DE102021118864A1

DE102021118864A1 - Kalibrierverfahren

Info

Publication number: DE102021118864A1
Application number: DE102021118864.4A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Nara
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2021-07-21
Publication date: 2022-02-24
Also published as: JP2022030750A; JP7438056B2; US20220042782A1; US11525664B2; CN114061444A

Abstract

Ein Kalibrierverfahren enthält die Schritte Anordnen einer zu messenden Struktur bei einer ersten Position, Messen einer ersten Entfernung von einem Laserinterferometer (16) zu einem Reflektor (15) und Messen erster Koordinaten eines zu messenden Körpers (14), Bewegen der zu messenden Struktur zu einer zweiten Position, Messen einer zweiten Entfernung vom Laserinterferometer (16) zum Reflektor (15) und Messen zweiter Koordinaten der zu messenden Struktur mit der Koordinatenmessvorrichtung (S), während die zu messende Struktur sich bei der zweiten Position befindet, Bestimmen eines Skalenfehlers des Bezugsmittels (P), Montieren des Bezugsmittels (P), Messen des Intervalls zwischen zu messenden Objekten (A1, A2) und Berechnen eines Kalibrierwerts des Intervalls zwischen den zu messenden Objekten (A1, A2).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Kalibrierverfahren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Koordinatenmessvorrichtung ist als eine Messeinrichtung zum Messen von Abmessungen und Geometrien eines zu messenden Objekts bekannt.
Die Koordinatenmessvorrichtung wird unter Verwendung eines Bezugsmittels wie z. B. einer Kugelplatte kalibriert, um eine Messgenauigkeit aufrechtzuerhalten (siehe z. B. das Japanische Patent Nr. 4,584,029 ).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Auf einer Kugelplatte sind mehrere Bezugskugeln in vorgegebenen Intervallen angeordnet. Es ist denkbar, das Intervall zwischen den Bezugskugeln unter Verwendung einer Koordinatenmessvorrichtung zu kalibrieren. Allerdings besteht aufgrund des Vorliegens von Skalenfehlern in der Koordinatenmessvorrichtung das Problem, dass das Intervall nicht mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann, wenn das Intervall zwischen den mehreren Bezugskugeln der Kugelplatte unter Verwendung der Koordinatenmessvorrichtung gemessen wird.
Die vorliegende Offenbarung ist auf diese Punkte gerichtet und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, die Genauigkeit der Kalibrierung eines Bezugsmittels zu verbessern.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Ein Kalibrierverfahren gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Kalibrierverfahren zum Kalibrieren mit einer Koordinatenmessvorrichtung eines Intervalls zwischen mehreren zu messenden Objekten in einem Bezugsmittel, wobei das Verfahren die Schritte Anordnen einer zu messenden Struktur, die zum Messen eines Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung bei einer ersten Position in einer Messrichtung des Skalenfehlers verwendet wird, wobei die zu messende Struktur einen zu messenden Körper und einen Reflektor, der mit dem zu messende Körper verbunden ist, enthält, Messen einer ersten Entfernung von einem Laserinterferometer zum Reflektor, indem das Laserinterferometer veranlasst wird, den Reflektor in der Messrichtung mit einem Laserstrahl zu bestrahlen und erste Koordinaten in der Messrichtung des zu messenden Körpers mit der Koordinatenmessvorrichtung zu messen, während die zu messende Struktur sich bei der ersten Position befindet, Bewegen der zu messenden Struktur in der Messrichtung zu einer zweiten Position, die von der ersten Position verschieden ist, Messen einer zweiten Entfernung vom Laserinterferometer zum Reflektor, indem das Laserinterferometer veranlasst wird, den Reflektor in der Messrichtung mit dem Laserstrahl zu bestrahlen und zweite Koordinaten in der Messrichtung des zu messenden Körpers mit der Koordinatenmessvorrichtung zu messen, während die zu messende Struktur sich bei der zweiten Position befindet, Bestimmen eines Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung durch Vergleichen (i) einer Differenz zwischen der ersten Entfernung und der zweiten Entfernung und (ii) einer Differenz zwischen den ersten Koordinaten und den zweiten Koordinaten, Anordnen des Bezugsmittels derart, dass die mehreren zu messenden Objekte in der Messrichtung der Koordinatenmessvorrichtung positioniert sind, Messen des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten mit der Koordinatenmessvorrichtung nach dem Anordnen des Bezugsmittels und Berechnen eines Kalibrierwerts des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten des Bezugsmittels durch Korrigieren anhand des Skalenfehlers eines Ergebnisses des Messens des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten der Koordinatenmessvorrichtung enthält.
Beim Messen der ersten Koordinaten kann die Koordinatenmessvorrichtung mehrere Koordinaten von mehreren Positionen am zu messenden Körper messen und die ersten Koordinaten, die eine vorgegebene Position des zu messenden Körpers angeben, auf der Grundlage der mehreren gemessenen Koordinaten festlegen.
Beim Bewegen der zu messenden Struktur kann die zu messende Struktur um eine Entfernung bewegt werden, die einem Spezifikationswert des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten entspricht.
Beim Bewegen der zu messenden Struktur kann die zu messende Struktur entlang einer Schiene bewegt werden, deren Längsrichtung mit der Messrichtung übereinstimmt.
Beim Bewegen der zu messenden Struktur kann die zu messende Struktur um eine Entfernung, die dem Spezifikationswert des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten entspricht, entlang der Schiene, deren Längsrichtung mit der Messrichtung übereinstimmt, bewegt werden.
Beim Anordnen des Bezugsmittels kann das Bezugsmittel bei einer Position angeordnet werden, bei der die zu messende Struktur angeordnet war.
Beim Anordnen des Bezugsmittels kann das Bezugsmittel derart angeordnet werden, dass die mehreren zu messenden Objekte bei der ersten Position und der zweiten Position positioniert sind.
Beim Anordnen des Bezugsmittels kann das Bezugsmittel auf einer Oberseite eines Sockels, der bei der Position angeordnet ist, bei der die zu messende Struktur angeordnet war, angeordnet werden.
Beim Messen des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten mit der Koordinatenmessvorrichtung kann ein Intervall zwischen Positionen von mehreren Blenden, die jeweils die mehreren zu messenden Objekte berühren, als ein Intervall zwischen den zu messenden Objekten festgelegt werden.
Ein Kalibrierverfahren gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Kalibrierverfahren zum Kalibrieren mit einer Koordinatenmessvorrichtung eines Intervalls zwischen mehreren zu messenden Objekten in einem Bezugsmittel, wobei das Verfahren die Schritte Anordnen einer zu messenden Struktur, die zum Messen eines Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung bei einer ersten Position in einer Messrichtung des Skalenfehlers verwendet wird, wobei die zu messende Struktur einen zu messenden Abschnitt und einen Reflexionsabschnitt, der einen abgestrahlten Laserstrahl widerspiegelt, enthält, Messen einer ersten Entfernung von einem Laserinterferometer zum Reflexionsabschnitt, indem das Laserinterferometer veranlasst wird, den Reflexionsabschnitt in der Messrichtung mit einem Laserstrahl zu bestrahlen und erste Koordinaten in der Messrichtung des zu messenden Abschnitts mit der Koordinatenmessvorrichtung zu messen, während die zu messende Struktur sich bei der ersten Position befindet, Bewegen der zu messenden Struktur in der Messrichtung zu einer zweiten Position, die von der ersten Position verschieden ist, Messen einer zweiten Entfernung vom Laserinterferometer zum Reflexionsabschnitt, indem das Laserinterferometer veranlasst wird, den Reflexionsabschnitt in der Messrichtung mit dem Laserstrahl zu bestrahlen und zweite Koordinaten in der Messrichtung des zu messenden Abschnitts mit der Koordinatenmessvorrichtung zu messen, während die zu messende Struktur sich bei der zweiten Position befindet, Bestimmen eines Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung durch Vergleichen (i) einer Differenz zwischen der ersten Entfernung und der zweiten Entfernung und (ii) einer Differenz zwischen den ersten Koordinaten und den zweiten Koordinaten, Anordnen des Bezugsmittels derart, dass die mehreren zu messenden Objekte in der Messrichtung der Koordinatenmessvorrichtung positioniert sind, Messen des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten mit der Koordinatenmessvorrichtung nach dem Anordnen des Bezugsmittels und Berechnen eines Kalibrierwerts des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten des Bezugsmittels durch Korrigieren anhand des Skalenfehlers eines Ergebnisses des Messens des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten der Koordinatenmessvorrichtung enthält.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Genauigkeit des Kalibrierens eines Bezugsmittels zu verbessern.
Figurenliste

1 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Kalibrieren eines Intervalls zwischen mehreren Bezugskugeln eines Bezugsmittels gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Bestimmen eines Skalenfehlers einer Koordinatenmessvorrichtung S.
3 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Messen eines Intervalls zwischen mehreren Bezugskugeln, die in einer Kugelplatte P enthalten sind.
4 ist ein Diagramm zum Erläutern eines weiteren Beispiels der Geometrie eines zu messenden Körpers 14.
5 ist ein Diagramm zum Erläutern eines weiteren Beispiels der Geometrie des zu messenden Körpers 14 und eines Reflektors 15.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
<Überblick über ein Kalibrierverfahren>
Das Kalibrierverfahren ist ein Verfahren zum Kalibrieren eines Intervalls zwischen mehreren zu messenden Objekten in einem Bezugsmittel mit einer Koordinatenmessvorrichtung (d. h. einer Koordinatenmessmaschine). Die mehreren zu messenden Objekte sind z. B. mehrere Bezugskugeln, die in einer Kugelplatte enthalten sind, oder mehrere Blenden, die in der Kugelplatte enthalten sind. Das vorliegende Kalibrierverfahren i) bestimmt einen Skalenfehler der Koordinatenmessvorrichtung zum Messen der mehreren zu messenden Objekte und ii) kalibriert das Intervall zwischen den mehreren zu messenden Objekten, die im Bezugsmittel enthalten sind, auf der Grundlage des bestimmten Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung und des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten, das durch die Koordinatenmessvorrichtung gemessen wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Verfahren zum Kalibrieren des Intervalls zwischen zwei Bezugskugeln unter mehreren Bezugskugeln, die in der Kugelplatte enthalten sind, als Beispiel beschrieben.
<Ablaufplan des Kalibrierverfahrens>
1 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Kalibrieren des Intervalls zwischen den mehreren Bezugskugeln eines Bezugsmittels gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 2 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Bestimmen des Skalenfehlers einer Koordinatenmessvorrichtung S. 3 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Messen des Intervalls zwischen den mehreren Bezugskugeln, die in einer Kugelplatte P enthalten sind.
2 zeigt einen Zustand, in dem Werkzeuge, die zum Messen des Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung S verwendet werden, nämlich eine Schiene 12, ein Schieber 13, ein zu messender Körper 14, ein Reflektor 15 und ein Laserinterferometer 16 auf einer Tuschierplattenoberfläche 10 der Koordinatenmessvorrichtung S angeordnet sind. Im vorliegenden Kalibrierverfahren wird das Intervall zwischen den mehreren Bezugskugeln durch a) Durchführen von Messungen, um den Skalenfehler zu bestimmen, unter Verwendung der Werkzeuge, die in 2 gezeigt sind, und einer Sonde 11 der Koordinatenmessvorrichtung S und dann b) Anordnen der Kugelplatte P an der Tuschierplattenoberfläche 10 und Messen des Intervalls zwischen den mehreren Bezugskugeln, die in der Kugelplatte P enthalten sind, kalibriert, wie in 3 gezeigt ist. Eine Berechnung zum Bestimmen des Skalenfehlers wird z. B. durch einen Computer (der nicht gezeigt ist) durchgeführt.
Die Tuschierplattenoberfläche 10 ist eine Oberfläche einer Tuschierplatte, die in der Koordinatenmessvorrichtung S enthalten ist. Die Sonde 11 ist eine Sonde, die in der Koordinatenmessvorrichtung S enthalten ist. Die Schiene 12 ist ein Gegenstand mit einer rechteckigen Parallelepipedform, der an der Tuschierplattenoberfläche 10 angeordnet ist.
Der Schieber 13, der zu messende Körper 14 und der Reflektor 15 sind in einer zu messenden Struktur enthalten, deren Bewegungsentfernung jeweils durch die Koordinatenmessvorrichtung S und das Laserinterferometer 16 gemessen wird, um den Skalenfehler zu messen. Der Schieber 13 wird mit dem zu messenden Körper 14 und dem Reflektor 15 kombiniert und bewegt sich auf einer Oberseite der Schiene 12. Der zu messende Körper 14 ist ein Gegenstand, dessen Position durch die Koordinatenmessvorrichtung S, die bewirkt, dass die Sonde 11 den zu messenden Körper 14 berührt, gemessen wird, und enthält
z. B. einen kugelförmigen Abschnitt. Der Reflektor 15 ist ein Gegenstand, der einen Laser, der durch das Laserinterferometer 16 abgestrahlt wird, retroreflektiert, und enthält eine ebene Oberfläche, die dem Laserinterferometer 16 zugewandt ist. Das Laserinterferometer 16 misst eine Entfernung zwischen dem Laserinterferometer 16 und dem Reflektor 15 durch Bestrahlen des Reflektors 15 mit einem Laserstrahl. Ein Sockel 17, der in 3 gezeigt ist, ist ein Sockel, an dem die Kugelplatte P angeordnet ist.
Die Prozedur des Kalibrierverfahrens wird unten gemäß dem Ablaufplan, der in 1 gezeigt ist, beschrieben.
Im ersten Schritt, in dem die Werkzeuge an der Tuschierplattenoberfläche 10 angeordnet sind, wie in 2 gezeigt ist, wird der Schieber 13 bei der ersten Position, die eine Position auf der Oberseite der Schiene 12 ist, angeordnet (Schritt S11). Speziell wird die zu messende Struktur, die den zu messenden Körper 14 und den Reflektor 15, der mit dem zu messenden Körper 14 verbunden ist, die zum Messen des Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung S verwendet werden, enthält, bei einer ersten Position in einer Messrichtung des Skalenfehlers angeordnet. Die Messrichtung stimmt mit der Längsrichtung der Schiene 12 überein. Eine Position der zu messenden Struktur ist eine Position eines der Abschnitte des Schiebers 13, des zu messenden Körpers 14 und des Reflektors 15, die in der zu messenden Struktur enthalten sind, und ist z. B. die Zentrumsposition einer Kugel, die im zu messenden Körper 14 enthalten ist.
Im nächsten Schritt misst das Laserinterferometer 16 eine erste Entfernung und misst die Koordinatenmessvorrichtung S erste Koordinaten, während die zu messende Struktur sich bei der ersten Position befindet (Schritt S12). Speziell misst das Laserinterferometer 16 die erste Entfernung vom Laserinterferometer 16 zum Reflektor 15 durch Bestrahlen des Reflektors 15 mit dem Laserstrahl in der Messrichtung. Die Koordinatenmessvorrichtung S misst die ersten Koordinaten der zu messenden Struktur in der Messrichtung. Die Reihenfolge des Durchführens der Messung der ersten Entfernung durch das Laserinterferometer 16 und der Messung der ersten Koordinaten durch die Koordinatenmessvorrichtung S ist beliebig.
Wie in 2 gezeigt ist, ist das Laserinterferometer 16 derart angeordnet, dass die Richtung des Laserstrahls, der durch das Laserinterferometer 16 abgestrahlt wird, mit der Längsrichtung der Schiene 12 übereinstimmt. Das Laserinterferometer 16 ist derart angeordnet, dass das Zentrum der Kugel an einem Ende des zu messenden Körpers 14 und das Zentrum eines Retroreflektors an einem Ende des Reflektors 15 sich auf einer optischen Achse des Laserstrahls, der durch das Laserinterferometer abgestrahlt wird, befinden. Auf diese Weise kann die Messung gemäß dem vorliegenden Kalibrierverfahren durch den Abbe-Fehler weniger beeinflusst sein.
Die Koordinatenmessvorrichtung S misst Koordinaten, die der Position am zu messenden Körper 14, die durch die Sonde 11 berührt wird, entsprechen. Die Koordinatenmessvorrichtung S misst mehrere Koordinaten von mehreren Positionen am zu messenden Körper 14, um z. B. die Genauigkeit des Messens der Position in der Messrichtung zu verbessern, und legt die ersten Koordinaten, die eine vorgegebene Position des zu messenden Körpers 14 angeben, auf der Grundlage der mehreren gemessenen Koordinaten fest. Die Koordinatenmessvorrichtung S misst die Koordinaten von mehreren Positionen an einer Oberfläche des zu messenden Körpers 14, wenn der zu messende Körper 14 z. B. eine Kugel ist. Die Koordinatenmessvorrichtung S bestimmt dann, dass Koordinaten einer Position, die zu den mehreren Positionen äquidistant ist, die ersten Koordinaten sind, die die Zentrumsposition des zu messenden Körpers 14 angeben.
Die Koordinatenmessvorrichtung S misst die Koordinaten der Position des zu messenden Körpers 14 auf der Grundlage der mehreren Koordinaten auf diese Weise, wodurch ein Messfehler aufgrund der Differenzen zwischen den Positionen am zu messenden Körper 14, die durch die Sonde 11 berührt werden, niedergehalten wird.
Im nächsten Schritt wird nach einem Messen der ersten Entfernung und der ersten Koordinaten die zu messende Struktur in der Messrichtung zu einer zweiten Position, die von der ersten Position verschieden ist, bewegt (Schritt S13). Speziell wird der Schieber 13 entlang der Schiene 12 zur zweiten Position bewegt. Die zweite Position ist eine Position, die z. B. durch Bewegen der zu messenden Struktur von der ersten Position um eine Entfernung, die einem Spezifikationswert des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten entspricht, entlang der Schiene 12 erhalten wird. Speziell ist die zweite Position eine Position, die von der ersten Position um dieselbe Entfernung wie die Entfernung zwischen Bezugskugeln A1 und A2, die in der Kugelplatte P enthalten sind, in der Längsrichtung der Schiene 12 beabstandet ist.
Unter Verwendung einer Entfernung in der Nähe eines Spezifikationswerts eines Gegenstands, der kalibriert werden soll, als die Entfernung zwischen der ersten Position und der zweiten Position auf diese Weise wird die Genauigkeit des Messens des Skalenfehlers in einem Messbereich der Koordinatenmessvorrichtung S, die zum Kalibrieren der Kugelplatte P im vorliegenden Kalibrierverfahren verwendet wird, erhöht. Ferner kann das vorliegende Kalibrierverfahren den Skalenfehler zwischen beliebigen ersten und zweiten Positionen bestimmen, da der Schieber 13 konfiguriert ist, sich in der Längsrichtung der Schiene 12 zu bewegen. Als Ergebnis kann das vorliegende Kalibrierverfahren jedes der verschiedenen Intervalle zwischen den mehreren zu messenden Objekten, die in die mehreren Bezugsmitteln enthalten sind, aufnehmen.
Im nächsten Schritt misst das Laserinterferometer 16 eine zweite Entfernung und misst die Koordinatenmessvorrichtung S zweite Koordinaten, während die zu messende Struktur sich bei der zweiten Position befindet (Schritt S14). Speziell misst das Laserinterferometer 16 die zweite Entfernung vom Laserinterferometer 16 zum Reflektor 15 durch Bestrahlen des Reflektors 15 mit dem Laserstrahl in der Messrichtung und misst die Koordinatenmessvorrichtung S die zweiten Koordinaten der zu messenden Struktur in der Messrichtung.
Im nächsten Schritt wird der Skalenfehler der Koordinatenmessvorrichtung S bestimmt (Schritt S15). Der Skalenfehler der Koordinatenmessvorrichtung S wird z. B. durch Vergleichen a) der Differenz zwischen der ersten Entfernung und der zweiten Entfernung und b) der Differenz zwischen den ersten Koordinaten und den zweiten Koordinaten unter Verwendung eines Computers bestimmt. Zum Beispiel wird dann, wenn die Differenz zwischen der ersten Entfernung und der zweiten Entfernung „300 mm + 1 µm“ ist und eine Entfernung, die der Differenz zwischen den ersten Koordinaten und den zweiten Koordinaten entspricht, „300 mm“ ist, der Skalenfehler der Koordinatenmessvorrichtung S zu „-1 µm“ bestimmt.
Nach einem Bestimmen des Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung S mit der oben beschriebenen Prozedur werden die Werkzeuge, die zum Messen des Skalenfehlers verwendet werden, von der Tuschierplattenoberfläche 10 entfernt und die Koordinatenmessvorrichtung S, deren Skalenfehler bestimmt wurde, misst das Intervall zwischen den mehreren Bezugskugeln A1 und A2, die in der Kugelplatte P, die an der Tuschierplattenoberfläche 10 angeordnet ist, enthalten sind. Dann wird der Kalibrierwert des Intervalls zwischen der Bezugskugel A1 und der Bezugskugel A2 auf der Grundlage des Messintervalls und des bestimmten Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung S berechnet.
Im nächsten Schritt wird, um das Intervall zwischen den mehreren Bezugskugeln A1 und A2, die in der Kugelplatte P, die das Bezugsmittel ist, enthalten sind, zu messen, die Kugelplatte P derart angeordnet, dass sich die mehreren Bezugskugeln A1 und A2 in der Messrichtung (der Längsrichtung der Schiene 12) befinden (Schritt S16). Speziell wird die Kugelplatte P bei der Position angeordnet, bei der die zu messende Struktur angeordnet war. Insbesondere wird die Kugelplatte P derart an der Tuschierplattenoberfläche 10 angeordnet, dass die mehreren Bezugskugeln A1 und A2, die die mehreren zu messenden Objekte sind, sich bei der ersten und der zweiten Position befinden.
In der Kugelplatte P, die in 3 gezeigt ist, besitzen die Bezugskugeln A1 und A2, die die zu messenden Objekte sind, kreisförmige Umfänge. Ferner enthält die Kugelplatte P mehrere Blenden, die jeder der Bezugskugeln A1 und A2 benachbart sind. In diesem Fall wird die Kugelplatte P derart angeordnet, dass die Bezugskugel A1 und die Bezugskugel A2 sich bei der ersten Position und der zweiten Position oder in der Nähe der ersten Position und der zweiten Position befinden. In 3 entspricht z. B. die Bezugskugel A1 der ersten Position und die Bezugskugel A2 der zweiten Position. Durch Anordnen der Kugelplatte P auf diese Weise stimmen die Position, bei der der Skalenfehler gemessen wurde, und eine Position, die an der Kugelplatte P gemessen werden soll, im Wesentlichen überein und die Genauigkeit der Kalibrierung wird verbessert.
Wenn die Kugelplatte P an der Tuschierplattenoberfläche 10 angeordnet ist, kann die Kugelplatte P auf einer Oberseite des Sockels 17, der auf einer Oberseite der Tuschierplattenoberfläche 10 angeordnet ist, angeordnet sein, wie in 3 gezeigt ist. Der Sockel 17 ist z. B. bei einer Position angeordnet, bei der die zu messende Struktur in mindestens einem von Schritt S11 und Schritt S13 angeordnet war. Ein Anordnen der Kugelplatte P auf der Oberseite des Sockels 17 ermöglicht ein Anpassen der Höhe der Position an der Kugelplatte P, die durch die Sonde 11 berührt wird, z. B. derart, dass sie gleich der Zentrumsposition des zu messenden Körpers 14 ist. Durch Vornehmen derartiger Anpassungen kann die Kugelplatte P unter denselben Bedingungen gemessen werden, wie der Skalenfehler der Koordinatenmessvorrichtung S gemessen wurde, und die Genauigkeit der Kalibrierung wird weiter verbessert.
Im nächsten Schritt wird das Bezugsmittel durch die Koordinatenmessvorrichtung S gemessen (Schritt S17). In der vorliegenden Ausführungsform wird das Intervall zwischen den mehreren Bezugskugeln A1 und A2, die die mehreren zu messenden Objekte sind, die an der Kugelplatte P, die das Bezugsmittel ist, vorgesehen sind, durch die Koordinatenmessvorrichtung S gemessen. Speziell misst die Koordinatenmessvorrichtung S Koordinaten der Bezugskugel A1 und Koordinaten der Bezugskugel A2 und bestimmt ein Intervall, das der Differenz zwischen den gemessenen Koordinaten entspricht.
Im nächsten Schritt wird der Kalibrierwert des Bezugsmittels berechnet (Schritt S18). Speziell wird ein Messergebnis des Intervalls zwischen den mehreren Bezugskugeln A1 und A2, die die zu messenden Objekte sind, durch die Koordinatenmessvorrichtung S anhand des Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung S, der in Schritt S15 bestimmt wurde, korrigiert, um den Kalibrierwert des Intervalls zwischen den mehreren Bezugskugeln A1 und A2 an der Kugelplatte P, die das Bezugsmittel ist, zu berechnen. Zum Beispiel ist dann, wenn das Messergebnis des Intervalls zwischen der Bezugskugel A1 und der Bezugskugel A2 „300 mm + 2 µm“ ist und der Skalenfehler der Koordinatenmessvorrichtung S „-1 µm“ ist, der Wert des Messintervalls, der mit dem Skalenfehler korrigiert wurde, „300 mm + 3 µm“. In diesem Fall kann, wenn der Spezifikationswert des Intervalls zwischen den Bezugskugeln A1 und A2 „300 mm“ ist, der Kalibrierwert als „3 µm“ berechnet werden.
Es ist festzuhalten, dass in der oben beschriebenen Erläuterung das Intervall zwischen den Bezugskugeln A1 und A2, die die zu messenden Objekte sind, die in der Kugelplatte P, die in 3 gezeigt ist, enthalten sind, gemessen wurde, jedoch das Bezugsmittel nicht auf die Form der Kugelplatte P, die in 3 gezeigt ist, beschränkt ist. Das Bezugsmittel kann z. B. ein Bezugsmittel sein, das eine Dreieckspyramidenform oder eine rechteckige Parallelepipedform besitzt, wobei zu messende Objekte bei einigen ihrer Scheitelpunkte vorgesehen sind. Ferner kann das Bezugsmittel z. B. ein Bezugsmittel sein, das mehrere zu messende Objekte enthält, die in einer Reihe oder in einer Gitterform vorgesehen sind. In diesem Fall berechnet die Koordinatenmessvorrichtung S mehrere Kalibrierwerte für jedes der mehreren zu messenden Objekte durch Messen des Intervalls zwischen diesen zu messenden Objekten und ihren benachbarten zu messenden Objekten.
<Erste Variante>
In der Beschreibung oberhalb wurde ein Fall beschrieben, in dem eine Kugel beim einen Ende des zu messenden Körpers 14, der durch die Koordinatenmessvorrichtung S gemessen werden soll, gebildet ist, jedoch ist die Geometrie des einen Endes des zu messenden Körpers 14, der durch die Koordinatenmessvorrichtung S gemessen werden soll, nicht auf eine Kugel beschränkt. 4 ist ein Diagramm zum Erläutern eines weiteren Beispiels der Geometrie des zu messenden Körpers 14. 4(a) zeigt ein Beispiel, in dem das eine Ende des zu messenden Körpers 14 ein ringförmiger Zylinder ist. 4(b) zeigt ein Beispiel, in dem das eine Ende des zu messenden Körpers 14 eine Blockform (ein rechteckiges Parallelepiped) aufweist.
In 4(a) misst die Koordinatenmessvorrichtung S die ersten Koordinaten und die zweiten Koordinaten, indem sie die Sonde 11 einen Innenumfang oder einen Außenumfang des ringförmigen Zylinders, der im zu messenden Körper 14 enthalten ist, berühren lässt. In 4(b) misst die Koordinatenmessvorrichtung S die ersten Koordinaten und die zweiten Koordinaten, indem sie die Sonde 11 die mehreren Ebenen, die Oberflächen des Blocks, der im zu messenden Körper 14 enthalten ist, sind, berühren lässt. Somit kann die Koordinatenmessvorrichtung S durch Messen der Geometrie des einen Endes des zu messenden Körpers 14, der von einer Kugel verschieden ist, eine Messung durchführen, wobei der Messfehler aufgrund der Differenzen der Positionen, die durch die Sonde 11 berührt werden, niedergehalten wird.
<Zweite Variante>
In der Beschreibung oberhalb waren der zu messende Körper 14 und der Reflektor 15 verschiedene Objekte, jedoch können der zu messende Körper 14 und der Reflektor 15 eine einziger Gegenstand sein. 5 ist ein Diagramm zum Erläutern eines weiteren Beispiels von Geometrien des zu messenden Körpers 14 und des Reflektors 15. 5 unterscheidet sich von 2 dahingehend, dass der zu messende Körper 14 durch einen zu messenden Abschnitt 18 ersetzt ist und der Reflektor 15 durch einen Reflexionsabschnitt 19 ersetzt ist, und ist sonst gleich.
Die zu messende Struktur in 5 enthält den Schieber 13, den zu messenden Abschnitt 18 und den Reflexionsabschnitt 19. Der zu messende Abschnitt 18 und der Reflexionsabschnitt 19 sind aneinandergekoppelt. Der zu messende Abschnitt 18 ist ein Abschnitt, dessen Position durch die Koordinatenmessvorrichtung S, die die Sonde 11 den zu messenden Abschnitt 18 berühren lässt, gemessen wird, und ist z. B. eine Kugel. Der Reflexionsabschnitt 19 ist ein Abschnitt, der den Laser, der durch das Laserinterferometer 16 abgestrahlt wird, retroreflektiert.
Wenn das vorliegende Kalibrierverfahren unter Verwendung der zu messenden Struktur, die in 5 gezeigt ist, durchgeführt wird, misst die Koordinatenmessvorrichtung S die ersten Koordinaten und die zweiten Koordinaten der zu messenden Struktur in der Messrichtung, indem sie die Sonde 11 den zu messenden Abschnitt 18 berühren lässt. Das Laserinterferometer 16 misst die erste Entfernung und die zweite Entfernung vom Laserinterferometer 16 zum Reflexionsabschnitt 19 durch Bestrahlen des Reflexionsabschnitts 19 mit dem Laserstrahl in der Messrichtung.
Mit einer derartigen Konfiguration können die Koordinatenmessvorrichtung S und das Laserinterferometer 16 das zu messende Objekt bei derselben Position messen und die Genauigkeit des Messens des Skalenfehlers wird weiter verbessert. Darüber hinaus kann eine Struktur der zu messenden Struktur vereinfacht werden.
<Dritte Variante>
Die Beschreibung oberhalb veranschaulichte einen Fall, in dem die Differenz zwischen den ersten Koordinaten und den zweiten Koordinaten und das Intervall zwischen den Bezugskugeln A1 und A2 in einem Schritt des Anordnens des Bezugsmittels gleich sind oder nahe beieinander liegen, jedoch können die Differenz zwischen den ersten Koordinaten und den zweiten Koordinaten und das Intervall zwischen den Bezugskugeln A1 und A2 verschieden sein.
In diesem Fall wird die Differenz zwischen den ersten Koordinaten und den zweiten Koordinaten, die zum Bestimmen des Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung S verwendet wird, mit dem Intervall zwischen den Bezugskugeln A1 und A2 verglichen, um einen Proportionalbetrag des Intervalls zwischen den Bezugskugeln A1 und A2 in Bezug auf die Differenz zwischen den ersten Koordinaten und den zweiten Koordinaten zu berechnen. Dann wird der Kalibrierwert des Intervalls zwischen den Bezugskugeln A1 und A2 auf der Grundlage des berechneten Proportionalbetrags und des bestimmten Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung S bestimmt.
Zum Beispiel wird dann, wenn eine Entfernung, die der Differenz zwischen den ersten Koordinaten und den zweiten Koordinaten entspricht, „300 mm“ ist und der Skalenfehler „-1 µm“ ist, der Kalibrierwert mit dem Skalenfehler als „-2 µm“ berechnet, wenn das Intervall zwischen den Bezugskugeln A1 und A2 „600 mm“ ist. Durch Berechnen des Kalibrierwerts auf diese Weise kann das Kalibrierverfahren den Kalibrierwert z. B. selbst dann berechnen, wenn das Intervall zwischen den Bezugskugeln A1 und A2 größer als die Entfernung in der Längsrichtung der Schiene 12 ist.
<Vierte Variante>
In der Beschreibung oberhalb wurde der Kalibrierwert des Intervalls zwischen den Bezugskugeln A1 und A2 durch Messen des Intervalls zwischen den Bezugskugeln A1 und A2 berechnet, nachdem der Skalenfehler der Koordinatenmessvorrichtung S bestimmt worden ist, jedoch kann der Kalibrierwert des Intervalls zwischen den Bezugskugeln A1 und A2 berechnet werden, indem der Skalenfehler der Koordinatenmessvorrichtung S nach dem Messen des Intervalls zwischen den Bezugskugeln A1 und A2 bestimmt wird.
Speziell wird das Intervall zwischen der Bezugskugel A1 und der Bezugskugel A2, die in der Kugelplatte P enthalten sind, zunächst durch Durchführen der Prozedur von Schritt S16 bis Schritt S17, die in 1 gezeigt ist, gemessen. Anschließend wird der Skalenfehler der Koordinatenmessvorrichtung S durch Durchführen der Prozedur von Schritt S11 bis Schritt S15, die in 1 gezeigt ist, bestimmt. Dann wird der Kalibrierwert des Intervalls zwischen der Bezugskugel A1 und der Bezugskugel A2, die in der Kugelplatte P enthalten sind, durch Durchführen der Prozedur von Schritt S18, die in 1 gezeigt ist, berechnet.
<Wirkung des Kalibrierverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform>
Wie oben beschrieben ist, enthält das Kalibrierverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Schritte Messen der ersten Entfernung vom Laserinterferometer 16 zum Reflektor 15 mit dem Laserinterferometer 16 und Messen der ersten Koordinaten des zu messenden Körpers 14 mit der Koordinatenmessvorrichtung S, Bewegen der zu messenden Struktur, die den zu messenden Körper 14 und den Reflektor 15 enthält, Messen der zweiten Entfernung vom Laserinterferometer 16 zum Reflektor 15 mit dem Laserinterferometer 16 nach dem Bewegen und Messen der zweiten Koordinaten des zu messenden Körpers 14 mit der Koordinatenmessvorrichtung S nach dem Bewegen, Bestimmen des Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung S auf der Grundlage der gemessenen Differenz zwischen der ersten Entfernung und der zweiten Entfernung, Messen des Intervalls zwischen den Bezugskugeln, die die zu messenden Objekte sind, des Bezugsmittels mit der Koordinatenmessvorrichtung S und Berechnen des Kalibrierwerts des Intervalls zwischen den Bezugskugeln auf der Grundlage des Messintervalls zwischen den Bezugskugeln und des Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung S.
Durch Kalibrieren des Bezugsmittels in einer derartigen Weise kann der Kalibrierwert des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten, die im Bezugsmittel enthalten sind, berechnet werden, während der Skalenfehler der Koordinatenmessvorrichtung S berücksichtigt wird und die Genauigkeit des Kalibrierens des Bezugsmittels weiter verbessert wird.
Die vorliegende Offenbarung ist auf der Grundlage der beispielhaften Ausführungsformen erläutert. Der technische Umfang der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf den Umfang, der in den oben beschriebenen Ausführungsformen erläutert ist, beschränkt und es ist möglich, verschiedene Änderungen und Modifikationen im Umfang der Offenbarung vorzunehmen. Zum Beispiel kann die gesamte oder ein Teil der Vorrichtung derart konfiguriert sein, dass sie funktionell oder physisch verteilt und in beliebige Einheiten integriert ist. Ferner sind neue beispielhafte Ausführungsformen, die durch ihre beliebigen Kombinationen erzeugt werden, in den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthalten. Die Wirkung der neuen Ausführungsform, die durch die Kombination verursacht wird, besitzt zugleich die Wirkung der ursprünglichen Ausführungsform.
Bezugszeichenliste

10: Tuschierplattenoberfläche
11: Sonde
12: Schiene
13: Schieber
14: Zu messender Körper
15: Reflektor
16: Laserinterferometer
17: Sockel
18: Zu messender Abschnitt
19: Reflexionsabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4584029 [0003]

Claims

Kalibrierverfahren zum Kalibrieren mit einer Koordinatenmessvorrichtung eines Intervalls zwischen mehreren zu messenden Objekten (A1, A2) in einem Bezugsmittel (P), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Anordnen einer zu messenden Struktur, die zum Messen eines Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung verwendet wird, bei einer ersten Position in einer Messrichtung des Skalenfehlers, wobei die zu messende Struktur einen zu messenden Körper (14) und einen Reflektor (15), der mit dem zu messenden Körper (14) verbunden ist, enthält; Messen einer ersten Entfernung von einem Laserinterferometer (16) zum Reflektor (15), indem veranlasst wird, dass das Laserinterferometer (16) den Reflektor (15) in der Messrichtung mit einem Laserstrahl bestrahlt und erste Koordinaten in der Messrichtung des zu messenden Körpers (14) mit der Koordinatenmessvorrichtung misst, während die zu messende Struktur sich bei der ersten Position befindet; Bewegen der zu messenden Struktur in der Messrichtung zu einer zweiten Position, die von der ersten Position verschieden ist; Messen einer zweiten Entfernung vom Laserinterferometer (16) zum Reflektor (15), indem veranlasst wird, dass das Laserinterferometer (16) den Reflektor (15) in der Messrichtung mit dem Laserstrahl bestrahlt und zweite Koordinaten in der Messrichtung des zu messenden Körpers (14) mit der Koordinatenmessvorrichtung misst, während die zu messende Struktur sich bei der zweiten Position befindet; Bestimmen eines Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung durch Vergleichen (i) einer Differenz zwischen der ersten Entfernung und der zweiten Entfernung und (ii) einer Differenz zwischen den ersten Koordinaten und den zweiten Koordinaten; Anordnen des Bezugsmittels (P) derart, dass die mehreren zu messenden Objekte (A1, A2) in der Messrichtung der Koordinatenmessvorrichtung positioniert sind; Messen des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten (A1, A2) mit der Koordinatenmessvorrichtung nach dem Anordnen des Bezugsmittels (P) und Berechnen eines Kalibrierwerts des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten (A1, A2) des Bezugsmittels (P) durch Korrigieren anhand des Skalenfehlers eines Ergebnisses des Messens des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten (A1, A2) der Koordinatenmessvorrichtung.
Kalibrierverfahren nach Anspruch 1, wobei die Koordinatenmessvorrichtung beim Messen der ersten Koordinaten mehrere Koordinaten von mehreren Positionen am zu messenden Körper (14) misst und die ersten Koordinaten, die eine vorgegebene Position des zu messenden Körpers (14) angeben, auf der Grundlage der mehreren gemessenen Koordinaten festlegt.
Kalibrierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zu messende Struktur beim Bewegen der zu messenden Struktur um eine Entfernung bewegt wird, die einem Spezifikationswert des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten (A1, A2) entspricht.
Kalibrierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zu messende Struktur beim Bewegen der zu messenden Struktur entlang einer Schiene (12) bewegt wird, deren Längsrichtung mit der Messrichtung übereinstimmt.
Kalibrierverfahren nach Anspruch 4, wobei die zu messende Struktur beim Bewegen der zu messenden Struktur um eine Entfernung, die dem Spezifikationswert des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten (A1, A2) entspricht, entlang der Schiene, deren Längsrichtung mit der Messrichtung übereinstimmt, bewegt wird.
Kalibrierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bezugsmittel (P) beim Anordnen des Bezugsmittels (P) bei einer Position angeordnet wird, bei der die zu messende Struktur angeordnet war.
Kalibrierverfahren nach Anspruch 6, wobei das Bezugsmittel beim Anordnen des Bezugsmittels (P) derart angeordnet wird, dass die mehreren zu messenden Objekte (A1, A2) bei der ersten Position und der zweiten Position positioniert sind.
Kalibrierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bezugsmittel (P) beim Anordnen des Bezugsmittels (P) auf einer Oberseite eines Sockels (17), der bei der Position angeordnet ist, bei der die zu messende Struktur angeordnet war, angeordnet wird.
Kalibrierverfahren zum Kalibrieren mit einer Koordinatenmessvorrichtung eines Intervalls zwischen mehreren zu messenden Objekten (A1, A2) in einem Bezugsmittel (P), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Anordnen einer zu messenden Struktur, die zum Messen eines Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung verwendet wird, bei einer ersten Position in einer Messrichtung des Skalenfehlers, wobei die zu messende Struktur einen zu messenden Abschnitt (18) und einen Reflexionsabschnitt (19), der einen abgestrahlten Laserstrahl widerspiegelt, enthält; Messen einer ersten Entfernung von einem Laserinterferometer (16) zum Reflexionsabschnitt (19), indem veranlasst wird, dass das Laserinterferometer (16) den Reflexionsabschnitt (19) in der Messrichtung mit einem Laserstrahl bestrahlt und erste Koordinaten in der Messrichtung des zu messenden Abschnitts (18) mit der Koordinatenmessvorrichtung misst, während die zu messende Struktur sich bei der ersten Position befindet; Bewegen der zu messenden Struktur in der Messrichtung zu einer zweiten Position, die von der ersten Position verschieden ist; Messen einer zweiten Entfernung vom Laserinterferometer (16) zum Reflexionsabschnitt (19), indem veranlasst wird, dass das Laserinterferometer (16) den Reflexionsabschnitt (19) in der Messrichtung mit dem Laserstrahl bestrahlt und zweite Koordinaten in der Messrichtung des zu messenden Abschnitts (18) mit der Koordinatenmessvorrichtung misst, während die zu messende Struktur sich bei der zweiten Position befindet; Bestimmen eines Skalenfehlers der Koordinatenmessvorrichtung durch Vergleichen (i) einer Differenz zwischen der ersten Entfernung und der zweiten Entfernung und (ii) einer Differenz zwischen den ersten Koordinaten und den zweiten Koordinaten; Anordnen des Bezugsmittels (P) derart, dass die mehreren zu messenden Objekte (A1, A2) in der Messrichtung der Koordinatenmessvorrichtung positioniert sind; Messen des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten (A1, A2) mit der Koordinatenmessvorrichtung nach dem Anordnen des Bezugsmittels (P) und Berechnen eines Kalibrierwerts des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten (A1, A2) des Bezugsmittels (P) durch Korrigieren anhand des Skalenfehlers eines Ergebnisses des Messens des Intervalls zwischen den mehreren zu messenden Objekten (A1, A2) der Koordinatenmessvorrichtung.