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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Geräte zum Inspizieren einer Positionierungsmaschine durch ein Lasertracking-Interferometer (auch als Lasertracker bezeichnet) und genauer gesagt ein Verfahren und ein Gerät zum Inspizieren einer Positionierungsmaschine durch ein Lasertracking-Interferometer, wobei das Verfahren und das Gerät entsprechend verwendet werden, um eine Maschine, die einen Positionierungsmechanismus aufweist, wie etwa eine dreidimensionale Koordinatenmessmaschine (auch als CMM bezeichnet), eine Werkzeugmaschine oder einen Roboter (insgesamt als Positionierungsmaschine bezeichnet), durch ein Lasertracking-Interferometer zu inspizieren.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Es ist ein Lasertracking-Interferometer bekannt, das konfiguriert ist aus: einem Laserinterferometer, an dem ein optischer Sensor zum Detektieren einer Achsenverschiebung montiert ist, um den Verschiebungsbetrag der optischen Achse des zurückkehrenden Licht zu detektieren; einem zweiachsigen Drehmechanismus, um das Laserinterferometer in eine beliebige Richtung zu richten; und einem Retroreflektor, der an einem zu messenden Objekt befestigt ist (siehe die japanische Patent-Auslegeschrift
JP S63 - 231 286 A (nachstehend als Patentschrift 1 bezeichnet) und die japanische Patent-Auslegeschrift
JP 2007 - 57 522 A (nachstehend als Patentschrift 2 bezeichnet)). Dabei ist der Retroreflektor ein optisches Element zum Kollimieren von einfallenden und reflektierten Lichtstrahlen und ist zu einer Interferenzmessung in einer gegebenen Richtung fähig, indem er den zweiachsigen Drehmechanismus steuert, um den Verschiebungsbetrag der optischen Achse auf null zu reduzieren, auf der Grundlage einer Ausgabe von dem optischen Sensor zum Detektieren einer Achsenverschiebung.
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Das deutsche Patent
DE 10 2007 004 934 B4 (nachstehend als Patentschrift 3 bezeichnet) beschreibt ein Verfahren zum Inspizieren einer geometrischen Abweichung einer Positionierungsmaschine, die mit einem Retroreflektor versehen ist, unter Verwendung eines Lasertracking-Interferometers zum Messen einer Entfernung durch einen Laserstrahl, der drehbar ist, um den Retroreflektor wie die zuvor beschriebenen zu verfolgen.
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Mit Bezug auf 1 und 2 erfolgt eine Beschreibung des technischen Überblicks der Patentschrift 3. Die Patentschrift 3 betrifft ein Verfahren zum Inspizieren einer geometrischen Abweichung einer Positionierungsmaschine (hier eine CMM) 10, die mit einem Retroreflektor 20 versehen ist, durch ein Lasertracking-Interferometer 30, das unter Verwendung eines Laserstrahls 32, der drehbar ist, um den Retroreflektor 20 zu verfolgen, eine Entfernung misst.
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1 bildet einen Sockel 12 der Positionierungsmaschine 10, einen torartigen Rahmen 14, der in der Richtung der Figur im Verhältnis zu dem Sockel 12 von hinten nach vorne bewegbar ist, einen Ständer 16, der in der Richtung entlang eines waagerechten Trägers 15 des torartigen Rahmens 14 von rechts nach links bewegbar ist, einen Schieber 18, der in der Richtung im Verhältnis zu dem Ständer 16 von oben nach unten bewegbar ist, einen persönlichen Computer (PC) 40 und die Kommunikationskabel 42 und 44 ab. Das Spitzenende (das untere Ende in der Figur) des Schiebers 18 ist mit einer Sonde (zum Messen) oder mit dem Retroreflektor 20 (zum Inspizieren) versehen.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst Anspruch 1 der Patentschrift 3: einen Schritt des Bestimmens der Koordinaten des Drehzentrums M des Lasertracking-Interferometers 30, das in einem Arbeitsraum der Positionierungsmaschine 10 positioniert ist; einen Schritt des Positionierens des Retroreflektors 20 in mindestens zwei Positionen pi, die im Wesentlichen auf einer Geraden gk positioniert sind, die sich durch das Drehzentrum M des Lasertracking-Interferometers 30 erstreckt, und des Detektierens jeder der Koordinaten des Retroreflektors 20 durch die Positionierungsmaschine 10; einen Schritt des Messens durch das Lasertracking-Interferometer 30 mindestens einer Entfernungsdifferenz Δdij,L jeweils zwischen den Entfernungen di von den mindestens zwei Positionen pi bis zum Drehzentrum M; einen Schritt des Berechnens mindestens einer Entfernungsdifferenz Δdij,c von jeder der Koordinaten des Retroreflektors 20, die durch die Positionierungsmaschine 10 gemessen werden; und einen Schritt des Vergleichens der mindestens einen gemessenen Entfernungsdifferenz Δdij,L mit der mindestens einen berechneten Entfernungsdifferenz Δdij,c, wobei ein Schritt des Berechnens jedes Koordinatenvektors rM des Drehzentrums M Folgendes umfasst:
- (A) einen Schritt des Bewegens des Retroreflektors 20 in eine erste Position;
- (B) einen Schritt des Messens der Entfernung zu dem Retroreflektor 20 unter Verwendung des Lasertracking-Interferometers 30;
- (C) einen Schritt des wiederholten Ausführens der zuvor beschriebenen Schritte (A) und (B) in anderen Positionen, bis der Positions- (Koordinaten) Vektor rM des Drehzentrums M bestimmt werden kann; und
- (D) einen Schritt des Berechnens jedes Koordinatenvektors rM des Drehzentrums M aus dem Messwert einer gemessenen Entfernung.
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Ferner gibt Anspruch 2 der Patentschrift 3 das Verfahren nach Anspruch 1 vor. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Retroreflektor 20 in mindestens drei Positionen und zwar insbesondere in vier Positionen Pi bewegt wird, und der Schritt (B) umfasst einen Schritt des Verwendens des Lasertracking-Interferometers 30, wenn der Retroreflektor 20 von einer Position Pi in eine andere Position Pi bewegt wird, um die Entfernungen von dem Drehzentrum M bis zu den mindestens drei Positionen Pi zu messen und eine Differenz Δdij,L zwischen den Messwerten zu messen, so dass jeder Koordinatenvektor rM des Drehzentrums M durch jede gemessene Entfernungsdifferenz Δdij,L und den Koordinatenvektor Pi, der von der Positionierungsmaschine 10 gemessen wird, bestimmt wird.
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Die
WO 93 / 08 449 A1 zeigt ein Verfahren zum Messen einer Genauigkeit einer mehrachsigen Maschine. Die Genauigkeit der mehrachsigen Maschine, wie z. B. einer dreiachsigen Koordinatenmessmaschine, wird dabei gemessen, indem eine große Anzahl von Längenmessungen in verschiedenen Positionen und Ausrichtungen innerhalb des Arbeitsvolumens der Maschine durchgeführt wird. Die Genauigkeit dieser Messungen wird mit einem Laserinterferometer überprüft. Ein Spiegel ist auf einem Drehtisch um zwei Achsen drehbar montiert, so dass der resultierende Laserstrahl auf einen Retroreflektor gerichtet werden kann, der am Ende eines Stößels der Maschine montiert ist. Zur Längenmessung wird der Retroreflektor entlang der Richtung des Laserstrahls bewegt. Dies wird dann mit dem Laserstrahl in einer Reihe von verschiedenen Ausrichtungen wiederholt. Außerdem wird ein Verfahren zur Berechnung der parametrischen Fehler der Maschine aus den Fehlern dieser Längenmessungen offenbart.
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Die
JP 2012 - 93 105 A zeigt ein Messsystem mit einem Laserinterferometer, einem Retroreflektor und einer Handhabungsvorrichtung. Das Laserinterferometer bestrahlt den Retroreflektor mit Messlicht und erfasst die Interferenzlichtintensität zwischen dem reflektierten Licht des Messlichts und dem Referenzlicht. Das Handhabungsgerät
bewegt den Retroreflektor in eine Messposition und erfasst die Positionskoordinateninformation. Das Laserinterferometer kann zunächst Interferenzlicht detektieren und wählt mindestens vier Messpositionen p aus, die nicht in der gleichen Ebene liegen. Der Retroreflektor wird zu jeder Messposition p bewegt, um die Positionskoordinateninformation der Messposition p zu erfassen. Das Laserinterferometer misst die Abstandsänderung bis zum Retroreflektor. Eine Vektorinformation des Messlichts wird auf der Grundlage der Positionskoordinateninformation jeder Messposition und der Abstandsvariation berechnet.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Technisches Problem
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Gemäß dem Inspektionsverfahren aus der Patentschrift 3 würde es der Messpunkt pi, der nicht genau auf einer gewissen Geraden gk angeordnet ist, nicht ermöglichen, dass der Abstand Δdij entlang der Geraden gk mit hoher Genauigkeit inspiziert wird.
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D.h. bei dem Verfahren gemäß der Patentschrift 3 wird die folgende Gleichung 1 verwendet, um die Entfernungsdifferenz Δd
ij,c zwischen zwei Messpunkten pi (hier als p
i und p
j ausgedrückt), die von der Positionierungsmaschine 10 gemessen werden, zu berechnen, wobei sich das Drehzentrum M am Ursprung befindet.
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Ferner wird die Entfernungsdifferenz Δd
ij,L, die von dem Lasertracking-Interferometer 30 gemessen wird, mit
berechnet, und die Abweichung der Positionierungsmaschine 10 wird mit
berücksichtigt.
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Falls somit die Messpunkte pi und pj, welche die Positionen des Retroreflektors 20 sind, auf einer gewissen Geraden gk präzise angeordnet sind, wird die Inspektion durch die Gleichungen 1 bis 3 problemlos durchgeführt. Bei tatsächlichen Messungen, selbst wenn die Messpunkte pi und pj auf die Gerade gk gesetzt werden, kann es jedoch sein, dass die Messpunkte nicht präzise auf der Geraden gk positioniert sind.
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Der Einfachheit halber wird vorausgesetzt, dass wie in 3 gezeigt die Messpunkte pi und pj derart sind, dass di,L = dj,L = 1000 mm und Δdij,c = |Vektor pj - Vektor pi| = 10 µm. Unter Berücksichtigung der Abweichung der Positionierungsmaschine 10 entlang der Geraden gk soll das Berechnungsergebnis der Abweichung 0 µm sein. Da jedoch die Gleichungen 1 bis 3 gemäß dem herkömmlichen Verfahren aus der Patentschrift 3 verwendet werden, wird die Abweichung Δdij,c - Δdij,L unweigerlich mit 10 µm berechnet.
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Die vorliegende Erfindung wurde erdacht, um die zuvor erwähnten herkömmlichen Probleme anzugehen und eine verbesserte Genauigkeit der Inspektion einer Positionierungsmaschine durch ein Lasertracking-Interferometer bereitzustellen.
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Problemlösung
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Die vorliegende Erfindung geht die zuvor erwähnten Probleme durch ein Verfahren zum Inspizieren einer Positionierungsmaschine durch ein Lasertracking-Interferometer, das einen Retroreflektor unter Verwendung eines Laserstrahls verfolgt, an. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Montieren des Retroreflektors an der Positionierungsmaschine; Bestimmen eines Positionsvektors rM eines Drehzentrums M des Lasertracking-Interferometers, das in einem Arbeitsraum der Positionierungsmaschine angeordnet ist; Positionieren des Retroreflektors in mindestens zwei Positionen pi, die sich in der Nähe einer Geraden gk befinden, die sich durch das Drehzentrum M des Lasertracking-Interferometers erstreckt, und Detektieren jedes der Positionsvektoren pi des Retroreflektors durch die Positionierungsmaschine; Messen einer Entfernung di,L von jeder der mindestens zwei Positionen pi bis zu dem Drehzentrum M unter Verwendung des Lasertracking-Interferometers und Berechnen mindestens einer Entfernungsdifferenz Δdij,L aus einer Differenz zwischen den mindestens zwei Entfernungen di,L; Ausführen einer Koordinatentransformation jedes der Positionsvektoren pi des Retroreflektors in einen Positionsvektor p'i, wobei sich das Drehzentrum M am Ursprung befindet; Berechnen einer Entfernung di,c, die durch orthogonale Projektion jedes der mindestens zwei Positionsvektoren p'i auf einen Einheitsrichtungsvektor gk der Geraden gk erfasst wird; Berechnen mindestens einer Entfernungsdifferenz Δdij,c aus den mindestens zwei Entfernungen di,c; und Vergleichen der mindestens einen Entfernungsdifferenz Δdij,L, die durch das Lasertracking-Interferometer gemessen wird, mit der mindestens einen Entfernungsdifferenz Δdij,c, die durch die Positionierungsmaschine gemessen wird.
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Dabei umfasst der Schritt des Bestimmens der Positionsvektoren rM des Drehzentrums M folgende Schritte: (a) Bewegen des Retroreflektors in eine gewünschte Position Pi; (b) Messen eines Positionsvektors Pi des Retroreflektors durch die Positionierungsmaschine; (c) Messen der Entfernung di,L bis zu dem Retroreflektor durch das Lasertracking-Interferometer; und (d) Wiederholen der Schritte (a) bis (c) in mindestens insgesamt vier Positionen, bis sich die Position Pi des Retroreflektors geändert hat, und dann der Positionsvektor rM des Drehzentrums M des Lasertracking-Interferometers berechnet werden kann, so dass der Positionsvektor rM des Drehzentrums M des Lasertracking-Interferometers aus der Entfernung di,L und dem Positionsvektor Pi, die gemessen wurden, berechnet werden kann.
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Ferner geht die vorliegende Erfindung die zuvor erwähnten Probleme auch durch ein Gerät zum Inspizieren einer Positionierungsmaschine, an der ein Retroreflektor montiert ist, durch ein Lasertracking-Interferometer zum Verfolgen des Retroreflektors unter Verwendung eines Laserstrahls an. Das Gerät umfasst: ein Mittel zum Bestimmen eines Positionsvektors rM eines Drehzentrums M des Lasertracking-Interferometers, das in einem Arbeitsraum der Positionierungsmaschine positioniert ist; ein Mittel zum Positionieren des Retroreflektors in mindestens zwei Positionen pi, die sich in der Nähe einer Geraden gk befinden, die sich durch das Drehzentrum M des Lasertracking-Interferometers erstreckt, und Detektieren jedes der Positionsvektoren pi des Retroreflektors durch die Positionierungsmaschine; ein Mittel zum Messen einer Entfernung di,L von jeder der mindestens zwei Positionen pi bis zum Drehzentrum M unter Verwendung des Lasertracking-Interferometers und zum Berechnen mindestens einer Entfernungsdifferenz Δdij,L aus einer Differenz zwischen den mindestens zwei Entfernungen di,L; ein Mittel zum Ausführen einer Koordinatentransformation jedes der Positionsvektoren pi des Retroreflektors in einen Positionsvektor p'i, wobei sich das Drehzentrum M am Ursprung befindet; ein Mittel zum Berechnen einer Entfernung di,c, die durch orthogonale Projektion jedes der mindestens zwei Positionsvektoren p'i auf einen Einheitsrichtungsvektor gk der Geraden gk erfasst wird; ein Mittel zum Berechnen mindestens einer Entfernungsdifferenz Δdij,c aus den mindestens zwei Entfernungen di,c; und ein Mittel zum Vergleichen der mindestens einen Entfernungsdifferenz Δdij,L, die durch das Lasertracking-Interferometer gemessen wird, mit der mindestens einen Entfernungsdifferenz Δdij,c, die durch die Positionierungsmaschine gemessen wird.
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Dabei umfasst das Mittel zum Bestimmen des Positionsvektors rM des Drehzentrums M: (a) ein Mittel zum Bewegen des Retroreflektors in eine gewünschte Position Pi; (b) ein Mittel zum Messen eines Positionsvektors Pi des Retroreflektors durch die Positionierungsmaschine; (c) ein Mittel zum Messen der Entfernung di,L bis zu dem Retroreflektor durch das Lasertracking-Interferometer; und (d) ein Mittel zum Wiederholen der Schritte (a) bis (c) in mindestens insgesamt vier Positionen, bis sich die Position Pi des Retroreflektors geändert hat, und dann der Positionsvektor rM des Drehzentrums M des Lasertracking-Interferometers berechnet werden kann, so dass der Positionsvektor rM des Drehzentrums M des Lasertracking-Interferometers aus der Entfernung di,L und dem Positionsvektoren Pi, die gemessen wurden, bestimmt werden kann.
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Ferner kann man als Wert des Positionsvektors Pi einen vorgegebenen Befehlswert anstelle eines Messwerts durch die Positionierungsmaschine verwenden.
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Ferner kann von den mindestens insgesamt vier Positionen mindestens eine Position eine Position sein, die sich nicht auf der gleichen Ebene befindet.
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Ferner kann die Entfernungsdifferenz Δdij,c durch orthogonale Projektion eines Vektors einer Differenz zwischen den jeweiligen Positionsvektoren p'i des Retroreflektors auf den Einheitsrichtungsvektor gk der Geraden gk berechnet werden.
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Ferner kann der Positionsvektor pi oder Pi des Retroreflektors durch die Positionierungsmaschine gemessen werden, während der Retroreflektor bewegt wird.
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Ferner kann die Positionierungsmaschine eine dreidimensionale Koordinatenmessmaschine (CMM) sein.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Ausführung einer geometrisch genauen Inspektion einer Positionierungsmaschine mit hoher Genauigkeit entlang einer Geraden gk, selbst wenn die Messpunkte pi nicht genau auf der Geraden gk angeordnet sind. Dies wird umgesetzt durch das Vergleichen einer Entfernung Δdij,c mit einer Entfernung Δdij,L, die von einem Lasertracking-Interferometer gemessen wird, wobei die Entfernung Δdij,c durch eine orthogonale Projektion eines Positionsvektors pi eines Messpunktes, der durch die Positionierungsmaschine gemessen wird, auf die Gerade gk, die durch das Drehzentrum M des Lasertracking-Interferometers geht, erfasst wurde.
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Diese und andere neuartige Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen hervorgehen.
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Figurenliste
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Die bevorzugten Ausführungsformen werden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die gleichen Elemente in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
- 1 eine erklärende schematische perspektivische Ansicht, die das Inspektionsverfahren, das in der Patentschrift 3 offenbart wird, und ein anwendbares Zielobjekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abbildet;
- 2 eine Ansicht, die ein Verfahren zum Berechnen einer Abweichung in dem Inspektionsverfahren, das in der Patentschrift 3 offenbart wird, abbildet;
- 3 eine Ansicht, die ein Problem des zuvor erwähnten Verfahrens zum Berechnen einer Abweichung abbildet;
- 4 ein Ablaufschema des gesamten Arbeitsablaufs bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5 ein Ablaufschema des Arbeitsablaufs zum Berechnen eines Positionsvektors des Drehzentrums des Lasertracking-Interferometers bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 6 eine Ansicht, die schematisch Messpunkte bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abbildet;
- 7 eine Ansicht, die schematisch einen Vorgang der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abbildet; und
- 8 eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel abbildet, für das die vorliegende Erfindung wirksam ist.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf den Inhalt eingeschränkt ist, der in den folgenden Ausführungsformen und praktischen Beispielen beschrieben wird. Die Bestandteile der Ausführungsformen und die nachstehend beschriebenen praktischen Beispiele können solche, die für den Fachmann leicht nachzuvollziehen sind, solche, die im Wesentlichen identisch sind, und solche, die in den Äquivalenzbereich fallen, umfassen. Die Bestandteile, die in den Ausführungsformen und den nachstehend beschriebenen praktischen Beispielen beschrieben werden, können gegebenenfalls kombiniert werden, und können je nach Bedarf ausgewählt und verwendet werden.
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Das anwendbare Zielobjekt der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das gleiche wie das der herkömmlichen Technik, die in der Patentschrift 3 offenbart wird. D.h. wie in 1 gezeigt, wird ein Gerät verwendet, bei dem ein Lasertracking-Interferometer 30 innerhalb des Arbeitsraums einer Positionierungsmaschine (CMM) 10 positioniert ist, an welcher der Retroreflektor 20 montiert ist (der Bereich, in dem ein Schieber 18 auf einem Sockel 12 betätigt wird, und seine Umgebung); um einen Positionsvektor pi des Retroreflektors 20, der von der Positionierungsmaschine 10 gemessen wird, in einen PC 40 zu erfassen, wobei der PC 40 und die Positionierungsmaschine 10 über ein Kommunikationskabel 42, wie etwa USB oder LAN, miteinander verbunden sind; und um eine Entfernung di,L bis zu dem Retroreflektor 20, die von dem Lasertracking-Interferometer 30 gemessen wird, in den PC 40 zu erfassen, wobei der PC 40 und das Lasertracking-Interferometer 30 über ein Kommunikationskabel 44, wie etwa ein USB oder LAN, miteinander verbunden sind.
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Der PC 40 umfasst eine Datenspeichervorrichtung (nicht gezeigt), in der Messergebnisse oder ein Programm zum Steuern der CMM 10 gespeichert sind.
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Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie der gesamte Arbeitsablauf in 4 gezeigt ist, werden die nachstehenden Schritte 1 bis 9 befolgt, um die geometrische Genauigkeit der Positionierungsmaschine 10 zu inspizieren.
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(Schritt 1) Wie der Arbeitsablauf in 5 gezeigt ist, werden die nachstehenden Schritte 1A bis 1E befolgt, um einen Positionsvektor rM des Drehzentrums M des Lasertracking-Interferometers 30 zu berechnen.
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(Schritt 1A) Wie in 6 abgebildet, wird der Retroreflektor 20 zuerst in einer gewünschten Position Pi positioniert.
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(Schritt 1B) Anschließend wird das Lasertracking-Interferometer 30 verwendet, um die Entfernung di,L von dem Drehzentrum M des Lasertracking-Interferometers 30 bis zu der Position Pi zu messen.
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(Schritt 1C) Die Positionierungsmaschine 10 wird verwendet, um den Positionsvektor Pi des Retroreflektors 20 zu messen.
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(Schritt 1D) Schritt 1A bis Schritt 1D werden für mindestens insgesamt vier Positionen Pi wiederholt durchgeführt, während die Position Pi des Retroreflektors 20 variiert wird, bis der Positionsvektor rM des Drehzentrums M berechnet werden kann.
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(Schritt 1E) Der Positionsvektor rM des Drehzentrums M wird aus der Entfernung di,L und dem Positionsvektor Pi, der gemessen wurde, berechnet.
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Dabei muss wie für die Positionen Pi des Retroreflektors 20 mindestens ein Punkt ausgewählt werden, der eine Position ist, die sich nicht auf der gleichen Ebene befindet, weil der Positionsvektor rM des Drehzentrums M nicht berechnet werden kann, wenn sich alle Positionen Pi auf der gleichen Ebene befinden.
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Nachdem Schritt 1E aus 5 beendet ist, kehrt der Prozess zu Schritt 2 aus 4 zurück und führt die nachstehenden Schritte 2 bis 9 aus.
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(Schritt 2) Wie in 7 abgebildet, berechnet der Prozess den Einheitsrichtungsvektor gk einer Geraden gk, die sich in einer Richtung, in der die Inspektion durchgeführt werden soll, durch das Drehzentrum M derselben der Positionsvektor rM in Schritt 1 berechnet wurde, erstreckt, und dann wird der Retroreflektor 20 in der Position pi in der Nähe der Geraden gk positioniert.
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(Schritt 3) Der Positionsvektor pi des Retroreflektors 20 wird durch die Positionierungsmaschine 10 gemessen, und das Lasertracking-Interferometer 30 wird verwendet, um die Entfernung di,L von dem Drehzentrum M bis zu der Position pi des Retroreflektors 20 zu messen.
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(Schritt 4) Der Retroreflektor 20 wird in eine andere Position in der Nähe der Geraden gk bewegt, und dann führt der Prozess wieder die Schritte 2 bis 3 aus. Der Retroreflektor 20 wird so oft wie nötig bewegt und wiederholt gemessen.
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(Schritt 5) Mindestens zwei Positionsvektoren p
i, die von der Positionierungsmaschine 10 gemessen werden, werden jeweils durch Koordinatentransformation in den Positionsvektor p'
i geändert, wobei sich das Drehzentrum M am Ursprung befindet.
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(Schritt 6) Der Prozess berechnet die Entfernungen d
i,c, die durch die orthogonale Projektion der mindestens zwei Positionsvektoren p'
i auf den Einheitsrichtungsvektor g
k der Geraden g
k für die jeweiligen Positionsvektoren p'
i erfasst werden.
(wobei das Symbol „·“ das „innere Produkt“ bedeutet)
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(Schritt 7) Der Prozess berechnet mindestens eine Entfernungsdifferenz Δd
ij,c aus der Differenz zwischen den mindestens zwei Entfernungen d
i,c und d
j,c.
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(Schritt 8) Der Prozess berechnet mindestens eine Entfernungsdifferenz Δd
ij,L aus der Differenz zwischen den mindestens zwei Entfernungen d
i,L und d
j,L, die in Schritt 3 unter Verwendung des Lasertracking-Interferometers 30 gemessen werden.
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(Schritt 9) Der Prozess vergleicht die mindestens eine Entfernungsdifferenz Δdij,c, die von der Positionierungsmaschine 10 gemessen wird, mit der mindestens einen Entfernungsdifferenz Δdij,L, die unter Verwendung des Lasertracking-Interferometers 30 gemessen wird, wodurch die Positionierungsgenauigkeit der Positionierungsmaschine 10 beurteilt wird.
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Für den Fall wie in 3 gezeigt, wenn das zuvor erwähnte Verfahren verwendet wird, beträgt das Berechnungsergebnis der Abweichung der Positionierungsmaschine 10 entlang der Geraden gk 0 µm, und das Verfahren ist somit in der Lage, im Vergleich zu dem Verfahren, das in Patentschrift 3 offenbart wird, eine Inspektion mit verbesserter Genauigkeit auszuführen.
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Es sei zu beachten, dass ein Laserinterferometer, das an dem Lasertracking-Interferometer 30 montiert werden soll, entweder inkrementaler oder absoluter Art sein kann.
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Ferner verwendet in Schritt 1 der Positionsvektor Pi einen Wert, der von der Positionierungsmaschine 10 gemessen wird. Es ist jedoch ebenfalls möglich, stattdessen einen vorgegebenen Befehlswert zu verwenden.
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Ferner kann die Messung des Positionsvektors pi durch die Positionierungsmaschine 10 in Schritt 2 synchron zu der Messung der Entfernung di,L durch das Lasertracking-Interferometer 30 in Schritt 3 erfolgen, wodurch diese Messungen ausgeführt werden, während der Retroreflektor 20 bewegt wird.
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Um ferner die Gerade gk in eine beliebige Richtung zu richten, kann ein Planspiegel verwendet werden, um die Richtung eines Laserstrahls 32 zu ändern, der von dem Lasertracking-Interferometer 30 zur Inspektion emittiert wird.
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Ferner kann anstelle der Messung der Entfernung di,L durch das Lasertracking-Interferometer 30 in Schritt 3 die Entfernungsdifferenz Δdij,L direkt gemessen werden.
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Wenn ferner die Entfernungsdifferenz Δdij,c in Schritt 6 und Schritt 7 berechnet wird, wird die Entfernungsdifferenz Δdij,c aus den Entfernungen di,c berechnet, die durch die orthogonale Projektion der Positionsvektoren p'i auf den Einheitsrichtungsvektor gk der Geraden gk erfasst werden. Die Entfernungsdifferenz Δdij,c kann jedoch durch Berechnen des Vektors Δp'ij der Differenz zwischen den Positionsvektoren von zwei Punkten und Unterziehen derselben der orthogonalen Projektion auf den Einheitsrichtungsvektor gk berechnet werden.
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Wie in 8 gezeigt, wenn beispielsweise von einem gewissen Punkt p1, der Reihe nach Messungen in der Reihenfolge von p1 bis p2 und p2 bis p3 erfolgen, weisen die Vektoren p1 bis p2, p2 bis p3, und so weiter eine hohe Steigung gegenüber der Geraden gk auf, und somit stellt die vorliegende Erfindung erhebliche Wirkungen bereit.
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Es sei zu beachten, dass bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen die Positionierungsmaschine 10 eine CMM war, die einen torartigen Rahmen aufweist. Die Art der Positionierungsmaschine ist jedoch nicht darauf eingeschränkt und kann auch eine andere Art von CMM, die einen freitragenden Rahmen aufweist, eine Werkzeugmaschine, ein Roboter oder dergleichen sein.