DE102015014218A1

DE102015014218A1 - Formmessmaschine und Formmessverfahren

Info

Publication number: DE102015014218A1
Application number: DE102015014218.6A
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Ishikawa; Hideyuki Nakagawa
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2016-05-12
Also published as: JP6393156B2; US20160131470A1; JP2016090434A; CN105588533B; CN105588533A; US9719779B2

Abstract

Eine Formmessmaschine (100) beinhaltet: eine Abtastsonde, die beinhaltet: einen Stift (17b) mit einer Spitzenkugel (17a) und einen Sondenkörper (17c), der mit dem Stift (17b) angebracht ist; einen beweglichen Gleiter (16) zum Stützen der Abtastsonde (17); eine Skala (19b) zum Detektieren einer Gleiterversetzung des Gleiters (16); einen Spitzenkugelversetzungsdetektor (19a) zum Detektieren einer Spitzenkugelversetzung der Spitzenkugel (17a); und eine Arithmetikeinheit (212) zum Berechnen eines Messwertes auf Grundlage der Gleiterversetzung, der Spitzenkugelversetzung und eines Korrekturfilters und umfassend eine Korrekturfiltereinstellsektion (216) zum Berechnen einer Korrekturmatrixdiagonalkomponente aus der Gleiterversetzung und der Spitzenkugelversetzung mit Detektierung durch Kalibrierung der Abtastsonde (17); und Berechnen eines Korrekturfaktors des Korrekturfilters aus der Korrekturmatrixdiagonalkomponente zum Einstellen des Korrekturfilters.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Formmessmaschine und ein Formmessverfahren für die Formmessmaschine.
Hintergrund
Eine typische Formmessmaschine zum Messen einer Form eines Objektes unter Verwendung einer Abtastsonde ist bekannt. Führt die Formmessmaschine beispielsweise eine Kreismessung unter Verwendung der Abtastsonde durch, so ist ein Bewegungsfehler in Form einer Projektion (das heißt eine Quadrantenprojektion) beim Umstellen von Quadranten in einem rechtwinkligen Maschinenkoordinatensystem (das heißt beim Invertieren einer Bewegungsrichtung jeder Achse) unvermeidlich, was zu einem Messfehler führt.
Eingedenk des Vorgesagten sind Formmessmaschinen mit Eignung zum Korrigieren eines Messfehlers infolge einer Quadrantenprojektion offenbart (siehe beispielsweise Patentdruckschrift 1: JP-A-2007-315897 , Patentdruckschrift 2: JP-A-2014-66693 und Patentdruckschrift 3: JP-A-2014-98610 ).
Die Maschine aus Patentdruckschrift 1 verwendet ein Korrekturfilter mit einer Ausgestaltung unter Berücksichtigung von Kennwerten der Frequenzübertragung von einer Skala zu einer Gleiterspitze zum Korrigieren eines Messfehlers infolge der Quadrantenprojektion. Um einen Messfehler infolge der Quadrantenprojektion zu korrigieren, verwendet die Maschine aus Patentdruckschrift 2 ein Korrekturfilter mit einer Ausgestaltung unter Berücksichtigung von Kennwerten der Frequenzübertragung von einer Skala zu einer Sondenspitzenkugel, während die Maschine aus Patentdruckschrift 3 ein Korrekturfilter mit einer Ausgestaltung unter Berücksichtigung von inversen Kennwerten der Frequenzübertragung von einer Skala zu einer Sondenspitzenkugel verwendet.
Entsprechend Patentdruckschriften 2 und 3 wird ein Korrekturfaktor, der für die Abtastsonde geeignet ist, auf das Korrekturfilter vorab angewandt, um einen Messfehler infolge der Quadrantenprojektion zu korrigieren. Wenn jedoch ein Stift der Abtastsonde ausgetauscht wird, kann das Korrekturfilter nicht in ausreichendem Maße seine Korrekturfähigkeit entfalten, was einen gewissen Aufwand bedingt. So muss ein Bediener beispielsweise einen Korrekturfaktor eingeben, der für die Abtastsonde, die mit einem neuen Stift angebracht ist, geeignet ist, damit das Korrekturfilter in ausreichendem Maße seine Korrekturfähigkeit entfalten kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Formmessmaschine und eines Formmessverfahrens mit der Fähigkeit zum einfachen Einstellen eines Korrekturfilters zum Korrigieren eines Messfehlers und zur hochgradig genauen Formmessung.
Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung beinhaltet eine Formmessmaschine eine Abtastsonde, die beinhaltet: einen Stift mit einem Spitzenende, das mit einer Spitzenkugel versehen ist, die in Kontakt mit einem zu messenden Objekt gebracht wird; und einen Sondenkörper, der mit dem Stift angebracht ist; einen beweglichen Gleiter mit Eignung zum Stützen der Abtastsonde; eine Skala mit Eignung zum Detektieren einer Gleiterversetzung des Gleiters; einen Spitzenkugelversetzungsdetektor mit Eignung zum Detektieren einer Spitzenkugelversetzung der Spitzenkugel der Abtastsonde relativ zu einem Stützabschnitt, wo der Gleiter die Abtastsonde stützt; und eine Arithmetikeinheit mit Eignung zum Berechnen eines Messwertes auf Grundlage der Gleiterversetzung mit Detektierung durch die Skala, der Spitzenkugelversetzung mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor und einen Korrekturfilter mit Eignung zum Korrigieren eines Messfehlers, wobei die Arithmetikeinheit eine Korrekturfiltereinstellsektion umfasst mit Eignung zum Berechnen einer Korrekturmatrixdiagonalkomponente aus der Gleiterversetzung mit Detektierung durch die Skala und der Spitzenkugelversetzung mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor während einer Messung eines Kalibrierungsreferenzstückes; und Berechnen eines Korrekturfaktors des Korrekturfilters aus der Korrekturmatrixdiagonalkomponente zum Einstellen des Korrekturfilters, wobei die Korrekturmatrix die Spitzenkugelversetzung mit einem Koordinatensystem für die Skala verknüpft.
Beim ersten Aspekt wird das Kalibrierungsreferenzstück unter Verwendung der Abtastsonde gemessen, wobei der Stift an dem Sondenkörper angebracht ist (Kalibrierungsschritt der Abtastsonde). Auf Grundlage eines Detektionswertes (Gleiterversetzung) mit Detektierung durch die Skala und eines Detektionswertes (Spitzenkugelversetzung) mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor bei dem Kalibrierungsschritt berechnet die Korrekturfiltereinstellsektion die Korrekturmatrixdiagonalkomponente und berechnet einen Korrekturfaktor zum Korrigieren eines Messfehlers infolge einer Quadrantenprojektion aus der Diagonalkomponente zum Einstellen des Korrekturfilters.
Wird beispielsweise das Korrekturfilter auf Grundlage der inversen Kennwerte der Frequenzübertragung von der Skala zu der Sondenspitzenkugel zur Messung eines Objektes verwendet, so wird das eingestellte Korrekturfilter auf den Detektionswert mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor zum Korrigieren des Detektionswertes angewandt, und es wird der korrigierte Detektionswert zu dem Detektionswert mit Detektierung durch die Skala zur Ermittlung eines Messwertes addiert bzw. hinzugefügt. Wenn beispielsweise das Korrekturfilter auf Grundlage der Kennwerte der Frequenzübertragung von der Skala zu der Sondenspitzenkugel verwendet wird, wird das eingestellte Korrekturfilter auf den Detektionswert mit Detektierung durch die Skala zum Korrigieren des Detektionswertes angewandt, und es wird der korrigierte Detektionswert zu dem Detektionswert mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor zur Ermittlung eines Messwertes addiert bzw. hinzugefügt.
Sogar dann, wenn der Stift der Abtastsonde ausgetauscht wird, ist es daher möglich, das Korrekturfilter leicht mit einem Korrekturfaktor einzustellen, der auf Bedingungen des neu angebrachten Stiftes (beispielsweise Länge) abgestimmt ist. Mit anderen Worten, es kann eine Formmessung mit hoher Genauigkeit unter Verwendung eines Korrekturfaktors durchgeführt werden, der für die Abtastsonde, die mit einem neuen Stift angebracht ist, nach dem Austausch geeignet ist, und dies ohne Notwendigkeit, dass ein Bediener den geeigneten Korrekturfaktor eingeben müsste.
Beim ersten Aspekt ist vorzuziehen, wenn die Korrekturfiltereinstellsektion den Korrekturfaktor des Korrekturfilters unter Verwendung einer Faktorberechnungsfunktion oder von Tabellendaten zur Darstellung einer Beziehung zwischen der Korrekturmatrixdiagonalkomponente für die Abtastsonde und dem Korrekturfaktor des Korrekturfilters für die Abtastsonde berechnet.
Beim ersten Aspekt berechnet die Korrekturfiltereinstellsektion einen Korrekturfaktor des Korrekturfilters (das heißt einen Korrekturfaktor, der für die Abtastsonde, die an der Formmessmaschine angebracht ist, geeignet ist) auf Grundlage der Faktorberechnungsfunktion oder der Tabellendaten zur Darstellung der Beziehung zwischen der Korrekturmatrixdiagonalkomponente für die Abtastsonde und dem Korrekturfaktor für die Abtastsonde.
Ein geeigneter Korrekturfaktor, der für die Abtastsonde geeignet ist, kann daher leicht aus der Korrekturmatrixdiagonalkomponente, die durch Kalibrierung der Abtastsonde ermittelt wird, unter Rückgriff auf die Faktorberechnungsfunktion unabhängig vom Typ des Stiftes, der an dem Sondenkörper der Abtastsonde angebracht ist, berechnet werden. Dies führt zu einer Vergrößerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit.
Beim ersten Aspekt ist vorzuziehen, wenn der Stift mehrere Typen von Stiften beinhaltet, die der Reihe nach an dem Sondenkörper angebracht werden, um eine Mehrzahl von Abtastsonden, die die Abtastsonde beinhalten, zu definieren, wobei die Abtastsonden der Reihe nach zum Messen des Kalibrierungsreferenzstückes zum Berechnen von einzelnen Werten der Korrekturmatrixdiagonalkomponente und von entsprechenden einzelnen Werten des Korrekturfaktors des Korrekturfilters für die Abtastsonden verwendet werden, wobei die Arithmetikeinheit des Weiteren eine Funktionserzeugungssektion beinhaltet mit Eignung zum Erzeugen der Faktorberechnungsfunktion oder der Tabellendaten auf Grundlage der einzelnen Werte der Korrekturmatrixdiagonalkomponente und der entsprechenden einzelnen Werte des Korrekturfaktors des Korrekturfilters für die Abtastsonden.
Beim ersten Aspekt erzeugt die Funktionserzeugungssektion die Faktorberechnungsfunktion oder die Tabellendaten. Insbesondere werden bei der Formmessmaschine mehrere Typen von Stiften der Reihe nach an dem Sondenkörper zum Definieren einer Mehrzahl von Abtastsonden angebracht, und es wird eine Kalibrierung einer jeden Abtastsonde (Messung des Kalibrierungsreferenzstückes) durchgeführt. Die Funktionerzeugungssektion berechnet sodann eine Faktorberechnungsfunktion auf Grundlage von einzelnen Werten der Korrekturmatrixdiagonalkomponente für die Abtastsonden, die durch die Kalibrierung ermittelt werden, und von entsprechenden einzelnen Werten des Korrekturfaktors für die Abtastsonden. Alternativ erzeugt die Funktionserzeugungssektion Tabellendaten, bei denen die einzelnen Werte der Korrekturmatrixdiagonalkomponenten für die Abtastsonden mit den entsprechenden einzelnen Werten des Korrekturfaktors für die Abtastsonden verknüpft sind.
Die optimale Faktorberechnungsfunktion oder die Tabellendaten hinsichtlich der aktuellen Messbedingungen können damit unabhängig von einer Änderung der Messbedingungen, so beispielsweise einer Änderung der Messumgebung und einer Änderung der Abtastsonde mit der Zeit, erzeugt werden. Infolgedessen kann die Korrekturfiltereinstellsektion den Korrekturfaktor berechnen, um eine hochgradig genaue Formmessung in Bezug auf die Faktorberechnungsfunktion oder die Tabellendaten zu ermöglichen.
Beim ersten Aspekt ist vorzuziehen, wenn der Korrekturfaktor des Korrekturfilters eine Nullpunktwinkelfrequenz, eine Polwinkelfrequenz, einen Nullpunktdämpfungsfaktor und einen Poldämpfungsfaktor beinhaltet und die Korrekturfiltereinstellsektion wenigstens die Nullpunktwinkelfrequenz berechnet.
Das Korrekturfilter kann auf Grundlage von Korrekturfaktoren berechnet werden, nämlich der Nullpunktwinkelfrequenz, der Polwinkelfrequenz, dem Nullpunktdämpfungsfaktor und dem Poldämpfungsfaktor sowie dem Laplace-Operator, der beispielsweise in der Patentdruckschrift JP-A-2014-66693 beschrieben wird. Man beachte, dass der „Nullpunkt” einen Wert des Laplace-Operators bezeichnet, der dann bestimmt wird, wenn das Korrekturfilter gleich 0 ist, während der „Pol” einen Wert des Laplace-Operators bezeichnet, der dann bestimmt wird, wenn das Korrekturfilter gleich unendlich ist. Beim ersten Aspekt berechnet die Korrekturfiltereinstellsektion wenigstens die Nullpunktwinkelfrequenz der vorgenannten Korrekturfaktoren. Da die Nullpunktwinkelfrequenz einen großen Einfluss auf die Korrektur eines Messfehlers im Vergleich zu den anderen Korrekturfaktoren aufweist, kann das Korrekturfilter durch Berechnen wenigstens der Nullpunktwinkelfrequenz geeignet eingestellt werden.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Formmessverfahren für eine Formmessmaschine bereitgestellt, wobei die Formmessmaschine beinhaltet: eine Abtastsonde, die beinhaltet: einen Stift mit einem Spitzenende, das mit einer Spitzenkugel versehen ist, die in Kontakt mit einem zu messenden Objekt gebracht wird; und einen Sondenkörper, der mit dem Stift angebracht ist; einen beweglichen Gleiter mit Eignung zum Stützen der Abtastsonde; eine Skala mit Eignung zum Detektieren einer Gleiterversetzung des Gleiters; und einen Spitzenkugelversetzungsdetektor mit Eignung zum Detektieren einer Spitzenkugelversetzung der Spitzenkugel der Abtastsonde relativ zu einem Stützabschnitt, wo der Gleiter die Abtastsonde stützt, wobei das Verfahren beinhaltet: Berechnen einer Korrekturmatrixdiagonalkomponente aus der Gleiterversetzung mit Detektierung durch die Skala und der Spitzenkugelversetzung mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor während einer Messung eines Kalibrierungsreferenzstückes, wobei die Korrekturmatrix die Spitzenkugelversetzung mit einem Koordinatensystem für die Skala verknüpft; Berechnen eines Korrekturfaktors des Korrekturfilters aus der Korrekturmatrixdiagonalkomponente zum Einstellen des Korrekturfilters; und Berechnen eines Messwertes auf Grundlage des eingestellten Korrekturfilters, der Gleiterversetzung mit Detektierung durch die Skala und der Spitzenkugelversetzung mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor.
Beim zweiten Aspekt wird der Korrekturfaktor des Korrekturfilters auf Grundlage der Korrekturmatrixdiagonalkomponente aus der Ermittlung durch Kalibrierung der Abtastsonde wie beim ersten Aspekt eingestellt. Das Korrekturfilter kann damit leicht geeignet ohne die Notwendigkeit eingestellt werden, dass ein Bediener den Korrekturfaktor beispielsweise immer dann manuell eingibt, wenn der Stift der Abtastsonde ausgetauscht wird. Da des Weiteren das Korrekturfilter für den neu angebrachten Stift (Abtastsonde) geeignet ist, ist der sich ergebende berechnete Messwert hochgradig genau.
Der vorbeschriebene Aspekt der Erfindung kann/die vorbeschriebenen Aspekte der Erfindung können eine Formmessmaschine und ein Formmessverfahren bereitstellen mit der Fähigkeit zum einfachen Einstellen eines Korrekturfilters, das für eine Abtastsonde geeignet ist, und zum hochgradig genauen Durchführen einer Formmessung unter Verwendung des Korrekturfilters.
Kurzbeschreibung der Zeichnung(en)
1 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung einer Formmessmaschine entsprechend einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung einer Anordnung der Formmessmaschine der exemplarischen Ausführungsform.
3 ist ein Steuer- bzw. Regelblockdiagramm zur Darstellung einer Messwertberechnungssektion und von peripheren Vorrichtungen hiervon entsprechend der exemplarischen Ausführungsform.
4 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Prozesses zum Herleiten einer Faktorberechnungsfunktion entsprechend der exemplarischen Ausführungsform.
5 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Berechnungsverfahrens einer Korrekturmatrixdiagonalkomponente entsprechend der exemplarischen Ausführungsform.
6 zeigt schematisch einen Einzel-Punkt-Messprozess des Berechnungsverfahrens der Korrekturmatrixdiagonalkomponente entsprechend der exemplarischen Ausführungsform.
7 zeigt die Faktorberechnungsfunktion zur Darstellung einer Beziehung zwischen der Korrekturmatrixdiagonalkomponente und einer Nullpunktwinkelfrequenz entsprechend der exemplarischen Ausführungsform.
8 zeigt die Faktorberechnungsfunktion zur Darstellung einer Beziehung zwischen der Korrekturmatrixdiagonalkomponente und einem Nullpunktdämpfungsfaktor entsprechend der exemplarischen Ausführungsform.
9 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Korrekturfiltereinstellprozesses entsprechend der exemplarischen Ausführungsform.
10 zeigt ein Beispiel eines Messergebnisses einer Ringeichung (ring gauge) entsprechend der exemplarischen Ausführungsform.
11 zeigt ein Beispiel eines Messergebnisses einer Ringeichung mit Messung unter Verwendung eines typischen Korrekturfilters.
Beschreibung einer Ausführungsform/von Ausführungsformen
Eine exemplarische Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung einer Formmessmaschine 100 entsprechend der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung. 2 ist ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung einer Anordnung der Formmessmaschine 100.
Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet die Formmessmaschine 100 eine Koordinatenmessmaschine 1 und einen Computer 2. Die Koordinatenmessmaschine 1 und der Computer 2 sind miteinander beispielsweise über ein Kabel 3 verbunden. Man beachte, dass die Koordinatenmessmaschine 1 und der Computer 2 auch durch eine andere Vorrichtung, so beispielsweise eine zwischen beiden vorgesehene Bewegungssteuerung bzw. Regelung, oder beispielsweise durch ein Drahtloskommunikationsnetzwerk anstelle des Kabels 3 kommunikativ miteinander verbunden sein können.
Anordnung der Koordinatenmessmaschine
Die Koordinatenmessmaschine 1 ist beispielsweise derart, wie in 1 gezeigt ist, ausgestaltet. Insbesondere beinhaltet die Koordinatenmessmaschine 1 einen Vibrationsisolationstisch 10 und eine Oberflächenplatte 11, die an dem Vibrationsisolationstisch 10 vorgesehen ist, wobei eine obere Oberfläche (Basisoberfläche) hiervon einer horizontalen Ebene (XY-Ebene in 1) entspricht. Ein Y-Achsen-Antriebsmechanismus 14 mit Erstreckung in einer Y-Achsen-Richtung ist an einem Ende der Oberflächenplatte 11 in einer X-Achsen-Richtung vorgesehen. Eine Trägerstütze 12a ist vertikal an dem Y-Achsen-Antriebsmechanismus 14 vorgesehen. Der Y-Achsen-Antriebsmechanismus 14 treibt daher die Trägerstütze 12a in der Y-Achsen-Richtung an. Eine Trägerstütze 12b ist vertikal an einem entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Ende der Oberflächenplatte 11 in der X-Achsen-Richtung vorgesehen. Die Trägerstütze 12b weist ein unteres Ende auf, das von einem Luftlager mit Beweglichkeit in der Y-Achsen-Richtung gestützt wird. Ein Träger 13 mit Erstreckung in der X-Achsen-Richtung weist entgegengesetzte bzw. gegenüberliegende Enden auf, die einzeln von den Trägerstützen 12a und 12b gestützt werden, und stützt eine Säule 15 mit Erstreckung in einer vertikalen Richtung (Z-Achsen-Richtung). Der Träger 13 ist mit einem X-Achsen-Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) versehen, der die Säule 15 in der X-Achsen-Richtung antreibt. Versehen ist die Säule 15 mit einem Gleiter 16, der in der Z-Achsen-Richtung entlang der Säule 15 beweglich ist, und einem Z-Achsen-Antriebsmechanismus (nicht gezeigt), der den Gleiter 16 in der Z-Achsen-Richtung antreibt. Der Gleiter 16 weist ein unteres Ende auf, das mit einer Abtastsonde 17 angebracht ist.
Die Abtastsonde 17 beinhaltet einen Sondenkörper 17c, der an dem Gleiter 16 angebracht ist, und einen Stift 17b, der entfernbar an dem Sondenkörper 17c angebracht ist. Der Stift 17b weist ein Spitzenende auf, das beispielsweise mit einer kugelförmigen Spitzenkugel 17a versehen ist.
Die Spitzenkugel 17a wird in Kontakt mit einem Objekt 31 gebracht, das an der Oberflächenplatte 11 eingestellt ist, und gegen das Objekt 31 aus einer Referenzposition (Neutralposition) in einem vorbestimmten Druckausmaß gedrückt. Die Abtastsonde 17 (Sondenkörper 17c) beinhaltet einen Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a. Der Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a detektiert das Druckausmaß, das in jeder der X-, Y- und Z-Achsen-Richtungen definiert ist, das heißt eine Versetzung der Spitzenkugel 17a mit Definition als X-, Y- und Z-Koordinatenwerte (Versetzung aus der Referenzposition), und gibt das detektierte Druckausmaß an den Computer 2 aus.
Wie in 2 gezeigt ist, beinhaltet die Koordinatenmessmaschine 1 zudem einen XYZ-Achsen-Antrieb 18 und eine Skala 19b. Der XYZ-Achsen-Antrieb 18 treibt die Abtastsonde 17 in den X-, Y- und Z-Achsen-Richtungen an. Wird die Abtastsonde 17 in den X-, Y- und Z-Achsen-Richtungen bewegt, so gibt die Skala 19b einen Bewegungsimpuls einer jeden Richtung des Gleiters 16 (das heißt eine Versetzung des Gleiters 16) aus.
Die Skala 19b beinhaltet eine X-Achsen-Skala 19bx, eine Y-Achsen-Skala 19by und eine Z-Achsen-Skala 19bz. Die X-Achsen-Skala 19bx ist an dem Träger 13 zum Detektieren einer X-Achsen-Versetzung der Säule 15 vorgesehen. Die Y-Achsen-Skala 19by ist nahe an dem Y-Achsen-Antriebsmechanismus 14 zum Detektieren einer Y-Achsen-Versetzung der Trägerstütze 12a vorgesehen. Die Z-Achsen-Skala 19bz ist an der Säule 15 zum Detektieren einer Z-Achsen-Versetzung des Gleiters 16 vorgesehen. Die detektierte Versetzungsinformation des Gleiters 16 (Gleiterversetzung in jeder der X-, Y- und Z-Achsen-Richtungen mit Ausgabe von der Skala 19b) wird an den Computer 2 zusammen mit den X-, Y- und Z-Koordinatenwerten mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a ausgegeben. Man beachte, dass die Skala 19b an das Ausgeben der Referenzposition der Spitzenkugel 17a, die dann bestimmt wird, wenn keine Relativversetzung zwischen der Skala 19b und der Spitzenkugel 17a vorhanden ist, angepasst ist.
Anordnung des Computers
Der Computer 2 steuert bzw. regelt den Antrieb der Koordinatenmessmaschine 1 zum Ermitteln von notwendigen Messwerten und führt Berechnungen durch, die zum Berechnen einer Oberflächenbeschaffenheit (Textur) des Objektes 31 erforderlich sind. Wie in 2 gezeigt ist, beinhaltet der Computer 2 einen Computerkörper 21, eine Tastatur 22, eine Maus 23, eine CRT 24 und einen Drucker 25. Die Tastatur 22, die Maus 23, die CRT 24 und der Drucker 25 können typische Vorrichtungen sein, weshalb eine Detailbeschreibung derselben unterbleibt.
Der Computerkörper 21 beinhaltet hauptsächlich beispielsweise einen Speicher 211 (beispielsweise einen HDD- und Halbleiterspeicher) und eine Arithmetikeinheit 212 (beispielsweise eine CPU).
Der Speicher 211 speichert beispielsweise ein Oberflächenbeschaffenheitsmessprogramm zum Antreiben der Koordinatenmessmaschine 1, Detektionswerte mit Detektierung durch die Messung und gestaltete Werte des Objektes 31.
Die Arithmetikeinheit 212 liest das Programm, das in dem Speicher 211 gespeichert ist, und führt es aus, um den Betrieb der Koordinatenmessmaschine 1 zu steuern bzw. zu regeln.
Insbesondere beinhaltet, wie in 2 gezeigt ist, die Arithmetikeinheit 212 eine Moduseinstellsektion 213, eine Messbefehlssektion 214, eine Funktionserzeugungssektion 215, eine Korrekturfiltereinstellsektion 216 und eine Messwertberechnungssektion 217.
Die Moduseinstellsektion 213 stellt zwischen einem Funktionseinstellemodus zum Erzeugen einer Faktorberechnungsfunktion zum Berechnen eines Korrekturfaktors, einem Kalibrierungsmodus zum Kalibrieren der Abtastsonde 17 und einem Hauptmessmodus zum Messen eines zu messenden Objektes um.
Die Messbefehlssektion 214 steuert bzw. regelt die Koordinatenmessmaschine 1 zum Durchführen einer Messung entsprechend jedem Modus.
Die Funktionserzeugungssektion 215 stellt die Faktorberechnungsfunktion zum Berechnen eines Korrekturfaktors auf Grundlage der Spitzenkugelversetzung und der Gleiterversetzung in dem Funktionseinstellmodus ein.
Die Korrekturfiltereinstellsektion 216 berechnet den Korrekturfaktor auf Grundlage der Spitzenkugelversetzung und der Gleiterversetzung in dem Kalibrierungsmodus und die Faktorberechnungsfunktion und stellt ein Korrekturfilter ein.
Die Messwertberechnungssektion 217 berechnet einen Messwert auf Grundlage der Gleiterversetzung mit Detektierung durch die Skala 19b und der Spitzenkugelversetzung mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a in dem Hauptmessmodus. Insbesondere beinhaltet die Messwertberechnungssektion 217 ein Korrekturfilter 217a und einen Addierer bzw. Hinzufüger 217b. Das Korrekturfilter 217a und der Addierer bzw. Hinzufüger 217b werden später detailliert beschrieben.
Die Arithmetikeinheit 212 empfängt eine bedienerseitige Anweisungsinformation, die unter Verwendung der Tastatur 22 und der Maus 23 eingegeben wird, über eine Schnittstelle (I/F). Die Arithmetikeinheit 212 ermittelt zudem die detektierte Spitzenkugelversetzungsinformation und die Gleiterversetzungsinformation. Auf Grundlage der vorgenannten Information, der bedienerseitigen Anweisungsinformation und dem in dem Speicher 211 gespeicherten Programm führt die Arithmetikeinheit 212 verschiedene Prozesse beispielsweise zum Steuern bzw. Regeln des XYZ-Achsen-Antriebes 18 zum Bewegen des Gleiters 16, Analysieren des Messwertes des Objektes 31 und Korrigieren des Messwertes durch.
Die Arithmetikeinheit 212 gibt zudem den Messwert mit Berechnung durch die verschiedenen Prozesse an den Drucker 25 über die Schnittstelle (I/F) entsprechend der bedienerseitigen Anweisungsinformation, die unter Verwendung der Tastatur 22 und der Maus 23 eingegeben wird, aus. Die Arithmetikeinheit 212 steuert bzw. regelt zudem die CRT 24 zum Ausgeben und Anzeigen des Messergebnisses und dergleichen.
Die Arithmetikeinheit 212 ermittelt zudem CAD-Daten des Objektes 31 beispielsweise aus einem externen CAD-System (nicht gezeigt).
Formmessverfahren für die Formmessmaschine
Als Nächstes wird ein Formmessverfahren für die Formmessmaschine 100 anhand der begleitenden Zeichnung beschrieben.
3 ist ein Steuer- bzw. Regelblockdiagramm zur Darstellung der Messwertberechnungssektion 217 der Arithmetikeinheit 212 und von peripheren Vorrichtungen hiervon.
Wie in 3 gezeigt ist, beinhaltet die Messwertberechnungssektion 217 das Korrekturfilter 217a und den Addierer bzw. Hinzufüger 217b. Im Hauptmessmodus wird, während eine Gleiterversetzung Ds mit Detektierung durch die Skala 19b direkt in den Addierer bzw. Hinzufüger 217b der Messwertberechnungssektion 217 eingegeben wird, eine Spitzenkugelversetzung Db mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a in das Korrekturfilter 217a zum Korrigieren eines Fehlers bei der Spitzenkugel 17a mit Verursachung in einem Messraum eingegeben und sodann in den Addierer bzw. Hinzufüger 217b als korrigierte Spitzenkugelversetzung Db_c eingegeben. Der Addierer bzw. Hinzufüger 217b addiert die Gleiterversetzung Ds und die korrigierte Spitzenkugelversetzung Db_c als Messwert MV und gibt ihn aus.
Das Korrekturfilter 217a verwendet einen geschätzten Wert G1(s) als Korrekturwert zur Anwendung bei der Spitzenkugelversetzung Db, wobei der geschätzte Wert G1(s) Inverskennwerten der Frequenzübertragung von der Skala 19b zu der Spitzenkugel 17a angenähert ist. Der geschätzte Wert G1(s) kann durch nachfolgende Gleichung (1) dargestellt werden.
In Gleichung (1) ist ω_Z eine Nullpunktwinkelfrequenz, ω_P ist eine Polwinkelfrequenz, ζ_Z ist ein Nullpunktdämpfungsfaktor, ζ_P ist ein Poldämpfungsfaktor, und s ist der Laplace-Operator. Der „Nullpunkt” bezeichnet einen Wert von s, der dann bestimmt wird, wenn der geschätzte Wert G1(s) gleich 0 ist, während der „Pol” ein Wert von s ist, der dann bestimmt wird, wenn der geschätzte Wert G1(s) gleich unendlich ist.
Bei der exemplarischen Ausführungsform stellt die Korrekturfiltereinstellsektion 216 die Nullpunktwinkelfrequenz ω_Z und den Nullpunktdämpfungsfaktor in Ausdruck (1) dar. Die Polwinkelfrequenz ω_P ist ein Wert mit Ermittlung durch Multiplizieren der Nullpunktwinkelfrequenz ω_Z mit einer Konstante (ω_P = K·ω_Z, wobei K eine Konstante ist), während der Poldämpfungsfaktor ζ_P ein fester Wert ist. Berechnungsverfahren der Nullpunktwinkelfrequenz ω_Z und des Nullpunktdämpfungsfaktors ζ_Z werden nachstehend gesondert beschrieben.
Berechnung der Faktorberechnungsfunktion
In der Formmessmaschine 100 der exemplarischen Ausführungsform berechnet die Funktionserzeugungssektion 215 zunächst die Faktorberechnungsfunktion zum Einstellen des Korrekturfaktors (Nullpunktwinkelfrequenz ω_Z und Nullpunktdämpfungsfaktor ζ_Z).
4 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Prozesses zum Herleiten der Faktorberechnungsfunktion entsprechend dem Formmessverfahren für die Formmessmaschine 100.
Zum Herleiten der Faktorberechnungsfunktion stellt die Moduseinstellsektion 213 der Arithmetikeinheit 212 einen Betriebsmodus der Formmessmaschine 100 im Funktionseinstellmodus ein (Schritt S1).
Im Funktionseinstellmodus initialisiert die Funktionserzeugungssektion 215 eine Variable i zur Darstellung des Typs des Stiftes der Abtastsonde 17 (i = 1) (Schritt S2).
Man beachte, dass im Funktionseinstellmodus mehrere (n) Typen von Stiften 17b, die sich beispielsweise hinsichtlich Länge, Durchmesser, Material und/oder Größe der Spitzenkugel unterscheiden, der Reihe nach an dem Sondenkörper 17c der Abtastsonde 17 angebracht werden, wobei die Faktorberechnungsfunktion aus einzelnen Werten der Spitzenkugelversetzung und einzelnen Werten der Gleiterversetzung mit Ermittlung unter Verwendung der Stifte 17b berechnet wird.
Die Variable i ist damit eine ganze Zahl, die 1 ≤ i ≤ n genügt.
Nach Schritt S2 wird einer der Stifte 17b, der der Variable i entspricht, an dem Sondenkörper 17c angebracht (Schritt S3).
Die Funktionserzeugungssektion 215 kalibriert sodann die Abtastsonde 17 zum Berechnen einer Korrekturmatrixdiagonalkomponente für die Abtastsonde 17 (Schritt S4).
Zur Messung des Messwertes unter Verwendung der Formmessmaschine 100 wird, wenn die Gleiterversetzung Ds mit Detektierung durch die Skala 19b als X-, Y- und Z-Achsen-Versetzungen (x_s, y_s, z_s) definiert wird und die Spitzenkugelversetzung Db mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a als die X-, Y- und Z-Achsen-Versetzungen (x_b, y_b, z_b) definiert wird, der Messwert üblicherweise durch jeweiliges Aufaddieren der Axialversetzungen (x_s, y_s, z_s) und der Axialversetzungen (x_b, y_b, z_b) gemäß Darstellung in nachfolgendem Ausdruck (2) berechnet.
Wenn hierbei das Koordinatensystem für die Skala 19b der Koordinatenmessmaschine 1 (Maschinenkoordinatensystem) und das Koordinatensystem für den Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a (Sondenkoordinatensystem) nicht miteinander zusammenfallen, ist ein Fehler unvermeidlich. Der Fehler infolge der Differenz bzw. des Unterschiedes zwischen den Koordinatensystemen kann durch eine Koordinatentransformation der Werte (xb, yb, zb) des Sondenkoordinatensystems unter Verwendung einer Korrekturmatrix gemäß Darstellung durch nachfolgende Gleichung (3) verringert werden (das heißt durch Verknüpfen der Spitzenkugelversetzung mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a mit dem Koordinatensystem für die Skala 19b).
Ein Beispiel für ein Berechnungsverfahren einer Korrekturmatrixdiagonalkomponente wird nunmehr anhand 5 und 6 beschrieben.
5 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Berechnungsverfahrens der Korrekturmatrixdiagonalkomponente in Schritt S4. 6 zeigt die Implementierung einer Ein-Punkt-Kontaktmessung.
In Schritt S4 der exemplarischen Ausführungsform führt die Messbefehlssektion 214 eine Berührungsmessung durch, bei der beispielsweise die Spitzenkugel 17a in lockeren Kontakt mit einer Referenzsphäre 60 gebracht wird, die auf die Oberflächenplatte 11, wie in 1 gezeigt ist, aufgelegt ist. Die Zentrumkoordinaten der Referenzsphäre 60 werden sodann bestimmt (Schritt S11).
Als Nächstes führt die Messbefehlssektion 214 eine Messung durch, bei der die Spitzenkugel 17a in Kontakt mit der Referenzsphäre 60 an einem Punkt (nachstehend als „Ein-Punkt-Kontaktmessung”) in jeder der X-, Y- und Z-Achsen-Richtungen ist (Schritt S12).
Die bezüglich der X-Achse durchgeführte Ein-Punkt-Kontaktmessung wird als repräsentatives Beispiel von Schritt S12 beschrieben.
In Schritt S12 wird die Abtastsonde 17 in den Y- und Z-Achsen-Richtungen unbeweglich gehalten, um eine Versetzung der Spitzenkugel 17a in diesen beiden Richtungen zu verhindern. Man beachte, dass eine bekannte Technik, die beispielsweise in dem japanischen Patent Nr. 2628523 offenbart ist, zum Akzeptieren einer Versetzung in einer axialen Richtung und zum Begrenzen einer Versetzung in den anderen beiden axialen Richtungen eingesetzt werden kann.
Als Nächstes wird, wie in 6 gezeigt ist, die Spitzenkugel 17a der Abtastsonde 17 in Ein-Punkt-Kontakt mit der Oberfläche der Referenzsphäre 60 in einer Normalenrichtung relativ zu der Referenzsphäre 60 gebracht. In diesem Fall wird die Spitzenkugel 17a auf eine Weise bewegt, dass sie sich der Referenzsphäre 60 aus einer Position nahe an der Referenzsphäre 60 nähert. Sogar nach Inkontakttreten mit der Referenzsphäre 60 wird die Spitzenkugel 17a weiter bewegt. Erreicht der Detektionswert der Ausgabe von dem Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a einen ersten vorbestimmten Wert, so beginnt die Ermittlung der Detektionswerte (Spitzenkugelversetzung und Gleiterversetzung) mit Ausgabe von dem Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a und der Skala 19b.
Erreicht der Detektionswert von dem Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a einen zweiten vorbestimmten Wert, so wird die Bewegung der Spitzenkugel 17a invertiert. Die Spitzenkugel 17a wird sodann in der Normalenrichtung bis zur Trennung von der Referenzsphäre 60 bewegt. Auf ähnliche Weise werden die Detektionswerte mit Ausgabe von dem Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a und der Skala 19b kontinuierlich während der invertierten Bewegung ermittelt. Mit anderen Worten, die Detektionswerte mit Ausgabe von dem Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a und der Skala 19b werden kontinuierlich ermittelt, bis die Spitzenkugel 17a von der Referenzsphäre 60 nach Inkontakttreten mit der Referenzsphäre 60 getrennt wird.
Die Messbefehlssektion 214 führt zudem eine Ein-Punkt-Kontaktmessung für jede der Y- und Z-Achsen durch.
Infolgedessen berechnet die Funktionserzeugungssektion 215 Korrekturmatrixdiagonalkomponenten A₁₁, A₂₂ und A₃₃ auf Grundlage der Detektionswerte (Spitzenkugelversetzung) mit Ausgabe von dem Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a und der Detektionswerte (Gleiterversetzung) mit Ausgabe von der Skala 19b (Schritt S13).
In Schritt S12 wird die Abtastsonde 17 in der einen Richtung bewegt, während sie in den beiden anderen Richtungen unbeweglich gehalten wird, um zu verhindern, dass die Spitzenkugel 17a in den anderen Richtungen versetzt wird. Infolgedessen sind die Detektionswerte mit Detektierung durch die Skala 19b und den Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a in den beiden Richtungen, in denen die Versetzung der Spitzenkugel 17a beschränkt ist, gleich „0”. Mit Blick auf die Versetzung der Spitzenkugel 17a in der einen Richtung, in der die Bewegung der Spitzenkugel 17a erlaubt ist, sollten aufgrund dessen, dass die Spitzenkugel 17a an einem Punkt in Kontakt mit der Referenzsphäre 60 ist, die Detektionswerte von der Skala 19b der Koordinatenmessmaschine 1 hinsichtlich des Absolutwertes gleich und hinsichtlich des Vorzeichens entgegengesetzt zu den Detektionswerten des Spitzenkugelversetzungsdetektors 19 sein, die einer Koordinatentransformation unter Verwendung der Korrekturmatrix unterzogen worden sind. Mit anderen Worten, die Detektionswerte der Koordinatenmessmaschine und die Detektionswerte der Sonde mit Detektierung in der X-Achsen-Richtung erfüllen beispielsweise die nachfolgende Gleichung (4). Man beachte, dass dasselbe für die Detektionswerte mit Detektierung in den Y- und Z-Achsen-Richtungen gilt. {x_s1 x_s2 ... x_s1} – {x_s1 x_s1 ... x_s1} = –A₁₁{x_b1 x_b2 ... x_b1} (4)

{x_s1 x_s2 ... x_s1}:: Detektionswerte von der Skala
{x_b1 x_b2 ... x_b1}:: Detektionswerte vom Spitzenkugelversetzungsdetektor

In Schritt S13 setzt die Funktionserzeugungssektion 215 beispielsweise ein Verfahren der kleinsten Quadrate (method of least squares) bei Gleichung (4) ein, um eine lineare Näherung durchzuführen. Die Korrekturmatrixdiagonalkomponente A₁₁ kann sodann leicht berechnet werden. Die Diagonalkomponenten A₂₂ und A₃₃ können zudem auf Grundlage der Detektionswerte der Ein-Punkt-Kontaktmessung mit Durchführung in den Y- und Z-Achsen-Richtungen auf dieselbe Weise, wie vorstehend beschrieben worden ist, berechnet werden.
Wie wiederum in 4 gezeigt ist, schätzt nach Schritt S4 die Funktionserzeugungssektion 215 den Korrekturfaktor des Korrekturfilters 217a für die Abtastsonde 17 (Schritt S5).
In Schritt S5 berechnet die Funktionserzeugungssektion 215 den Korrekturfaktor beispielsweise durch ein Verfahren aus der Offenbarung in der JP-A-2007-315897 .
Insbesondere wird ein Werkstück (Referenzstück), bei dem die XY-Ebene, die YZ-Ebene und die ZX-Ebene definiert sind, so beispielsweise ein Eichblock (gauge block), auf die Oberflächenplatte 11 aufgesetzt, wobei die Kante zwischen der XY-Ebene und der ZX-Ebene, die Kante zwischen der YZ-Ebene und der XY-Ebene und die Kante zwischen der ZX-Ebene und der YZ-Ebene den X-, Y- und Z-Achsen-Richtungen der Koordinatenmessmaschine 1 entsprechen.
Die Messbefehlssektion 214 gibt einen Befehl an den XYZ-Achsen-Antrieb 18 aus, damit der Gleiter 16 in der Y-Achsen-Richtung durch den Y-Achsen-Antriebsmechanismus 14 bewegt wird, und es wird die Spitzenkugel 17a der Abtastsonde 17 in Kontakt mit dem Werkstück gebracht und gegen die XZ-Ebene des Werkstückes in dem vorbestimmten Druckausmaß gedrückt (das heißt derart, dass die Spitzenkugel 17a in der Y-Achsen-Richtung in einem vorbestimmten Ausmaß versetzt wird). Anschließend gibt die Messbefehlssektion 214 einen Befehl an den Y-Achsen-Antriebsmechanismus 14 aus, damit der Gleiter 14 der Koordinatenmessmaschine 1 in der Y-Achsen-Richtung für eine vorbestimmte Zeit pendelt. Während des Pendelns (reciprocation) werden die Amplitude und Phase der Spitzenkugelversetzung in jeder axialen Richtung mit Ausgabe von der Skala 19b und die Amplitude und Phase der Gleiterversetzung in jeder der axialen Richtungen mit Ausgabe von dem Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a aufgezeichnet. Es ist üblicherweise vorzuziehen, wenn der Gleiter 16 mit einer sinusoiden Änderung der Geschwindigkeit pendelt.
Anschließend pendelt der Gleiter 16 für eine andere Zeit (das heißt bei einer anderen Pendelperiode oder Pendelfrequenz), und es werden die sich ergebende Amplitude und Phase der Gleiterversetzung und die sich ergebende Amplitude und Phase der Spitzenkugelversetzung aufgezeichnet.
Auf Grundlage der Information der auf diese Weise ermittelten Amplituden und Phasen bei verschiedenen Perioden (Frequenzen) wird ein geschätzter Wert der Kennwerte der Frequenzübertragung (Frequenzübertragungsfunktion) von der Y-Achsen-Skala 19by zu der Spitzenkugel 17a bestimmt. Der geschätzte Wert wird sodann invertiert, um den Korrekturfaktor des geschätzten Wertes G1(s) zu ermitteln.
Man beachte, dass der vorbeschriebene Prozess für jede der X- und Z-Achsen durchgeführt wird. Insbesondere gibt die Messbefehlssektion 214 auf ähnliche Weise einen Befehl an den XYZ-Achsen-Antrieb 18 zum Antreiben eines jeden von dem X-Achsen-Antriebsmechanismus und dem Z-Achsen-Antriebsmechanismus aus, um eine Übertragungsfunktion für jede der X- und Z-Achsen zu ermitteln.
Da die Kennwerte der Frequenzübertragung von der Y-Achsen-Skala 19by zu der Spitzenkugel 17a, die Kennwerte der Frequenzübertragung von der X-Achsen-Skala 19bx zu der Spitzenkugel 17a und die Kennwerte der Frequenzübertragung von der Z-Achsen-Skala 19bz zu der Spitzenkugel 17a nicht notwendigerweise gleich sind, sind die sich ergebenden Übertragungsfunktionen üblicherweise verschieden.
Des Weiteren können die Übertragungsfunktionen beispielsweise in Abhängigkeit von den jeweiligen Positionen der Trägerstützen 12a, 12b der Koordinatenmessmaschine 1 verschieden sein (das heißt in Abhängigkeit davon, ob die Trägerstützen 12a, 12b an der nahen Seite, der Mitte oder der fernen Seite in Tiefenrichtung von 1 positioniert sind).
In diesem Fall kann die Genauigkeit des Korrekturfilters 217a durch Ermitteln einer Übertragungsfunktion an jeder der vorbestimmten Positionen des Gleiters 16 in jeder der X-, Y- und Z-Achsen-Richtungen vorab sowie durch Anwenden von einer der auf diese Weise ermittelten Übertragungsfunktionen entsprechend den Positionen des Gleiters 16 in den X-, Y- oder Z-Achsen-Richtungen verbessert werden.
Des Weiteren beruht das vorbeschriebene Berechnungsverfahren des Korrekturfilters 217a auf der Voraussetzung, dass der Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a eine Ausgabe bereitstellt, die nur eine Y-Achsen-Komponente enthält, und dies in Reaktion auf einen Pendelbefehl, der an den Y-Achsen-Antriebsmechanismus 14 ausgegeben wird, wobei die anderen X- und Z-Achsen-Komponenten nicht geändert werden. Die X- und Z-Achsen-Komponenten können jedoch in Reaktion auf den Pendelbefehl nur in der Y-Achsen-Richtung tatsächlich geändert werden. Insbesondere wenn die Trägerstützen 12a, 12b in der Y-Achsen-Richtung (das heißt in der nahen/fernen Richtung in 1) in Vibration versetzt werden, kann die Spitzenkugel 17a der Abtastsonde 17 in der X- oder Z-Achsen-Richtung in Vibration versetzt werden. Im Falle einer derartigen Vibration in einer unerwünschten Richtung wird die Übertragungsfunktion auf Grundlage der relevanten Komponente vorab ermittelt, damit eine Versetzung der Spitzenkugel 17a weiter genau unter Verwendung des Korrekturfilters 217 geschätzt werden kann. Es sollte beachtet werden, dass zum Ermitteln einer Komponente, die für eine unerwünschte Vibration relevant ist, die Spitzenkugel 17a der Abtastsonde 17 beispielsweise vorzugsweise in den X- und Z-Achsen-Richtungen bei gleichzeitigem Kontakt mit dem Werkstück in der Y-Achsen-Richtung und Drücken dagegen in einem vorbestimmten Ausmaß unbeweglich gehalten wird. Es kann beispielsweise ein Drehgelenk (swivel joint), das nicht versetzbar, jedoch um die X-, Y- und Z-Achsen drehbar ist, dafür verwendet werden, die Spitzenkugel 17a an der Oberflächenplatte 11 unbeweglich zu halten.
Nach Schritt S5 bestimmt die Funktionserzeugungssektion 215, ob die Variable i gleich n ist (Schritt S6). Ist das Bestimmungsergebnis in Schritt S6 gleich „Nein”, so wird 1 zu der Variable i addiert (Schritt S7: i = i + 1). Anschließend kehrt der Prozess zu Schritt S3 zurück, und es wird ein weiterer Stift 17b eines anderen Typs an dem Sondenkörper 17c angebracht.
Ist das Bestimmungsergebnis in Schritt S6 gleich „Ja”, so erzeugt die Funktionserzeugungssektion 215 eine Funktion zur Darstellung einer Beziehung zwischen der Korrekturmatrixdiagonalkomponente aus der Berechnung in Schritt S4 und dem Korrekturfaktor des Filters aus der Berechnung in Schritt S5 (Schritt S8).
7 und 8 zeigen eine Funktion zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem Korrekturfaktor in der X-Achsen-Richtung und der Korrekturmatrixdiagonalkomponente A₁₁. Man beachte, dass die n-Typen von Stiften 17b zum Bestimmen der Faktorberechnungsfunktion der Reihe nach an dem Sondenkörper 17c angebracht werden, um eine Mehrzahl von Abtastsonden 17 zu definieren, wobei die offenen Kreise in 7 und 8 jeder der Abtastsonden 17 entsprechen.
Wie in 7 gezeigt ist, wird eine Näherungsfunktion zur Darstellung einer Beziehung eines Korrekturfaktors ω_Z (Nullpunktwinkelfrequenz) mit der Diagonalkomponente A₁₁ auf Grundlage von einzelnen Werten der Korrekturmatrixdiagonalkomponente A₁₁ und einzelnen Werten der Nullpunktwinkelfrequenz ω_Z in der X-Achsen-Richtung aus der Berechnung für die Abtastsonden 17 mit Definition durch der Reihe nach erfolgendes Anbringen der mehreren Typen von Stiften 17b an dem Sondenkörper 17c hergeleitet.
Insbesondere leitet die Funktionserzeugungssektion 215 die Näherungsfunktion des Korrekturfaktors ω_Z entsprechend der Diagonalkomponente A₁₁ mit Darstellung in der nachfolgenden Gleichung (5) her.
Auf ähnliche Weise leitet, wie in 8 gezeigt ist, die Funktionserzeugungssektion 215' eine Näherungsfunktion zur Darstellung einer Beziehung eines Korrekturfaktors ζ_Z (Nullpunktdämpfungsfaktor) mit der Diagonalkomponente A₁₁ auf Grundlage von einzelnen Werten der Korrekturmatrixdiagonalkomponente A₁₁ und von einzelnen Werten des Nullpunktdämpfungsfaktors ζ_Z in der X-Achsen-Richtung aus der Berechnung für die Abtastsonden 17 mit Definition durch der Reihe nach erfolgendes Anbringen der mehreren Typen von Stiften 17b an dem Sondenkörper 17c her.
Insbesondere leitet die Funktionserzeugungssektion 215 die Näherungsfunktion des Korrekturfaktors ζ_Z entsprechend der Diagonalkomponente A₁₁ mit Darstellung durch die nachfolgende Gleichung (6) her.
Man beachte, dass 7 und 8 sowie Gleichungen (5) und (6) den X-Achsen-Korrekturfaktor darstellen und eine Faktorberechnungsfunktion für jede von den Y- und Z-Achsen-Richtungen auf dieselbe Weise hergeleitet wird. Die Faktorberechnungsfunktion für die Y-Achsen-Richtung wird auf Grundlage der Korrekturmatrixdiagonalkomponente A₂₂ und von Korrekturfaktoren aus der Schätzung in der Y-Achsen-Richtung hergeleitet (das heißt, Nullpunktwinkelfrequenz und Nullpunktdämpfungsfaktor). Die Faktorberechnungsfunktion für die Z-Achsen-Richtung wird auf Grundlage der Korrekturmatrixdiagonalkomponente A₃₃ und von Korrekturfaktoren aus der Schätzung in der Z-Achsen-Richtung hergeleitet (das heißt Nullpunktwinkelfrequenz und Nullpunktdämpfungsfaktor).
Einstellen des Korrekturfilters
Als Nächstes wird ein Korrekturfiltereinstellprozess für die Formmessmaschine 100 anhand der begleitenden Zeichnung beschrieben.
9 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Korrekturfiltereinstellprozesses entsprechend dem Formmessverfahren für die Formmessmaschine 100.
Bei der Formmessung unter Verwendung der Formmessmaschine 100 stellt die Moduseinstellsektion 213 den nächsten Operationsmodus der Formmessmaschine 100 im Kalibrierungsmodus ein (Schritt S21).
Im Kalibrierungsmodus kalibriert die Korrekturfiltereinstellsektion 216 die Abtastsonde 217 zur Berechnung der Korrekturmatrixdiagonalkomponente für die Abtastsonde 17 (Schritt S22). Insbesondere werden in Schritt S22, der derselbe wie Schritt S4 ist, die Prozesse in Schritten S11 bis S13 gemäß Darstellung in 5 zur Berechnung der Korrekturmatrixdiagonalkomponente für die Abtastsonde 17 durchgeführt.
Anschließend berechnet auf Grundlage der Faktorberechnungsfunktion mit Erzeugung in Schritt S8 die Korrekturfiltereinstellsektion 216 die Korrekturfaktoren (das heißt die Nullpunktwinkelfrequenz ω_Z und den Nullpunktdämpfungsfaktor ζ_Z) entsprechend der Korrekturmatrixdiagonalkomponente (A₁₁, A₂₂, A₃₃) mit Berechnung in Schritt S22 in jeder der X-, Y- und Z-Achsen-Richtungen (Schritt S23). Man beachte, dass die Polwinkelfrequenz ω_P und der Poldämpfungsfaktor ζ_P, die die Faktoren zum Reduzieren einer Hochfrequenzrauschkomponente in dem Detektionswert mit Verstärkung durch das Korrekturfilter 217a sind, jeweils durch eine einfache Gleichung berechnet werden oder auch jeweils eine Konstante sein können. Bei der exemplarischen Ausführungsform ist die Polwinkelfrequenz ω_P ein Wert mit Ermittlung durch Multiplizieren der Nullpunktwinkelfrequenz ω_Z mit einer Konstante, während der Poldämpfungsfaktor ζ_P ein vorbestimmter fester Wert (Konstante) gemäß vorstehender Beschreibung ist.
Die Korrekturfiltereinstellsektion 216 substituiert die Korrekturfaktoren ω_Z und ζ_Z mit Berechnung in Schritt S23 in Gleichung (1) zum Einstellen des geschätzten Wertes (Korrekturwert) G1(s) für das Korrekturfilter (Schritt S24).
Bei der exemplarischen Ausführungsform kann sogar dann, wenn ein anderer Stift, der von den mehreren (n) Typen der in Schritt S4 verwendeten Stifte (17b), die an dem Sondenkörper 17c angebracht werden, verschieden ist, das Korrekturfilter auf Grundlage eines geeigneten Korrekturfaktors mit Ermittlung unter Verwendung der Faktorberechnungsfunktion eingestellt werden. 10 zeigt ein Messergebnis einer Ringeichung mit Messung unter Verwendung des Korrekturwertes G1(s) für das Korrekturfilter mit Berechnung entsprechend der exemplarischen Ausführungsform, wobei der Korrekturwert G1(s) unter Verwendung eines anderen Stiftes 17b, der von dem Stift 17b verschieden ist, zum Herleiten der Faktorberechnungsfunktion ermittelt wird. Im Gegensatz hierzu zeigt 11 ein Messergebnis einer Ringeichung mit Messung unter Verwendung eines typischen Korrekturfilters nach Austausch des Stiftes 17b gegen einen anderen (das heißt dann, wenn der Korrekturfaktor für den neu angebrachten Stift ungeeignet ist.
Da der typische Korrekturfaktor für den neu angebrachten Stift 17b ungeeignet ist, kann ein Messfehler infolge einer Quadrantenprojektion nicht in ausreichendem Maße, wie in 11 gezeigt ist, verringert werden. Im Gegensatz hierzu wird entsprechend der exemplarischen Ausführungsform eine Messung unter Verwendung eines Korrekturfilters mit einem Korrekturfaktor durchgeführt, der unter Verwendung der Faktorberechnungsfunktion mit Eignung für den neu angebrachten Stift 17b hergeleitet wird, wodurch ein hochgradig genaues Messergebnis mit verringertem Messfehler infolge einer Quadrantenprojektion, wie in 10 gezeigt ist, ermittelt wird.
Vorteil(e) der exemplarischen Ausführungsform(en)
Die Formmessmaschine 10 der exemplarischen Ausführungsform führt eine Kalibrierung der Abtastsonde 17 bei Austausch des Stiftes 17b durch. Auf Grundlage der Gleiterversetzung Ds mit Detektierung durch die Skala 19b und der Spitzenkugelversetzung Db mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a während der Kalibrierung berechnet die Korrekturfiltereinstellsektion 216 die Korrekturmatrixdiagonalkomponente, berechnet den Korrekturfaktor zum Korrigieren eines Messfehlers infolge einer Quadrantenprojektion auf Grundlage der berechneten Korrekturmatrixdiagonalkomponente und stellt das Korrekturfilter unter Verwendung des berechneten Korrekturfaktors ein.
Sogar dann, wenn der Stift 17b der Abtastsonde 17 ausgetauscht wird, kann das Korrekturfilter leicht eingestellt werden, und dies ohne die Notwendigkeit, dass ein Bediener einen Korrekturfaktor eingibt, der auf die Bedingungen des neu angebrachten Stiftes 17b (beispielsweise die Länge) abgestimmt ist. Da zudem der Korrekturwert für das Korrekturfilter, das für den Stift 17b geeignet ist, eingestellt ist, kann eine hochgradig genaue Formmessung mit verringertem Messfehler infolge einer Quadrantenprojektion durchgeführt werden, wie aus einem Vergleich zwischen 10 und 11 ersichtlich ist.
Bei der exemplarischen Ausführungsform berechnet die Korrekturfiltereinstellsektion 216 einen Korrekturfaktor des Korrekturfilters (das heißt einen Korrekturfaktor, der für die Abtastsonde 17, die zur Messung verwendet wird, geeignet ist) auf Grundlage der Faktorberechnungsfunktion zur Darstellung der Beziehung zwischen einzelnen Werten der Korrekturmatrixdiagonalkomponente für die Abtastsonden 17 mit Definition durch der Reihe nach erfolgendes Anbringen der mehreren Typen von Stiften 17b an dem Sondenkörper 17c und entsprechenden einzelnen Werten des Korrekturfaktors für die Abtastsonden 17.
Ein geeigneter Korrekturfaktor kann damit leicht aus der Korrekturmatrixdiagonalkomponente berechnet werden, die man durch Kalibrieren der Abtastsonde 17, die mit dem Stift 17b angebracht ist, unter Verwendung der Faktorberechnungsfunktion unabhängig vom Typ des Stiftes 17b, der an dem Sondenkörper 17c angebracht ist, ermittelt. Infolgedessen kann eine hochgradig genaue Formmessung unabhängig vom Typ des Stiftes 17b durchgeführt werden, und es kann zudem die Verarbeitungsgeschwindigkeit als Ergebnis einer verringerten Verarbeitungsbelastung zum Einstellen des Korrekturfilters vergrößert werden.
Bei der exemplarischen Ausführungsform berechnet die Funktionserzeugungssektion 215 die Faktorberechnungsfunktion zur Darstellung der Beziehung zwischen einzelnen Werten der Korrekturmatrixdiagonalkomponente für die Abgassonden 17 mit Definition durch der Reihe nach erfolgendes Anbringen der mehreren Typen von Stiften 17b an dem Sondenkörper 17c und entsprechenden einzelnen Werten des Korrekturfaktors des Korrekturfilters für die Abtastsonden 17.
Es sollte daher die Faktorberechnungsfunktion in dem Speicher 211 vorab beispielsweise schon bei der Herstellung gespeichert werden, wobei jedoch der Wert des Korrekturfaktors relativ zu der Korrekturmatrixdiagonalkomponente auch infolge einer Änderung der Messumgebung und einer Änderung der Frequenzübertragungsfunktion als Folge einer Änderung bei der Koordinatenmessmaschine 1 mit der Zeit geändert werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Funktionserzeugungssektion 215 jedoch die Faktorberechnungsfunktion gemäß vorstehender Beschreibung. Mit anderen Worten, sogar dann, wenn eine Änderung der Frequenzübertragungsfunktion unvermeidlich ist, kann ein Korrekturfaktor des Korrekturfilters mit Eignung für die Abtastsonde 17 durch Aktualisieren der Faktorberechnungsfunktion gemäß vorstehender Beschreibung eingestellt werden, wodurch einer Verringerung der Messgenauigkeit entgegengewirkt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Korrekturfiltereinstellsektion 216 die Nullpunktwinkelfrequenz ω_Z und den Nullpunktdämpfungsfaktor ζ_Z in Gleichung (1). Sogar dann, wenn die Polwinkelfrequenz ω_P und der Poldämpfungsfaktor ζ_P, die Faktoren zum Verringern der Rauschkomponente mit Verstärkung durch das Korrekturfilter sind, jeweils durch eine einfache Gleichung berechnet werden oder als Konstante vorgegeben sind, kann eine ausreichende Messgenauigkeit erhalten bleiben. Entsprechend können die Polwinkelfrequenz ω_P und der Poldämpfungsfaktor ζ_P jeweils durch eine einfache Gleichung berechnet oder durch eine Konstante bereitgestellt werden, während die Korrekturfaktoren ω_Z und ζ_Z berechnet werden, sodass die Verarbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zu demjenigen Fall vergrößert werden kann, in dem beispielsweise alle Korrekturfaktoren aus der Korrekturmatrixdiagonalkomponente berechnet werden.
Abwandlung(en)
Es sei nebenbei bemerkt, dass der Umfang der Erfindung nicht auf die vorbeschriebene exemplarische Ausführungsform/die vorbeschriebenen exemplarischen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auch Abwandlungen und Verbesserungen, die mit der Erfindung verträglich sind, beinhaltet.
So wird beispielsweise bei der vorliegenden Ausführungsform das Korrekturfilter auf Grundlage der inversen Kennwerte der Frequenzübertragung von der Skala 19b zu der Spitzenkugel 17a verwendet, um die Spitzenkugelversetzung mit Ausgabe von dem Spitzenkugelversetzungsdetektor 19a zu korrigieren, wobei dies jedoch nicht zwingend ist. Es kann das Korrekturfilter beispielsweise auch auf Grundlage der Kennwerte der Frequenzübertragung von der Skala 19b zu der Spitzenkugel 17a verwendet werden, um die Gleiterversetzung mit Ausgabe von der Skala 19b zu korrigieren, wobei die korrigierte Gleiterversetzung und die Spitzenkugelversetzung aufaddiert werden können, um den Messwert zu ermitteln. In diesem Fall können die Abtastsonden 17 mit Definition durch der Reihe nach erfolgendes Anbringen der mehreren Typen von Stiften 17b an der Sonde 17c kalibriert werden, und es können die Faktorberechnungsfunktion von einzelnen Werten der Korrekturmatrixdiagonalkomponente für die Abtastsonden 17 und einzelnen geschätzten Werten des Korrekturfaktors für die Abtastsonden 17 wie bei der exemplarischen Ausführungsform hergeleitet werden. Wenn zudem die Abtastsonden 17 auf vorbeschriebene Weise kalibriert werden, ist es möglich, die Korrekturmatrixdiagonalkomponente für die Abtastsonde 17 bei Verwendung mit Eignung für die Kennwerte der Stifte 17b, die an dem Sondenkörper 17c und dem Sondenkörper 17c angebracht sind, zu ermitteln und das Korrekturfilter unter Verwendung des Korrekturfaktors entsprechend der Korrekturmatrixdiagonalkomponente mit Berechnung unter Verwendung der Faktorberechnungsfunktion einzustellen.
Obwohl die Funktionserzeugungssektion 215 die Faktorberechnungsfunktion bei der exemplarischen Ausführungsform erzeugt, kann die Funktionserzeugungssektion 215 weggelassen werden. In diesem Fall kann beispielsweise die Faktorberechnungsfunktion berechnet und in dem Speicher 211 vorab bei der Herstellung der Koordinatenmessmaschine 1 am Herstellungsort gespeichert werden.
Obwohl zudem die Funktionserzeugungssektion 215 die Faktorberechnungsfunktion bei der exemplarischen Ausführungsform erzeugt, kann beispielsweise eine Nachschlagedatentabelle, wo einzelne Werte der Korrekturmatrixdiagonalkomponente für die Abtastsonden 17 mit Definition durch der Reihe nach erfolgendes Anbringen der mehreren Typen von Stiften 17b an dem Sondenkörper 17c mit entsprechenden einzelnen Werten des Korrekturfaktors für die Abtastsonden 17 verknüpft sind, erzeugt und in dem Speicher 211 gespeichert werden. Wird die Funktionserzeugungssektion 215 wie im vorbeschriebenen Fall weggelassen, so kann die Nachschlagedatentabelle in dem Speicher 211 vorab am Herstellungsort gespeichert werden. Wird der Korrekturfaktor unter Verwendung der Nachschlagetabelle berechnet, ist jedoch die Korrekturmatrixdiagonalkomponente für die Abtastsonde 17 in der Tabelle nicht vorhanden, so kann die Korrekturfiltereinstellsektion 216 den erforderlichen Korrekturfaktor beispielsweise durch Interpolation schätzen.
Bei der exemplarischen Ausführungsform berechnet beispielsweise die Korrekturfiltereinstellsektion 216 die Nullpunktwinkelfrequenz ω_Z und den Nullpunktdämpfungsfaktor ζ_Z als Korrekturfaktoren, wobei dies jedoch nicht zwingend ist. Solange wenigstens die Nullpunktwinkelfrequenz ω_Z als Korrekturfaktor berechnet wird, kann das Korrekturfilter in ausreichendem Maße einen Messfehler infolge einer Quadrantenprojektion im Vergleich zu einem typischen Korrekturfilter reduzieren. Alternativ können Faktorberechnungsfunktionen im Zusammenhang mit drei oder mehr Faktoren verwendet werden, um die drei oder mehr Faktoren als Korrekturfaktoren zu berechnen. Die Faktorberechnungsfunktionen im Zusammenhang mit der Nullpunktwinkelfrequenz ω_Z, dem Nullpunktdämpfungsfaktor ζ_Z, der Polwinkelfrequenz ω_P und dem Poldämpfungsfaktor ζ_P können beispielsweise verwendet werden, um diese vier Korrekturfaktoren zu berechnen. In diesem Fall kann die Genauigkeit der Formmessung weiter verbessert werden.
Bei der exemplarischen Ausführungsform ermittelt die Funktionserzeugungssektion 215 einzelne Werte der Korrekturmatrix für die Abtastsonden 17 mit Definition durch der Reihe nach erfolgendes Anbringen der mehreren Typen von Stiften 17b an dem Sondenkörper 17c und entsprechende einzelne Werte des Korrekturfaktors und berechnet die Faktorberechnungsfunktion aus diesem Werten. Die Faktorberechnungsfunktion kann jedoch auch aus einzelnen Werten der Korrekturmatrix und entsprechenden einzelnen Werten des Korrekturfaktors für die Abtastsonden 17 mit Definition durch zusätzliches Austauschen der Sondenkörper 17c gegeneinander berechnet werden. Bei der Formmessmaschine 100 sind die gegeneinander austauschbaren Sondenkörper 17c üblicherweise derart ausgestaltet, dass sie dieselbe Spezifizierung aufweisen. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass sogar an einem Sondenkörper 17c mit derselben Spezifizierung während eines Herstellungsprozesses eine individuelle Variabilität auftritt. Solange jedoch die Faktorberechnungsfunktion durch gegeneinander erfolgendes Austauschen der Sondenkörper 17c, wie vorstehend beschrieben worden ist, bestimmt wird, kann der Einfluss einer derartigen individuellen Variabilität verringert werden. Für den Fall des Austausches des Sondenkörpers 17c gegen einen mit anderen Frequenzübertragungskennwerten kann die Faktorberechnungsfunktion aus einzelnen Werten der Korrekturmatrix und entsprechenden einzelnen Werten des Korrekturfaktors für die Abtastsonden 17 mit Definition durch gegeneinander erfolgendes Austauschen von mehreren Typen von Sondenkörpern 17c berechnet werden.
Eine beliebige andere spezifische Anordnung und dergleichen kann je nach Bedarf bei der Implementierung der Erfindung abgewandelt werden, solange nur die Aufgabe der Erfindung gelöst werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007-315897 A [0003, 0083]
JP 2014-66693 A [0003, 0018]
JP 2014-98610 A [0003]
JP 2628523 [0075]

Claims

Formmessmaschine, umfassend: eine Abtastsonde (17), die umfasst: einen Stift (17b) mit einem Spitzenende, das mit einer Spitzenkugel (17a) versehen ist, die in Kontakt mit einem zu messenden Objekt (31) gebracht wird; und einen Sondenkörper (17c), der mit dem Stift (17b) angebracht ist; einen beweglichen Gleiter (16) mit Eignung zum Stützen der Abtastsonde (17); eine Skala (19b) mit Eignung zum Detektieren einer Gleiterversetzung (Ds) des Gleiters (16); einen Spitzenkugelversetzungsdetektor (19a) mit Eignung zum Detektieren einer Spitzenkugelversetzung (Db) der Spitzenkugel (17a) der Abtastsonde (17) relativ zu einem gestützten Abschnitt der Abtastsonde (17) zu dem Gleiter (16); und eine Arithmetikeinheit (212) mit Eignung zum Berechnen eines Messwertes auf Grundlage der Gleiterversetzung (Ds) mit Detektierung durch die Skala (19b), der Spitzenkugelversetzung (Db) mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor (19a) und einen Korrekturfilter (217a) mit Eignung zum Korrigieren eines Messfehlers, wobei die Arithmetikeinheit (212) eine Korrekturfiltereinstellsektion (216) umfasst mit Eignung zum Berechnen einer Korrekturmatrixdiagonalkomponente (A₁₁, A₂₂, A₃₃) aus der Gleiterversetzung (Ds) mit Detektierung durch die Skala (19b) und der Spitzenkugelversetzung (Db) mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor (19a) während einer Messung eines Kalibrierungsreferenzstückes; und Berechnen eines Korrekturfaktors des Korrekturfilters (217a) aus der Korrekturmatrixdiagonalkomponente (A₁₁, A₂₂, A₃₃) zum Einstellen des Korrekturfilters (217a), wobei die Korrekturmatrix die Spitzenkugelversetzung (Db) mit einem Koordinatensystem für die Skala (19b) verknüpft.
Formmessmaschine nach Anspruch 1, wobei die Korrekturfiltereinstellsektion (216) den Korrekturfaktor des Korrekturfilters (217a) unter Verwendung einer Faktorberechnungsfunktion oder von Tabellendaten zur Darstellung einer Beziehung zwischen der Korrekturmatrixdiagonalkomponente (A₁₁, A₂₂, A₃₃) für die Abtastsonde (17) und dem Korrekturfaktor des Korrekturfilters (217a) für die Abtastsonde (17) berechnet.
Formmessmaschine nach Anspruch 2, wobei: der Stift (17b) mehrere Typen von Stiften (17b) umfasst, die der Reihe nach an dem Sondenkörper (17c) angebracht werden, um eine Mehrzahl von Abtastsonden (17), die die Abtastsonde (17) umfassen, zu definieren, wobei die Abtastsonden (17) der Reihe nach zum Messen des Kalibrierungsreferenzstückes verwendet werden, um einzelne Werte der Korrekturmatrixdiagonalkomponente (A₁₁, A₂₂, A₃₃) und entsprechende einzelne Werte des Korrekturfaktors des Korrekturfilters (217a) für die Abtastsonden (17) zu berechnen, und die Arithmetikeinheit (212) des Weiteren eine Funktionserzeugungssektion (215) umfasst mit Eignung zum Erzeugen der Faktorberechnungsfunktion oder der Tabellendaten auf Grundlage der einzelnen Werte der Korrekturmatrixdiagonalkomponente (A₁₁, A₂₂, A₃₃) und der entsprechenden einzelnen Werte des Korrekturfaktors des Korrekturfilters (217a) für die Abtastsonden (17).
Formmessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: der Korrekturfaktor des Korrekturfilters (217a) eine Nullpunktwinkelfrequenz (ω_Z), eine Polwinkelfrequenz (ω_P), einen Nullpunktdämpfungsfaktor (ζ_Z) und einen Poldämpfungsfaktor (ζ_P) umfasst, und die Korrekturfiltereinstellsektion (216) wenigstens die Nullpunktwinkelfrequenz (ω_Z) berechnet.
Formmessverfahren für eine Formmessmaschine (100), wobei die Formmessmaschine (100) umfasst: eine Abtastsonde (17), die umfasst: einen Stift (17b) mit einem Spitzenende, das mit einer Spitzenkugel (17a) versehen ist, die in Kontakt mit einem zu messenden Objekt (31) gebracht wird; und einen Sondenkörper (17c), der mit dem Stift (17b) angebracht ist; einen beweglichen Gleiter (16) mit Eignung zum Stützen der Abtastsonde (17); eine Skala (19b) mit Eignung zum Detektieren einer Gleiterversetzung (Ds) des Gleiters (16); und einen Spitzenkugelversetzungsdetektor (19a) mit Eignung zum Detektieren einer Spitzenkugelversetzung (Db) der Spitzenkugel (17a) der Abtastsonde (17) relativ zu einem gestützten Abschnitt der Abtastsonde (17) zu dem Gleiter (16), wobei das Verfahren umfasst: Berechnen einer Korrekturmatrixdiagonalkomponente (A₁₁, A₂₂, A₃₃) aus der Gleiterversetzung (Ds) mit Detektierung durch die Skala (19b) und der Spitzenkugelversetzung (Db) mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor (19a) während einer Messung eines Kalibrierungsreferenzstückes, wobei die Korrekturmatrix die Spitzenkugelversetzung (Db) mit einem Koordinatensystem für die Skala (19b) verknüpft; Berechnen eines Korrekturfaktors des Korrekturfilters (217a) aus der Korrekturmatrixdiagonalkomponente (A₁₁, A₂₂, A₃₃) zum Einstellen des Korrekturfilters (217a); und Berechnen eines Messwertes auf Grundlage des eingestellten Korrekturfilters (217a), der Gleiterversetzung (Ds) mit Detektierung durch die Skala (19b) und der Spitzenkugelversetzung (Db) mit Detektierung durch den Spitzenkugelversetzungsdetektor (19a).