DE102018208189B4 - Method and device for determining the torsional errors of a machine axis - Google Patents

Method and device for determining the torsional errors of a machine axis Download PDF

Info

Publication number
DE102018208189B4
DE102018208189B4 DE102018208189.1A DE102018208189A DE102018208189B4 DE 102018208189 B4 DE102018208189 B4 DE 102018208189B4 DE 102018208189 A DE102018208189 A DE 102018208189A DE 102018208189 B4 DE102018208189 B4 DE 102018208189B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
error
values
machine axis
along
machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102018208189.1A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102018208189A1 (en
Inventor
Ulrich Neumann
Ulrich Staaden
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH filed Critical Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority to DE102018208189.1A priority Critical patent/DE102018208189B4/en
Publication of DE102018208189A1 publication Critical patent/DE102018208189A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102018208189B4 publication Critical patent/DE102018208189B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/045Correction of measurements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G01B11/005Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G01B5/008Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines

Abstract

Verfahren zum Ermitteln von Torsionsfehlerwerten (zRz) bei einer vorzugsweise als Koordinatenmessgerät ausgebildeten Vorrichtung (10), die wenigstens eine ansteuerbare Maschinenachse (X, Y, Z) umfasst, umfassend:
- Ermitteln von Translationsfehlerwerten (zTy1,2) für die Maschinenachse (X, Y, Z) basierend auf Messwerten, die auf Basis eines Bewegens der Maschinenachse (X, Y, Z) entlang einer Messstrecke (M) gewonnen wurden;
- Ermitteln von ersten Torsionsfehlerwerten (zRz) für die Maschinenachse (X, Y, Z) basierend auf Messwerten, die entlang einer Kurzmessstrecke (A) gewonnen wurden, wobei die Kurzmessstrecke (A) kürzer als die Messstrecke (M) ist;
- Ermitteln einer Fehlergröße (Δs̃) basierend auf den ersten Torsionsfehlerwerten (zRz);
- Berechnen von zweiten Torsionsfehlerwerten (zRz) für die Maschinenachse (X, Y, Z) auf Basis der Fehlergröße (Δs̃) und der Translationsfehlerwerte (zTy1,2).

Figure DE102018208189B4_0000
Method for determining torsional error values (zRz) in a device (10), preferably designed as a coordinate measuring machine, which comprises at least one controllable machine axis (X, Y, Z), comprising:
- Determination of translation error values (zTy 1,2 ) for the machine axis (X, Y, Z) based on measured values that were obtained on the basis of moving the machine axis (X, Y, Z) along a measuring section (M);
- Determination of first torsional error values (zRz) for the machine axis (X, Y, Z) based on measured values that were obtained along a short measuring section (A), the short measuring section (A) being shorter than the measuring section (M);
- Determination of an error size (Δs̃) based on the first torsion error values (zRz);
- Calculation of second torsion error values (zRz) for the machine axis (X, Y, Z) on the basis of the error size (Δs̃) and the translation error values (zTy 1,2 ).
Figure DE102018208189B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Torsionsfehler für eine ansteuerbare Maschinenachse, insbesondere in Bezug auf Koordinatenmessgeräte und/oder auf eine als Koordinatenmessgerät ausgebildete Vorrichtung.The invention relates to a method and a device for determining the torsion errors for a controllable machine axis, in particular in relation to coordinate measuring machines and / or to a device designed as a coordinate measuring machine.

Koordinatenmessgeräte, Werkzeugmaschinen, Maschinenkinematiken oder allgemeine technische Systeme können in an sich bekannter Weise ansteuerbare Maschinenachsen umfassen, um vorbestimmte Bewegungen auszuführen. Hierbei kann es sich z.B. um Translations- oder Rotationsachsen handeln. Die Bewegungen können durch einen der Maschinenachse vorzugsweise individuell zugeordneten Antrieb realisiert werden, der z.B. einen Elektromotor umfassen kann. Dieser kann zum Ausführen gewünschter Bewegungen in an sich bekannter Weise angesteuert werden, beispielsweise mittels einer elektronisch und/oder digital betreibbaren Steuereinrichtung. Die für das Ansteuern verwendeten Steuersignale können die Achse dazu veranlassen, eine gewünschte Bewegung auszuführen und z.B. eine hierfür aufzubringende Antriebsleistung angeben.Coordinate measuring devices, machine tools, machine kinematics or general technical systems can include controllable machine axes in a manner known per se in order to carry out predetermined movements. These can be translation or rotation axes, for example. The movements can be implemented by a drive, preferably individually assigned to the machine axis, which can include an electric motor, for example. This can be controlled in a manner known per se in order to carry out desired movements, for example by means of an electronically and / or digitally operated control device. The control signals used for actuation can cause the axis to perform a desired movement and, for example, specify a drive power to be applied for this.

Ein Koordinatenmessgerät, mit dem in bekannter Weise Objektkoordinaten bspw. von einem industriell gefertigten Werkstück erfasst werden können, umfasst typischerweise wenigstens drei ansteuerbare Maschinenachsen, die derart angeordnet sind, dass eine hiervon bewegte Messeinrichtung (z.B. ein das Objekt taktil oder berührungslos abtastender Messsensor) an beliebige Positionen in einem kartesischen Koordinatensystem bewegbar ist. Hierfür können die Maschinenachsen selbst entlang der entsprechenden Achsen des Koordinatensystems ausgerichtet sein und/oder jeweils eine Bewegung entlang einer dieser Achsen ermöglichen (d.h. jeweils eine Maschinenachse kann jeweils einer Koordinatenachse zugeordnet sein). In der Folge weist ein Koordinatenmessgerät typischerweise zwei sich in der Horizontale erstreckende sowie rechtwinklig zueinander verlaufende Maschinenachsen auf (typischerweise als X- und Y-Achse bezeichnet). Ferner ist oftmals eine sich vertikal erstreckende Maschinenachse vorgesehen, welche auch als Z-Achse bezeichnet werden kann. Ein entsprechender Aufbau eines Koordinatenmessgeräts ist z.B. in der nachfolgend erläuterten DE 10 2008 024 444 A1 gezeigt.A coordinate measuring device, with which object coordinates can be recorded in a known manner, for example from an industrially manufactured workpiece, typically comprises at least three controllable machine axes which are arranged in such a way that a measuring device moved by them (e.g. a measuring sensor that scans the object in a tactile or non-contact manner) can be connected to any Positions in a Cartesian coordinate system is movable. For this purpose, the machine axes themselves can be aligned along the corresponding axes of the coordinate system and / or each enable a movement along one of these axes (ie one machine axis can be assigned to a coordinate axis). As a result, a coordinate measuring machine typically has two machine axes extending horizontally and at right angles to one another (typically referred to as the X and Y axes). Furthermore, a vertically extending machine axis is often provided, which can also be referred to as the Z-axis. A corresponding structure of a coordinate measuring machine is explained, for example, in the following DE 10 2008 024 444 A1 shown.

Es ist ferner bekannt, dass derartige Maschinenachsen sogenannte Führungsfehler aufweisen können. Hierbei handelt es sich z.B. um Translations- oder Rotationsfehler, die bei einem Bewegen entlang der Maschinenachse die eigentlich gewünschte Bewegung überlagern und insbesondere in Bewegungskomponenten resultieren, die entlang oder um von der Maschinenachse abweichenden Koordinatenachsen vorliegen (d.h. in von einer Soll-Bewegungsrichtung der Maschinenachse abweichenden Richtungen vorliegen). Zusätzlich können beim Bewegen entlang einer Maschinenachse auch Torsionsfehler auftreten, welche eine Verdrehung der Maschinenachse um sich selbst bzw. um ihre eigene Längsachse betreffen.It is also known that such machine axes can have so-called guidance errors. These are, for example, translation or rotation errors which, when moving along the machine axis, superimpose the actually desired movement and in particular result in movement components that are present along or around coordinate axes that deviate from the machine axis (i.e. that deviate from a target direction of movement of the machine axis Directions are available). In addition, when moving along a machine axis, torsional errors can also occur, which relate to a rotation of the machine axis about itself or about its own longitudinal axis.

Derartige Führungsfehler können verschiedene Ursachen haben und z.B. aus Fertigungsungenauigkeiten der Führungen, der Maßstäbe und/oder der Lager einer Maschinenachse resultieren. Nachstehend sind die bei einem Bewegen einer mit Z bezeichneten Maschinenachse möglichen Führungsfehler aufgelistet. Die Z-Maschinenachse (bzw. ihre Bewegungsachse) erstreckt sich dabei entlang (bzw. parallel zu) der z-Achse eines kartesischen Koordinatensystems, welches ferner eine y- und eine x-Achse umfasst. Die möglichen Führungsfehler, die bei einem Bewegen der Z-Maschinenachse entlang der z-Koordinatenachse auftreten, lauten wie folgt:

  • - Ein Positionsfehler zTz(zi) betrifft die Verschiebung der Maschinenachse Z in Richtung der z-Achse am Ort zi;
  • - Ein Translationsfehler zTy(zi) betrifft die Verschiebung der Maschinenachse Z in Richtung der y-Achse am Ort zi;
  • - Ein Translationsfehler zTx(zi) betrifft die Verschiebung der Maschinenachse Z in Richtung der x- Achse am Ort zi;
  • - Ein Torsionsfehler zRz(zi) betrifft die Verdrehung der Maschinenachse Z um die z-Achse am Ort zi;
  • - Ein Rotationsfehler zRy(zi) betrifft die Verdrehung der Maschinenachse Z um die y-Achse am Ort zi;
  • - Ein Rotationsfehler zRx(zi) betrifft die Verdrehung der Maschinenachse Z um die x-Achse am Ort zi.
Such guide errors can have various causes and result, for example, from manufacturing inaccuracies in the guides, the scales and / or the bearings of a machine axis. The following lists the possible guidance errors when moving a machine axis designated with Z. The Z machine axis (or its axis of movement) extends along (or parallel to) the z axis of a Cartesian coordinate system, which also includes a y and an x axis. The possible guidance errors that occur when moving the Z machine axis along the z coordinate axis are as follows:
  • - A position error zTz (z i ) relates to the displacement of the machine axis Z in the direction of the z axis at location z i ;
  • - A translation error zTy (z i ) relates to the displacement of the machine axis Z in the direction of the y-axis at the location z i ;
  • - A translation error zTx (z i ) relates to the displacement of the machine axis Z in the direction of the x axis at location z i ;
  • - A torsion error zRz (z i ) relates to the rotation of the machine axis Z about the z axis at the location z i ;
  • - A rotation error zRy (z i ) relates to the rotation of the machine axis Z about the y-axis at the location z i ;
  • - A rotation error zRx (z i ) concerns the rotation of the machine axis Z about the x-axis at the location z i .

Die Orte zi erstrecken sich dabei über die gesamte von der Z-Maschinenachse abfahrbare Bewegungsstrecke, welche auch einer nachstehend erläuterten Messstrecke entspricht.The locations z i extend over the entire movement path that can be traversed by the Z machine axis, which also corresponds to a measurement path explained below.

Es versteht sich, dass die Nomenklatur in analoger Weise auch auf eine sich entlang (bzw. parallel zu) der x-Achse erstreckenden X-Maschinenachse und eine sich entlang (bzw. parallel zu) der y-Achse erstreckenden Y-Maschinenachse übertragen werden kann. Es würde statt zi dann jeweils ein Ort xi bzw. yi betrachtet werden. Ferner betrifft der Torsionsfehler dann jeweils eine Verdrehung der Y, X- Maschinenachse um die hierzu parallelen Koordinatenachsen oder, mit anderen Worten, um sich selbst. Rotationsfehler liegen jeweils um die verbleibenden Koordinatenachsen vor. Dem Fachmann ist die entsprechende Nomenklatur geläufig, weshalb von einer vollständigen Wiedergabe aller 18 möglicher Führungsfehler um sämtliche drei X, Y, Z- Maschinenachsen an dieser Stelle abgesehen wird.It goes without saying that the nomenclature can also be applied analogously to an X machine axis extending along (or parallel to) the x axis and a Y machine axis extending along (or parallel to) the y axis . Instead of z i , a location x i or y i would then be considered. Furthermore, the torsion error then relates in each case to a rotation of the Y, X machine axis about the coordinate axes parallel thereto or, in other words, about itself. Rotation errors exist about the remaining coordinate axes. The person skilled in the art is familiar with the corresponding nomenclature, which is why a complete reproduction of all 18 possible guide errors about all three X, Y, Z machine axes is not provided at this point.

Es ist ferner bekannt, derartige Führungsfehler in Form konkreter Führungsfehlerwerte an den einzelnen xi, yi und zi-Positionen zu erfassen und in einer Maschinensteuerung zu hinterlegen. Die Führungsfehler können verwendet werden, um Positionswerte und/oder Steuersignale der Maschinenachse(n) im Sinne von Kalibrierwerten rechnerisch zu korrigieren. Werden beispielsweise Positionswerte der Maschinenachse(n) verwendet, um daraus Messwerte abzuleiten, wie dies z.B. bei einem Koordinatenmessgerät üblich ist, können die vorab ermittelten Führungsfehlerwerte verwendet werden, um die Messwerte entsprechend zu bereinigen (d.h. die Führungsfehler aus den ermittelten Werten herauszurechnen). Weitere Hintergründe zum Ermitteln von Führungsfehlern und einem darauf basierten Kalibrieren von Koordinatenmessgeräten finden sich in der DE 10 2008 024 444 A1 und der DE 44 21 302 C1 .It is also known to detect such guidance errors in the form of specific guidance error values at the individual x i , y i and z i positions and to store them in a machine control system. The guidance errors can be used to mathematically correct position values and / or control signals of the machine axis (s) in the sense of calibration values. If, for example, position values of the machine axis (s) are used to derive measured values from them, as is common with a coordinate measuring machine, for example, the previously determined guide error values can be used to correct the measured values accordingly (i.e. to calculate the guide errors from the determined values). Further background information on the determination of guidance errors and the calibration of coordinate measuring machines based on them can be found in DE 10 2008 024 444 A1 and the DE 44 21 302 C1 .

Die Erfindung betrifft speziell Möglichkeiten zum Bestimmen derartiger Führungsfehler. Diese können dann anschließend in an sich bekannter Weise für ein Kalibrieren der Maschinenachse und/oder einer Vorrichtung umfassend mehrere Maschinenachsen verwendet werden. Für das Bestimmen von Führungsfehlern sind verschiedene Ansätze aus dem Stand der Technik bekannt.The invention specifically relates to ways of determining such guidance errors. These can then then be used in a manner known per se for calibrating the machine axis and / or a device comprising a plurality of machine axes. Various approaches are known from the prior art for determining guidance errors.

In der DE 10 2008 024 444 A1 wird z.B. eine Lösung offenbart, bei der eine Abtastvorrichtung entlang eines Referenzkörpers bewegt wird, um darauf basierend Führungsfehlerwerte zu ermitteln (dort als Achsfehlerwerte bezeichnet). Da der Referenzkörper vorab mit einem kalibrierten Koordinatenmessgerät vermessen und hierfür Körperfehlerwerte ermittelt werden, können auch Imperfektionen des Referenzkörpers berücksichtigt werden. Anders ausgedrückt können um Imperfektionen des Referenzkörpers bereinigte Führungsfehlerwerte ermittelt werden.In the DE 10 2008 024 444 A1 For example, a solution is disclosed in which a scanning device is moved along a reference body in order to determine guidance error values based thereon (referred to there as axis error values). Since the reference body is measured in advance with a calibrated coordinate measuring machine and body error values are determined for this purpose, imperfections of the reference body can also be taken into account. In other words, guidance error values adjusted for imperfections in the reference body can be determined.

Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass der Referenzkörper insbesondere für Torsionsfehlermessungen mindestens so lang wie eine Messstrecke sein muss, entlang derer Achsfehlerwerte bestimmt werden sollen (d.h. der Referenzkörper muss in der Regel so lang wie eine maximale Bewegungsstrecke einer einzelnen Maschinenachse sein). Die Länge und das Gewicht eines solchen Referenzkörpers fallen daher entsprechend hoch aus. Soll ein Koordinatenmessgerät nach bereits erfolgter Auslieferung an den Kunden kalibriert werden, muss der Kunde entweder über einen eigenen entsprechend großen und daher kostspieligen Referenzkörper verfügen oder der Referenzkörper muss mit einem entsprechend hohen Transportaufwand bedarfsweise an den Kunden geliefert werden.A disadvantage of this solution is that the reference body, especially for torsion error measurements, must be at least as long as a measurement path along which axis error values are to be determined (i.e. the reference body must generally be as long as a maximum movement path of a single machine axis). The length and weight of such a reference body are therefore correspondingly high. If a coordinate measuring machine is to be calibrated after it has already been delivered to the customer, the customer must either have his own correspondingly large and therefore expensive reference body or the reference body must be delivered to the customer with a correspondingly high transport effort.

Die DE 44 21 302 C1 betrifft hingegen das optische Erfassen von Führungsfehlerwerten mittels eines Laserinterferometers. In diesem Fall werden in an sich bekannter Weise Laserstrahlen auf ein gemeinsam mit der Achse bewegten Reflektor gerichtet, um einen rückreflektierten Strahlungsanteil zu erhalten. Ein aus dem ursprünglich ausgesendeten Laserstrahl ausgekoppelter Strahlungsanteil und der rückreflektierte Strahlungsanteil können dann überlagert werden, um Laufzeitunterschiede hierzwischen zu ermitteln und darauf basierend z.B. Abstandswerte zu berechnen. Derartige Laserinterferometer zeichnen sich jedoch oftmals durch den Nachteil aus, dass sie einen hohen Einrichtungsaufwand erfordern. Zum Ermitteln genauer Messwerte ist nämlich typischerweise eine besonders präzise Strahlausrichtung erforderlich, was entsprechend zeitintensiv ist und Erfahrung erfordert.The DE 44 21 302 C1 however, relates to the optical detection of guidance error values by means of a laser interferometer. In this case, laser beams are directed in a manner known per se onto a reflector that is moved together with the axis in order to obtain a back-reflected radiation component. A radiation component decoupled from the originally emitted laser beam and the back-reflected radiation component can then be superimposed in order to determine transit time differences between them and, based thereon, to calculate, for example, distance values. Such laser interferometers are, however, often characterized by the disadvantage that they require a high outlay on equipment. In order to determine precise measured values, a particularly precise beam alignment is typically required, which is correspondingly time-consuming and requires experience.

Weitere Hintergründe zum Ermitteln von Führungsfehlern mittels Laserinterferometern finden sich auch in der DE 33 34 460 A1 .Further background information on determining guide errors using laser interferometers can also be found in DE 33 34 460 A1 .

Ferner ist aus der DE 37 81 674 T2 ein Positionsbestimmungsverfahren innerhalb eines Messraums eines Koordinatenmessgeräts bekannt. Dabei werden Geometriefehler des Koordinatenmessgeräts ermittelt und Fehlerdaten zum Kompensieren dieser Geometriefehler für den Verfahrweg einer jeden Achse gespeichert. Zum Einsatz kommt dabei ein spezieller Messkörper.Furthermore, from the DE 37 81 674 T2 a position determination method within a measuring space of a coordinate measuring machine is known. Geometrical errors of the coordinate measuring machine are determined and error data to compensate for these geometrical errors are stored for the travel of each axis. A special measuring body is used here.

Die DE 198 30 646 A1 offenbart ein Verfahren zur Korrektur von geometrischen Ablauffehlern einer Koordinatenmessmaschine, bei dem mit einer Messeinrichtung eine Aufnahme der Ablauffehler wenigstens einer Achse über das gesamte Messvolumen mit einem Stützstellenraster erfolgt, und bei dem zusätzlich eine Aufnahme der Ablauffehler wenigstens einer Achse in wenigstens einem Teilvolumen des gesamten Messvolumens mit einer erhöhten Stützstellendichte durchgeführt wird, wobei die Messeinrichtung wenigstens annähernd an einer virtuellen Nullmarke wenigstens einer Achse des Teilvolumens angeordnet wird und anschließend die Aufnahme der Ablauffehler in dem Teilvolumen durchgeführt wird.The DE 198 30 646 A1 discloses a method for correcting geometric process errors of a coordinate measuring machine, in which at least one recording of the process errors is performed with a measuring device an axis over the entire measurement volume with a grid of interpolation points, and in which the process errors of at least one axis are also recorded in at least one sub-volume of the entire measurement volume with an increased interpolation point density, the measuring device at least approximately at a virtual zero mark of at least one axis of the sub-volume is arranged and then the recording of the process errors is carried out in the partial volume.

In der Praxis werden zum Ermitteln von Torsionsfehlern, die nicht direkt mit Lasern erfassbar sind, oft auch teure Neigungswagen verwendet. Diese erfordern ebenfalls einen gewissen Einrichtungsaufwand bei einem Anbringen an einer Maschinenachse. Für vertikale Maschinenachsen, bei denen derartige Neigungswagen nicht verwendbar sind, müssen Torsionsfehler auf andere Weise ermittelt werden. In diesem Fall kann z.B. wieder auf das Vermessen entlang eines entsprechend lang auszubildenden Referenzkörpers zurückgegriffen werden, wie in der DE 10 2008 024 444 A1 erläutert.In practice, expensive inclination trolleys are often used to determine torsional errors that cannot be detected directly with lasers. These also require a certain set-up effort when attached to a machine axis. For vertical machine axes in which such inclination carriages cannot be used, torsion errors must be determined in a different way. In this case, for example, the measurement along a reference body to be formed correspondingly long can be used again, as in FIG DE 10 2008 024 444 A1 explained.

Zusammengefasst besitzen die bisherigen Ansätze jeweils Nachteile in Form kostspieliger und/oder aufwendig einzustellender Messaufbauten, insbesondere wenn Torsionsfehler um eine Maschinenachse bestimmt werden sollen.In summary, the previous approaches each have disadvantages in the form of costly and / or complex measurement setups to be set, in particular when torsional errors about a machine axis are to be determined.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine präzise Ermittlung von Torsionsfehlern einer Maschinenachse mit einem vertretbaren Kosten- und Einrichtungsaufwand zu ermöglichen.One object of the present invention is therefore to enable a precise determination of torsion errors of a machine axis with a reasonable cost and outlay on equipment.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ferner versteht es sich, dass die in der einleitenden Beschreibung erwähnten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination auch bei der vorliegend offenbarten Lösung vorgesehen sein können, sofern nicht anders angegeben oder ersichtlich.This object is achieved by a method and a device according to the attached independent claims. Advantageous further developments are given in the dependent claims. Furthermore, it goes without saying that the features mentioned in the introductory description can also be provided individually or in any combination in the presently disclosed solution, unless otherwise stated or evident.

Die Erfindung ermöglicht, den Torsionsfehler für eine Achse zu berechnen, ohne hierfür Torsionsfehler-Messwerte entlang der gesamten Maschinenachse (d.h. entlang einer gesamten Mess- bzw. Bewegungsstrecke dieser Maschinenachse) erfassen zu müssen. Stattdessen kann eine Fehlergröße ermittelt werden, die anhand des Vermessens entlang einer vergleichsweise kurzen Strecke (im Folgenden Kurzmessstrecke) bestimmt wird, und die Torsionsfehlerwerte können darauf basierend entlang vorzugsweise der gesamten Messstrecke berechnet werden, ohne aber notwendigerweise entlang dieser gesamten Messstrecke gemessen zu werden.The invention makes it possible to calculate the torsional error for an axis without having to record torsional error measured values along the entire machine axis (i.e. along an entire measuring or movement path of this machine axis). Instead, an error size can be determined, which is determined on the basis of the measurement along a comparatively short distance (hereinafter short measuring distance), and the torsional error values can be calculated based on this, preferably along the entire measuring distance, but without necessarily being measured along this entire measuring distance.

Das Ermitteln der Fehlergröße kann z.B. dazu beitragen, den Einrichtungsaufwand zu reduzieren, da diese nicht durch aufwendige und vor allem zeitintensive manuelle Einstellungen eliminiert werden muss. Stattdessen kann sie ermittelt und daher rechnerisch berücksichtigt werden. Gleichzeitig erfolgt dies jedoch entlang einer vergleichsweise kurzen Kurzmessstrecke, die insbesondere kürzer als eine insgesamt für die Maschinenachse betrachtete Messstrecke (und/oder maximale Bewegungsstrecke der Maschinenachse) sein kann. Wird hierfür ein Referenzkörper verwendet, kann dieser ebenfalls entsprechend kurz und somit auch leichter ausfallen, wodurch die mit dem Verwenden eines Referenzkörpers einhergehende Kosten und/oder ein hiermit verbundener Transportaufwand ebenfalls reduziert werden können. Werden die Messwerte entlang der Kurzmessstrecke auf andere Weise gewonnen (zum Beispiel per optischen Messungen) muss die verwendete Messvorrichtung nur entlang einer entsprechend kurzen Strecke eingerichtet und/oder kalibriert werden, was den erforderlichen Aufwand reduziert. Da aber dennoch die erwähnte Fehlergröße berücksichtigt wird, ist eine ausreichende Präzision der ermittelten Führungsfehlerwerte gewährleistet. Weiter kann durch das lediglich kurze sowie aufwandsarme Vermessen und anschließende Berechnen der Torsionsfehlerwerte ermöglicht werden, dass auf insbesondere für das Messen an vertikalen Achsen bisher durchgeführte umständliche Torsionsmessverfahren verzichtet werden kann. An horizontalen Achsen können hingegen bisher benötigte Referenzgeräte wie zum Beispiel teure Neigungswaagen entfallen.Determining the size of the defect can, for example, help to reduce the set-up effort, as this does not have to be eliminated by complex and, above all, time-consuming manual settings. Instead, it can be determined and therefore taken into account in the calculation. At the same time, however, this takes place along a comparatively short short measuring section, which in particular can be shorter than a measuring section considered overall for the machine axis (and / or maximum movement distance of the machine axis). If a reference body is used for this, it can also be correspondingly short and thus also lighter, whereby the costs associated with the use of a reference body and / or the associated transport costs can also be reduced. If the measured values are obtained in a different way along the short measuring section (for example by optical measurements), the measuring device used only needs to be set up and / or calibrated along a correspondingly short section, which reduces the effort required. However, since the mentioned error size is taken into account, sufficient precision of the determined guide error values is guaranteed. Furthermore, through the only short and low-cost measurement and subsequent calculation of the torsion error values, it is possible to dispense with cumbersome torsion measurement methods previously carried out, in particular for measurements on vertical axes. On the other hand, reference devices previously required, such as expensive inclination scales, can be dispensed with on horizontal axes.

Im Detail wird ein Verfahren zum Ermitteln von Torsionsfehlerwerten bei einer vorzugsweise als Koordinatenmessgerät ausgebildeten Vorrichtung vorgeschlagen, die wenigstens eine ansteuerbare Maschinenachse umfasst, umfassend:

  • - Ermitteln von Translationsfehlerwerten für die Maschinenachse basierend auf Messwerten, die durch (oder, mit anderen Worten, auf Basis von oder bei) ein(em) Bewegen der Maschinenachse entlang einer Messtrecke gewonnen wurden;
  • - Ermitteln von ersten (per Messung ermittelten) Torsionsfehlerwerten für die Maschinenachse basierend auf Messwerten, die entlang einer Kurzmessstrecke gewonnen wurden, wobei die Kurzmessstrecke kürzer als die Messstrecke ist;
  • - Ermitteln einer Fehlergröße basierend auf den ersten Torsionsfehlerwerten;
  • - Berechnen von zweiten (per Rechnung ermittelten) Torsionsfehlerwerten für die Maschinenachse auf Basis der Fehlergröße und der Translationsfehlerwerte.
In detail, a method is proposed for determining torsional error values in a device, preferably designed as a coordinate measuring machine, which comprises at least one controllable machine axis, comprising:
  • - Determining translation error values for the machine axis based on measured values obtained by (or, in other words, based on or during) moving the machine axis along a measuring section;
  • Determination of first torsional error values (determined by measurement) for the machine axis based on measured values that were obtained along a short measuring section, the short measuring section being shorter than the measuring section;
  • Determining an error size based on the first torsion error values;
  • - Calculation of second torsion error values (determined by calculation) for the machine axis on the basis of the error size and the translation error values.

Wie geschildert, kann die Vorrichtung eine Mehrzahl von ansteuerbaren Maschinenachsen umfassen, insbesondere drei Maschinenachsen, die Bewegungen entlang sämtlicher Achsen eines kartesischen Koordinatensystems ermöglichen und insbesondere entlang jeweils einer Achse eines solchen Koordinatensystems ausgerichtet sind. Insbesondere können zwei der Maschinenachsen sich in der Horizontalen erstrecken und eine vertikal hierzu. Sofern die Vorrichtung als Koordinatenmessgerät ausgebildet ist, kann diese gemäß jeglicher Bauart realisiert sein, z.B. gemäß einer sogenannten Portalbauweise oder als Horizontalarmmessgerät.As described, the device can comprise a plurality of controllable machine axes, in particular three machine axes, which enable movements along all axes of a Cartesian coordinate system and are in particular aligned along one axis of such a coordinate system. In particular, two of the machine axes can extend horizontally and one vertically to this. If the device is designed as a coordinate measuring device, it can be implemented according to any design, e.g. according to a so-called portal construction or as a horizontal arm measuring device.

Das Ermitteln der Translations- und Torsionsfehler für die Maschinenachse kann derart verstanden werden, dass bei einem Bewegen entlang der Maschinenachse und/oder in verschiedenen Positionen entlang dieser Maschinenachse entsprechende Fehlerwerte ermittelt werden. Insbesondere können die Fehlerwerte basierend auf an den verschiedenen Positionen entlang der Maschinenachse ermittelten Messwerten bestimmt werden. Allgemein können die Translationsfehlerwerte Verschiebungen der betrachteten Maschinenachse entlang einer hiervon abweichenden Koordinatenachse (und/oder weiteren Maschinenachse) betreffen. Bevorzugt betreffen die Translationsfehlerwerte dabei Verschiebungen der betrachteten Maschinenachse entlang (bzw. in Richtung) einer gemeinsamen Koordinatenachse, wobei diese Koordinatenachse vorzugsweise in einem Winkel zu der betrachteten Maschinenachse verläuft. Im Folgenden Bezug nehmend auf die einleitend aufgelistete Nomenklatur können als Translationsfehlerwerte, um einen Torsionsfehler entlang z.B. einer Z-Maschinenachse zu ermitteln, zTy(zi)-Werte oder aber zTx(zi)-Werte betrachtet werden. Sämtliche der vorstehenden oder nachstehenden Ausführungen bezüglich der Z-Maschinenachse gelten sinngemäß auch für die X- und Y-Maschinenachse.The determination of the translation and torsion errors for the machine axis can be understood to mean that corresponding error values are determined when moving along the machine axis and / or in different positions along this machine axis. In particular, the error values can be determined based on measured values determined at the various positions along the machine axis. In general, the translation error values can relate to displacements of the machine axis under consideration along a coordinate axis (and / or a further machine axis) that deviates from this. The translation error values preferably relate to displacements of the machine axis under consideration along (or in the direction of) a common coordinate axis, this coordinate axis preferably running at an angle to the machine axis under consideration. In the following with reference to the nomenclature listed in the introduction, zTy (z i ) values or zTx (z i ) values can be considered as translation error values in order to determine a torsion error along a Z machine axis, for example. All of the above or below statements relating to the Z machine axis apply mutatis mutandis to the X and Y machine axes.

Die Messstrecke kann durch entsprechendes Ansteuern oder Antreiben der Maschinenachse abgefahren werden und vorzugsweise ohne zusätzliches Ansteuern und/oder Antreiben weiterer Maschinenachsen. Die Messstrecke kann der maximalen Bewegungsstrecke der Maschinenachse entsprechen oder wenigstens einen Teil dieser Bewegungsstrecke einnehmen.The measuring section can be traversed by appropriate control or driving of the machine axis and preferably without additional control and / or driving of further machine axes. The measuring distance can correspond to the maximum movement distance of the machine axis or take at least part of this movement distance.

Die Messwerte können in an sich bekannter Weise auf Basis der einleitend geschilderten Laserinterferometrie ermittelt werden. Hierfür kann eine Laser Interferometer Anordnung vorgesehen und z.B. von der nachstehend geschilderten Vorrichtung umfasst sein (und/oder bedarfsweise darin anordenbar sein). Die Laser Interferometer Anordnung kann eine Strahlquelle umfassen, die z.B. im Messvolumen der Vorrichtung positioniert oder positionierbar sein kann (vorzugsweise ortsfest). Ferner kann die Laser Interferometer Anordnung wenigstens eine hiervon bestrahlte optische Einheit umfassen, die vorzugsweise gemeinsam mit der Maschinenachse bewegbar ist. Die optische Einheit kann z.B. an einer Pinole des Koordinatenmessgeräts angeordnet sein und/oder wenigstens einen Reflektor umfassen oder als ein solcher realisiert sein. Allgemein kann die optische Einheit dazu eingerichtet sein, die eintreffende Strahlung zu reflektieren, insbesondere in Richtung einer Strahlauswertungseinheit, die z.B. wenigstens einen Interferometerkopf und/oder wenigstens eine Prisma-Einheit (z.B. mit einem Wollaston-Prisma) umfassen kann.The measured values can be determined in a manner known per se on the basis of the laser interferometry described in the introduction. For this purpose, a laser interferometer arrangement can be provided and, for example, encompassed by the device described below (and / or, if necessary, can be arranged therein). The laser interferometer arrangement can comprise a beam source which, for example, can be positioned or positionable in the measuring volume of the device (preferably stationary). Furthermore, the laser interferometer arrangement can comprise at least one optical unit which is irradiated thereby and which can preferably be moved together with the machine axis. The optical unit can, for example, be arranged on a quill of the coordinate measuring machine and / or comprise at least one reflector or be implemented as such. In general, the optical unit can be set up to reflect the incoming radiation, in particular in the direction of a beam evaluation unit, which can include, for example, at least one interferometer head and / or at least one prism unit (e.g. with a Wollaston prism).

Die Translationsfehlerwerte können im Wesentlichen gleichzeitig und/oder im Rahmen eines gemeinsamen Bewegungsvorgangs entlang der Maschinenachse erfasst werden. Die Translationsfehlerwerte können jeweils basierend auf Messwerten ermittelt werden, die von unterschiedlichen Messeinrichtungen (z.B. unterschiedlichen Photodetektoren oder Interferometer Köpfen) erfasst werden. Beispielsweise können für die nachfolgend erläuterten ersten Translationsfehlerwerte erste Messwerte und für die nachfolgend erläuterten zweiten Translationsfehlerwerte zweite Messwerte erfasst und betrachtet werden. Gemäß einer Variante werden Messwerte zum Ermitteln der ersten Translationsfehlerwerte mit Hilfe einer ersten optischen Einheit erzeugt und/oder erfasst und Messwerte zum Ermitteln der zweiten Translationsfehlerwerte mit Hilfe einer zweiten optischen Einheit erzeugt und/oder erfasst. Die erste und zweite optische Einheit befinden sich dabei vorzugsweise in unterschiedlichen Positionen. Es kann auch eine optische Einheit mit z.B. zwei Reflektoren an entsprechend unterschiedlichen Positionen vorgesehen sein. Die unterschiedlichen Positionen können sich auf eine von der betrachteten Maschinenachse abweichende Koordinatenachse und/oder Maschinenachse beziehen bzw. entlang dieser angeordnet sein. Dabei kann es sich insbesondere um die verbleibende Koordinatenachse und/oder Maschinenachse handeln, auf welche sich die Translationsfehlerwerte nicht beziehen (d.h. diejenige Achse, für die weder die Verschiebung bzw. der Führungsfehler betrachtet wird, noch die Richtung, in der diese Verschiebung stattfindet). Die unterschiedlichen Positionen können bezogen auf die betrachtete Maschinenachse somit auch als Quer-Positionen bezeichnet werden. Werden z.B. Translationsfehlerwerte zTy(zi) betrachtet, können die unterschiedlichen Positionen entlang der x-Achse angeordnet sein.The translation error values can be detected essentially simultaneously and / or as part of a common movement process along the machine axis. The translation error values can each be determined based on measured values that are recorded by different measuring devices (for example different photodetectors or interferometer heads). For example, first measured values can be acquired and viewed for the first translation error values explained below and second measured values for the second translation error values explained below. According to one variant, measured values for determining the first translation error values are generated and / or recorded with the aid of a first optical unit, and measured values for determining the second translation error values are generated and / or recorded with the aid of a second optical unit. The first and second optical units are preferably in different positions. An optical unit with, for example, two reflectors at correspondingly different positions can also be provided. The different positions can relate to relate to a coordinate axis and / or machine axis that deviates from the machine axis under consideration or be arranged along this axis. This can in particular be the remaining coordinate axis and / or machine axis to which the translation error values do not relate (ie the axis for which neither the shift or the guidance error is considered, nor the direction in which this shift takes place). The different positions can therefore also be referred to as transverse positions in relation to the machine axis under consideration. If, for example, translation error values zTy (z i ) are considered, the different positions can be arranged along the x-axis.

Prinzipiell können die unterschiedlichen Positionen zum Erfassen der Messwerte auch dadurch bereitgestellt werden, dass lediglich eine Messeinheit und/oder optische Einheit (z.B. umfassend lediglich einen Reflektor) verwendet wird, diese aber für das Erfassen der einzelnen Messwerte in entsprechend unterschiedliche Positionen bewegt oder in diesen neu montiert wird.In principle, the different positions for acquiring the measured values can also be provided by using only one measuring unit and / or optical unit (e.g. comprising only one reflector), but moving them to different positions for acquiring the individual measured values or moving them into new positions is mounted.

Die per Messung ermittelten Translationsfehlerwerte können neben einem auf den eigentlich gesuchten Führungsfehler zurückgehenden Anteil auch anderweitige Translationsfehleranteile umfassen, die z.B. aus Messungenauigkeiten und/oder dem allgemeinen Messaufbau resultieren können. Wie nachstehend noch näher erläutert, kann gemäß bestimmter Ausführungsformen davon ausgegangen werden (d.h. kann im Rahmen des Verfahrens und insbesondere zum Ermitteln und/oder Berechnen der gesuchten Werte die Annahme getroffen werden), dass die ermittelten Translationsfehlerwerte mehrere voneinander unterschiedliche Translationsfehleranteile umfassen können, von denen wenigstens einer z.B. auf Messungenauigkeiten und/oder den Messaufbau zurückzuführen sein kann. Zusätzlich kann aber die Annahme getroffen werden, dass die Translationsfehlerwerte (z.B. wenn diese erste und Translationsfehlerwerte umfassen) auch wenigstens einen identischen bzw. gleichen Translationsfehleranteil umfassen, welcher z.B. den eigentlichen Translations-Führungsfehler betrifft, der unabhängig von dem verwendeten Messverfahren ist.The translation error values determined by measurement can, in addition to a component that goes back to the guidance error actually sought, also include other translation error components that can result, for example, from measurement inaccuracies and / or the general measurement setup. As explained in more detail below, according to certain embodiments it can be assumed (that is, within the framework of the method and in particular for determining and / or calculating the values sought), it can be assumed that the translation error values determined can include several translation error components that differ from one another at least one, for example, can be traced back to measurement inaccuracies and / or the measurement setup. In addition, however, the assumption can be made that the translation error values (e.g. if they include first and translation error values) also include at least one identical or the same translation error component, which e.g. relates to the actual translation guidance error, which is independent of the measurement method used.

Ein möglicher den Messaufbau betreffender Translationsfehleranteil kann sich daraus ergeben, dass die Messwerte in einer von der betrachteten Maschinenachse beabstandeten Position zumindest mittelbar erzeugt und/oder erfasst werden, beispielsweise da sich dort eine optische Einheit der vorstehend erläuterten Art befindet. Im Zusammenspiel mit einer Torsion um die betrachtete Maschinenachse können Messeinheiten zum Erfassen der Messwerte in derartigen beabstandeten Positionen in einer orthogonal zu der Maschinenachse verlaufenden Ebene verkippt und/oder verschwenkt werden, was in entsprechenden Translationsfehleranteilen resultiert (s.a. folgende 3). Weitere mögliche Translationsfehleranteile werden nachstehend noch näher erläutert.A possible translation error component relating to the measurement setup can result from the fact that the measurement values are at least indirectly generated and / or recorded in a position spaced from the machine axis under consideration, for example because an optical unit of the type explained above is located there. In interaction with a torsion around the machine axis under consideration, measuring units for recording the measured values in such spaced-apart positions can be tilted and / or swiveled in a plane running orthogonally to the machine axis, which results in corresponding translation error components (see also the following 3 ). Further possible translation error components are explained in more detail below.

Bei den ersten Torsionsfehlerwerten kann es sich im Gegensatz zu den zweiten Torsionsfehlerwerten um messtechnisch oder zumindest mittelbar auf Basis eines tatsächlichen Vermessungsvorgangs ermittelte Werte handeln. Anders ausgedrückt können die ersten Torsionsfehlerwerte das zumindest mittelbare Resultat einer Vermessung und insbesondere Abtastung eines Referenzkörpers darstellen, wohingegen die zweiten Torsionsfehlerwerte das vorzugsweise unmittelbare Resultat einer nachstehend erläuterten Berechnung darstellen können. Das Abtasten kann taktil (z.B. mittels eines Messfühlers) oder berührungslos (z.B. mittels optischer oder kapazitiver Sensoren) erfolgen. Die Kurzmessstrecke kann sich entlang der Messstrecke erstrecken oder, anders ausgedrückt, mit einem Abschnitt hiervon zusammenfallen (d.h. die Kurzmessstrecke liegt innerhalb der Messstrecke). Folglich kann sich die Kurzmessstrecke wiederum entlang der Maschinenachse und/oder einer Bewegungsachse hiervon erstrecken.In contrast to the second torsion error values, the first torsion error values can be values determined by measurement technology or at least indirectly on the basis of an actual measurement process. In other words, the first torsional error values can represent the at least indirect result of a measurement and, in particular, scanning of a reference body, whereas the second torsional error values can represent the preferably direct result of a calculation explained below. Scanning can be tactile (e.g. by means of a measuring probe) or contactless (e.g. by means of optical or capacitive sensors). The short measuring section can extend along the measuring section or, in other words, coincide with a section thereof (i.e. the short measuring section lies within the measuring section). As a result, the short measuring section can in turn extend along the machine axis and / or a movement axis thereof.

Die Messwerte entlang der Kurzmessstrecke können prinzipiell mittels eines beliebigen Messverfahrens gewonnen werden z.B. mittels optischer Messungen.The measured values along the short measuring section can in principle be obtained using any measuring method, e.g. optical measurements.

Eine Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung sieht vor, dass sich die Kurzmessstrecke entlang eines Referenzkörpers erstreckt und die Messwerte durch Abtasten des Referenzkörpers gewonnen wurden. Das Abtasten kann z.B. taktil, kapazitiv oder optisch erfolgen.A further development of the method and the device provides that the short measurement section extends along a reference body and the measured values were obtained by scanning the reference body. The scanning can be done tactilely, capacitively or optically, for example.

Der Referenzkörper kann (zumindest in einer Dimension) im Wesentlichen dieselbe Länge wie die Kurzmessstrecke und vorzugsweise keine wesentliche größere Abmessung als die Kurzmessstrecke aufweisen. Beispielsweise kann eine der Kurzmessstrecke im Wesentlichen entsprechende Länge des Referenzkörpers größer als dessen Höhe und/oder Breite sein. Der Referenzkörper weist vorzugsweise wenigstens eine plane Fläche auf, entlang derer sich die die Kurzmessstrecke erstreckt. Alternativ kann der Referenzkörper eine Doppelreihe (d. h. sich parallel zueinander erstreckende Reihen) von vorbestimmten geometrischen Elementen mit bekannten (d. h. kalibrierten) Positionen umfassen. Bei den Elementen kann es sich zum Beispiel um Kugeln, Zylinder oder Bohrungen handeln.The reference body can (at least in one dimension) have essentially the same length as the short measuring section and preferably no significantly larger dimension than the short measuring section. For example, a length of the reference body that essentially corresponds to the short measurement path can be greater than its height and / or width. The reference body preferably has at least one flat surface, along which the short measuring section extends. Alternatively, the reference body may comprise a double row (i.e. rows extending parallel to one another) of predetermined geometric elements with known (i.e. calibrated) positions. The elements can be spheres, cylinders or holes, for example.

Die Kurzmessstrecke, welche einer Länge des Referenzkörpers entsprechen kann, umfasst vorzugsweise nur einen Teil einer maximal möglichen Bewegungsstrecke (im Folgenden auch maximale Bewegungsstrecke) der Maschinenachse. In einer Variante ist die Kurzmessstrecke kürzer als 1 m und vorzugsweise kürzer als 0,5 m (z.B. 30 cm). Die maximale Bewegungsstrecke kann hingegen wenigstens 1,5 m, wenigstens 2 m oder auch bis zu 2,5 m betragen oder eine beliebige Länge aufweisen, welche größer als diejenige der Kurzmessstrecke ist.The short measurement path, which can correspond to a length of the reference body, preferably comprises only part of a maximum possible movement path (hereinafter also maximum movement path) of the machine axis. In a variant, the short measuring section is shorter than 1 m and preferably shorter than 0.5 m (for example 30 cm). In contrast, the maximum movement distance can be at least 1.5 m, at least 2 m or even up to 2.5 m or have any length that is greater than that of the short measurement distance.

Als Referenzkörper kommen beispielsweise eine Kugelplatte, eine Planfläche oder ein Block (z.B. Granitblock) bzw. Quader in Betracht. Hintergründe zum Ermitteln von Abtastwerten mit Hilfe eines Referenzkörpers finden sich in der vorstehend erläuterten DE 10 2008 024 444 A1 .A spherical plate, a plane surface or a block (for example a granite block) or cuboid can be considered as a reference body. Background information on determining sample values with the aid of a reference body can be found in the above explained DE 10 2008 024 444 A1 .

Allgemein kann das Abtasten des Referenzkörpers im Anschluss (oder auch vorab) zu dem vorzugsweise optischen Ermitteln der Translationsfehlerwerte erfolgen. Je nach konkreter Ausgestaltung der Vorrichtung kann der Referenzkörper dabei auch beim Ermitteln der Translationsfehlerwerte (bzw. Erfassen der hierfür benötigten Messwerte) an oder in der Vorrichtung verbleiben, sodass sämtliche Messwerte prinzipiell ohne zusätzliche Umrüst- oder Einrichtungsmaßnahmen erfasst werden können.In general, the scanning of the reference body can take place after (or also in advance) to the preferably optical determination of the translation error values. Depending on the specific design of the device, the reference body can also remain on or in the device when the translation error values are determined (or the measured values required for this purpose) so that all measured values can in principle be recorded without additional conversion or setup measures.

Die Fehlergröße kann wenigstens einen, vorzugsweise aber wenigstens zwei, Translationsfehleranteile umfassen (oder, mit anderen Worten, von diesen gebildet werden). Insbesondere kann die Fehlergröße Translationsfehleranteile umfassen, welche auf messtechnisch bedingte Ungenauigkeiten zurückzuführen sind und/oder nicht aufgrund eigentlicher Führungsfehler der betrachteten Maschinenachse erzeugt werden. Allgemein kann es sich bei Translationsfehleranteilen um Fehleranteile handeln, die beim Einrichten eines Messsystems beispielsweise durch Vornehmen präziser Einstellungen und/oder durch das Verwenden weiterer (z.B. benachbarter) Maschinenachsen mit idealen Eigenschaften vermeidbar wären. Im Rahmen des Verfahrens ist jedoch allgemein vorgesehen, derartige Fehleranteile nicht durch möglichst umfassende und präzise Einrichtung des Messsystems und/oder der Vorrichtung zu vermeiden (was prinzipiell aber ebenso als zusätzliche Maßnahme vorgesehen sein kann), sondern die Fehlergröße z.B. rechnerisch zu ermitteln oder zumindest anzunähern, um diese rechnerisch kompensieren und/oder berücksichtigen zu können.The error size can comprise at least one, but preferably at least two, translation error components (or, in other words, be formed by these). In particular, the error variable can include translation error components which can be traced back to measurement-related inaccuracies and / or which are not generated due to actual guidance errors of the machine axis under consideration. In general, translation error components can be error components that could be avoided when setting up a measuring system, for example by making precise settings and / or by using other (e.g. neighboring) machine axes with ideal properties. In the context of the method, however, it is generally provided not to avoid such error components by setting up the measuring system and / or the device as comprehensively and precisely as possible (which in principle can also be provided as an additional measure), but rather to determine or at least approximate the error size, for example by calculation in order to be able to compensate for these mathematically and / or take them into account.

Dies kann insbesondere in der Weise erfolgen, dass die Fehlergröße zum Berechnen der zweiten Torsionsfehlerwerte herangezogen wird. Wie geschildert, können die zweiten Torsionsfehlerwerte rechnerisch und insbesondere ausschließlich rechnerisch ermittelt werden. Anders ausgedrückt können hierfür lediglich Werte herangezogen werden, die auf Basis bereits abgeschlossener Vermessungen ermittelt wurden und vorliegen, nicht aber zusätzliche Messwerte, die erst noch erfasst werden müssten (bspw. mittels gesonderter Achsbewegungen). Die zweiten Torsionsfehlerwerte können zusätzlich auf Basis der ersten Translationsfehlerwerte und/oder der zweiten Translationsfehlerwerte ermittelt und insbesondere berechnet werden. Die Fehlergröße (und/oder die Translationsfehlerwerte) können z.B. als Parameterwerte in einer zum Ermitteln der zweiten Torsionsfehlerwerte verwendeten Gleichung eingesetzt werden.This can be done in particular in such a way that the error variable is used to calculate the second torsional error values. As described, the second torsion error values can be determined mathematically and, in particular, exclusively mathematically. In other words, only values that have been determined and are available on the basis of measurements that have already been completed can be used for this purpose, but not additional measured values that still have to be recorded (e.g. by means of separate axis movements). The second torsion error values can additionally be determined and in particular calculated on the basis of the first translation error values and / or the second translation error values. The error magnitude (and / or the translation error values) can be used, for example, as parameter values in an equation used to determine the second torsional error values.

Wie nachstehend erläutert, können die Translationsfehlerwerte aber auch weitere Translationsfehleranteile und insbesondere von der Fehlergröße unabhängige Translationsfehleranteile umfassen, insbesondere solche, die auf tatsächliche Führungsfehler der betrachteten Maschinenachse zurückzuführen sind.As explained below, however, the translation error values can also include further translation error components and, in particular, translation error components that are independent of the error size, in particular those that can be traced back to actual guidance errors of the machine axis under consideration.

Eine Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung sieht vor, dass die zweiten Torsionsfehlerwerte für einen Bereich berechnet werden, der außerhalb der Kurzmessstrecke liegt. Bei dem Bereich kann es sich zum Beispiel um einen Streckenteil der Messstrecke handeln (oder auch um die gesamte Messstrecke), entlang derer die Translationsfehlerwerte erfasst wurden. Während die ersten Torsionsfehlerwerte lediglich anhand von Messwerten entlang der Kurzmessstrecke ermittelt wurden, wird hierdurch das Ermitteln von Torsionsfehlerwerten auch außerhalb der Kurzmessstrecke ermöglicht.A further development of the method and the device provides that the second torsional error values are calculated for a range that lies outside the short measurement section. The area can be, for example, a section of the measuring section (or also the entire measuring section) along which the translation error values were recorded. While the first torsional error values were only determined on the basis of measured values along the short measuring section, this also enables torsional error values to be determined outside the short measuring section.

Insbesondere kann vorgesehen sein, zweite Torsionsfehlerwerte entlang der gesamten Messstrecke zu berechnen (d. h. die Torsionsfehlerwerte innerhalb der gesamten Messstrecke zu ermitteln) oder aber wenigstens entlang der Hälfte oder wenigstens zwei Dritteln der Länge der Messstrecke entlang derer auch die Translationsfehlerwerte erfasst wurden. Hierfür kann z.B. die Annahme getroffen werden, dass die mit Bezug auf die Kurzmessstrecke ermittelte Fehlergröße im Wesentlichen auch außerhalb der Kurzmessstrecke vorliegt und/oder gültig ist (oder, mit anderen Worten, entlang der Messstrecke konstant ist). Dies rechtfertigt ein Verwenden bzw. Berücksichtigen der Fehlergröße zum Berechnen von Torsionsfehlerwerten auch außerhalb der Kurzmessstrecke. Die weiteren zum Berechnen von Torsionsfehlerwerten verwendeten Größen z.B. in Form der (ersten und zweiten) Translationsfehlerwerte können durch das Erfassen entsprechender Messwerte entlang der Messstrecke ohnehin bereits außerhalb der Kurzmessstrecke vorliegen.In particular, provision can be made to calculate second torsional error values along the entire measuring section (i.e. to determine the torsional error values within the entire measuring section) or at least along half or at least two thirds of the length of the measuring section along which the translation error values were also recorded. For this purpose, the assumption can be made, for example, that the error size determined with reference to the short measuring section is essentially also present outside the short measuring section and / or is valid (or, in other words, is constant along the measuring section). This justifies using or taking into account the size of the error for calculating torsional error values outside of the short measurement path. The other variables used to calculate torsional error values, e.g. in the form of the (first and second) translation error values, can already be present outside of the short measuring path by acquiring corresponding measured values along the measuring section.

Bei einer weiteren Variante des Verfahrens und der Vorrichtung umfassen die Translationsfehlerwerte erste und zweite Translationsfehlerwerte für die Maschinenachse, die jeweils basierend auf Messwerten ermittelt werden, die auf Basis eines Bewegens der Maschinenachse entlang der Messtrecke gewonnen wurden (z.B. erste Messwerte zum Ermitteln der ersten Translationsfehlerwerte und zweite Messwerte zum Ermitteln der zweiten Translationsfehlerwerte).In a further variant of the method and the device, the translation error values include first and second translation error values for the machine axis, which are each determined based on measured values obtained on the basis of moving the machine axis along the measuring path (e.g. first measured values for determining the first translation error values and second measured values for determining the second translation error values).

Bevorzugt wird dabei, dass die ersten und zweiten Translationsfehlerwerte auf Basis von Messwerten ermittelt werden, die in zu der Maschinenachse beabstandeten Messpositionen ermittelt werden, z.B. erste Messwerte (für erste Translationsfehlerwerte) in ersten Messpositionen und zweite Messwerte (für zweite Translationsfehlerwerte) in zweiten Messpositionen, wobei die ersten und zweiten Messpositionen voneinander verschieden sind). Anders ausgedrückt können sich die Messwerte auf zu der Maschinenachse (und insbesondere zu einer Längsachse, zentralen Mittellinie und/oder Bewegungsachse der Maschinenachse) beabstandete Position beziehen und/oder die Messpositionen können in einem Abstand zu bzw. neben der Maschinenachse liegen. Folglich können die Messpositionen als auch Quer-Positionen bezogen auf die betrachtete Maschinenachse bezeichnet werden. Insbesondere können die Messwerte in diesen Positionen zumindest mittelbar erfasst und/oder erzeugt werden. Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass in den entsprechenden Positionen optische Einheiten und insbesondere Reflektoren zum Wechselwirken mit einem optischen Messstrahl angeordnet sind. Achsen, entlang derer die entsprechend beabstandeten Positionen vorliegen und/oder angeordnet sein können, können zum Beispiel in Form von sich in einem Winkel zu der Maschinenachse erstreckenden Koordinatenachsen und/oder Längs- bzw. Bewegungsachsen weiterer Maschinenachsen vorliegen. Vorzugsweise beziehen sich die ersten und zweiten Translationsfehlerwerte auf voneinander unterschiedliche Positionen z.B. entlang einer solchen Achse.It is preferred that the first and second translation error values are determined on the basis of measured values that are determined in measuring positions spaced apart from the machine axis, e.g. first measured values (for first translation error values) in first measuring positions and second measured values (for second translation error values) in second measuring positions, wherein the first and second measurement positions are different from each other). In other words, the measured values can relate to a position spaced apart from the machine axis (and in particular from a longitudinal axis, central center line and / or movement axis of the machine axis) and / or the measurement positions can be at a distance from or next to the machine axis. Consequently, the measuring positions can also be referred to as transverse positions in relation to the machine axis under consideration. In particular, the measured values can be recorded and / or generated at least indirectly in these positions. This can be done, for example, in that optical units and in particular reflectors for interacting with an optical measuring beam are arranged in the corresponding positions. Axes along which the correspondingly spaced positions are present and / or can be arranged can be present, for example, in the form of coordinate axes extending at an angle to the machine axis and / or longitudinal or movement axes of further machine axes. Preferably, the first and second translation error values relate to mutually different positions, for example along such an axis.

Zusammengefasst können die ersten Translationsfehlerwerte und die zweiten Translationsfehlerwerte somit in voneinander unterschiedlichen Quer-Positionen bezogen auf eine betrachtete Maschinenachse ermittelt werden. Allgemein können die ersten und zweiten Translationsfehlerwerte jeweils in mehreren Messpositionen erfasst werden, wobei für jede Messposition der ersten Translationsfehlerwerte eine Messposition der zweiten Translationsfehlerwerte mit zwei identischen und einem unterschiedlichen Koordinatenwert existiert. Der unterschiedliche Koordinatenwert liegt dabei vorzugsweise entlang einer sich in einem Winkel zu der betrachteten Maschinenachse erstreckenden Koordinatenachse vor (z.B. unterschiedliche x-Koordinaten beim Betrachten der Z-Maschinenachse).In summary, the first translation error values and the second translation error values can thus be determined in mutually different transverse positions in relation to a machine axis under consideration. In general, the first and second translation error values can each be detected in a plurality of measurement positions, with a measurement position of the second translation error values with two identical and one different coordinate values existing for each measurement position of the first translation error values. The different coordinate values are preferably present along a coordinate axis that extends at an angle to the machine axis under consideration (e.g. different x coordinates when looking at the Z machine axis).

In einer weiteren Ausführungsform von Vorrichtung und Verfahren ist die Maschinenachse eine sich in einem Winkel zur Horizontalen (d. h. Horizontale in einem Raumkoordinatensystem) erstreckende Maschinenachse. Insbesondere kann sich die Maschinenachse entlang einer Vertikalen erstrecken und/oder entlang einer Achse, die parallel zur Richtung der Gravitationskraft und vorzugsweise entgegengesetzt hierzu orientiert ist. Die Maschinenachse kann auch als Z-Achse bezeichnet werden, wohingegen sich in der Horizontalen erstreckende Koordinaten- und/oder Maschinenachsen als x- und y-Achsen (bzw. X- und Y-Maschinenachsen) bezeichnet werden können. Wie geschildert, wird bei derartigen vertikalen Achsen zur Bestimmung von Torsionsfehlern oftmals auf vergleichsweise umfangreiche Zusatzmessungen zurückgegriffen, die z.B. Referenzkörper erfordern, welche sich entlang einer gesamten maximalen Bewegungsstrecke der Maschinenachse erstrecken. Mit dem hierin vorgestellten Verfahren ist es hingegen möglich, den Messaufwand durch Verwenden vergleichsweise kurzer Referenzkörper zu reduzieren. Allgemein versteht es sich aber, dass das Verfahren auch dann Vorteile bietet, wenn nicht-vertikale Maschinenachsen und insbesondere horizontale Maschinenachsen betrachtet werden. In diesem Fall ist es mit bisherigen Lösungen zum Ermitteln von Torsionsfehlerwerten oftmals erforderlich, vergleichsweise teure Neigungswagen zu verwenden. Mit dem geschilderten Verfahren kann auf derartige Neigungswagen verzichtet und stattdessen auf vergleichsweise kurze Referenzkörper zurückgegriffen werden.In a further embodiment of the apparatus and method, the machine axis is a machine axis extending at an angle to the horizontal (i.e., the horizontal in a spatial coordinate system). In particular, the machine axis can extend along a vertical and / or along an axis which is oriented parallel to the direction of the gravitational force and preferably opposite to it. The machine axis can also be referred to as the Z axis, whereas coordinate and / or machine axes extending in the horizontal can be referred to as x and y axes (or X and Y machine axes). As described, in the case of vertical axes of this type, comparatively extensive additional measurements are often used to determine torsion errors, which e.g. require reference bodies that extend along the entire maximum movement path of the machine axis. With the method presented here, on the other hand, it is possible to reduce the measurement effort by using comparatively short reference bodies. In general, however, it is understood that the method also offers advantages when non-vertical machine axes and in particular horizontal machine axes are considered. In this case, with previous solutions for determining torsion error values, it is often necessary to use comparatively expensive inclination carriages. With the method described, such inclination carriages can be dispensed with and instead comparatively short reference bodies can be used.

Gemäß einer Weiterbildung von Vorrichtung und Verfahren werden die (z.B. ersten und/oder zweiten) Translationsfehlerwerte basierend auf mittels wenigstens einer optischen Messeinrichtung erfassten Messwerten bestimmt. Die optische Messeinrichtung kann die Messwerte auf Basis von Laserstrahlung und/oder Laserinterferometrie erfassen. Insbesondere kann es sich bei der Messeinrichtung um eine vorstehend geschilderte Laser Interferometer Anordnung handeln. Dies bietet den Vorteil, dass zumindest die Translationsfehlerwerte mittels eines vergleichsweise genauen optischen Messverfahrens ermittelt und ohne Zuhilfenahme speziell hierfür vorzusehender (und/oder anzufertigender) Referenzkörper bestimmt werden können.According to a further development of the device and method, the (e.g. first and / or second) translation error values are determined based on measured values acquired by means of at least one optical measuring device. The optical measuring device can record the measured values on the basis of laser radiation and / or laser interferometry. In particular, the measuring device can be a laser interferometer arrangement described above. This offers the advantage that at least the translation error values can be determined by means of a comparatively precise optical measuring method and can be determined without the aid of reference bodies to be provided (and / or manufactured) specifically for this purpose.

Die Fehlergröße kann allgemein Translationsfehleranteile bezogen auf sowohl die ersten und auch die zweiten Translationsfehlerwerte umfassen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Fehlergröße für wenigstens einen der hierin geschilderten Translationsfehleranteile (d.h. für eine Art von Translationsfehleranteil) sowohl einen sich auf die ersten als auch einen sich auf die zweiten Translationsfehlerwerte beziehenden Translationsfehleranteil umfasst, sofern entsprechende erste und zweite Translationsfehlerwerte vorhanden sind. Ein Beispiel findet sich in der nachstehenden Gleichung (5).The error magnitude can generally include translation error components related to both the first and the second translation error values. In particular, it can be provided that the error size for at least one of the translation error components described herein (ie for a type of Translation error component) comprises both a translation error component relating to the first and a translation error component relating to the second translation error values, provided that corresponding first and second translation error values are present. An example is given in equation (5) below.

Wie geschildert, kann die Fehlergröße wenigstens einen Translationsfehleranteil umfassen, der nicht auf einen eigentlichen Führungsfehler der Maschinenachse zurückzuführen ist. Ein Beispiel für einen Translationsfehleranteil, der maßgeblich auf das verwendete Messverfahren und/oder den verwendeten Messaufbau zurückzuführen ist, ist ein erster von der Fehlergröße optional umfasster Translationsfehleranteil, der aus einem nicht-idealen Verlauf eines optischen Messstrahls resultiert. Dieser kann auch als ein optischer Translationsfehleranteil bezeichnet werden. Bei dem optischen Messstrahl kann es sich um einen Laserstrahl handeln, der zum Erfassen und/oder Erzeugen der Messwerte und insbesondere der Translationsfehlerwerte verwendet wird. Insbesondere kann es sich um einen in Richtung einer gemeinsam mit der Maschinenachse bewegten optischen Einheit (z.B. einem Reflektor) ausgesendeten und vorzugsweise noch nicht rückreflektierten Messstrahl bzw. Strahlungsanteil handeln. Der ideale Verlauf des optischen Messstrahls kann allgemein einen sich parallel zu der Maschinenachse und/oder Messstrecke erstreckenden Verlauf betreffen, wobei auch ein rückreflektierter und zum Ermitteln der Translationsfehleranteile verwendeter Strahlungsanteil vorzugsweise parallel zu der Messstrecke und/oder Maschinenachse verlaufen kann. Ein derartiger Verlauf wird aber nur mit einem entsprechend hohen Einrichtungs- und insbesondere Strahlausrichtungsaufwand erreicht. Abweichungen von dem idealen Verlauf des optischen Messstrahls und insbesondere dem geschilderten parallelen Verlauf können allgemein als ein schräger Verlauf des optischen Messstrahls bezeichnet werden und/oder in Form eines solchen schrägen Verlaufs vorliegen (d.h. schräg bezogen auf die Achse, zu der sich der Strahl idealerweise parallel erstrecken soll). Dieser schräge Verlauf kann in einem damit einhergehenden Translationsfehleranteil resultieren oder, anders ausgedrückt, zu dem ermittelten Translationsfehlerwert beitragen, beispielsweise da die darauf basierend ermittelten Messwerte in einer nach Maßgabe der Schrägstellung verschobenen Position erfasst und/oder erzeugt werden.As described, the error size can include at least one translation error component that cannot be traced back to an actual guidance error of the machine axis. An example of a translation error component, which is largely due to the measurement method used and / or the measurement setup used, is a first translation error component which is optionally comprised by the error size and which results from a non-ideal course of an optical measurement beam. This can also be referred to as an optical translation error component. The optical measuring beam can be a laser beam that is used to acquire and / or generate the measured values and in particular the translation error values. In particular, it can be a measuring beam or radiation component which is emitted and preferably not yet reflected back in the direction of an optical unit (e.g. a reflector) that is moved together with the machine axis. The ideal course of the optical measuring beam can generally relate to a course extending parallel to the machine axis and / or measuring section, whereby a back-reflected radiation component used to determine the translation error components can preferably run parallel to the measuring section and / or machine axis. Such a course is only achieved with a correspondingly high outlay on equipment and, in particular, beam alignment. Deviations from the ideal course of the optical measuring beam and in particular the described parallel course can generally be referred to as an oblique course of the optical measuring beam and / or in the form of such an oblique course (i.e. obliquely based on the axis to which the beam is ideally parallel should extend). This inclined course can result in an associated translation error component or, in other words, contribute to the determined translation error value, for example because the measured values determined based thereon are recorded and / or generated in a position shifted according to the inclination.

Zusammengefasst kann sich der ideale Verlauf also auf eine gewünschte Ausrichtung und/oder einen gewünschten Verlauf des Messstrahls beziehen, wohingegen der nichtideale Verlauf z.B. in Form einer Schrägstellung hiervon abweichen kann.In summary, the ideal course can relate to a desired alignment and / or a desired course of the measuring beam, whereas the non-ideal course can deviate from this, e.g. in the form of an inclined position.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform von Verfahren und Vorrichtung umfasst die Fehlergröße wenigstens einen (zweiten) Translationsfehleranteil, der zumindest anteilig aus einem Führungsfehler entlang einer weiteren Maschinenachse resultiert. Dieser kann auch als ein Zusatzführungs-Translationsfehleranteil bezeichnet werden. Bei dem Führungsfehler kann es sich um einen Translations-, Rotations- oder Torsionsfehler handeln und/oder bei der weiteren Maschinenachse um eine von der betrachteten Maschinenachse verschiedene Maschinenachse. Insbesondere kann es sich um eine Maschinenachse handeln, entlang derer weder die (z.B. ersten oder zweiten) Translationsfehlerwerte betrachtet werden, noch um diejenige Koordinaten- und/oder Maschinenachse, entlang derer die betrachtete Maschinenachse aufgrund dieser Translationsfehler verschoben wird. Wird beispielsweise eine Verschiebung einer Z-Maschinenachse in eine y-Koordinatenachse betrachtet, kann ein Führungsfehler entlang der X-Maschinenachse den Translationsfehleranteil verursachen. Vorzugsweise wird als Führungsfehler ein Torsionsfehler um eben diese weitere Maschinenachse betrachtet.According to a further embodiment of the method and device, the error variable comprises at least one (second) translation error component, which results at least partially from a guidance error along a further machine axis. This can also be referred to as an additional guidance translation error component. The guidance error can be a translation, rotation or torsion error and / or the further machine axis can be a machine axis different from the machine axis under consideration. In particular, it can be a machine axis along which neither the (e.g. first or second) translation error values are considered, nor the coordinate and / or machine axis along which the machine axis under consideration is shifted due to these translation errors. If, for example, a shift of a Z machine axis in a y coordinate axis is considered, a guidance error along the X machine axis can cause the translation error component. A torsion error about this further machine axis is preferably considered as a guidance error.

Die Erfinder haben erkannt, dass sich durch das Berücksichtigen dieses weiteren Translationsfehleranteils eine besonders genaue Ermittlung der Fehlergröße bzw. der schlussendlich daraus berechneten Torsionsfehlerwerte erreichen lässt. Dies ist beispielsweise darauf zurückzuführen, dass anhand der Fehlergröße und somit im Rahmen der Berechnung zwischen eigentlich tatsächlich führungsfehlerbedingten Fehlerwerten entlang der betrachteten Maschinenachse und hiervon unabhängigen Führungsfehlern entlang der weiteren Maschinenachse differenziert werden kann und/oder dass diese weiteren Führungsfehler überhaupt berücksichtigt werden können.The inventors have recognized that by taking this further translation error component into account, a particularly precise determination of the error size or the torsion error values ultimately calculated therefrom can be achieved. This is due, for example, to the fact that, on the basis of the error size and thus within the scope of the calculation, it is possible to differentiate between error values actually actually caused by guidance errors along the machine axis under consideration and guidance errors that are independent of this along the other machine axis and / or that these additional guidance errors can even be taken into account.

Das Verfahren und die Vorrichtung können ferner vorsehen, dass (beispielsweise zum Berechnen der zweiten Torsionsfehlerwerte) davon ausgegangen bzw. die Annahme getroffen wird, dass die Fehlergröße zumindest anteilig konstant entlang der Messstrecke ist. Unter der zumindest anteiligen Konstanz kann verstanden werden, dass zumindest einer der vorstehend oder nachstehend erläuterten Translationsfehleranteile, vorzugsweise aber sämtliche Translationsfehleranteile und somit die Fehlergröße an sich, konstant entlang der Messstrecke ist. Hierdurch kann im Wesentlichen ohne zusätzlichen Berechnungs- und/oder Messaufwand ermöglicht werden, dass auch Torsionsfehlerwerte außerhalb der Kurzmessstrecke (innerhalb derer tatsächliche Messwerte für die Fehlergröße ermittelt wurden) berechnet werden können. Dies trägt dazu bei, dass die Kurzmessstrecke und somit der Referenzkörper entsprechend kurz ausfallen können.The method and the device can furthermore provide that (for example, to calculate the second torsional error values) it is assumed or the assumption is made that the error variable is at least partially constant along the measurement path. The at least partial constancy can be understood to mean that at least one of the translation error components explained above or below, but preferably all the translation error components and thus the error size per se, is constant along the measurement path. This makes it possible, essentially without additional calculation and / or measurement effort, to also calculate torsional error values outside the short measuring section (within which actual measured values for the error size were determined). This contributes to the fact that the short measuring section and thus the reference body can be correspondingly short.

Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung und des Verfahrens wird davon ausgegangen bzw. die Annahme getroffen, dass die ersten und zweiten Translationsfehlerwerte an einer (und vorzugsweise jeder) gegebenen Position entlang der Messstrecke (und/oder entlang einer Bewegungsstrecke der Messachse) zumindest einen identischen Translationsfehleranteil umfassen. Dieser kann auch als ein Führungs-Translationsfehleranteil bezeichnet werden. Bei diesem Translationsfehleranteil kann es sich um einen von dem vorstehend geschilderten ersten und zweiten Translationsfehleranteil verschiedenen Translationsfehleranteil handeln. Insbesondere kann es sich um einen Translationsfehleranteil handeln, der auf einen eigentlichen Führungsfehler um die betrachtete Maschinenachse zurückzuführen ist. Die Annahme eines identischen Translationsfehleranteils kann im Rahmen des Verfahrens Vorteile hinsichtlich der Ermittlung insbesondere von den zweiten Torsionsfehlerwerten ermöglichen, da beispielsweise bestimmte Zusammenhänge in Anbetracht der identischen Translationsfehleranteile geeignet kombiniert und/oder einander gleichgesetzt werden können.In a further development of the device and the method, it is assumed or assumed that the first and second translation error values at a (and preferably any) given position along the measurement path (and / or along a movement path of the measurement axis) include at least one identical translation error component . This can also be referred to as a lead translation error component. This translation error component can be a translation error component different from the first and second translation error component described above. In particular, it can be a translation error component that can be traced back to an actual guidance error about the machine axis under consideration. The assumption of an identical translation error component can, within the scope of the method, enable advantages with regard to the determination of the second torsional error values in particular, since, for example, certain relationships can be suitably combined and / or equated with one another in view of the identical translation error components.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, insbesondere ein Koordinatenmessgerät, mit wenigstens einer ansteuerbaren Maschinenachse, einer Auswerteeinrichtung und einer Berechnungseinrichtung, wobei die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist:

  • - Translationsfehlerwerte für die Maschinenachse basierend auf Messwerten zu ermitteln, die durch ein Bewegen der Maschinenachse entlang einer Messstrecke gewinnbar sind (oder gewonnen wurden);
  • - erste Torsionsfehlerwerte für die Maschinenachse basierend auf Messwerten zu ermitteln, die durch ein Abtasten eines Referenzkörpers entlang einer Kurzmessstrecke gewinnbar sind (oder gewonnen wurden), wobei die Kurzmessstrecke kürzer als die Messstrecke ist; und
  • - eine Fehlergröße basierend auf den ersten Torsionsfehlerwerten zu ermitteln;
und wobei die Berechnungseinrichtung dazu eingerichtet ist, zweite Torsionsfehlerwerte für die Maschinenachse auf Basis der Fehlergröße und der Translationsfehlerwerte zu berechnen.The invention also relates to a device, in particular a coordinate measuring machine, with at least one controllable machine axis, an evaluation device and a calculation device, the evaluation device being set up to:
  • To determine translation error values for the machine axis based on measured values that can be (or have been) obtained by moving the machine axis along a measurement path;
  • to determine first torsional error values for the machine axis based on measured values which can be (or have been) obtained by scanning a reference body along a short measuring section, the short measuring section being shorter than the measuring section; and
  • to determine an error size based on the first torsion error values;
and wherein the calculation device is set up to calculate second torsion error values for the machine axis on the basis of the error magnitude and the translation error values.

Die Vorrichtung kann jegliche Weiterbildung und jegliches weitere Merkmal umfassen, um sämtliche der vorstehenden oder nachstehenden Schritte, Betriebszustände und Funktionen bereitzustellen oder auszuführen. Insbesondere kann die Vorrichtung dazu eingerichtet sein, ein Verfahren gemäß jeglichen der vorstehenden oder nachstehenden Aspekte auszuführen. Insbesondere kann die Vorrichtung eine Messeinrichtung zum Ermitteln von zumindest den ersten und zweiten Translationsfehlerwerten umfassen, wobei die Messeinrichtung optional auch eine gemeinsam mit der Maschinenachse bewegbare Einheit umfassen kann. Diese Einheit kann die vorstehend geschilderte optische Einheit z.B. in Form eines Reflektors umfassen. Ferner kann die Messeinrichtung eine Strahlquelle und/oder allgemein eine Laser Interferometer Anordnung umfassen oder als Letztere realisiert sein. Ferner kann die Vorrichtung auch den Referenzkörper umfassen, der vorzugsweise lediglich bedarfsweise innerhalb des Koordinatenmessgeräts angeordnet werden kann (z.B. im Rahmen des geschilderten Verfahrens, nicht jedoch während einer eigentlichen Werkstückvermessung).The device can comprise any further development and any further feature in order to provide or carry out all of the above or below steps, operating states and functions. In particular, the device can be set up to carry out a method in accordance with any of the above or below aspects. In particular, the device can include a measuring device for determining at least the first and second translation error values, wherein the measuring device can optionally also include a unit that can be moved together with the machine axis. This unit can comprise the optical unit described above, for example in the form of a reflector. Furthermore, the measuring device can comprise a beam source and / or generally a laser interferometer arrangement or can be implemented as the latter. Furthermore, the device can also comprise the reference body, which can preferably only be arranged within the coordinate measuring machine as required (e.g. within the scope of the described method, but not during an actual workpiece measurement).

Die Auswerteeinrichtung und Berechnungseinrichtung können jeweils elektronisch und/oder digital betreibbar sein. Sie können jeweils durch eine gemeinsame Recheneinrichtung realisiert werden oder von einer solchen umfasst sein. Die Recheneinrichtung kann beispielsweise als ein herkömmlicher PC realisiert sein. Die Recheneinrichtung kann über ein Computerprogramm verfügen, das bei Ausführen auf einer Prozessoreinheit die hierin geschilderten Funktionen der Auswerteeinrichtung und Berechnungseinrichtung bereitstellt.The evaluation device and calculation device can each be operated electronically and / or digitally. They can each be implemented by a common computing device or be comprised of such a device. The computing device can be implemented as a conventional PC, for example. The computing device can have a computer program which, when executed on a processor unit, provides the evaluation device and calculation device functions described herein.

Die Vorrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, erste und zweite Translationsfehlerwerte für die Maschinenachse basierend auf Messwerten zu ermitteln, die durch ein Bewegen der Maschinenachse entlang der Messstrecke gewinnbar sind (oder gewonnen wurden). Die ersten und zweiten Translationsfehlerwerte können zum Ermitteln der zweiten Torsionsfehlerwerte verwendet werden.The device can also be set up to determine first and second translation error values for the machine axis based on measured values that can be (or have been) obtained by moving the machine axis along the measurement path. The first and second translation error values can be used to determine the second torsion error values.

Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert. In ihrer Art und/oder Funktion übereinstimmende Merkmale können dabei figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es stellen dar:

  • 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführbar ist;
  • 2 eine Detaildarstellung einer gemeinsam mit einer Maschinenachse der Anordnung aus 1 bewegbaren optischen Einheit;
  • 3 eine Darstellung eines Translationsfehleranteils, der auf einen nicht-idealen Verlauf eines Messstrahls zurückzuführen ist;
  • 4 eine Darstellung eines Translationsfehleranteils, der auf einen Führungsfehler entlang einer weiteren Maschinenachse zurückzuführen ist;
  • 5 ein Ablaufschema eines mit der Vorrichtung aus 1 ausführbaren Verfahrens.
In the following, an embodiment of the invention is explained with reference to the attached schematic figures. Features that match in terms of their type and / or function can be provided with the same reference symbols across the figures. They represent:
  • 1 a view of a device according to the invention with which a method according to the invention can be carried out;
  • 2 a detailed representation of a joint with a machine axis of the arrangement 1 movable optical unit;
  • 3 a representation of a translation error component that can be traced back to a non-ideal course of a measuring beam;
  • 4th a representation of a translation error component that can be traced back to a guidance error along a further machine axis;
  • 5 a flow chart of one with the device 1 executable procedure.

In 1 ist eine als Koordinatenmessgerät ausgebildete Vorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der nachfolgend erläuterte Messaufbau sowie Verfahrensablauf richtet sich dabei beispielhaft auf das Ermitteln von Führungsfehlern entlang einer vertikalen Z-Maschinenachse und insbesondere eines Torsionsfehlers um diese Achse. Es können jedoch auch Führungsfehler und insbesondere Torsionsfehler um jegliche andere der nachstehend geschilderten Maschinenachse ermittelt werden, wofür der Messaufbau und Verfahrensablauf entsprechend angepasst werden können. Dies betrifft zum Beispiel eine entsprechende Anpassung der auszuführenden Achsbewegungen und/oder der Ausrichtung des nachstehend erläuterten Referenzkörpers 31. Basierend auf den nachfolgend erläuterten Prinzipien des erfindungsgemäßen Vorgehens sind derartige Anpassungen für den Fachmann jedoch unproblematisch.In 1 is a device designed as a coordinate measuring machine 10 shown according to an embodiment of the invention. The measurement setup and the process sequence explained below are based, for example, on the determination of guide errors along a vertical Z machine axis and in particular a torsion error about this axis. However, guidance errors and in particular torsion errors about any other machine axis described below can also be determined, for which purpose the measurement setup and process sequence can be adapted accordingly. This concerns, for example, a corresponding adaptation of the axis movements to be carried out and / or the alignment of the reference body explained below 31 . However, based on the principles of the procedure according to the invention explained below, such adaptations are unproblematic for the person skilled in the art.

Das Koordinatenmessgerät (bzw. die Vorrichtung) 10 besitzt eine Basis 12, auf der beispielsweise ein Portal 14 angeordnet ist. Das Portal 14 kann in einer Längsrichtung mittels einer ersten Maschinenachse, die hier als X-Maschinenachse bezeichnet wird, auf der Basis 12 verfahren werden. An der Traverse des Portals 14 ist ein Schlitten 16 angeordnet, der mittels einer zweiten Maschinenachse, die hier als Y-Maschinenachse bezeichnet wird, verfahren werden kann. Am Schlitten 16 sitzt eine mittels einer dritten Maschinenachse, die hier als Z- Maschinenachse bezeichnet wird, verfahrbare Pinole 18. The coordinate measuring machine (or the device) 10 has a base 12th , on which, for example, a portal 14th is arranged. The portal 14th can in a longitudinal direction by means of a first machine axis, which is referred to here as the X machine axis, on the base 12th be proceeded. At the traverse of the portal 14th is a sled 16 arranged, which can be moved by means of a second machine axis, which is referred to here as the Y machine axis. On the sledge 16 there is a quill that can be moved by means of a third machine axis, which is referred to here as the Z machine axis 18th .

An dem unteren freien Ende der Pinole 18 ist ein Messkopf 19 angeordnet. An dem Messkopf 19 ist wahlweise eine Abtastvorrichtung 26 oder eine nachfolgend erläuterte optische Einheit 50 anordenbar. In dem gezeigten Zustand ist die Abtastvorrichtung 26 an dem Messkopf 19 angeordnet. Diese ist analog zu der Abtastvorrichtung 26 in den 2 und 3 der DE 10 2008 024 444 A1 ausgebildet, jedoch im vorliegend Fall hochkant bzw. vertikal ausgerichtet.At the lower free end of the quill 18th is a measuring head 19th arranged. At the measuring head 19th is optionally a scanning device 26th or an optical unit explained below 50 can be arranged. The scanning device is in the state shown 26th on the measuring head 19th arranged. This is analogous to the scanning device 26th in the 2 and 3 the DE 10 2008 024 444 A1 formed, but aligned upright or vertically in the present case.

Die Maschinenachsen X, Y, Z erstrecken sich und ermöglichen jeweils Bewegungen entlang der und parallel zu den Achsen eines kartesischen Koordinatensystems. Diese Achsen sind in 1 als x-, y- und z-Koordinatenachsen bezeichnet, wobei sich die Z-Maschinenachse entlang der z-Koordinatenachse, die Y-Maschinenachse entlang der y-Koordinatenachse und die X-Maschinenachse entlang der x-Koordinatenachse erstreckt. Man erkennt, dass die x- und y-Koordinatenachsen in einer horizontalen Raumebene verlaufen und die z-Koordinatenachse vertikal hierzu. Für die den x-, y-, z-Koordinatenachsen jeweils zugeordneten Maschineachsen X, Y, Z gilt entsprechendes.The machine axes X , Y , Z extend and each allow movements along and parallel to the axes of a Cartesian coordinate system. These axes are in 1 referred to as x, y and z coordinate axes, the Z machine axis extending along the z coordinate axis, the Y machine axis extending along the y coordinate axis and the X machine axis extending along the x coordinate axis. It can be seen that the x and y coordinate axes run in a horizontal spatial plane and the z coordinate axis is vertical to this. For the machine axes assigned to the x, y, z coordinate axes X , Y , Z the same applies.

In herkömmlicher Weise ist jede Maschinenachse X, Y, Z individuell ansteuer- und bewegbar und verfügt über eine eigene in 1 nicht erkennbare Antriebseinheit. Genauer gesagt besitzt das Koordinatenmessgerät 10 Antriebe (hier nicht näher dargestellt), über die das Portal 14, der Schlitten 16 und die Pinole 18 motorisch in den drei Raumrichtungen entlang der x-, y- und z-Koordinatenachsen verfahren bzw. bewegt werden können. Damit lässt sich der Tastkopf 19 innerhalb eines Messvolumens des Koordinatenmessgeräts 10 dreidimensional verfahren.Each machine axis is conventional X , Y , Z individually controllable and movable and has its own in 1 unrecognizable drive unit. More precisely, the coordinate measuring machine has 10 Drives (not shown here) through which the portal 14th , the sled 16 and the quill 18th can be moved or moved by motor in the three spatial directions along the x, y and z coordinate axes. This allows the probe 19th within a measurement volume of the coordinate measuring machine 10 proceed three-dimensionally.

Mit den Bezugsziffern 20, 22, 24 sind Maßstäbe bezeichnet, mit deren Hilfe die jeweilige Achsposition des Messkopfes 19 bestimmt werden kann. Bei den Maßstäben 20, 22, 24 handelt es sich typischerweise um Glasmaßstäbe mit einer Skalierung, die optisch abgetastet wird. Alternativ hierzu kann das Koordinatenmessgerät 10 jedoch auch andere Positionsmesseinrichtungen besitzen, beispielsweise induktive Messeinrichtungen.With the reference numbers 20th , 22nd , 24 are scales with the help of which the respective axis position of the measuring head 19th can be determined. With the standards 20th , 22nd , 24 it is typically a glass scale with a scale that is optically scanned. Alternatively, the coordinate measuring machine 10 however, they also have other position measuring devices, for example inductive measuring devices.

Darüber hinaus sei der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht nur bei Koordinatenmessgeräten in Portalbauweise, sondern auch bei anderen Koordinatenmessgeräten, beispielsweise in Horizontalarm- oder Brückenbauweise, eingesetzt werden kann.In addition, for the sake of completeness, it should be pointed out that the present invention can be used not only with coordinate measuring machines with a portal design, but also with other coordinate measuring machines, for example with a horizontal arm or bridge design.

Auf der Basis 12 des Koordinatenmessgerätes 10 ist ein Referenzkörper 31, auf dem ein Maßstab 30 angeordnet ist, vereinfacht dargestellt. Mittels der Abtastvorrichtung 26 wird der Referenzkörper 31 an einer Vielzahl von Messpunkten abgetastet. Hierzu kann der Messkopf 19 und somit die an ihm angeordnete Abtastvorrichtung 26 über die nicht abgebildeten Antriebe in x-, y- sowie z-Richtung so verfahren werden, dass die jeweiligen Messpunkte des Referenzkörpers 31 anfahrbar sind. Somit sind die Raumkoordinaten eines Messpunktes durch die x-, y-, z-Achspositionen des Messkopfes 19, die über die Maßstäbe 20, 22, 24 ablesbar sind, bestimmbar.On the base 12th of the coordinate measuring machine 10 is a reference body 31 on which a scale 30th is arranged, shown in simplified form. By means of the scanning device 26th becomes the reference body 31 sampled at a variety of measuring points. The measuring head can do this 19th and thus the scanning device arranged on it 26th are moved in the x, y and z directions via the drives not shown in such a way that the respective measuring points of the reference body 31 are approachable. Thus, the spatial coordinates of a measuring point are through the x, y, z axis positions of the measuring head 19th who are beyond the standards 20th , 22nd , 24 are readable, determinable.

Im Rahmen des nachstehend erläuterten Verfahrens wird der Referenzkörper 31 dazu verwendet, um erste Torsionsfehlerwerte für die Z-Maschinenachse entlang einer Kurzmessstrecke A zu ermitteln, welche sich in z-Richtung erstreckt. Dies wird nachstehend noch näher erläutert. Zusätzlich werden (wie ebenfalls nachstehend noch näher erläutert) Translationsfehlerwerte für die (bzw. um die) Z-Maschinenachse entlang einer Messstrecke M berechnet, welche die gesamte maximale (oder, anders ausgedrückt, die gesamte mögliche) Bewegungsstrecke der Z-Maschinenachse umfasst. Man erkennt aus 1 unmittelbar, dass die Kurzmessstrecke A geringer ausfällt als die Messstrecke M, wobei in 1 aber kein genaues Längenverhältnis dieser Strecken A, M gezeigt ist, da es sich lediglich um eine schematische Abbildung handelt. Entsprechend kann der Referenzkörper 31 vergleichsweise klein dimensioniert werden und zum Bereitstellen der Kurzmessstrecke A zum Beispiel eine Länge von nicht mehr als 30 cm aufweisen (sh. entsprechende Längenabmessung A in 1). Die Messstrecke M kann hingegen eine Länge von mehr als 1 m und zum Beispiel 2 m umfassen.In the context of the method explained below, the reference body 31 used to obtain first torsional error values for the Z machine axis along a short measurement section A. to determine which extends in the z-direction. This is explained in more detail below. In addition (as will also be explained in more detail below), translation error values for (or around the) Z machine axis are set along a measurement section M. calculated, which includes the entire maximum (or, in other words, the entire possible) movement distance of the Z machine axis. One recognizes from 1 immediately that the short measuring distance A. is less than the measuring distance M. , where in 1 but no exact length ratio of these routes A. , M. is shown because it is only a schematic illustration. The reference body can accordingly 31 be dimensioned comparatively small and to provide the short measurement section A. for example have a length of no more than 30 cm (see corresponding length dimension A. in 1 ). The measuring section M. can, however, have a length of more than 1 m and for example 2 m.

Weiterhin erkennt man eine zumindest teilweise auf der Basis 12 angeordnete optische Messeinrichtung in Form einer Interferometer Anordnung 40 herkömmlicher Bauart. Die Interferometer Anordnung 40 umfasst eine ortsfest auf der Basis angeordnete Laserstrahlquelle 42, welche zwei parallel zueinander verlaufenden Laserstrahlen 44 aussendet und auf ebenfalls auf der Maschinenbasis 12 ortsfest angeordnete Prisma-Einheiten 46 richtet, die zum Beispiel jeweils als Wollaston-Prisma ausgebildet sein können. Die Prisma-Einheiten 46 befinden sich demnach in voneinander unterschiedlichen Positionen entlang der x-Koordinatenachsen. Oberhalb der Prisma-Einheiten 46 (d. h. entlang der z-Koordinatenachsen gegenüberliegend) kann eine nachfolgend erläuterte optische Einheit 50 positioniert werden, welche anstelle der Abtastvorrichtung 26 an den Messkopf 19 angebracht wird. Wird anschließend die Z-Maschinenachse angetrieben und die optische Einheit 50 entlang der z-Koordinatenachse bewegt, können in an sich bekannter Weise Führungsfehler und insbesondere Translationsfehler für die Z-Achse ermittelt werden. Weitere Hintergründe zu derartigen Interferometer Anordnungen 40 können z. B. der einleitend erläuterten DE 44 21 302 C1 entnommen werden. Prinzipiell kann jegliche für die nachstehende Messwertermittlung geeignete Interferometer Anordnung 40 verwendet werden.Furthermore, one recognizes one at least partially on the basis 12th arranged optical measuring device in the form of an interferometer arrangement 40 conventional design. The interferometer arrangement 40 comprises a laser beam source fixedly arranged on the base 42 , which are two parallel laser beams 44 sends out and also on the machine basis 12th Fixed prism units 46 directed, each of which can be designed as a Wollaston prism, for example. The prism units 46 are therefore in mutually different positions along the x coordinate axes. Above the prism units 46 (ie opposite one another along the z coordinate axes) can be an optical unit explained below 50 be positioned, which instead of the scanning device 26th to the measuring head 19th is attached. Then the Z machine axis is driven and the optical unit 50 Moved along the z coordinate axis, guidance errors and in particular translation errors for the Z axis can be determined in a manner known per se. More background information on such interferometer arrangements 40 can e.g. B. the introductory explained DE 44 21 302 C1 can be removed. In principle, any interferometer arrangement suitable for the following determination of measured values can be used 40 be used.

Die Interferometer Anordnung 40 und der Referenzkörper 31 müssen nicht gleichzeitig auf der Basis 12 angeordnet sein. Es kann auch gewünscht sein, dass lediglich eine von der Interferometer Anordnung 40 und dem Referenzkörper 30 auf der Basis 12 angeordnet ist und/oder dass diese wahlweise darauf angeordnet werden (d. h. entweder die Interferometer Anordnung 40 oder der Referenzkörper 30), je nachdem welche der nachstehend geschilderten Messwerte aktuell ermittelt werden sollen.The interferometer arrangement 40 and the reference body 31 do not have to be on the base at the same time 12th be arranged. It may also be desirable that only one of the interferometer arrangement 40 and the reference body 30th on the base 12th is arranged and / or that these are optionally arranged thereon (ie either the interferometer arrangement 40 or the reference body 30th ), depending on which of the following measured values are currently to be determined.

Das Koordinatenmessgerät 10 besitzt zur Bestimmung der Führungsfehlerwerte ferner eine Recheneinrichtung 32, welche eine Auswerte-, Steuer- und eine Berechnungseinrichtung 33, 34, 35 umfasst oder, mit anderen Worten, bereitstellt. Die Steuereinrichtung 34 steuert die Verfahrbewegungen des Koordinatenmessgerätes 10 mittels der X, Y, Z-Maschinenachsen und insbesondere entlang der Messstrecke M und der Kurzmessstrecke A. Die Auswerteeinrichtung 33 führt die rechnerische Auswertung der über die Positionsmesser 20, 22, 24 aufgenommenen Positionswerte aus und ist dazu eingerichtet, die nachstehend erläuterten Führungsfehlerwerte sowie die hierfür benötigten Messwerte zu ermitteln. Als Beispiele dieser Messwerte sind Abtastwerte zu nennen, die von Tastelementen, die an der Abtastvorrichtung 26 angeordnet sind, bestimmt werden und von Maßstabswerten, die unter Verwendung des Maßstabes 30 bestimmt werden. Zusätzlich können in der nachstehend erläuterten Weise mit der in 1 noch nicht gezeigten optischen Einheit 50 Messwerte insbesondere zum Bestimmen von Translationsfehlerwerten ermittelt werden. Mittels der Berechnungseinrichtung 35 können schließlich basierend auf vorbestimmten Eingangsgrößen und/oder Eingangswerten Torsionsfehlerwerte entlang der (bzw. um die) Z-Achse über die gesamte Messstrecke M berechnet werden.The coordinate measuring machine 10 also has a computing device for determining the guidance error values 32 , which includes an evaluation, control and calculation device 33 , 34 , 35 includes or, in other words, provides. The control device 34 controls the movement of the coordinate measuring machine 10 by means of the X, Y, Z machine axes and in particular along the measuring section M. and the short measuring distance A. . The evaluation device 33 performs the computational evaluation of the position meter 20th , 22nd , 24 recorded position values and is set up to determine the guide error values explained below as well as the measured values required for this. Samples of these measured values are those of probe elements that are on the scanning device 26th are arranged, and determined by scale values obtained using the scale 30th be determined. In addition, in the manner explained below, the in 1 optical unit not yet shown 50 Measured values are determined in particular for determining translation error values. By means of the calculation device 35 can finally, based on predetermined input variables and / or input values, torsional error values along (or around the) Z-axis over the entire measuring section M. be calculated.

In an sich bekannter Weise können die ermittelten Führungsfehlerwerte dazu verwendet werden, um eine oder sämtliche der X-, Y-, Z-Maschinenachsen zu kalibrieren. Somit können bei später mit dem Koordinatenmessgerät 10 durchgeführten Messungen die entsprechenden Führungsfehler zum Beispiel mittels einer mathematischen Kompensation eliminiert werden. Möglichkeiten zum Kalibrieren der X-, Y-, Z-Maschinenachsen auf Basis der Führungsfehlerwerte und insbesondere die hierfür zu verwendeten mathematischen Ansätze sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden an dieser Stelle nicht näher erläutert.In a manner known per se, the determined guide error values can be used to calibrate one or all of the X, Y, Z machine axes. This means that you can use the coordinate measuring machine later 10 measurements carried out, the corresponding guidance errors can be eliminated, for example by means of a mathematical compensation. Possibilities for calibrating the X, Y, Z machine axes on the basis of the guidance error values and in particular the mathematical approaches to be used for this are known from the prior art and are not explained in more detail here.

In 2 ist die optische Einheit 50 gezeigt, die alternativ zu der in 1 gezeigten Abtastvorrichtung 26 an dem Messkopf 19 des Koordinatenmessgeräts 10 anbringbar ist. Die weiteren Details des Koordinatenmessgeräts 10 sind in 2 nicht gezeigt. Man erkennt ferner das Koordinatensystem, das hinsichtlich der Vertikalen und Horizontalen analog zu demjenigen aus 1 orientiert ist. Allerdings ist der Blickwinkel gegenüber 1 leicht verändert, wie sich aus der entsprechenden Orientierung der x- und y-Koordinatenachsen ergibt. Die optische Einheit 50 umfasst zwei Reflektoren 52, welche in einem Abstand h2 bzw. h1 von einer Längsachse L des Messkopfes 19 positioniert sind. Die Längsachse L verläuft dabei parallel zu der Z-Maschinenachse und somit auch der z-Koordinatenachse. Insbesondere fallen eine Längsachse und Bewegungsachse der Z-Maschinenachse mit der in 2 gezeigten Längsachse L zusammen. Die Abstandswert h2 und h1 stellen somit Abstandswerte entlang der x-Koordinatenachse dar oder, anders ausgedrückt, beziehen sich auf Positionen der Reflektoren 52 entlang der x-Koordinatenachse. Folglich ist der in 2 gezeigte linke Reflektor 52 in einer Position x2 und der in 2 rechte Reflektor 52 in einer Position x1 positioniert. Die mittels der Reflektoren 52 erfassten Messwerte beziehen sich demnach auf zu der eigentlich betrachteten Z-Maschinenachse (bzw. deren Längs- und/oder Bewegungsachse), um die der Torsionsfehler ermittelt werden soll, beabstandete Positionen x1, x2.In 2 is the optical unit 50 shown as an alternative to the one in 1 scanning device shown 26th on the measuring head 19th of the coordinate measuring machine 10 is attachable. The other details of the coordinate measuring machine 10 are in 2 Not shown. One also recognizes the coordinate system, which is analogous to that with regard to the vertical and horizontal 1 is oriented. However, the point of view is opposite 1 slightly changed, as can be seen from the corresponding orientation of the x and y coordinate axes. The optical unit 50 includes two reflectors 52 which are at a distance h 2 or h 1 from a longitudinal axis L. of the measuring head 19th are positioned. The longitudinal axis L. runs parallel to the Z Machine axis and thus also the z coordinate axis. In particular, a longitudinal axis and a movement axis of the Z machine axis coincide with that in 2 shown longitudinal axis L. together. The distance values h 2 and h 1 thus represent distance values along the x coordinate axis or, in other words, relate to the positions of the reflectors 52 along the x-coordinate axis. Hence the in 2 shown left reflector 52 in a position x 2 and the in 2 right reflector 52 positioned in a position x 1 . The means of the reflectors 52 Acquired measured values therefore relate to positions x 1 , x 2 spaced apart from the actually considered Z machine axis (or its longitudinal and / or movement axis) around which the torsional error is to be determined.

Ferner erkennt man in 2 die Laserstrahlen 44, die von der dort nicht gezeigten Strahlquelle 42 ausgesendet und mittels der Prisma-Einheiten 46 in Richtung der Reflektoren 52 umgelenkt werden. In an sich bekannter Weise können somit mittels der Reflektoren 52 rückreflektierte Laserstrahlen erzeugt werden, welche mit einem ausgekoppelten Anteil aus den ursprünglich ausgesandten Laserstrahlen 44 überlagert werden, um anhand der dabei entstehenden Interferenzen Messwerte z.B. in Form von Abstandswerten zu ermitteln.Furthermore, one recognizes in 2 the laser beams 44 from the beam source not shown there 42 emitted and by means of the prism units 46 towards the reflectors 52 be redirected. In a manner known per se, the reflectors can thus be used 52 back-reflected laser beams are generated, which with a decoupled portion from the originally emitted laser beams 44 are superimposed in order to determine measured values, for example in the form of distance values, on the basis of the interferences that arise.

Alternativ könnte auch lediglich ein Reflektor 52 vorgesehen sein. In diesem Fall könnte für das Erfassen der ersten und zweiten Translationsfehlerwerte der Reflektor 52 in die entsprechenden x1,x2-Positionen verfahren oder in den diesen Positionen neu montiert werden und die Translationsfehlerwerte könnten sozusagen nacheinander erfasst werden. Hierfür kann ferner eine einzelne Prisma-Einheit 46 verwendet werden, die analog zu dem Reflektor 52 bewegt oder neu montiert wird, woraufhin ein Laserstrahl 44 auf diese Prisma-Einheit 46 geführt wird.Alternatively, just a reflector could be used 52 be provided. In this case, the reflector could be used for detecting the first and second translation error values 52 Move to the corresponding x 1 , x 2 positions or be re-assembled in these positions and the translation error values could, so to speak, be recorded one after the other. A single prism unit can also be used for this purpose 46 used analogous to the reflector 52 moved or re-assembled, whereupon a laser beam 44 on this prism unit 46 to be led.

Aus dem einleitend erläuterten Stand der Technik in Form der DE 44 21 302 C1 und auch der DE 10 2008 024 444 A1 (siehe dort insbesondere [0077]) ist es bekannt, dass mit einer derartigen Abstandswerterfassung in zu der betrachteten Maschinenachse beabstandeten Position auch Torsionsfehler um eine entsprechende Achse berechnet werden können.From the prior art explained in the introduction in the form of DE 44 21 302 C1 and also the DE 10 2008 024 444 A1 (See in particular [0077] there) it is known that with such a distance value detection in a position spaced apart from the machine axis under consideration, torsional errors about a corresponding axis can also be calculated.

Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass dies nur mit einem erheblichen Einrichtungsaufwand bezüglich der verwendeten Messsysteme möglich ist oder dass vereinfachende und die Genauigkeit der Messergebnisse verfälschende Annahmen hierfür getroffen werden müssen. Die gezeigte Lösung sieht stattdessen vor, mittels der optischen Einheit 50 zunächst Translationsfehler zu erfassen, die bei einem Verschieben entlang der Z-Maschinenachse, um die der Torsionsfehler bestimmt werden soll, entlang wenigstens einer der jeweils anderen X- und Y-Maschinenachsen bzw. in die entsprechende x- und y-Koordinatenrichtung entstehen. Dabei werden zusätzlich auch Translationsfehleranteile berücksichtigt, die unabhängig von dem eigentlichen zu ermittelnden Führungsfehler entlang der Z-Maschinenachse entstehen können.However, the inventors have recognized that this is only possible with a considerable outlay on equipment with regard to the measurement systems used, or that assumptions that are simplistic and falsify the accuracy of the measurement results have to be made for this. The solution shown provides instead, by means of the optical unit 50 first to detect translation errors that arise when moving along the Z machine axis around which the torsion error is to be determined, along at least one of the other X and Y machine axes or in the corresponding x and y coordinate directions. In this case, translation error components are also taken into account, which can arise independently of the actual guidance error to be determined along the Z machine axis.

Im Detail wird mit jedem der Reflektoren 52 aus 2 und somit sowohl in der x1- als auch der x2-Position ein entsprechender Translationsfehler ermittelt. Beispielhaft wird dabei im Folgenden der Translationsfehler beim Verschieben entlang der Z-Maschinenachse in die y-Richtung bzw. entlang der Y-Maschinenachse betrachtet. Es wäre aber ebenso möglich, z.B. die Verschiebung der Z-Maschinenachse in die x-Richtung bzw. entlang der X-Maschinenachse zu betrachten. Allgemein werden die entsprechenden Fehlerwerte gemäß einer gewählten Messauflösung an einzelnen z-Achswerten aufgezeichnet (d.h. es werden einzelne z-Positionen betrachtet). Aufgrund des gewählten Messaufbaus sind die ermittelten Translationsfehlerwerte aber auch von dem jeweiligen Erfassungsort in Form der x2-, x1-Position abhängig, auf die sie sich beziehen und an denen die Reflektoren 52 angeordnet sind.Details are given with each of the reflectors 52 out 2 and thus a corresponding translation error is determined in both the x 1 and the x 2 position. In the following, the translation error when moving along the Z machine axis in the y direction or along the Y machine axis is considered as an example. However, it would also be possible, for example, to consider the displacement of the Z machine axis in the x direction or along the X machine axis. In general, the corresponding error values are recorded on individual z-axis values according to a selected measurement resolution (ie individual z-positions are considered). Due to the selected measurement setup, the translation error values determined are also dependent on the respective detection location in the form of the x 2 , x 1 position to which they refer and to which the reflectors 52 are arranged.

Zu Beginn des Verfahrens werden mit der optischen Einheit 50 Translationsfehlerwerte entlang der gesamten Messstrecke M durch Bewegen der Z-Maschinenachse entlang dieser Strecke erfasst und in der Recheneinrichtung 32 hinterlegt. Auf diese Werte kann dann im Rahmen der folgenden Berechnungen zurückgegriffen werden.At the beginning of the procedure are with the optical unit 50 Translation error values along the entire measuring section M. by moving the Z machine axis along this route and recorded in the computing device 32 deposited. These values can then be used for the following calculations.

Im Einzelnen sind mit der gezeigten optischen Einheit 50 die folgenden Translationsfehler erfassbar, wobei auf die einleitend gewählte Nomenklatur Bezug genommen wird: z T ˜ y 1 ( x 1 , z ) = zTy ( z ) + s 1 z + h 1 zRz ( z )

Figure DE102018208189B4_0001
z T ˜ y 2 ( x 2 , z ) = zTy ( z ) + s 2 z + h 2 zRz ( z )
Figure DE102018208189B4_0002
The details are with the optical unit shown 50 the following translation errors can be recorded, whereby reference is made to the nomenclature chosen in the introduction: z T ˜ y 1 ( x 1 , z ) = zTy ( z ) + s 1 z + H 1 zRz ( z )
Figure DE102018208189B4_0001
z T ˜ y 2 ( x 2 , z ) = zTy ( z ) + s 2 z + H 2 zRz ( z )
Figure DE102018208189B4_0002

In diesen für das erfindungsgemäße Verfahren definierten Gleichungen (1) und (2) wird davon ausgegangen, dass die Translationsfehlerwerte einen identischen Translationsanteil zTy(z) umfassen. Dieser entspricht einem allein auf den eigentlichen Führungsfehler (bzw. Translations-Führungsfehler) beim Bewegen entlang der Z-Maschinenachse zurückzuführenden Translationsfehleranteil. Die weiteren Translationsfehleranteile in Form der weiteren Summanden der Gleichungen (1) und (2) sind hingegen auf andere Ursachen zurückzuführen und jeweils individuell auf einen der Reflektoren 52 bezogen (bzw. auf eine x-Position und einen h-Abstand).In these equations (1) and (2) defined for the method according to the invention, it is assumed that the translation error values comprise an identical translation component zTy (z). This corresponds to a translation error component that can be attributed solely to the actual guidance error (or translation guidance error) when moving along the Z machine axis. The further translation error components in the form of the further summands of equations (1) and (2), on the other hand, are due to other causes and each individually to one of the reflectors 52 related (or to an x-position and an h-distance).

Ein erster Translationsfehleranteil ist beispielsweise auf einen nicht idealen Verlauf der Laserstrahlen 44 zurückzuführen, der spätestens dann auftritt, wenn diese mittels der Prisma-Einheiten 46 in Richtung der Reflektoren 52 umgelenkt werden. Genauer gesagt können die entsprechenden Strahlen von einem eigentlich gewünschten (d. h. idealen) und sich parallel zu der betrachten Z-Maschinenachse erstreckenden Verlauf abweichen, entlang derer die optische Einheit 50 zum Erfassen des zTy-Translationsfehlers bewegt wird. Insbesondere können sich die Laserstrahlen 44 in einem Winkel α zu der Z-Maschinenachse (und/oder der hierzu parallel verlaufenden z-Koordinatenachse) erstrecken, wie in 2 entsprechend angedeutet. Dies kann auch in einem sich in die y-Koordinatenrichtung erstreckenden Anteil y2 und y1 resultieren, welcher in einem nicht auf einen Translationsfehler der Z-Maschinenachse zurückzuführenden Translationsfehleranteil resultiert. Die entsprechenden y1 und y2 -Anteile können mittels trigonometrischer Überlegungen bestimmt werden. Wie in den obigen Gleichungen (1) und (2) bereits angewandt, kann hierfür der aktuelle z-Wert (d.h. Positionswert entlang der Z-Maschinenachse und/oder z-Koordinatenachse) mit einem Koeffizienten s1 und s2 multipliziert werden. Dabei betrifft der Koeffizient S1 den Tangens des Winkels α1 und der Koeffizient s2 den Tangens des Winkels α2 .A first translation error component is due, for example, to a non-ideal course of the laser beams 44 due, which occurs at the latest when this by means of the prism units 46 towards the reflectors 52 be redirected. More precisely, the corresponding beams can deviate from an actually desired (ie ideal) course extending parallel to the considered Z machine axis along which the optical unit is located 50 is moved to detect the zTy translation error. In particular, the laser beams can 44 at an angle α to the Z machine axis (and / or the z coordinate axis running parallel thereto), as in FIG 2 indicated accordingly. This can also be done in a portion extending in the y-coordinate direction y 2 and y 1 result, which results in a translation error component that cannot be traced back to a translation error of the Z machine axis. The corresponding y 1 and y 2 - Proportions can be determined using trigonometric considerations. As already applied in the above equations (1) and (2), the current z value (ie position value along the Z machine axis and / or z coordinate axis) can be multiplied by a coefficient s 1 and s 2 for this purpose. The coefficient S 1 relates to the tangent of the angle α 1 and the coefficient s 2 is the tangent of the angle α 2 .

Ein weiterer in den Gleichungen (1) und (2) bereits berücksichtigter Fehleranteil resultiert aus dem gewählten Messaufbau und konkret dem Anordnen der Reflektoren 52 in den Abständen h1 und h2 zur Längsachse L bzw. Z-Maschinenachse. Dies wird im Folgenden anhand der lediglich schematischen 3 erläutert. In 3 ist das Koordinatensystem aus 2 in Draufsicht gezeigt, wobei die einzelnen Koordinatenachsen sich wiederum parallel zu den X-, Y- und Z-Maschinenachsen erstrecken und/oder mit diesen zusammenfallen. Ferner ist das Koordinatensystem derart orientiert, dass man von oben auf die z-Koordinatenachse blickt und diese sich senkrecht aus der Blattebene hinaus erstreckt. Im Folgenden lediglich Bezug nehmend auf einen der Reflektoren 52 erkennt man, dass dieser in Folge eines Torsionsfehlers um die Z-Maschinenachsen in einen Abstand yβ zu der x-Achse bewegt werden kann. Genauer gesagt kann die Torsion um die Z-Maschinenachsen dazu führen, dass der Reflektor 52 um den Winkel β aus seiner eigentlichen Position x1 verschwenkt wird. Der eigentlich mit dem Reflektor 52 erfasste Messwert kann somit von einer y-Komponente überlagert werden, welche einen entsprechenden Translationsfehleranteil bildet, der nicht auf einen eigentlichen Translations-Führungsfehler der Z-Maschinenachse zurückzuführen ist.Another error component already taken into account in equations (1) and (2) results from the selected measurement setup and specifically the arrangement of the reflectors 52 at the distances h 1 and h 2 to the longitudinal axis L. or. Z -Machine axis. This is explained below with the aid of the merely schematic 3 explained. In 3 the coordinate system is off 2 shown in plan view, the individual coordinate axes in turn extending parallel to the X, Y and Z machine axes and / or coinciding with these. Furthermore, the coordinate system is oriented in such a way that the z-coordinate axis is viewed from above and this extends perpendicularly out of the plane of the sheet. In the following, only with reference to one of the reflectors 52 it can be seen that, as a result of a torsion error, it can be moved around the Z machine axes at a distance y β from the x axis. More specifically, the torsion around the Z machine axes can cause the reflector 52 is pivoted by the angle β from its actual position x 1. The one with the reflector 52 The measured value recorded can thus be superimposed by a y component, which forms a corresponding translation error component that cannot be traced back to an actual translation guidance error of the Z machine axis.

Aufgrund trigonometrischer Überlegungen kann dieser Fehleranteil (bzw. die in 3 gezeigte yβ-Komponente) aus dem Abstandswert h1 multipliziert mit dem Tangens des Winkels β berechnet werden. Für die im Fall von Führungsfehlern eines Koordinatenmessgeräts 10 betrachteten sehr kleinen Winkelbeträge kann der Wert des Winkels β dabei mit dem Tangens dieses Winkels gleichgesetzt werden, sodass unmittelbar der dem Winkel β entsprechende Torsionsfehlerwert zRz(z) betrachtet und mit dem Abstand h1 multipliziert werden kann. Es versteht sich, dass auch für den zweiten Reflektor 52 an der Position x2 eine analoge Überlegung zutrifft, wie in der vorstehenden Gleichung (2) auch entsprechend berücksichtigt.Due to trigonometric considerations, this error component (or the one in 3 y β component shown) can be calculated from the distance value h 1 multiplied by the tangent of the angle β. For the case of guidance errors in a coordinate measuring machine 10 Considered very small angular amounts, the value of the angle β can be equated with the tangent of this angle, so that the torsional error value zRz (z) corresponding to the angle β can be viewed directly and multiplied by the distance h 1. It goes without saying that also for the second reflector 52 an analogous consideration applies at position x 2 , as also taken into account accordingly in the above equation (2).

Schließlich existiert noch der anhand der folgenden 4 erläuterte weitere Translationsfehleranteil, der ebenfalls nicht auf die eigentlich betrachtete Z-Maschinenachse bzw. deren Führungsfehler zurückzuführen ist, sondern auf Führungsfehler entlang einer weiteren Maschinenachse. Für den vorliegend gegebenen Aufbau wird dabei konkret ein Translationsfehleranteil betrachtet, der auf Torsionsfehler um die X-Maschinenachse zurückzuführen ist. Konkret wird hierbei berücksichtigt, dass bei einem Anordnen der optischen Einheit 50 und somit Bewegen der Reflektoren 52 in deren einzelnen x1- und x2-Positionen Translationsfehleranteile bzw. y-Komponenten entstehen, welche auf einen Torsionsfehler um die X-Maschinenachse zurückzuführen sind. In der 4 äußert sich der entsprechende Torsionsfehler xRx an den Positionen x1 und x2 in den an diesen Positionen entstehenden und lediglich beispielhaft unterschiedlich groß gezeigten Winkelfehler φ1, und φ2. Man erkennt, dass diese Winkelfehlern φ1, und φ2 auch mit entsprechenden y-Komponenten y1 und y2 einhergehen. Der effektiv aus diesen Winkelfehlern resultierende Translationsfehleranteil bei einem Bewegen entlang der Z-Maschinenachse in die y-Richtung entspricht dabei der Differenz aus den in 4 gezeigten y1- und y2 -Komponenten.Finally, there is one based on the following 4th explained further translation error component, which is also not due to the actually considered Z machine axis or its guiding errors, but to guiding errors along a further machine axis. For the structure given here, a translation error component is specifically considered, which can be traced back to torsion errors around the X machine axis. Specifically, it is taken into account here that when the optical unit is arranged 50 and thus moving the reflectors 52 in their individual x 1 and x 2 positions, translation error portions or y components arise, which can be traced back to a torsion error about the X machine axis. In the 4th the corresponding torsional error xRx is expressed at positions x 1 and x 2 in the angular errors φ 1 and φ 2 that arise at these positions and are only shown as examples of different sizes. It can be seen that these angle errors φ 1 and φ 2 also have corresponding y components y 1 and y 2 accompanied. The translation error component effectively resulting from these angle errors when moving along the Z machine axis in the y direction corresponds to the difference between the in 4th shown y 1 - and y 2 Components.

Aufgrund analoger trigonometrischer Überlegungen, wie vorstehend anhand von 3 erläutert, kann der entsprechende resultierende Translationsfehleranteil als Produkt des aktuellen z-Wertes mit der Differenz der gezeigten Winkelfehler φ2 und φ1, multipliziert werden. Dieser kann in einer der vorstehenden Gleichungen (1) oder (2) zusätzlich berücksichtigt werden. Ausgehend von der Gleichung (2) ergibt sich dabei z.B. die nachstehende Gleichung (3), mit der der entsprechende erweiterte Translationsfehler bestimmt werden kann. Die resultierende Gleichung (3) lautet wie folgt: z T ˜ ^ y 2 ( x 2 , z ) = zTy ( z ) + s 2 z + h 2 zRz ( z ) + ( φ 2 φ 1 ) z

Figure DE102018208189B4_0003
Based on analogous trigonometric considerations, as above with reference to 3 explained, the corresponding resulting translation error component can be multiplied as the product of the current z-value by the difference between the angle errors φ 2 and φ 1 shown. This can also be taken into account in one of the above equations (1) or (2). On the basis of equation (2), the following equation (3) results, for example, with which the corresponding extended translation error can be determined. The resulting equation (3) is as follows: z T ˜ ^ y 2 ( x 2 , z ) = zTy ( z ) + s 2 z + H 2 zRz ( z ) + ( φ 2 - φ 1 ) z
Figure DE102018208189B4_0003

Stellt man die Gleichungen (1) und (3) nach dem gemeinsamen darin enthaltenen Term zTy(z) um und setzt die entsprechenden Ausdrücke einander gleich, kann der folgende Zusammenhang erhalten werden: z T ˜ ^ y 2 ( x 2 , z ) -z T ˜ y ( x 1 ,z ) = ( s 2 s 1 ) z + ( φ 2 φ 1 ) z+ ( h 2 h 1 ) zRz ( z )

Figure DE102018208189B4_0004
If you convert equations (1) and (3) according to the common term zTy (z) they contain and equate the corresponding expressions, the following relationship can be obtained: z T ˜ ^ y 2 ( x 2 , z ) -z T ˜ y ( x 1 , e.g. ) = ( s 2 - s 1 ) z + ( φ 2 - φ 1 ) z + ( H 2 - H 1 ) zRz ( z )
Figure DE102018208189B4_0004

Dieser Ausdruck kann vereinfacht werden, indem eine Fehlergröße Δs̃ betrachtet wird, welche für jeden der Translationsfehler der Gleichungen (1) und (2) die vorstehend erläuterten Translationsfehleranteile aufgrund des schrägen bzw. nicht-idealen Verlaufs der Laserstrahlen umfasst sowie aufgrund der Winkelfehler um die X-Maschinenachse. This expression can be simplified by considering an error size Δs̃ which, for each of the translation errors of equations (1) and (2), includes the translation error components explained above due to the oblique or non-ideal course of the laser beams and due to the angular errors around the X -Machine axis.

Diese Fehlergröße lautet wie folgt: Δ s ˜ = ( s 2 s 1 ) + ( φ 2 φ 1 )

Figure DE102018208189B4_0005
This error size is as follows: Δ s ˜ = ( s 2 - s 1 ) + ( φ 2 - φ 1 )
Figure DE102018208189B4_0005

Ferner kann aus der vorstehenden Gleichung (4) die Differenz der h2- und h1-Werte als Δx bezeichnet werden. Basierend auf diesen Vereinfachungen kann die Gleichung (4) als folgende Gleichung (6) formuliert werden: z T ˜ ^ y 2 ( x 2 , z ) z T ˜ y 1 ( x 1 , z ) = Δ s ˜ z + Δ x zRz ( z )

Figure DE102018208189B4_0006
Furthermore, from the above equation (4), the difference between the h 2 and h 1 values can be designated as Δx. Based on these simplifications, equation (4) can be formulated as the following equation (6): z T ˜ ^ y 2 ( x 2 , z ) - z T ˜ y 1 ( x 1 , z ) = Δ s ˜ z + Δ x zRz ( z )
Figure DE102018208189B4_0006

Ein Umstellen der Gleichung nach den eigentlich interessierenden Torsionsfehlerwerten zRz(z) um die Z-Maschinenachse ergibt Folgendes: zRz ( z ) = z T ˜ ^ y 2 ( x 2 , z ) z T ˜ y 1 ( x 1 , z ) Δ s ˜ z Δ x

Figure DE102018208189B4_0007
A rearrangement of the equation according to the torsion error values zRz (z) that are actually of interest around the Z machine axis results in the following: zRz ( z ) = z T ˜ ^ y 2 ( x 2 , z ) - z T ˜ y 1 ( x 1 , z ) - Δ s ˜ z Δ x
Figure DE102018208189B4_0007

In dieser Gleichung sind die Torsionsfehlerwerte zRz(z) unbekannt. Gleiches gilt auch für die Fehlergröße Δs̃ bzw. das Produkt hiervon mit dem aktuellen z-Wert. Die letztere Unbekannte wäre unerheblich, falls die Schrägen s1 und s2 der Translationsmessung und auch die Winkelfehler φ1 und φ2 gleich wären, da die Fehlergröße Δs̃ dann den Wert 0 annehmen würde. Derartige Verhältnisse lassen sich aber nur mit einem erheblichen Einrichtungs- und Justieraufwand des Messaufbaus und der Vorrichtung erreichen. Das gezeigte Beispiel sieht deshalb vor, diese Fehlergröße Δs̃ zu ermitteln und rechnerisch zu berücksichtigen, anstatt sie mittels des geschilderten Einrichtungsaufwands sozusagen physikalisch zu eliminieren.In this equation, the torsional error values zRz (z) are unknown. The same also applies to the error size Δs̃ or the product thereof with the current z-value. The latter unknown would be irrelevant if the slopes s 1 and s 2 of the translation measurement and also the angle errors φ 1 and φ 2 were the same, since the error size Δs̃ would then assume the value 0. However, such conditions can only be achieved with a considerable outlay on setting up and adjusting the measurement setup and the device. The example shown therefore provides for this error variable Δs̃ to be determined and taken into account computationally, instead of physically eliminating it, so to speak, by means of the outlay on equipment.

In diesem Zusammenhang wurde zunächst erkannt, dass ohne wesentliche Genauigkeitseinbußen die Annahme getroffen werden kann, dass die Fehlergröße Δs̃ entlang der gesamten Messstrecke M konstant ist. Anders ausgedrückt haben die Erfinder erkannt, dass bei einem Bewegen entlang der Z-Maschinenachse die Schrägen s1 und s2 und die Winkelfehler φ1, und φ2 im Wesentlichen unveränderlich sind, da die Z-Maschinenachse bzw. deren Position auf diese Fehler wenig oder auch gar keinen Einfluss besitzt. Dies ermöglicht es, die entsprechende Fehlergröße Δs̃ entlang nur einer vergleichsweise kurzen Strecke zu erfassen und die Gültigkeit dieser Messung auch für außerhalb dieser Strecke liegende Bereiche anzunehmen. Die kurze Strecke liegt dabei ebenfalls in dem Bewegungsspektrum (bzw. entlang der allgemeinen Bewegungsachse und/oder der maximalen Bewegungsstrecke) der Z-Maschinenachse.In this context, it was initially recognized that the assumption can be made that the error size Δs̃ along the entire measuring section can be made without significant loss of accuracy M. is constant. In other words, the inventors have recognized that when moving along the Z machine axis, the bevels s 1 and s 2 and the angle errors φ 1 and φ 2 are essentially unchangeable, since the Z machine axis or its position has little effect on these errors or has no influence at all. This makes it possible to detect the corresponding error size Δs̃ along only a comparatively short route and to assume the validity of this measurement also for areas outside this route. The short distance also lies in the movement spectrum (or along the general movement axis and / or the maximum movement distance) of the Z machine axis.

Bei der kurzen Strecke handelt es sich um die vorstehend bereits anhand von 1 erläuterte Kurzmessstrecke A. Entlang dieser Kurzmessstrecke A werden in einem gesonderten Verfahrensschritt die in Gleichung (7) enthaltenen Torsionsfehlerwerte zRz ermittelt, und zwar für die z-Werte entlang eben dieser Kurzmessstrecke A. Hierfür wird die optische Einheit 50 am Messkopf 19 durch die Abtastvorrichtung 26 ersetzt. Möglichkeiten, um Torsionsfehler zRz um die Z-Maschinenachse mittels einer entsprechenden Abtastvorrichtung 26 und einem hiervon abgetasteten (wenn auch längeren) Referenzkörper 31 zu ermitteln, sind aus der vorstehend erläuterten DE 10 2008 024 444 A1 bekannt und werden dort insbesondere in Absatz [0077] erläutert. Alternativ können die Torsionsfehlerwerte zRz entlang der Kurzmesstrecke A mittels eines beliebigen anderen Verfahrens ermittelt werden, z.B. per optischer Verfahren.The short route is the one already based on FIG 1 explained short measuring section A. . Along this short measuring section A. in a separate process step, the in Torsional error values zRz contained in equation (7) are determined, specifically for the z-values along this short measuring section A. . The optical unit is used for this 50 on the measuring head 19th by the scanning device 26th replaced. Possibilities to eliminate torsion errors zRz around the Z-machine axis by means of a corresponding scanning device 26th and a reference body scanned by it (albeit a longer one) 31 are to be determined from the above-mentioned DE 10 2008 024 444 A1 are known and are explained there in particular in paragraph [0077]. Alternatively, the torsion error values can be zRz along the short measuring section A. can be determined by any other method, for example by optical methods.

Da somit zumindest entlang der Kurzmessstrecke A Torsionsfehlerwerte um die Z-Maschinenachse zRz(z) ermittelbar sind, enthält die Gleichung (7) lediglich noch eine Unbekannte in Form der Fehlergröße Δs̃. Stellt man die Gleichung (7) nach dieser verbleibenden Unbekannten um, kann eben diese Fehlergröße Δs̃ mittels der folgenden Gleichung (8) berechnet werden: Δ s ˜ = z T ˜ ^ y 2 ( x 2 , z ) z T ˜ y 1 ( x 1 , z ) zRz ( z ) Δ x z

Figure DE102018208189B4_0008
Since at least along the short measurement section A. Torsional error values around the Z machine axis zRz (z) can be determined, equation (7) only contains one unknown in the form of the error size Δs̃. If equation (7) is rearranged according to this remaining unknown, precisely this error quantity Δs̃ can be calculated using the following equation (8): Δ s ˜ = z T ˜ ^ y 2 ( x 2 , z ) - z T ˜ y 1 ( x 1 , z ) - zRz ( z ) Δ x z
Figure DE102018208189B4_0008

Als z-Wert kann dabei prinzipiell jeder beliebige z-Wert (d.h. jeder zi-Ort) innerhalb der Kurzmessstrecke A verwendet werden. Vorzugsweise werden verschiedene z-Werte in die Gleichung (8) eingesetzt und die dabei erhaltenen Ergebnisse werden gemittelt, woraus sich der Wert der Fehlergröße Δs̃ ergibt.In principle, any desired z value (ie every z i location) within the short measurement section can be used as the z value A. be used. Different z-values are preferably used in equation (8) and the results obtained are averaged, from which the value of the error quantity Δs̃ results.

Die in Gleichung (8) enthaltenen zTy-Translationsfehlerwerte wurden mittels der optischen Einheit 50 durch Bewegen der Z-Maschinenachse entlang der gesamten Messstrecke M zu Beginn des Verfahrens aufgezeichnet, wobei es sich um die jeweiligen Gesamtwerte handelt, welche auch die weiteren Translationsfehleranteile enthalten (siehe Gleichungen (1) und (2)). Es versteht sich, dass in Gleichung (8) nur zTy-Translationsfehlerwerte an z-Positionen entlang der Kurzmessstrecke A betrachtet werden. Ferner sind die z-Werte (entlang der Kurzmessstrecke A) wie auch der Δx-Wert aus dem Messaufbau bekannt. Schließlich handelt es sich bei den in Gleichung (8) eingesetzten zRz(z)-Torsionsfehlerwerte um die entlang der Kurzmessstrecke A messtechnisch ermittelten Fehlerwerte. Folglich kann die Fehlergröße Δs̃ zumindest entlang der Kurzmessstrecke A berechnet werden, wobei das Ergebnis aufgrund der vorstehend erläuterten Konstanz-Annahme auch für die gesamte Messstrecke M gilt.The zTy translation error values contained in equation (8) were determined by means of the optical unit 50 by moving the Z machine axis along the entire measuring path M. recorded at the beginning of the method, these being the respective total values which also contain the further translation error components (see equations (1) and (2)). It goes without saying that in equation (8) only zTy translation error values at z positions along the short measurement section A. to be viewed as. Furthermore, the z-values (along the short measurement section A. ) as well as the Δx-value known from the measurement setup. Finally, the zRz (z) torsional error values used in equation (8) are those along the short measurement section A. metrologically determined error values. Consequently, the error size Δs̃ can at least along the short measurement section A. can be calculated, with the result based on the constancy assumption explained above also for the entire measuring section M. applies.

In der vorstehend erläuterten Weise wurde somit die Fehlergröße Δs̃ basierend auf messtechnisch erfassten Werten ermittelt und, genauer gesagt, auf Basis dieser Messwerte berechnet. Basierend auf der vorstehend geschilderten Annahme, wonach diese Fehlergröße Δs̃ entlang der gesamten Messstrecke M als konstant angenommen wird, kann der entsprechend berechnete Wert z.B. in die vorstehend geschilderte Gleichung (7) eingesetzt werden. Anschließend können in dieser Gleichung z-Werte entlang der gesamten Messstrecke M und auch die messtechnisch ermittelten Translationsfehlerwerte zTy entlang der gesamten Messstrecke M eingesetzt werden. Folglich können Torsionsfehlerwerte zRz(z) um die Z-Maschinenachse an jeder z-Position entlang der Messstrecke M berechnet werden.In the manner explained above, the error size Δs̃ was thus determined based on measured values and, more precisely, calculated on the basis of these measured values. Based on the assumption outlined above, according to which this error variable Δs̃ along the entire measuring section M. is assumed to be constant, the correspondingly calculated value can be used, for example, in equation (7) described above. Then z-values can be used in this equation along the entire measuring section M. and also the metrologically determined translation error values zTy along the entire measuring section M. can be used. As a result, torsional error values zRz (z) around the Z machine axis at every z position along the measurement path M. be calculated.

Im Ergebnis gelangt man somit auf Basis lediglich entlang einer vergleichsweise kurzen Kurzmessstrecke A messtechnisch erfasster Torsionsfehlerwerte zRz um die Z-Maschinenachse zu entlang der gesamten Messstrecke M berechneten zRz-Torsionsfehlerwerten um eben diese Z-Maschinenachse. Im Gegensatz zu bisherigen Lösungen kann aufgrund der reduzierten Kurzmessstrecke A dabei auf einen vergleichsweise klein dimensionierten und daher kostengünstigen Referenzkörper 31 zurückgegriffen werden, der sich insbesondere nicht entlang der gesamten Messstrecke M, sondern lediglich entlang der kurzen Kurzmessstrecke A erstrecken muss.The result is thus obtained on the basis only along a comparatively short short measuring section A. Metrologically recorded torsional error values zRz around the Z machine axis along the entire measuring section M. calculated zRz torsional error values about this Z machine axis. In contrast to previous solutions, due to the reduced short measuring distance A. on a comparatively small and therefore inexpensive reference body 31 can be used, which in particular does not extend along the entire measuring section M. , but only along the short short measuring distance A. must extend.

Abschließend wird noch ein Ablaufschema anhand der 5 erläutert, in dem die wesentlichen Schritte des vorstehend erläuterten Verfahrens zusammengefasst sind. In dem Schritt S1 werden die zTy-Translationsfehlerwerte entlang der Z-Maschinenachse in der ersten Position x1 bestimmt. In dem Schritt S2 werden die zTy-Translationsfehlerwerte entlang der Z-Maschinenachse in der zweiten Position x2 bestimmt. Die Schritte S1 und S2 können dabei auch teilweise oder vollständig parallel zueinander ausgeführt werden, beispielsweise durch gemeinsames Verfahren der Reflektoren 52 mittels der optischen Einheit 50 aus 2.Finally, a flowchart based on the 5 explained, in which the essential steps of the method explained above are summarized. In step S1, the zTy translation error values are determined along the Z machine axis in the first position x 1 . In step S2, the zTy translation error values are determined along the Z machine axis in the second position x 2 . Steps S1 and S2 can also be carried out partially or completely parallel to one another, for example by moving the reflectors together 52 by means of the optical unit 50 out 2 .

Die Messwerte werden dabei entlang der gesamten Messstecke M aus 1 aufgezeichnet und somit an sämtlichen betrachteten Orten entlang dieser Messstrecke M (d.h. an sämtlichen z-Positionen, die gemäß der gewählten Messauflösung entlang der Z-Maschinenachse betrachtet werden). Man gelangt somit zu Werten für die Ausdrücke auf den linken Seiten der vorstehend erläuterten Gleichungen (1) und (2), wobei die einzelnen Fehleranteile, aus denen sich diese Werte zusammensetzen, auf der rechten Seite dieser Gleichungen noch nicht bekannt sind.The measured values are taken along the entire measuring section M. out 1 recorded and thus at all the locations considered along this measuring section M. (ie at all z positions that are considered according to the selected measurement resolution along the Z machine axis). Values for the expressions on the left-hand sides of the above-explained equations (1) and (2) are thus obtained, where the individual error components that make up these values are not yet known on the right-hand side of these equations.

In dem Schritt S3 wird zum Ermitteln der unbekannten Fehlergröße Δs̃ der Torsionsfehler zRz um die Z-Maschinenachse durch Abtasten des Referenzkörpers 31 ermittelt. Man erhält somit für die z-Werte entlang der Kurzmessstrecke A aus 1 messtechnisch erfasste erste Torsionsfehlerwerte um die Z-Maschinenachse.In step S3, to determine the unknown error variable Δs̃, the torsion error zRz about the Z machine axis is used by scanning the reference body 31 determined. One thus obtains for the z-values along the short measurement section A. out 1 First torsional error values measured by measurement around the Z machine axis.

In dem Schritt S4 wird daraufhin mittels der vorigen Gleichung (8) die Fehlergröße Δs̃ auf Basis der ermittelten Messwerte rechnerisch bestimmt.In step S4, the error size Δs̃ is then determined arithmetically on the basis of the measured values determined using the previous equation (8).

In dem abschließenden Schritt S5 wird mittels der vorigen Gleichung (7) durch Einsetzen der Fehlergröße Δs̃\ sowie der messtechnisch erfassten Translationsfehlerwerte der Torsionsfehler zRz um die Z-Maschinenachse entlang der gesamten Messstrecke M, welche die Kurzmessstrecke A in der Länge übersteigt, berechnet.In the final step S5, the torsion error zRz about the Z machine axis along the entire measuring section is calculated using the previous equation (7) by inserting the error magnitude Δs̃ \ and the translation error values recorded by measurement M. , which is the short measurement distance A. exceeds in length, calculated.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann auch allgemein vorgesehen sein, zum Ermitteln der Torsionsfehlerwerte die ersten (entlang der Kurzmessstrecke A gemessenen) und zweiten (berechneten) Torsionsfehlerwerte zu kombinieren. Insbesondere wenn sich die Messstrecke M und Kurzmessstrecke A wie in 1 gezeigt überlappen, können entlang der Kurzmessstrecke A die gemessenen und in dem verbleibenden Anteil der Messstrecke M, der sich nicht mit der Kurzmessstrecke A überlappt, die berechneten Torsionsfehlerwerte betrachtet und beispielsweise zum dortigen Kalibrieren der Z-Maschinenachse verwendet werden.Within the scope of the present disclosure, provision can also generally be made for determining the torsional error values to be the first (along the short measurement section A. measured) and second (calculated) torsional error values. Especially when the measuring section M. and short measuring distance A. as in 1 can overlap shown along the short measurement section A. the measured and in the remaining part of the measuring section M. that does not deal with the short measuring distance A. overlaps, the calculated torsional error values are considered and used, for example, to calibrate the Z machine axis there.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
Vorrichtung / KoordinatenmessgerätDevice / coordinate measuring machine
1212th
BasisBase
1414th
Portalportal
1616
SchlittenSledge
1818th
PinoleQuill
1919th
MesskopfMeasuring head
20-2420-24
Maßstabscale
2626th
AbtastvorrichtungScanning device
3030th
Maßstabscale
3131
ReferenzkörperReference body
3232
RecheneinrichtungComputing device
3333
AuswerteeinrichtungEvaluation device
3434
SteuereinrichtungControl device
3535
BerechnungseinrichtungCalculation device
4040
MesseinrichtungMeasuring device
4242
LaserstrahlquelleLaser beam source
4444
LaserstrahlenLaser beams
4646
Prisma-EinheitPrism unit
5050
optische Einheitoptical unit
5252
Reflektorreflector
MM.
MessstreckeMeasuring section
AA.
KurzmessstreckeShort measuring distance
LL.
LängsachseLongitudinal axis
X, Y, ZX, Y, Z
MaschinenachseMachine axis
h1, h2h1, h2
AbstandswertDistance value
y1, y2y1, y2
y-(Fehler)Komponentey- (error) component
x1, x2x1, x2
x-(Fehler)Komponentex (error) component
φφ
WinkelfehlerAngle error
zTx(zi), zTy(zi)zTx (zi), zTy (zi)
TranslationsfehlerTranslation error
zTz(zi)zTz (zi)
PositionsfehlerPosition error
zRz(zi)zRz (zi)
TorsionsfehlerTorsion failure
zRy(zi), zRx(zi)zRy (zi), zRx (zi)
RotationsfehlerRotation error
∆s∆s
FehlergrößeError size

Claims (11)

Verfahren zum Ermitteln von Torsionsfehlerwerten (zRz) bei einer vorzugsweise als Koordinatenmessgerät ausgebildeten Vorrichtung (10), die wenigstens eine ansteuerbare Maschinenachse (X, Y, Z) umfasst, umfassend: - Ermitteln von Translationsfehlerwerten (zTy1,2) für die Maschinenachse (X, Y, Z) basierend auf Messwerten, die auf Basis eines Bewegens der Maschinenachse (X, Y, Z) entlang einer Messstrecke (M) gewonnen wurden; - Ermitteln von ersten Torsionsfehlerwerten (zRz) für die Maschinenachse (X, Y, Z) basierend auf Messwerten, die entlang einer Kurzmessstrecke (A) gewonnen wurden, wobei die Kurzmessstrecke (A) kürzer als die Messstrecke (M) ist; - Ermitteln einer Fehlergröße (Δs̃) basierend auf den ersten Torsionsfehlerwerten (zRz); - Berechnen von zweiten Torsionsfehlerwerten (zRz) für die Maschinenachse (X, Y, Z) auf Basis der Fehlergröße (Δs̃) und der Translationsfehlerwerte (zTy1,2).Method for determining torsional error values (zRz) in a device (10), preferably designed as a coordinate measuring machine, which comprises at least one controllable machine axis (X, Y, Z), comprising: determining translation error values (zTy 1,2 ) for the machine axis (X , Y, Z) based on measured values obtained on the basis of moving the machine axis (X, Y, Z) along a measuring section (M); - Determination of first torsional error values (zRz) for the machine axis (X, Y, Z) based on measured values that were obtained along a short measuring section (A), the short measuring section (A) being shorter than the measuring section (M); - Determination of an error size (Δs̃) based on the first torsion error values (zRz); - Calculation of second torsion error values (zRz) for the machine axis (X, Y, Z) on the basis of the error size (Δs̃) and the translation error values (zTy 1,2 ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweiten Torsionsfehlerwerte (zRz) für einen Bereich berechnet werden, der außerhalb der Kurzmessstrecke (A) liegt.Procedure according to Claim 1 , the second torsional error values (zRz) being calculated for a range that lies outside the short measuring distance (A). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Kurzmessstrecke (A) entlang eines Referenzkörpers (31) erstreckt und die Messwerte durch Abtasten des Referenzkörpers (31) gewonnen wurden.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the short measurement section (A) extends along a reference body (31) and the measured values were obtained by scanning the reference body (31). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Translationsfehlerwerte (zTy1,2) erste und zweite Translationsfehlerwerte (zTy1, zTy2) für die Maschinenachse (X, Y, Z) umfassen, die jeweils basierend auf Messwerten ermittelt werden, die auf Basis eines Bewegens der Maschinenachse (X, Y, Z) entlang der Messstrecke (M) gewonnen wurden; und wobei die ersten und zweiten Translationsfehlerwerte (zTy1, zTy2) vorzugsweise auf Basis von Messwerten ermittelt werden, die in zu der Maschinenachse (X, Y, Z) beabstandeten Messpositionen (x1, x2) ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the translation error values (zTy 1,2 ) comprise first and second translation error values (zTy 1 , zTy 2 ) for the machine axis (X, Y, Z), which are each determined based on measured values based on a movement of the machine axis (X, Y, Z) along the measuring section (M) were obtained; and wherein the first and second translation error values (zTy 1 , zTy 2 ) are preferably determined on the basis of measurement values that are determined in measurement positions (x 1 , x 2 ) spaced from the machine axis (X, Y, Z). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die Maschinenachse (X, Y, Z) in einem Winkel zur Horizontalen erstreckt.Method according to one of the preceding claims, wherein the machine axis (X, Y, Z) extends at an angle to the horizontal. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Translationsfehlerwerte (zTy1,2) basierend auf mittels wenigstens einer optischen Messeinrichtung (40) erfassten Messwerten bestimmt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the translation error values (zTy 1,2 ) are determined based on measured values acquired by means of at least one optical measuring device (40). Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Fehlergröße (Δs̃) wenigstens einen ersten Translationsfehleranteil (s1*z, s2*z) umfasst, der zumindest anteilig aus einem nicht-idealen Verlauf eines optischen Messstrahls (44) resultiert.Procedure according to Claim 6 , wherein the error size (Δs̃) comprises at least a first translation error component (s 1 * z, s 2 * z) which results at least in part from a non-ideal course of an optical measuring beam (44). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fehlergröße (Δs̃) wenigstens einen zweiten Translationsfehleranteil (φ1*z, φ2*z) umfasst, der zumindest anteilig aus einem Führungsfehler entlang einer weiteren Maschinenachse (X, Y, Z) resultiert.Method according to one of the preceding claims, wherein the error size (Δs̃) comprises at least a second translation error component (φ 1 * z, φ 2 * z), which results at least partially from a guidance error along a further machine axis (X, Y, Z). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Anteil der Fehlergröße (Δs̃) konstant entlang der Messstrecke (M) ist.Method according to one of the preceding claims, wherein at least a portion of the error variable (Δs̃) is constant along the measuring section (M). Verfahren nach Anspruch 4, wobei die ersten und zweiten Translationsfehlerwerte (zTy1, zTy2) an einer gegebenen Position entlang der Messstrecke (M) zumindest einen gleichen Translationsfehleranteil (zTy) umfassen.Procedure according to Claim 4 , wherein the first and second translation error values (zTy 1 , zTy 2 ) at a given position along the measurement path (M) comprise at least one equal translation error component (zTy). Vorrichtung (10), insbesondere Koordinatenmessgerät, mit wenigstens einer ansteuerbaren Maschinenachse (X, Y, Z), einer Auswerteeinrichtung (33) und einer Berechnungseinrichtung (35) wobei die Auswerteeinrichtung (33) dazu eingerichtet ist: - Translationsfehlerwerte (zTy1,2) für die Maschinenachse (X, Y, Z) basierend auf Messwerten zu ermitteln, die auf Basis eines Bewegens der Maschinenachse (X, Y, Z) entlang einer Messstrecke (M) gewinnbar sind; - erste Torsionsfehlerwerte (zRz) für die Maschinenachse (X, Y, Z) basierend auf Messwerten zu ermitteln, die entlang einer Kurzmessstrecke (A) gewinnbar sind, wobei die Kurzmessstrecke (A) kürzer als die Messstrecke (M) ist; und - eine Fehlergröße (Δs̃) basierend auf den ersten Torsionsfehlerwerten (zRz) zu ermitteln; und wobei die Berechnungseinrichtung (35) dazu eingerichtet ist, zweite Torsionsfehlerwerte (zRz) für die Maschinenachse (X, Y, Z) auf Basis der Fehlergröße (Δs̃) und der Translationsfehlerwerte (zTy1,2) zu berechnen.Device (10), in particular coordinate measuring machine, with at least one controllable machine axis (X, Y, Z), an evaluation device (33) and a calculation device (35), the evaluation device (33) being set up for: - Translation error values (zTy 1,2 ) to determine for the machine axis (X, Y, Z) based on measured values that can be obtained on the basis of moving the machine axis (X, Y, Z) along a measuring section (M); - to determine first torsional error values (zRz) for the machine axis (X, Y, Z) based on measured values which can be obtained along a short measuring section (A), the short measuring section (A) being shorter than the measuring section (M); and - to determine an error size (Δs̃) based on the first torsion error values (zRz); and wherein the calculation device (35) is set up to calculate second torsion error values (zRz) for the machine axis (X, Y, Z) on the basis of the error size (Δs̃) and the translation error values (zTy 1,2 ).
DE102018208189.1A 2018-05-24 2018-05-24 Method and device for determining the torsional errors of a machine axis Active DE102018208189B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018208189.1A DE102018208189B4 (en) 2018-05-24 2018-05-24 Method and device for determining the torsional errors of a machine axis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018208189.1A DE102018208189B4 (en) 2018-05-24 2018-05-24 Method and device for determining the torsional errors of a machine axis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102018208189A1 DE102018208189A1 (en) 2019-11-28
DE102018208189B4 true DE102018208189B4 (en) 2021-05-20

Family

ID=68499377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018208189.1A Active DE102018208189B4 (en) 2018-05-24 2018-05-24 Method and device for determining the torsional errors of a machine axis

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018208189B4 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020208567B4 (en) 2020-07-08 2022-04-07 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Calibration of a reference body for determining the guidance error of a machine axis

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3781674T2 (en) * 1987-01-20 1993-04-15 Warner Swasey Co POSITION DETERMINATION METHOD WITHIN THE MEASURING SPACE OF A COORDINATE MEASURING DEVICE AND THE LIKE AND SYSTEM THEREFOR.
DE4421302C1 (en) * 1994-06-17 1995-12-07 Leitz Mestechnik Gmbh Measurement of roll angle of axis in coordinate measurement machine
DE19830646A1 (en) * 1998-07-09 2000-01-27 Brown & Sharpe Gmbh Correcting geometrical collection of errors in axis of coordinate measuring machine by applying correction factor derived from part of volume to measurement result
DE102008024444A1 (en) * 2008-05-14 2009-12-03 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Method for calibrating coordinate measuring device with measuring head, involves arranging reference body in measuring volume relative to coordinate axis of coordinate measuring device which is to be calibrated

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3781674T2 (en) * 1987-01-20 1993-04-15 Warner Swasey Co POSITION DETERMINATION METHOD WITHIN THE MEASURING SPACE OF A COORDINATE MEASURING DEVICE AND THE LIKE AND SYSTEM THEREFOR.
DE4421302C1 (en) * 1994-06-17 1995-12-07 Leitz Mestechnik Gmbh Measurement of roll angle of axis in coordinate measurement machine
DE19830646A1 (en) * 1998-07-09 2000-01-27 Brown & Sharpe Gmbh Correcting geometrical collection of errors in axis of coordinate measuring machine by applying correction factor derived from part of volume to measurement result
DE102008024444A1 (en) * 2008-05-14 2009-12-03 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Method for calibrating coordinate measuring device with measuring head, involves arranging reference body in measuring volume relative to coordinate axis of coordinate measuring device which is to be calibrated

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018208189A1 (en) 2019-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0986732B1 (en) Measurement of grooves and long waves on rails with a longitudinal streak of light
DE102006013584B4 (en) Device for measuring components
DE602005005839T2 (en) USE OF SURFACE TESTS
EP1658471B1 (en) Method for the determination of systematic geometric deviations in technical multi-body systems
DE60018412T2 (en) CONTROL UNIT FOR MEASURING INSTRUMENT
WO2001088471A1 (en) Method and device for determining the 3d profile of an object
DE3740070A1 (en) TURN SLEWING DEVICE FOR TEST COOKING OF COORDINATE MEASURING DEVICES
EP0254772A2 (en) Method of determination of the diameter of the wheels of rail vehicles and device for this
EP2199732A1 (en) Device with roughness measuring probe and the corresponding method
WO2016055494A1 (en) Detecting geometric movement guidance deviations in a coordinate measuring device or a machine tool
DE102017213444B4 (en) Method and apparatus for inspecting a positioning machine using a laser tracking interferometer
WO2003081168A2 (en) Method for determining and correcting guiding errors in a coordinate measuring device
DE2649641A1 (en) MACHINE FOR MEASURING THE DIMENSIONS OF WORKPIECES
DE102019110508A1 (en) Method for controlling a coordinate measuring machine and a coordinate measuring machine
DE102018208189B4 (en) Method and device for determining the torsional errors of a machine axis
EP3023810B1 (en) Location system and method
EP1316777A1 (en) Method and device for the three dimensional measuring of workpieces on a machine tool
EP2578988A1 (en) Scanning white-light interferometer and method for spatially resolved optical measurement of the surface geometry of an object
DE4345095C1 (en) Precision spatial point determination device for measuring machine
DE19830646C2 (en) Method for correcting geometric sequence errors of a coordinate measuring machine
DE102020208567B4 (en) Calibration of a reference body for determining the guidance error of a machine axis
EP1071924A1 (en) Laser measuring method for determining the azimuth, elevation and offset of two tool spindles relative to a reference plane
DE10214489A1 (en) Guidance error determination method, for use with metrology or coordinate measurement instruments, whereby guidance errors are related to a particular factor and determined as a function of the factor using finite element analysis
DE102021102619A1 (en) CONTROL UNIT AND CONTROL METHOD
DE3241074A1 (en) Method for error compensation in three-dimensional measuring and/or marking-out instruments

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final