的多个点以及测量界定凹形加工品中的孔的表面上的多个点；并且通过比较关于凸形加工品和凹形加工品中的每一个的测量来识别接触式元件的直径与假定直径的差异。
凸形加工品的表面可以比由凹形加工品界定的孔更大、更小或具有相同大小。应理解，如本文中所使用的“凸形加工品”和“凹形加工品”不限于其中凸形加工品紧贴地配合凹形加工品的互补的加工品。
根据本发明的第三方面，提供一种识别接触式探针的接触式元件的直径与假定直径的差异的方法，所述方法包括：接收来自下述测量的测量数据，所述测量是用接触式探针测量第一加工品的第一表面上的多个点和第一加工品或另一个加工品的第二表面上的多个点；并且比较第一和第二表面的测量数据以识别已从第一表面的测量反转的第二表面的测量中的误差。
根据本发明的第四方面，提供一种其上存储有指令的数据载体，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器实施本发明的第三方面的方法。
根据本发明的第五方面，提供一种坐标定位机，其包括：接触式探针；用于移动接触式探针的铰接装置；以及一个或多个处理器，所述一个或多个处理器用于控制铰接装置的移动以移动接触式探针并且用于从接触式探针接收信号，其中所述一个或多个处理器被布置以控制铰接装置并处理来自接触式探针的信号以根据本发明的第一或第二方面校准接触式探针。
附图说明
图1示出根据本发明的一个实施例的用于执行方法的坐标定位机；
图2a和图2b示意性地示出通过坐标测量机套管轴的移动来测量凸形校准加工品和凹形校准加工品；
图3a和图3b示意性地示出通过旋转探头的移动来测量凸形校准加工品和凹形校准加工品；
图4示意性地示出根据本发明的另一实施例测量另一个校准加工品；
图5示意性地示出根据本发明的又一个实施例测量另外的校准加工品；以及
图6示出接触式探针的有效直径。
具体实施方式
参考图1，坐标测量机(CMM)8包括底座22，臂12、16和18安装在该底座上，臂可移动以在3个线性方向X、Y、Z上移动臂(套管轴)12的一端。附接到套管轴12的是旋转探头10，接触式探针14附接到该旋转探头。旋转探头10用于使接触式探针14围绕两个垂直轴线(通过圆环箭头指示)旋转。因此，组合的坐标测量机8和旋转探头10提供能够以5个自由度定位接触式探针14的设备。
接触式探针14包括用于偏转而安装的触针26以及触针针尖24，该触针针尖在此实施例中是球体。触针针尖24是用于接触工件的表面的接触式元件，探针14在触针24的偏转时生成信号。接触式探针14可以是触碰触发式探针或扫描探针。
CMM 8和旋转探头10与控制器和评估单元28通信，该控制器和评估单元产生信号以用于控制CMM 8和旋转探头10的移动并且从接触式探针14接收信号以用于处理成测量数据。
在使用中，根据旋转探头10和CMM 8中的位置编码器(未示出)确定触针针尖24的中心的位置。然而，为了确定触针针尖24与工件的实际接触点的准确位置，必须考虑触针针尖24的直径。因此，在计算接触位置时使用的假定直径与触针针尖24的有效直径之间的任何差异将导致测量的不准确性。如图6中所示，触针针尖24的有效直径28可能不是其实际直径，因为探针可不在与表面2接触时立即产生指示触针针尖24与该表面的接触的信号，而是在生成信号之前对于触碰触发式探针可存在“预先行进”的小元素(通过图6中的箭头指示)或对于扫描探针可存在增益误差(gain error)。探针在接触之后在生成信号之前行进小段距离的这种要求实际上使触针针尖24的直径看起来小于其实际直径。通过本文中所描述的方法确定的正是此“有效”直径的校正。
为确定触针针尖24的有效直径，执行校准程序。参考图2a、图2b、图3a和图3b，校准方法包括使用接触式探针10以测量第一凸形加工品100(其在此实施例中是已校准球体)的第一凸表面102上的多个点(由虚线101、301示出)和第二凹形加工品200(其在此实施例中是已校准环规)的第二凹表面202上的多个点(由虚线201、401示出)。两个加工品100和200可以是互补的，因为环规100的凹表面202的直径与球体100的直径实质上相同。
可以在探头10的旋转轴线固定(如图2a和图2b中所示)的情况下通过CMM 8的X、Y、Z轴沿着圆环路径105的移动，或在CMM 8的线性轴线固定(如图3a和图3b中所示)的情况下当探针26与探头10的轴线305成固定角度时通过探头10围绕轴线305中的一个或多个的旋转，来执行测量。替代地，可以通过CMM 8和探头10的移动的组合来执行测量，例如，旋转头10围绕圆环路径旋转，其中CMM 8移动探针26以在多个点处触碰加工品的表面以进行测量，或CMM 8在圆环路径中移动探针26，其中旋转头10移动探针26以在多个点处触碰加工品的表面以进行测量。
来自接触式探针26、旋转头10和CMM 8中的转换器的信号可以用来确定触针针尖24的中心的位置。对于加工品100、200中的每一个，当触针针尖24与表面102、202接触时，一圆圈拟合为(fitted to)该触针针尖的中心的位置并且确定每个圆圈的直径。为了确定球体100的外表面102的直径，根据当触针针尖24与表面102接触时针对触针针尖24的中心的位置而确定的直径减去触针针尖24的假定直径(因为在远离圆圈中心方向上触针针尖24的中心与外表面102隔开)。通过将触针针尖24的假定直径相加到圆圈的直径来确定环规200的内表面202的直径，圆圈的直径是针对当触针针尖24与环规200的内表面202接触时触针针尖24的中心位置而确定的(因为触针针尖24的中心在朝向圆圈中心的方向上与内表面202间隔开)。
在此实施例中，将球体100的外表面102的测得直径与环规200的内表面202的测得直径与这些已校准加工品的已知的(预期)直径进行比较并且对测得直径的误差进行比较。误差的差异表明触针针尖24的有效直径可能与用于计算测量数据的假定直径不同。可以根据误差的差异确定对假定直径的校正。用以获得有效直径的对假定直径的校正可以等于测得误差的差异的一半。
在此类实施例中，可不一定测量不同的加工品，而是可以使用同一加工品上的不同表面，例如环规的外表面和内表面。
通常，触针针尖的假定直径将是在校准直径时的第一猜测。
现在参考图4，在替代实施例中，在两个量规块300和400上测量表面302和402。接合量规块300、400使得表面302、402的局部区域接触，确保表面302、402平行、实质上处于同一平面中并且面向相反方向。在每个表面302、402上或通过CMM触碰和/或旋转头触碰来测量多个点。确定相对表面302、402的相对位置。
相对位置的非零差异表明触针针尖24的有效直径与用于计算测量数据的假定直径不同。可以根据测得位置的差异的符号确定对假定直径的校正。例如，若表面402被认为将被间隔开到表面302的左侧(如图4中所图示)，则这是因为有效直径小于假定直径，而若表面402被测量为将到表面302的右侧，则这是因为有效直径大于假定直径。用以获得有效直径的对假定直径的校正可以等于测得位置的差异。
参考图5，三个量规块300、400和500接合在一起，其中量规块400从量规块300和500偏移。这提供了两对平行面/表面302、502和402a、402b，一对302、502彼此面对并且另一对402a、402b彼此背对。该表面之间的距离D1、D2应相同。
在每个表面302、402、402a、402b上或通过CMM触碰和/或旋转头触碰来测量至少一个点。分别确定表面302与502之间的距离D1和表面402a与402b之间的距离D2。对于表面302、502，当触针针尖24接触这些表面时，触针针尖24的中心朝向该对的另一表面502、302移位了距离R。因此，为了确定表面302与502之间的距离，将触针针尖24的假定直径与当触针针尖24接触表面302、502时触针针尖24的中心的位置之间的距离相加。当触针针尖24接触表面402a、402b时，触针针尖24的中心远离另一表面402b、402a移位了距离R。因此，为了确定表面402a与402b之间的距离，从当触针针尖24接触该对的表面402a、402b时触针针尖24的中心的位置之间的距离减去触针针尖24的假定直径。
将该表面对302、502、402a、402b的测得距离与已知距离进行比较。将测得直径与已知值之间的误差进行比较。误差的差异表明触针针尖24的有效直径可能与用于计算测量数据的假定直径不同。可以根据测得误差的差异确定对直径的校正。用以获得有效直径的对假定直径的校正可以等于误差的差异的一半。
应理解，可对如本文所描述的本发明进行修改和更改。例如，凸形和凹形加工品可以不是互补的，例如，规环的凹表面的直径可以与球体的直径明显不同。在其中凹表面和凸表面的大小明显不同的情境中，表面可不一定是不同加工品的表面。
可以使用例如在WO2011/107729和WO2011/107746中描述的非线性坐标定位机执行该方法。可以在不具有旋转探头10的情况下执行该方法，其中接触式探针14相对于坐标测量机8的套管轴12固定。

Claims (22)

1.一种校准接触式探针(14)的方法，所述接触式探针具有接触式元件(24)，其特征在于，所述方法包括：用所述接触式探针(14)测量已校准加工品(100、200、300、400、500)的第一几何性质和所述已校准加工品或另一个已校准加工品(100、200、300、400、500)的第二几何性质，所述第一几何性质和所述第二几何性质使得测量值与预期值之间的偏差对于所述第一和第二几何性质中的每一个具有相反符号，所述偏差由所述接触式元件(24)的有效直径(28)与用于确定所述测量值的假定直径之间的差异引起，并且识别所述接触式元件(24)的所述有效直径(28)与所述假定直径的差异，其包括针对所述第一和第二几何性质中的每一个比较所述测量值与所述预期值的偏差以确定所述偏差是否存在差异。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预期值是所述几何性质的已知尺寸(D1、D2)和/或第一和第二表面(302、402)的已知相对位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二几何性质使得在测量所述第一和第二几何性质时所述接触式探针(14)行进的距离实质上相同。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一和第二几何性质使得在测量所述第一和第二几何性质时所述接触式探针(14)行进的距离实质上相同。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其中所述第一几何性质的测量包括通过接触所述已校准加工品(300、400、500)上的第一多个点来测量所述已校准加工品(300、400、500)上的第一距离(D1)，其中所述第一距离(D1)通过将所述假定直径与这样的距离相加来确定，这样的距离是当所述接触式元件(24)接触所述第一多个点时所确定的与所述接触式元件(24)的中心的距离，并且所述第二几何性质的测量包括通过接触所述已校准加工品或所述另一个已校准加工品(300、400、500)上的第二多个点来测量所述已校准加工品(300、400、500)或所述另一个已校准加工品(300、400、500)上的第二距离(D2)，其中所述第二距离(D2)通过从这样的距离中减去所述假定直径来确定，这样的距离是当所述接触式元件(24)接触所述第二多个点时所确定的与所述接触式元件(24)的中心的距离。
6.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其中所述第一和第二几何性质包括具有实质上相同形状的横截面的第一和第二表面(102、202)。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一和第二几何性质包括具有实质上相同形状的横截面的第一和第二表面(102、202)。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一表面(102)是凸表面并且所述第二表面(202)是凹表面。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一表面(102)是凸表面并且所述第二表面(202)是凹表面。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触式探针(14)被附接到坐标定位机(8)的套管轴(12)，通过移动所述坐标定位机(8)的臂(12、16、18)来执行所述第一和第二几何性质的测量。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触式探针(14)被附接到旋转探头(10)，通过所述旋转探头(10)围绕轴线的旋转来执行所述第一和第二几何性质的测量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述旋转探头(10)被安装在坐标定位机(8)的套管轴(12)上，在所述坐标定位机(8)的臂(12、16、18)固定在适当位置的情况下通过所述旋转探头(10)的旋转来执行所述第一和第二几何性质的一个测量，并且在所述旋转探头(10)固定在适当位置的情况下通过移动所述坐标定位机(8)的臂(12、16、18)来执行所述第一和第二几何性质的另一测量。
13.根据权利要求10或权利要求12所述的方法，其中在用所述接触式探针(14)测量所述第一和第二几何性质时所述坐标定位机(8)行进的距离对所述第一和第二几何性质两者而言实质上相同。
14.根据权利要求11或权利要求12所述的方法，其中在用所述接触式探针(14)测量所述第一和第二几何性质时所述旋转探头(10)行进的距离对所述第一和第二几何性质两者而言实质上相同。
15.根据权利要求12所述的方法，其中在用所述接触式探针(14)测量所述第一和第二几何性质时所述坐标定位机(8)和所述旋转探头(10)行进的距离对所述第一和第二几何性质两者而言实质上相同。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二几何性质是不同加工品(100、200、300、400、500)的几何性质。
17.根据权利要求16所述的方法，其包括将所述不同加工品(100、200、300、400、500)定位在坐标定位机中的大致相同位置处。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的方法，其中所述不同加工品是凹形加工品(200)和凸形加工品(100)。
19.根据权利要求1所述的方法，其包括测量一个或多个已校准加工品(100、200、300、400、500)的第一多个几何性质并且测量所述一个或多个已校准加工品(100、200、300、400、500)或另外一个或多个已校准加工品(100、200、300、400、500)的第二多个几何性质，其中所述几何性质的测量值与预期值之间的偏差针对所述第一多个几何性质与所述第二多个几何性质具有相反符号，所述偏差由所述接触式元件(24)的有效直径与用于确定所述测量值的假定直径之间的差异引起。
20.根据权利要求1所述的方法，其包括根据所述第一和第二几何性质的测量确定所述接触式元件(24)的有效直径。
21.一种校准接触式探针的方法，所述接触式探针具有接触式元件，所述接触式元件具有假定直径，所述方法包括：用所述接触式探针测量凸形加工品的表面上的多个点以及测量界定对应凹形加工品中的孔的表面上的多个点；并且通过比较关于所述凸形加工品和所述凹形加工品中的每一个的测量点来识别所述接触式元件的直径与所述假定直径的差异。
22.一种坐标定位机，其包括：接触式探针(14)；用于移动所述接触式探针(14)的铰接装置(8、10)；以及一个或多个处理器(28)，所述一个或多个处理器(28)用于控制所述铰接装置(8、10)的移动以移动所述接触式探针(14)并且用于从所述接触式探针(14)接收信号，其特征在于，其中所述一个或多个处理器(28)被布置以控制所述铰接装置(8、10)并处理来自所述接触式探针(14)的信号以根据前述权利要求中任一权利要求校准所述接触式探针(14)。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10107654B2 (en) * 2015-09-02 2018-10-23 Nikon Corporation Rotary probe head
EP3192611A1 (en) * 2016-01-12 2017-07-19 Renishaw plc Calibration device and method
US20170220026A1 (en) * 2016-02-01 2017-08-03 Bio-Rad Laboratories, Inc. Direct contact instrument calibration system
JP6845612B2 (ja) * 2016-03-07 2021-03-17 中村留精密工業株式会社 工作機械における機械精度の測定方法及び装置
CN106017383B (zh) * 2016-06-22 2018-10-19 中国电子科技集团公司第十三研究所 接触式台阶仪探针检测图形样块
US11402201B2 (en) 2016-11-16 2022-08-02 Renishaw Plc Coordinate positioning apparatus and method of operation
DE102017103938A1 (de) * 2017-02-24 2018-08-30 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Vorrichtung zum Messen der Rauheit einer Werkstückoberfläche
DE102017222132B4 (de) * 2017-12-07 2019-07-04 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Sensor für ein Koordinatenmessgerät
EP3502611B1 (en) * 2017-12-21 2023-08-16 Hexagon Technology Center GmbH Machine geometry monitoring
JP6859967B2 (ja) * 2018-02-16 2021-04-14 オムロン株式会社 コンベアトラッキングシステムおよびキャリブレーション方法
US10794782B2 (en) 2018-10-01 2020-10-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Systems and methods of measuring torsional resistance in a hinge
CN109108982B (zh) * 2018-10-10 2024-01-09 烟台大学 基于标准量具的多关节机器人几何尺寸精度校准装置及校准方法
CN111272319B (zh) * 2018-12-05 2022-06-24 上海东培企业有限公司 接触式测量头的张力测量装置
DE102019122654A1 (de) * 2019-08-22 2021-02-25 M & H Inprocess Messtechnik Gmbh Vorrichtung zur Kalibrierung einer Geschwindigkeit einer Bewegungsachse einer Maschine
CN110986774A (zh) * 2019-12-17 2020-04-10 上海嘉奥信息科技发展有限公司 基于光学定位仪的工具尖端位置的静态标定系统、方法、介质及设备
JP7360591B2 (ja) 2020-02-18 2023-10-13 株式会社東京精密 ワークの径測定方法及び真円度測定機
CN114719710B (zh) * 2022-03-08 2024-01-30 中国电子科技集团公司第十三研究所 位移偏差测量方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4866643A (en) * 1987-10-09 1989-09-12 Brown & Sharpe Manufacturing Company Method for automatic compensation of probe offset in a coordinate measuring machine
US5657549A (en) * 1995-10-04 1997-08-19 Shen; Yin-Lin Method of improving accuracy of touch trigger probe
US20030009257A1 (en) * 1998-10-24 2003-01-09 Renishaw Plc Calibrations of an analogue probe and error mapping
CN1582384A (zh) * 2001-11-01 2005-02-16 瑞尼斯豪公司 探针的校准
CN101772690A (zh) * 2007-07-13 2010-07-07 瑞尼斯豪公司 表面传感器偏移
CN102472605A (zh) * 2009-07-01 2012-05-23 海克斯康测量技术有限公司 用于探针尖端直径校准的方法和装置

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2940633C2 (de) * 1979-10-06 1986-01-02 Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar Verfahren zur Bestimmung der Drehachse eines Rundtisches in Mehrkoordinaten-Meßgeräten
US4523450A (en) * 1981-11-07 1985-06-18 Carl-Zeiss-Stiftung, Heidenheim/Brenz Method of calibrating probe pins on multicoordinate measurement machines
US4437151A (en) * 1982-04-16 1984-03-13 Deere & Company Coordinate measuring machine inspection and adjustment method
GB8624191D0 (en) * 1986-10-08 1986-11-12 Renishaw Plc Datuming of analogue measurement probes
US4945501A (en) * 1987-01-20 1990-07-31 The Warner & Swasey Company Method for determining position within the measuring volume of a coordinate measuring machine and the like and system therefor
US5189806A (en) * 1988-12-19 1993-03-02 Renishaw Plc Method of and apparatus for scanning the surface of a workpiece
GB8906287D0 (en) * 1989-03-18 1989-05-04 Renishaw Plc Probe calibration
GB9021447D0 (en) * 1990-10-03 1990-11-14 Renishaw Plc Capacitance probes
US5430948A (en) * 1993-07-12 1995-07-11 Vander Wal, Iii; H. James Coordinate measuring machine certification system
DE4326551C2 (de) * 1993-08-07 1997-04-17 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Kalibrier-Verfahren zum Ermitteln und Kompensieren unterschiedlicher Antastkraft-Verhältnisse bei Mehrkoordinaten-Tastsystemen
SE501867C2 (sv) * 1993-11-15 1995-06-12 Asea Brown Boveri Förfarande och system för kalibrering av en industrirobot utnyttjande en sfärisk kalibreringskropp
GB9517214D0 (en) * 1995-08-23 1995-10-25 Renishaw Plc Calibration of an articulating probe head for a coordinating positioning machine
GB9823228D0 (en) 1998-10-24 1998-12-16 Renishaw Plc Method of calibrating analogue probes
US6112423A (en) * 1999-01-15 2000-09-05 Brown & Sharpe Manufacturing Co. Apparatus and method for calibrating a probe assembly of a measuring machine
GB9907868D0 (en) * 1999-04-08 1999-06-02 Renishaw Plc Method of calibrating a scanning system
EP1158269B1 (de) * 2000-05-23 2005-07-20 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH Korrekturverfahren für Koordinatenmessgeräte
JP3827548B2 (ja) * 2001-10-04 2006-09-27 株式会社ミツトヨ 倣いプローブの校正方法および校正プログラム
GB0322115D0 (en) * 2003-09-22 2003-10-22 Renishaw Plc Method of error compensation
GB0329098D0 (en) * 2003-12-16 2004-01-21 Renishaw Plc Method of calibrating a scanning system
US7543393B2 (en) * 2003-12-16 2009-06-09 Renishaw Plc Method of calibrating a scanning system
US7249002B1 (en) * 2004-08-30 2007-07-24 Kla-Tencor Technologies Corporation Direct relative motion measurement for vibration induced noise and drift cancellation
GB2422015B (en) * 2005-02-01 2007-02-28 Taylor Hobson Ltd A metrological instrument
DE102005008055B4 (de) * 2005-02-22 2009-01-02 Deckel Maho Pfronten Gmbh Verfahren zum Vermessen einer programmgesteuerten Werkzeugmaschine
JP4705792B2 (ja) * 2005-03-17 2011-06-22 株式会社ミツトヨ 軸間角度補正方法
DE102005032749A1 (de) * 2005-07-13 2007-01-18 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zum Antasten eines Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät und Koordinatenmessgeräte
GB0525306D0 (en) * 2005-12-13 2006-01-18 Renishaw Plc Method of machine tool calibration
GB0608235D0 (en) * 2006-04-26 2006-06-07 Renishaw Plc Differential calibration
GB0703423D0 (en) 2007-02-22 2007-04-04 Renishaw Plc Calibration method and apparatus
GB0712008D0 (en) * 2007-06-21 2007-08-01 Renishaw Plc Apparatus and method of calibration
US7912572B2 (en) * 2007-09-20 2011-03-22 General Electric Company Calibration assembly for an inspection system
WO2010109975A1 (ja) * 2009-03-24 2010-09-30 コニカミノルタオプト株式会社 形状測定装置
JP5277033B2 (ja) * 2009-03-25 2013-08-28 株式会社ミツトヨ 補正ボール径算出方法および形状測定装置
GB201003363D0 (en) 2010-03-01 2010-04-14 Renishaw Plc Measurement method and apparatus
GB201003599D0 (en) 2010-03-04 2010-04-21 Renishaw Plc Measurement method and apparatus
JP5593109B2 (ja) * 2010-03-31 2014-09-17 パナソニック株式会社 三次元測定機の校正方法
GB201013938D0 (en) 2010-08-20 2010-10-06 Renishaw Plc Method for recalibrating coordinate positioning apparatus
JP4968600B1 (ja) * 2011-01-13 2012-07-04 株式会社東京精密 真円度測定装置及びその心ずれ量補正方法
US20120250178A1 (en) * 2011-03-31 2012-10-04 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Magnetic media with thermal insulation layer for thermally assisted magnetic data recording
JP2015203567A (ja) * 2014-04-10 2015-11-16 オークマ株式会社 計測システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4866643A (en) * 1987-10-09 1989-09-12 Brown & Sharpe Manufacturing Company Method for automatic compensation of probe offset in a coordinate measuring machine
US5657549A (en) * 1995-10-04 1997-08-19 Shen; Yin-Lin Method of improving accuracy of touch trigger probe
US20030009257A1 (en) * 1998-10-24 2003-01-09 Renishaw Plc Calibrations of an analogue probe and error mapping
CN1582384A (zh) * 2001-11-01 2005-02-16 瑞尼斯豪公司 探针的校准
CN101772690A (zh) * 2007-07-13 2010-07-07 瑞尼斯豪公司 表面传感器偏移
CN102472605A (zh) * 2009-07-01 2012-05-23 海克斯康测量技术有限公司 用于探针尖端直径校准的方法和装置

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JP6321791B2 (ja) 2018-05-09

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