CN1207528C - 测定坐标测量仪中测量误差的方法和坐标测量仪计量器 - Google Patents

Abstract

一种坐标测量仪计量器，具有多个中心位于与一虚拟参考面内的参考轴倾斜的至少一条线上的球。计量器设置在坐标测量仪的测量台上。其中一个坐标轴与参考轴相同的正交坐标系设定在虚拟参考面内，测量每个球中心坐标。此后将计量器绕参考轴旋转180度，其中一个坐标轴与参考轴相同的正交坐标系设定在虚拟参考面内。以与上述相同方法测量测量每个球中心坐标。容易并精确测定坐标测量仪的仪器轴平直度的测量误差和仪器轴之间的正交性。

Description

测定坐标测量仪中测量误差的方法 和坐标测量仪计量器

本发明涉及一种测量和测定坐标测量仪固有误差变化的方法，该方法用于测量，例如机械部件尺寸等，还涉及一种坐标测量仪计量器，该计量器用于测量坐标测量仪的误差。

在公知的具有能沿三相互正交方向移动的可移动探针的坐标测量仪中，为了测量物体的尺寸，将可移动探针的探针头与设置在测量台上的待测量物体接触。例如该物体可以是机械部件，如发动机的缸体或传动齿轮箱的箱体。

一般，在这样的坐标测量仪中，探针可在三个相互正交方向移动。例如，公开号为H02-306101的日本待审专利公开了一种坐标测量仪，其中第一龙门架式移动件沿水平导轨直线移动，该水平导轨在测量台的相对侧上延伸，待测量物体在测量台上固定住。第一移动件具有安装在其上的第二移动件，以便在垂直于第一移动件移动方向的水平方向移动。

第二移动件具有垂直移动轴部，其前端具有探针，探针上固定有球。当使球接触设置在测量台上的待测物体的上面时，探针在三维方向移动以测量物体的每部分尺寸。

根据如上所述的坐标测量仪，如果探针的球磨损了，则不再能进行正确测量。为防止这种情况，将参考计量器以测量间隔设置在测量台上，测量参考计量器每部分尺寸以校正由于探针球磨损产生的误差。

坐标测量仪的测量误差包括，由导向件，如探针头移动的导轨的偏斜或扭曲引起的探针头弯曲移动引起的误差，或引导探针在两相互正交方向移动的两导向件偏离直角的角度引起的误差。

在现有技术中，通过以不同方向设置在测量台上的参考计量器获得坐标测量仪的导向件平直度或导向件的正交性。因此，测定坐标测量仪误差的测量工作费时费工。

近年来，一方面，在公司或工厂中已经提高了坐标测量仪的工作效率，率，以便确定精确而复杂的机加工工件的尺寸，另一方面，从经济观点来看或考虑到实际应用，趋向于连续使用坐标测量仪而不必定期地检查其性能。

本发明的一个目的是通过提供一种测定测量误差的方法而消除上述现有技术的缺点，其中可以方便而精确地完成与坐标测量仪中仪器轴的平直度和仪器轴的正交性有关的误差测定。

本发明的另一目的是提供一种实现测量误差测定方法的坐标测量仪计量器。

一种根据本发明的坐标测量仪的测量误差测定方法应用于坐标测量仪的误差测定，其中探针头在三个不同的相互正交的轴上相对于待测量物体移动。

根据本发明的一方面，提供一种用于测定坐标测量仪测量误差的方法，其中探针头沿三相互正交的仪器轴相对于待测量物体移动，包括：

第一步骤，在坐标测量仪的测量台上设置用于所述测量仪的计量器，该计量器具有多个球，球的中心在至少一相对于计量器的参考轴倾斜的直线上排成一行，该参考轴处于一虚拟参考面内并沿虚拟参考面延伸，使得参考轴与坐标测量仪的三个仪器轴之一平行并使得虚拟参考面与坐标测量仪的剩下两仪器轴任一轴平行；

第二步骤，设定正交坐标系，其中坐标轴之一与虚拟参考面内的参考轴方向相同，使得通过坐标测量仪测量每个球中心相对于所述两仪器轴的坐标；

第三步骤，绕参考轴将坐标测量仪计量器旋转180度，并再次在坐标测量仪的测量台上设置计量器；以及

第四步骤，设定正交坐标，其中坐标轴之一与虚拟参考面内的参考轴方向相同，使得通过坐标测量仪测量每个球中心相对于两仪器轴的坐标。

可以根据在第二步骤中获得的垂直于坐标测量仪的计量器参考轴方向的第i个球中心坐标Yi以及在第四步骤中获得的垂直于坐标测量仪的计量器参考轴方向的第i个球中心坐标Y’i通过计算最大值和最小值之间的差值(Yi-Y’i)/2，测定在参考轴方向的仪器轴平直度。

而且在一个实施例中，从在第二步骤中获得的在计量器参考轴方向和垂直于该参考轴的方向上的球中心坐标而获得一回归线，由此计算该一回归线和参考轴之间的角度θ；此后从在第四步骤中获得的在计量器参考轴方向和垂直于参考轴的方向上的球中心坐标获得一回归线，由此计算该回归线和参考轴之间的角度θ’，从而使用(θ-θ’)/2测定平行于虚拟参考面的两仪器轴的正交性。

根据本发明的另一方面，提供一种坐标测量仪计量器，包括；

多个球，坐标测量仪的探针头与球进行接触；以及

支撑所述球的支架，所述球沿一条线排列，该线倾斜于处于虚拟参考面内并沿所述虚拟参考面延伸的参考轴，所述支架能连接到坐标测量仪上，使得虚拟参考面平行于坐标测量仪的两可选择的仪器轴，并使得参考轴平行于两仪器轴中之一轴。

最好，支架由梯形块制成，使得将球沿每条与梯形块的非平行斜面平行的斜线布置和安装。

最好，支架由具有梯形通孔的块制成，使得将球沿每条与通孔的相对非平行斜面平行的线布置和安装。

下面参照附图详细说明本发明，其中：

图1是根据本发明的安装在坐标测量仪的坐标测量仪计量器的透视图；

图2是根据本发明用于坐标测量仪的探针放大视图；

图3是根据本发明用于坐标测量仪的连接到安装支架的计量器透视图；

图4是根据本发明的安装固定架透视图，坐标测量仪计量器可连接到该固定架上；

图5是根据本发明坐标测量仪计量器平面图；

图6是根据本发明测量球体中心方法的实施例视图；

图7是根据本发明测量球体中心之间间距的方法的实施例视图；

图8是确定X轴方向平直度的方法的实施例视图；

图9是根据本发明用于测量轴的正交性的方法的实施例视图；

图10A和10B是根据本发明的坐标测量仪计量器处于水平位置时与坐标测量仪连接的示意图；

图10C和10D是根据本发明的坐标测量仪计量器处于直立位置时与坐标测量仪连接的示意图；

图11是根据本发明坐标测量仪计量器另一实施例的透视图。

本发明适用于测定坐标测量仪的测量误差，以便当使探针头与物体接触时，通过在三正交轴方向移动探针头来测量设置在测量台上待测量物体每部分尺寸。

坐标测量仪的误差测定包括通过测量两分隔点之间间距而获得的测量值相对纯值的误差测定，通过沿仪器坐标轴移动探针获得直线测量值测定，以及两坐标轴正交性的测定。

对于上述误差测定，使用坐标测量仪计量器，该计量器具有多个球，球的中心位于并沿着在虚拟参考面内相对于参考轴的倾斜方向延伸的斜线，。

在坐标测量仪的误差测量过程中，球是与探针头相接触。球的表面经过研磨而获得具有预定直径的高精度球面，每个球由具有低热系数的硬材料制成，如陶瓷材料。

球固定在支架上，该支架通过安装固定架或夹具安装在坐标测量仪的测量台上。支架可以由具有低热系数的高刚性材料制成，如花岗岩或非收缩钢等。

在坐标测量仪中，支架可以由基本平面梯形块制成。球固定在块(支架)一个或两个斜的或非平行表面，使得连接球中心的直线或线与斜面平行延伸。

最好垂直于包括直线的虚拟参考面的线在梯形块的厚度方向延伸，参考轴垂直于梯形块的平行侧面(底或顶侧面)。

如果支架由等腰梯形块制成，该等腰梯形块的两非平行侧表面(斜面)上设置球，最好连接球中心的两直线包括在虚拟参考面内，并相对于包括在虚拟参考面内的参考轴对称布置。

作为选择，可以将支架制成具有梯形通孔的基本平块，其中球排成直线并固定到梯形通孔的一个或两个相对斜的或非平行侧面，使得连接球中心的直线与相应斜面平行延伸。

在后一选择中，直线最好垂直于虚拟参考面，该虚拟参考面包括在支架厚度方向延伸的直线，该支架是以块的形状，参考轴垂直于梯形通孔的上下平行侧面。

此外，如果通孔呈等腰梯形的形式并且球布置在等腰梯形通孔的两非平行侧面(斜面)上，则最好在斜面上连接球中心的两直线包括在一虚拟参考面中，两直线相对于包括在虚拟参考面中的参考轴对称布置。

根据本发明，为了采用坐标测量仪计量器测量坐标测量仪的误差，将计量器设置在坐标测量仪的测量台上，其中校正支架的方向，使得参考轴与一个仪器轴平行延伸，虚拟参考面与剩下的两仪器轴平行延伸。

因此，根据使参考轴方向设置在虚拟平面上并使相互正交方向垂直于参考轴方向的正交坐标轴(可作为计量器坐标来参考)，测量坐标测量仪计量器的每个球中心位置。

可以根据至少计量器上的三个分隔点定义虚拟参考面。如果计量器由梯形块构成，则球布置在梯形的两斜面(非平行面)上，通过测量布置在每个斜面上的每排球的两端部球的中心位置定义虚拟参考面，使得可将计量器坐标设置在虚拟参考面上。

如果设置了计量器坐标系，则可以一个接一个地使计量器坐标与正交坐标一致(可将其作为仪器坐标参考)，而正交坐标的坐标轴与坐标测量仪的仪器轴一致。

应指出的是通过测量球面上的五个分隔点来测定每个球的中心位置。当根据球的预定纯直径值确定球的球度时完成该测定。

例如，为测量每个球的中心，采用坐标测量仪探针测量两次五个点的位置，该五个点包括在每个球赤道上的四个点和在一个极点的点，并将其与球的预定纯直径值比较以确定圆球的球度。

可以以这样一种方法完成球中心位置的测量，即先从一排球的第一球到最后一球相继测量，当完成最后一球的测量时，以相反顺序从最后一球到第一球相继进行测量。这使测量工作稳定。

当以计量器坐标测量所有球的中心位置时，计量器绕参考轴旋转并改变180度，由此再在坐标测量仪的测量台上设置计量器，以便再测定计量器坐标。因此，对于180度的改变位置，以与上述相同的方法测量对于于计量器坐标的球的中心位置。

因此，根据这样获得的球中心位置的测量，计算特定球的中心和剩余球的中心之间的间距，并将其与预定纯值比较而测定误差。

当设置坐标测量仪计量器使其前侧面朝上时，以及绕参考轴旋转180度而设置在坐标测量仪上时，通过将获得的测量值进行平均而获得误差测定。

可以测定在参考轴方向延伸的仪器轴的平直度，作为(Yi-Y’i)/2的最大值和最小值之间的偏差，其中Yi表示当设置坐标测量仪计量器并使其前侧面朝上时获得的在垂直于参考轴的方向上第i个球的中心坐标，Y’i表示当坐标测量仪计量器绕参考轴旋转180度并设置在坐标测量仪的测量台上时获得的在垂直于参考轴的方向上第i个球的中心坐标。

当坐标测量仪计量器前侧面朝上设置时，根据在参考轴方向的第i个球中心的坐标Xi和垂直于该参考轴的方向上的Y’i坐标，采用最小平方方法获得回归线，而由此计算在回归线和参考轴之间的角度θ。

当坐标测量仪计量器绕参考轴旋转180度并设置在测量台上时，根据在参考轴方向的第i个球中心的坐标Xi和垂直于该参考轴的方向上的Y’i坐标，采用最小平方方法获得回归线，而由此计算在回归线和参考轴之间的角度θ’。这样，可以根据(θ-θ’)/2的值测定与虚拟参考面平行的两仪器轴的正交性。

这样，可以通过改变坐标测量仪计量器关于坐标测量仪测量台的设置角度来测定任何仪器轴的平直度和两仪器轴之间的正交性，使得参考轴与坐标测量仪的一个仪器轴平行，并使得虚拟参考面与剩余两仪器轴平行。

这里由附图可见，图1显示坐标测量仪计量器，根据本发明，该计量器设置在坐标测量仪上以测定误差。由图1可见，坐标测量仪计量器1，使用夹具(安装固定架)5安装在夹具板4上，夹具板4设置在坐标测量仪2的测量台3上。

坐标测量仪2包括龙门架式可移动框架6，将该框架6制成在测量台3的相对侧面以便在X方向滑动；顶部7，通过可移动框架6支撑该顶部7以在垂直于X方向的Y方向滑动；以及升/降轴8，该升/降轴8由顶部7支撑以在向上和向下方向即在垂直于X和Y方向的Z方向上移动，使得可以相对于测量台3在三维或相互正交方向移动和安置固定在提升轴8的下端的探针9。

可移动框架6、顶部7和提升轴8在坐标测量仪2的仪器轴方向移动。具有轴X、Y和Z的坐标系作为仪器坐标系或仪器坐标系统。

如图2所示，探针9包括连接到升/降轴8下端的支撑轴9A。支撑轴9A具有固定于其上的五个支轴9C，每个支轴9C具有测量球9B。

四个支轴9C在四个方向径向延伸，彼此成90度角度偏置，使得两个轴9C平行于X轴延伸，另两个轴9C平行于水平面内的Y轴，而第五个支轴9C在垂直方向即在Z轴方向延伸。每个测量球9B由硬的抗腐蚀材料制成，如人造红宝石或陶瓷等，具有预定直径的高精度精加工球面。

在标准测量工作中，在探针9的组合支轴9C前端的测量球9B与放置在坐标测量仪2的测量台3上作为测量物如发动机组的工件的精加工表面接触。测量探针9的位移以检测精加工表面是否具有预定尺寸，该位移是使测量球9B从仪器坐标系统的参考位置移向球接触工件精加工表面的接触位置。需指出的是，根据待测量的精加工表面的位置或方向选择要接触工件精加工表面的测量球9B。

为了检验坐标测量仪2本身的精度并对其进行标定，使用如图1所示的坐标测量仪计量器1代替工件，由此测定其测量误差。

在所示实施例中的坐标测量仪计量器1具有由在平面图中的呈等腰梯形形式的均匀厚度块制成的支架10和多个球11，这些球11沿梯形块10的每个相对的非平行或斜边缘面彼此等间距排列和分隔开，如图1、3、5、7所示。

在所示实施例中，支架10可由花岗岩制成，因为这些材料具有低热膨胀系数并受温度变化的影响小。对支架10的每个表面精加工以获得高精确研磨表面。支架10具有在厚度方向即在其主表面之间延伸的四个通孔10A。

通孔10A有助于减小重量并易于支架的操纵。通孔10A与侧面10B一起部分适于将支架10安装于安装夹具(工具)5，该侧面10B与梯形支架的下底面一致，下面将对其进行说明。

每个球11均由高精确精加工陶瓷制成并具有预定直径和高度球面。五个球11沿直线设置在的支架的每个斜侧面上，使得球11的中心等间距间隔。

需要指出的是，特别如图6所示，在支架10每个斜面上设置有与球11一致的锥形凹槽，球11最好通过粘结剂粘结在相应凹槽的周边。

图3显示了坐标测量仪计量器1，计量器1通过安装夹具(工具)5连接到夹具板4上。计量器1牢固连接到安装夹具5上，使得与梯形块的底面一致的支架10侧面10B紧靠在设置在安装夹具5一端的直立相接板5A上，邻近侧面10B的一对通孔10A的内表面受相应夹子12的推压而由此推压侧面10B，使其靠着相接板5A。

如图4所示，安装夹具5包括基板5B，相接板5A一端固定在基板5B上，延伸板5C固定在基板5B上，并在与基板5B的带有相接板5A的端部相对的一端的方向伸出。

每个夹子12具有夹杆12A，该夹杆12A向着相接板5A延伸并可在其轴向移动。当设置在夹杆基端的相应操作环12B通过相联螺旋机构(未示)手动旋转时，进行夹杆12A的轴向移动(延伸和缩回)。

两支撑销13设置在基板5B上靠近相接板5A，一个支撑销设置在延伸板5C上。支撑销13紧靠坐标测量仪计量器1的支架10以便固定住支架10。销13连接支架10的下主面以在支架10和基板5B之间产生间隙。

在显示的实施例中，在基板5B、延伸板5C和相接板5A中形成大量安装孔，夹子安装块5D和支撑销13通过选择的一个孔h固定在基板5B和5c上，使得可以根据安装孔h的间距有选择地确定其位置。应该理解安装孔h还可用作支撑螺栓(未示)的螺栓插入孔以便将安装夹具5固定到夹具板4上。

下面将说明采用计量器1测定坐标测量仪2的测量误差的过程。

图5显示当计量器1如图1所示设置在坐标测量仪2上时的计量器1平面图。设置坐标测量仪计量器1，使得支架10的纵中心轴与基本平行于仪器轴X延伸的参考轴N精确重合。

如图5所示，在显示实施例的坐标测量仪计量器1中，10个球11全都关于参考轴N沿支架10的相对的非平行侧对称排列，使得在一侧的球的中心等间距间隔开并在直线L1上排成一直线，在另一侧的这些球等间距间隔开并在直线L2上排成一直线。

为清楚起见，分别假定沿线L1的球11为球S1至S5，而沿线L2的球11为球S6至S10。通过坐标测量仪2从测量球S1中心位置坐标的测量开始测量工作。在该工作中，设置在探针9上的测量球9B1-9B5相继在五个点接触球S1，这五个点包括在球S1赤道上的四个点，这些点是点P1、P2、P3和一个在直径方向上与P2相对的没有示出的点，以及在极点上的点P5。例如，接触点P1、P5、P3和径向相对接触点P2是连续一次一个地和测量球9B1接触的，然后接触点P2与测量球9B5接触，如图6所示。然后可以根据接触点的位置用几何方法确定球S1的中心位置。需指出的是，在图6中，所示的五个球9B都和球S1接触。但是，实际上，一次只有一个球9B接触球S1。

需要指出的是，“赤道”指的是球S1的大圆周，该大圆周包括球S1的直径并处于垂直平面上，该垂直平面是垂直于图5平面的平面，与参考轴N平行，“极”指的是在球S1上远离支架10的相联侧面的点，该点距垂直平面的间距最大。

同样，测量在线L1上的球S5的中心位置和在线L2上球S6和S10的中心位置。结果可以确定包括四个球S1、S5、S6和S10中心的虚拟参考面。

因此，设置好坐标测量仪计量器1相关的坐标系即计量器坐标系，其中由轴“A”和参考轴N之间的相交点确定原点0，其中轴“A”代表连接球S1和S10中心的直线。相交点处于轴“A”的中点。

计量器坐标系统与具有分别与在虚拟参考面中的参考轴N和轴“A”相同的两正交轴X和Y的正交坐标系统对应。计量器坐标系统与设置在坐标测量仪2的仪器轴方向上的仪器坐标系统逐一地对应。因此在计量器坐标系统中可找到每个球中心的坐标。

在坐标测量仪的设置位置处设定好坐标后，依次相继测量球S1至S10的中心位置，然后以相反次序即以从S10至S1的次序相继测量球S10至S1的中心位置。即以S1→S10、S10→S1、S1→S10和S10→S1的次序完成四次测量。换句话说，在从S1移向S10过程中和从S10返回S1过程中测量每个球的中心位置各两次，总计为四次。

此后，坐标测量仪计量器绕参考轴N旋转(翻转)180度并再次设置在安装夹具5上。以与如上所述相同的过程确定虚拟参考面和轴“A”，新计量器坐标系设置在坐标测量仪计量器1上。

因此，对于计量器1的翻转位置，以与计量器1原始位置同样的方法测量球S1至S10的中心位置，总共相继测量四次。此后，再完成计量器1每侧面的包括四次向前测量和四次返回测量的测量工作。即，对于计量器1的两个位置每个球总共测量八次。

在坐标测量仪2的测量误差测定中，采用由测量工作获得的球S1至S10的直径测量和球S1至S10的球直径纯值，首先完成关于球稳定测量的测量误差。

此后，如图7所示，根据计量器1前侧面朝上的测量值，分别计算球S1中心和每个球Sk中心之间的在X轴方向(即参考轴N方向)和Y轴方向(即轴“A”方向)的内中心间距ΔXk-1和ΔYk-1，并将其与内中心间距的纯值比较以测定误差，其中“k”项表示从2至10的数字，该值给计算距离球S1中心的中心间距的球赋值。如这里所使用的，纯值是预先确定并且已知是精确的。

此后，同样，根据计量器1旋转180度并使其后侧面朝上的测量值，分别计算球S1中心和每个球Sk中心之间的在A轴方向和N轴方向的内中心间距ΔX’k-1和ΔY’k-1，并将其与内中心间距的纯值相比较以测定误差。

这里，将计量器1设置成前侧面朝上和将计量器1翻转成后侧面朝上时所获得的测量的值的平均值用于测定误差，以便由此提高测量精度。

在所示实施例的坐标测量仪计量器中，为了完成坐标测量仪2的按比例校准，可以通过改变呈梯形块的支架10的斜面相对于参考轴N的倾斜角而从小值到大值分别改变球S1和每个球Sk之间的在A轴方向和在N轴方向的内中心间距ΔX’k-1和ΔY’k-1。

此后，实现坐标测量仪2的仪器轴平直度的测定。首先从当坐标测量仪计量器1设置为前侧面朝上时的球Si的坐标Yi和当计量器翻转成后侧面朝上时的球Si的坐标Y′i计算δi＝(Yi-Y’i)/2，其中Si表示第i个球。标记“i”和“k”都是球的自由标记。

图8显示设置在坐标测量仪计量器1一侧上的五个球S1至S5的图中绘制的δ1至δ5的计算结果。根据δi的最大值和最小值之间的差值D测定在X轴方向的仪器轴平直度。在图8中，最大值由δ2＝(Y2-Y’2)/2给出，最小值由δ4＝(Y4-Y’4)/2给出。

完成球S6至S10的类似计算以获得δi(i＝6-10)的最大值和最小值之间的差值D。差值D的平均值用于测定平直度以提高测量精度。

此后，完成坐标测量仪2两轴之间的正交性测定。首先参照图9，当设置计量器1前侧面朝上时，根据球S1至S5的中心坐标通过最小平方法获得坐标轴X和五个球S1至S5的中心回归线R之间的角度θ。

此后，当设置计量器1翻转180度时时，根据球S1至S5的中心坐标通过最小平方法获得坐标轴X和五个球S1至S5中心回归线R’之间的角度θ’。

通过计算(θ-θ’)/2测定坐标测量仪2的仪器轴的正交性。

此外，以与球S1至S5相同的方法测定剩下五个球S6至S10的正交性。采用两正交性测定结果的平均值最后测定坐标测量仪2的轴X和Y的正交性。

上述说明是针对如图10A所示进行定向并设置在坐标测量仪2上的计量器1的。另外，可以在图10B所示方向上设置计量器1，其中计量器1的方向在X-Y平面内相对图10A中计量器1的方向旋转90度。图10B中所示的排列是用于测定Y轴方向的仪器轴的平直度。

此外，可以将计量器1设置在如图10C所示的直立位置，以便测定在轴X方向的仪器轴Z的偏斜和两轴Z和X的正交性。

另外，可以将计量器1设置在如图10D所示的直立位置，其中直立的计量器相对图10C所示的排列绕轴Z旋转90度，以便测定轴Y方向上仪器轴Z的偏斜和两轴Y和Z的正交性。

图11显示根据本发明坐标测量仪计量器另一实施例的透视图。在图11中，计量器1’具有呈平行六面体的支架10’和具有等腰梯形通孔10’A的平块。球11与前面实施例相同，设置在梯形通孔10’A的相对斜面上并沿平行于斜面的线排列。

球11的中心排列成一直线，并沿着平行于通孔10’A的相对斜面的直线延伸。在显示的实施例中，五个球11设置在每个斜面上并等距离间隔开。

在该实施例中的坐标测量仪计量器1’中，垂直于虚拟参考面的方向，该虚拟参考面包括球11在其上排成一行的线，与构成支架10’的块的厚度方向相同，参考轴垂直于支架10’的上下侧面和梯形通孔10A’的上下面。

需要指出的是，类似于前面实施例中的计量器1，通过改变夹子12的位置，而且如果必要的话改变图4所示的销13和安装夹具5的位置，可以将坐标测量仪计量器1’设置在图1所示的坐标测量仪2上。

如上述说明可以明白，根据本发明，可以一次获得测定坐标测量仪中两点间的测量精度的坐标数据和仪器轴的平直度以及仪器轴之间的正交性。这样，可以有效测定测量装置的测量误差。

进一步根据本发明，当计量器设置成前侧面朝上时和计量器翻转成后侧朝上时，可以从获得的测量值去除坐标测量仪计量器固有误差，使得可以精确测定坐标测量仪的仪器轴平直度。

再根据本发明，当计量器设置成前侧面朝上时和计量器翻转成后侧朝上时，可以从获得的测量值去除坐标测量仪计量器固有误差，使得可以精确测定坐标测量仪的仪器轴正交性。

再根据本发明，可以容易并精确获得测定测量在坐标测量仪中两点之间的间距精度以及仪器轴之间的正交性数据。结果，可以获得便宜的坐标测量仪计量器。

由于根据本发明特定特征，球排列在构成支架的梯形块的相对斜面上，因此可以提高测量点的数量，可以更精确完成坐标测量仪的误差测定。

根据本发明一个实施例，当球排列在形成在支架内的梯形通孔中时，不仅可以保护球，还可以降低支架的重量。

由于上述说明涉及本发明的特定实施例，因此应该明白可以作出许多变形而不背离本发明的精神。附加权利要求旨在包括落在本发明的范围和精神内的变形。

因此本申请公开的实施例在所有方面的考虑是作为示例性的而不是为了进行限制，本发明的范围由权利要求而不是由上述说明来表明，因此这里试图包括在权利要求的等同含义和范围内的所有变化。

Claims (6)

1.一种用于测定坐标测量仪中测量误差的方法，其中探针头沿三个相互正交的仪器轴相对于待测量物体移动，包括：

第一步骤，在坐标测量仪的测量台上放置所述测量仪计量器，所述计量器具有多个球，所述球的中心在两个相对于计量器的参考轴倾斜的直线上排成两个球列，所述参考轴处于一虚拟参考面内并沿所述虚拟参考面延伸，设置该计量器使得所述虚拟参考面与坐标测量仪的三个仪器轴之一平行并使得所述虚拟参考面与坐标测量仪的剩下两仪器轴任一轴平行；

第二步骤，用所述测量仪测量每个球中心相对于所述两仪器轴的坐标；

第三步骤，将所述计量器绕所述参考轴旋转180度，并再次将计量器放置在坐标测量仪的测量台上；以及

第四步骤，用所述测量仪再测量每个球中心相对于两仪器轴的坐标。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述的两仪器轴中的一个轴是X仪器轴，两仪器轴中另一个轴是Y仪器轴，进一步包括：根据第二步骤中获得的在垂直于计量器参考轴方向上所述球中心的Y仪器轴坐标以及第四步骤获得的所述球中心的Y仪器轴坐标，测定已测定的X仪器轴的平直度，所述测定步骤包括：

在第一计算步骤中，计算在所述第二和第四步骤中获得的所有球的Y仪器坐标之间的差值；

确定在第一计算步骤中获得的所有球的最大和最小差值；以及

在第二计算步骤中，计算在所述确定步骤中确定的最大和最小值之间的差值。

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

从在第二步骤中获得的相对于两仪器轴的所述球中心坐标计算第一回归线，由此计算第一回归线和参考轴之间的角度θ；

从在第四步骤中获得的相对于两仪器轴的所述球中心坐标计算第二回归线，由此计算第二回归线和参考轴之间的角度θ’；

以及通过计算(θ-θ’)/2以便测定与虚拟参考面平行的两仪器轴的相互正交性。

4.一种坐标测量仪计量器，用于实现沿至少两仪器轴的测量，所述的测量仪具有包括探针头的探针，所述计量器包括；

多个球，其与探针头接触排列；以及

支撑所述球的支架，使得所述球的中心沿两条倾斜于参考轴并且沿虚拟参考面延伸的线延伸，排成两列球列，所述参考轴位于虚拟参考面内，所述支架能连接到坐标测量仪上，使得虚拟参考面平行于所述两仪器轴，并使得参考轴平行于两仪器轴中之一轴。

5.如权利要求4所述的计量器，其中所述的至少一条线包括两条线，所述支架由具有两非平行侧面的梯形块构成，每侧面各平行于两条线中的一条；所述球沿所述两条线排列和固定。

6.如权利要求4所述的计量器，其中，所述的至少一条线包括两条线；所述的支架由具有非平行侧面的梯形通孔的块构成，每侧面各平行于所述的两条线中的一条；所述的球沿所述的两条线排列和固定。

Images