DE10237501A1 - Koordinatenmeßmaschine und Korrekturverfahren dafür - Google Patents

Koordinatenmeßmaschine und Korrekturverfahren dafür Download PDF

Info

Publication number
DE10237501A1
DE10237501A1 DE10237501A DE10237501A DE10237501A1 DE 10237501 A1 DE10237501 A1 DE 10237501A1 DE 10237501 A DE10237501 A DE 10237501A DE 10237501 A DE10237501 A DE 10237501A DE 10237501 A1 DE10237501 A1 DE 10237501A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
quill
button
error value
measuring machine
coordinate measuring
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.)
Ceased
Application number
DE10237501A
Other languages
English (en)
Inventor
Tobias Held
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 AG
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 AG filed Critical Carl Zeiss AG
Priority to DE10237501A priority Critical patent/DE10237501A1/de
Priority to DE50300455T priority patent/DE50300455D1/de
Priority to EP03016839A priority patent/EP1391684B1/de
Publication of DE10237501A1 publication Critical patent/DE10237501A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Abstract

Es wird beschrieben ein Korrekturverfahren für die Messung mit einer Koordinatenmeßmaschine sowie eine Koordinatenmeßmaschine mit einem Taster (3) zum Abfühlen einer Oberfläche, der am einen Ende einer Pinole (2) angebracht ist, und einer Steuervorrichtung (15), die die Position des Tasters (3) bestimmt und daraus Meßwerte erzeugt, wobei die Steuervorrichtung (15) eine Korrektur der Meßwerte durchführt und dazu die Steifigkeit der Pinole (2) ermittelt, damit einen Fehlerwert für eine aktuelle Durchbiegung oder Verkippung der Pinole (2) bestimmt und mit diesem Fehlerwert die Meßwerte korrigiert, wobei die Steuervorrichtung ein vom Taster (3) auf die Pinole ausgeübtes Moment (8) bei der Bestimmung des Fehlerwertes berücksichtigt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Koordinatenmeßmaschine mit einem Taster zum Abfühlen einer Oberfläche, der am einen Ende einer Pinole angebracht ist, und einer Steuervorrichtung, die die Position des Tasters bestimmt und daraus Meßwerte erzeugt, wobei die Steuervorrichtung eine Korrektur der Meßwerte durchführt und dazu die Steifigkeit der Pinole ermittelt, damit einen Fehlerwert für eine aktuelle Durchbiegung oder Verkippung der Pinole bestimmt und mit diesem Fehlerwert die Meßwerte korrigiert. Die Endung bezieht sich weiter auf ein Korrekturverfahren für die Messung mit einer Koordinatenmeßmaschine, die mit einem Taster eine Oberfläche abfühlt, wobei der Taster an einem Ende einer Pinole angebracht ist und Meßwerte über die Position des Tasters aufgenommen werden, wobei die Steifigkeit der Pinole ermittelt und damit ein Fehlerwert für eine aktuelle Durchbiegung oder Verkippung der Pinole bestimmt wird und mit diesem Fehlerwert die Meßwerte korrigiert werden.
  • Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit werden bei Koordinatenmeßmaschinen seit einiger Zeit die Meßergebnisse, d.h. die Koordinatenmeßwerte, die für die Tasterposition beim Abfühlen einer Oberfläche erhalten werden, mit rechnerischen Korrekturen hinsichtlich ihrer Genauigkeit verbessert, wobei unter Abfühlen hier jede Art der Vermessung verstanden wird, also sowohl kontaktierend als auch kontaktlos. Beispielsweise können statische Abweichungen der Führungen des Tasters der Koordinatenmeßmaschine von einem geradlinigen und rechtwinkligen Koordinatenmeßsystem berücksichtigt werden. Aber auch das elastische Verhalten der Koordinatenmeßmaschine wird zur Korrektur herangezogen, wie dies die gattungsbildende DE 195 18 268 A1 zeigt, die vorschlägt, die elastische Verformung der Mechanik der Koordinatenmeßmaschine durch das Eigengewicht an mehreren Meßpunkten des Meßbereiches der Koordinatenmeßmaschine zu bestimmen, Korrekturwerte zu berechnen und zur Korrektur der Meßwerte heranzuziehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koordinatenmeßmaschine sowie ein Korrekturverfahren für die Messung mit einer Koordinatenmeßmaschine der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß die Meßgenauigkeit gesteigert wird.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Korrekturverfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein vom Taster auf die Pinole ausgeübtes Moment bei der Bestimmung des Fehlerwertes berücksichtigt wird. Bei einer Koordinatenmeßmaschine der eingangs genannten Art wird die Aufgabe gelöst, indem daß die Steuervorrichtung ein vom Taster auf die Pinole ausgeübtes Moment bei der Bestimmung des Fehlerwertes berücksichtigt.
  • Der erfindungsgemäße Ansatz berücksichtigt also zusätzlich zu Verformungen der Mechanik der Meßmaschine, die durch deren Eigengewicht bedingt sind, nun auch die Auswirkungen des Tasters auf die Koordinatenmeßmaschine, indem das vom Taster auf die Pinole ausgeübte Moment, das zu einer Verformung der Pinole führt, berücksichtigt wird. Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, daß der Begriff Taster hier sowohl einen Taststift als auch einen den Taststift tragenden Tastkopf ebenso umfaßt, wie kontaktlos, z. B. optisch, eine Oberfläche abfühlende Sensoren. Unter Moment wird dabei jede zu einer Verformung der Pinole führende Krafteinwirkung durch den Taster verstanden, beispielsweise ein Moment um die Längsachse, das die Pinole in eine Torsion beaufschlagt, oder ein Biegemoment, das der Pinole eine Biegung aufprägt.
  • Durch den erfindungsgemäßen Ansatz kann nun unabhängig von der Ausbildung des Tasters eine genaue Messung erreicht werden. Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund, daß Koordinatenmeßmaschinen vermehrt mit unterschiedlichen Tastern betrieben werden können, die sich hinsichtlich Massenträgheitsmoment und Gewicht deutlich unterscheiden können, vorteilhaft. Insbesondere mit langen und/oder schweren Tastern ergeben sich ansonsten bei großen Auskragungen der Pinole ansonsten merkliche Meßfehler. Indem nun das vom Taster auf die Pinole ausgeübte Moment ermittelt und berücksichtigt wird, werden diese Meßfehler vermieden. So sind z. B. optische Sensoren im Einsatz, wie z. B. das System Eagle Eye Navigator der Carl Zeiss, Oberkochen, bei denen ansonsten durch das hohe Gewicht des Sensors Meßfehler über 0,2 μm entstünden.
  • Mit der bekannten Steifigkeit der Pinole, die üblicherweise vom Betriebszustand des Koordinatenmeßgerätes, d.h, von Lage und Auskragung der Pinole, abhängt, kann eine entsprechende Transformationsmatrix sowie ein Transformationsvektor berechnet werden, mit dem solche Meßfehler korrigiert werden. Es ist dadurch nicht mehr erforderlich, die Steifigkeit der Pinole auf maximale Werte zu bringen, da auch mit kostengünstigeren, weniger steifen Pinolen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Korrektur dennoch exakte Meßwerte erzielt werden.
  • Wesentlich für die Fehlerkorrektur ist, daß Fehler, die tasterabhängig sind, mithin bei der üblichen Korrektur, die von Standardtastern ausgeht, nicht Berücksichtigung finden, nunmehr durch den Fehlerwert ertaßt und dann korrigiert werden. Es wird deshalb das von der Pinole ausgeübte Moment, das zu einer Verformung der Pinole, beispielsweise eine Torsion oder Biegung, bzw. eine entsprechende Verschiebung in Pinolenlagern, die zu einer Drehung oder Parallelversetzung der Pinole führen können, korrigiert. Ein wesentlicher Tasterparameter ist beispielsweise das Gewicht eines Tasters. Es ist deshalb bevorzugt, das Gewicht des Tasters bei der Bestimmung des Fehlerwertes zu berücksichtigen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Meßmaschine sind besonders dann vorteilhaft, wenn sich die Auswirkung eines Tasters auf die Verformung der Pinole während des Betriebes ändern kann, wie dies bei verstellbaren Tastern der Fall ist. Ist beispielsweise ein Taster am Ende der Pinole über ein Dreh-Schwenk-Gelenk schwenkbar befestigt, hat die Stellung dieses Gelenkes, die im Betrieb üblicherweise variiert wird, Auswirkung auf das Moment um eine Pinolenlängsachse. Zusammen mit dem Gewicht des Tasters kann dann als Fehlerwert für jeden aktuellen Betriebszustand eine Transformationsmatrix und ein Transformationsvektor berechnet werden, die dann zusammen mit den üblichen Korrekturwerten eine Korrektur der Meßwerte ermöglichen. Für Anwendungen, bei denen der Taster am Ende der Pinole über ein Dreh-Schwenk-Gelenk schwenkbar angebracht ist, ist es bevorzugt, die Stellung des Dreh-Schwenk-Gelenkes zu ermitteln und bei der Bestimmung des Fehlerwertes zu berücksichtigen.
  • Eine ähnliche Problematik mit Tastern, die während des Betriebes unterschiedliche Auswirkungen auf die Pinole haben können, sind stark seitlich auskragende Taster, bei denen üblicherweise zur Ausbalancierung ein Gegengewicht verwendet wird. Da jedoch normalerweise die Gesamtmasse des Tasters begrenzt ist, ist hierbei je nach Auskragung des Tasters, die durch eine Taststift-Verlängerung vergrößert werden kann, nur eine unzureichende Kompensierung des Momentes des auskragenden Tasters möglich. Durch die endungsgemäße Korrektur kann bei verschiedensten Verlängerungen des Taststiftes dennoch ein optimales Ergebnis erreicht werden.
  • Bei solchen seitlich auskragenden Tastern ist es folglich bevorzugt, daß vom Taster verursachtes ein Moment um die Pinolenachse ermittelt und bei der Bestimmung des Fehlerwertes berücksichtigt wird.
  • Die Steifigkeit der Pinole ist ein wesentlicher Parameter für die Verformung, die durch das vom Taster auf die Pinole ausgeübte Moment entsteht. Eine möglichst genaue Bestimmung der aktuellen, d.h. zu einem momentanen Betriebspunkt vorliegenden Steifigkeit, ist deshalb einer exakten Korrektur förderlich. Es ist deshalb zweckmäßig, betriebsparameterabhängige Werte für die Steifigkeit zu hinterlegen, um bei der Korrektur dem momentanen Steifigkeitswert möglichst nahe zu kommen. Dabei ist es insbesondere zweckmäßig, die Steifigkeitsparameter getrennt nach Torsionssteifigkeit und Biegesteifigkeit in einer Datei für gemessene Stützstellen der Pinolenauskragung abzulegen. Dann kann beim erfindungsgemäßen Verfahren bzw. in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Ermittlung der Steifigkeit auf eine Tabelle mit Steifigkeitsparametern zugegriffen werden. Diese Tabelle kann beispielsweise in einer Speichereinheit angelegt sein.
  • Die Tabelle kann mit Werten belegt sein, die aus der Konstruktion der Koordinatenmeßmaschine, insbesondere den Aufbau der Pinole und deren Lager, berechnet wurden. Genauer ist es dagegen, die Biege- und Torsionssteifigkeit der Pinole zu vermessen, und damit Meßwerte für die Tabelle zu generieren. Beispielsweise kann das auskragende Ende einer Pinole mit einem Gewicht belastet und mit der Koordinatenmeßmaschine durch Abtastung eines Prüfkörpers die Durchbiegung erfaßt werden. Ebenso ist es möglich, die Biegesteifigkeit mit einer Winkelmeßvorrichtung, die eine mit einem Biegemoment belastete Pinole abfühlt, zu messen.
  • Um erfindungsgemäß das vom Taster auf die Pinole ausgeübte Moment bei der Bestimmung des Fehlerwertes zu berücksichtigen, müssen Tasterdaten geeignet ausgewertet werden. Dabei kann es sich insbesondere um einen zu einer Torsion führenden Moment- oder zu einer Biegung der Pinole führenden Gewichtsparameter handeln. Gleiches gilt für Daten von aktiven Tasterkomponenten, wie einem Dreh-Schwenk-Gelenk oder schaltenden Tastern.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Horizontalarm-Meßmaschine mit einer auskragenden Pinole, an deren Ende mit einem Dreh-Schwenk-Gelenk ein Taster befestigt ist,
  • 2 einen Ausschnitt einer Portal-Meßmaschine mit einem seitlich auskragenden Taster,
  • 3 eine schematische Darstellung einer Torsion, die an einer Koordinatenmeßmaschine von einem seitlich auskragenden Taster hervorgerufen wird,
  • 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Messung der Torsionssteifigkeit einer Pinole und
  • 5 ein Blockschaltbild eines Verfahrens zur Korrektur von Meßfehlern, die durch die Verformung einer Pinole einer Meßmaschine auftreten können.
  • Bevor nun im Detail auf die Korrektur von Meßabweichungen bei einer Koordinatenmeßmaschine eingegangen wird, sollen zuvor die Unterschiede zwischen elastischen Abweichungen und Führungsfehlern, die bereits bekanntermaßen auch bei beliebig „starren Meßmaschinen" auftreten, erläutert werden. Führungsfehler sind eine Funktion der Position eines Tastkopfes bzw. eines betreffenden Meßschlittens auf einer entsprechenden Bewegungsachse. Sie rühren von einer Winkeligkeit des Führungssystems her, die von der idealen Rechtwinkligkeit abweicht. Weitere Führungsfehler entstehen dadurch, daß die dreiachsige Verschiebung des Tastkopfes nicht exakt mathematischen Geraden folgt, sondern aufgrund mechanischer Gegebenheiten auf gekrümmten Bahnen verläuft. Elastisch bedingte Meßabweichungen von Koordinatenmeßmaschinen sind dagegen die Folge von Deformationen unter dem Eigengewicht bzw. der Eigenmasse der Führungsglieder einer kinematischen Kette, wobei diese Deformation nicht mehr allein eine Funktion der Position in der betreffenden Bewegungsrichtung selbst sind, sondern von weiteren Variablen abweicht. So wirkt sich beispielsweise die Antastkraft, mit der ein Taster auf einer zu vermessenden Oberfläche vertährt und die Beschleunigung der Maschinenbewegung. Diese Problematik stellt sich bei Koordinatenmeßmaschinen ganz allgemein, also nicht nur bei der in 1 dargestellten Bauweise mit horizontalem Meßarm, sondern auch bei der in 2 im Ausschnitt dargestellten Variante mit nach unten ragendem Meßarm, die als Portal-Meßmaschine bezeichnet wird. Diesbezügliche Fehler werden durch Korrekturtabellen behoben, die für jeden Meßpunkt eine von den erwähnten Parametern abhängende Meßabweichung zur Meßwertkorrektur bereitstellen. Dabei gehen diese Tabellen von Standard-Tasterkonfigurationen aus, die ein Normgewicht aufweisen, dessen Schwerpunkt auf der Pinolenachse liegt.
  • Als weitere Einflußgröße für eine Abweichung der Ist-Tasterposition von der geometrisch zu erwartenden, erfolgt durch eine Verformung der Pinole, die weder durch Führungsfehler noch durch Taster verursacht wird, die von der Standkonfiguration abweichen. Dies ist in 1 schematisch dargestellt, die eine Koordinatenmeßmaschine 1 zeigt, die eine als Horizontalarm auskragende Pinole 2 aufweist. Am freien Ende der Pinole 2 befindet sich ein Taster 3, der über ein Dreh-Schwenk-Gelenk 4 an der Pinole 2 befestigt ist. Dieses Dreh-Schwenk-Gelenk 4 ermöglicht es, den Taster 3 gegenüber dem Ende der Pinole 2 zu verstellen, so daß mit der Spitze des Tasters 3 eine annähernd halbkugelförmige Fläche erreicht werden kann.
  • Der Taster 3 kann durch die Koordinatenmeßmaschine 1 dreiachsig verstellt werden; dies ist in 1 durch gestrichelte Doppelpfeile symbolisiert. Diese Verstellung verläuft entlang dreier, Idealerweise senkrecht zueinander stehender Achsen, die die Achsen des Koordinatensystems sind, in dem durch Abtasten einer Oberfläche mit der Spitze des Tasters 3 Meßwerte erzeugt werden. Ein in der Koordinatenmeßmaschine 1 vorgesehenes Steuergerät 15 erfaßt dabei fortlaufend eine Tasterkoordinate 5, die einen Vektor im Koordinatensystem darstellt, das in 1 symbolisiert ist. Es handelt sich dabei um den Vektor vom Ursprung des Koordinatensystems zur Spitze des Tasters 3. Fährt nun diese Spitze eine zu vermessende Oberfläche ab, so stellen die Taster-Koordinaten, die vom Steuergerät 15 registriert werden, die Koordinaten der abzufühlenden Oberfläche dar.
  • Durch die am auskragenden Ende der Pinole 2 angreifende Gewichtskraft, nämlich das Gewicht des Dreh-Schwenk-Gelenkes 4 und des Tasters 3, verformt sich die Pinole. Dies ist schematisch in 1 durch Bezugszeichen 2a bezeichnet. Das Dreh-Schwenk-Gelenk und der Taster nehmen dabei die in 1 mit 4a bzw. 3a bezeichneten Lagen ein. Dies wirkt sich natürlich auch auf die Tasterkoordinate aus,. die nunmehr, wie in 1 mit Bezugszeichen 5a bezeichnet, liegt. Die Gewichtskraft, die zu dieser Verformung führt, ist in i mit einem Pfeil G eingetragen., sie weicht von der Gewichtskraft der Standardkonfiguration sowohl hinsichtlich Größe als auch Angriffspunkt (Massenschwerpunkt von Taster 3 und Gelenk 4) ab.
  • Diese Gewichtskraft verformt die Pinole 2, so daß sich sowohl ein translatorischer Versatz als auch eine Verkippung des Pinolenendes und eine Drehung der Tasterkoordinate ergibt. Der translatorische Versatz kann, so er einmal ermittelt ist, in Form eines Korrekturvektors direkt zur Tasterkoordinate addiert werden. Er macht den größten Fehleranteil aus. Es ist deshalb für eine Fehlergrobkorrektur ausreichend, den Anteil in Lotrichtung dieses translatorischen Versatzes zu ermitteln und zur Tasterkoordinate geeignet zu addieren. Die Verkippung des Pinolenendes und die Drehung können mit einer Translationsmatrix beschrieben werden, die zur Korrektur mit der Tasterkoordinate multipliziert wird.
  • Da die Koordinatenmeßmaschine 1 bei der Montage auf die Tastermasse und -massenverteilung der Standard-Konfiguration eingestellt wurde, ist für die Korrektur die Differenz von Gewicht und Massenschwerpunkt der Kombination aus Taster 3 und Gelenk 4 zu den Standardwerten maßgebend, um das Moment zu ermitteln, das der Taster 3 mit dem Dreh-Schwenk-Gelenk 4 auf die Pinole 2 ausübt und das die Änderung der Tasterkoordinaten 5 in die Tasterkoordinaten 5a bewirkt.
  • Eine ähnliche Auswirkung der Gewichtskraft G ist in 2 dargestellt, die eine Pinole 2 einer Portal-Meßmaschine zeigt. Hier ist ein Taster 3 mit einer Verlängerung gezeigt, an deren Spitze eine Tastkugel 6 sitzt. Mit dieser Tastkugel 6 wird eine zu vermessende Oberfläche abgetastet. Der Taster 3 wird ebenfalls an einem Dreh-Schwenk-Gelenk 4 befestigt, so daß er gegenüber dem Ende der Pinole 2 verstellt werden kann. Die Gewichtskraft G des auskragenden Tasters 3 mit Tastkugel 6 und des Gelenkes 4 verursacht eine Verformung der Pinole 2, so daß Pinole 2, Dreh-Schwenk-Gelenk 4 und Taster 3 sowie Tastkugel 6 die mit Bezugszeichen 2a, 4a, 3a bzw. 6a bezeichnete Stellung einnehmen. Natürlich ist in 2 wie auch in 1 die Verformung zur besseren Verdeutlichung stark überzeichnet dargestellt. Korrekturbedarf entsteht aber auch ohne Dreh-Schwenk-Gelenk 4.
  • Zur Korrektur dieser Verformung wird das vom Dreh-Schwenk-Gelenk 4 und Taster 3 samt Tastkugel 6 bewirkte Torsionsmoment, das in die Pinole 2 um deren Längsachse eingeleitet wird, berücksichtigt, indem mit Steifigkeitswerten der Pinole 2 und dem Moment die Verschiebung der Tastkugel 6 berechnet und das Ergebnis dieser Berechnung in Form eines Korrekturvektors auf die gemessene Tasterkoordinate angewendet wird.
  • Die Korrektur der Verformung kann auch bei einer Torsion, wie sie in 3 dargestellt ist, angewendet werden. 3 zeigt eine Pinole 2, an deren Ende ein Dreh-Schwenk-Gelenk 4 mit einem Taster 3 angebracht ist. Das Dreh-Schwenk-Gelenk 4 ist so gestellt, daß der Taster 3 über eine Längsachse 7 der Pinole seitlich auskragt. Durch die Gewichtskraft G von Dreh-Schwenk-Gelenk 4 und Taster 3, deren Massenschwerpunkt außerhalb der Längsachse 7 liegt, wird die Pinole 2 in die mit Bezugszeichen 2a schematisch eingezeichnete Stellung tordiert. Die Verrechnung der Torsionssteifigkeit der Pinole 2 mit dem durch das Dreh-Schwenk-Gelenk 4 sowie den Taster 3 ausgeübte Moment ergibt eine Transformationsmatrix, die es erlaubt, die Abweichung zwischen der aktuellen Tasterkoordinate 5a und der bei Torsionsfreiheit zu erwartenden Tasterkoordinate 5 zu bereinigen. In das Moment, das Dreh-Schwenk-Gelenk 4 und Taster 3 um die Längsachse 7 der Pinole 2 ausüben, geht die aktuelle Stellung des Dreh-Schwenk-Gelenkes sowie die Konfiguration des Tasters 3 ein, letztlich also der Massenschwerpunkt und das Gewicht.
  • Zur Korrektur wird aus einer Tabelle ein Torsions-Steifigkeitswert der Pinole 2 ausgelesen und zusammen mit dem Moment, das eine weitere Tabelle für die aktuelle Konfiguration und Stellung von Dreh-Schwenk-Gelenk 4 und Taster 3 liefert, zu einer Transformationsmatrix verrechnet, die dann durch Multiplikation mit der Tasterkoordinate 5a die Tasterkoordinate 5 liefert.
  • Für diese Berechnung müssen natürlich Werte über die Steifigkeit der Pinole 2 vorliegen. Die Torsionssteifigkeit kann beispielsweise mit dem in 4 dargestellten Aufbau bestimmt werden. Am Ende der Pinole 2 wird ein Hebel 9 befestigt, an dessen Ende ein Gewicht 10 hängt. Aus Größe des Gewichts und Hebelarm ergibt sich das Moment, daß um die Pinolenachse eingeleitet wird. Mittels eines Winkelmeßgerätes 10, das einen Lichtstrahl 11 auf eine an der Pinole 2 befindliche Spiegelfläche 13 richtet, wird ein Winkelfehler als Torsionswinkel der Pinole 2 in der Meßkonfiguration ermittelt. Diese Messung wird für verschiedene Stützstellen 14, d.h. für unterschiedliche Auskragungen der Pinole 2 wiederholt, so daß ein Satz von Steifigkeitsparametern für die Pinole 2 gewonnen wird. Aus den Winkelfehlern wird eine Transformationsmatrix errechnet, die dann mit der Tasterkoordinate multipliziert die gewünschte Korrektur ermöglicht. Vereinfachend kann auch mit trigonometrischen Funktionen der Fehlervektor ausgerechnet werden.
  • Auf ähnliche Weise wird die Auswirkung eines Biegemomentes auf die Pinole 2 bestimmt, beispielsweise indem ein Gewicht auf das Ende der Pinole 2 aufgesetzt und die Durchbiegung mit einer Meßuhr gemessen wird. Auch hierfür werden verschiedene Stützstellen 14 bzw. verschiedene Auskragungen verwendet. Alternativ kann auch die Koordinatenmeßmaschine 1 selbst zur Messung der Durchbiegung verwendet werden, indem ein bekanntes Gewicht auf das Ende der Pinole 2 gesetzt und ein Prüfkörper abgetastet wird. Der dabei festgestellte Meßfehler als Differenz zwischen bekannter und gemessener Geometrie des Prüfkörpers ist dann durch die Biegung der Pinole 2 bedingt.
  • Auf ähnliche Weise kann auch die Kippung des Endes der Pinole 2 bestimmt werden, indem wiederum ein Gewicht auf das Pinolenende aufgesetzt und mit dem Winkelmeßgerät 11, das dann den Lichtstrahl 12 auf die Stirnfläche der Pinole 2 richtet, der Kippungswinkel und damit der Winkelfehler wiederum für verschiedene Stützstellen bestimmt werden.
  • Um einen aktuellen Steifigkeitsparameter für eine momentane Auskragung der Pinole 2 zu erhalten, kann eine Interpolation zwischen den Stützstellen der aufgenommenen Steifigkeitsparameter vorgenommen werden. Dabei sind verschiedene Interpolationen tauglich, wie lineare Interpolation oder Spline- oder Polynom-Interpolation.
  • Das bereits beschriebene Verfahren zur Korrektur des Meßfehlers bei einer Koordinatenmeßmaschine ist in 5 als Blockschaltbild schematisch dargestellt. in einem Schritt SO werden Steifigkeitswerte S für unterschiedliche Stellungen der Koordinatenmeßmaschine, beispielsweise für unterschiedliche Auskragungen, gemessen. Dabei wird sowohl die Biege- als auch die Torsionssteifigkeit ertaßt. Schritt SO muß für jeden Koordinatenmeßmaschinentyp mindestens einmal durchgeführt werden. Eine wiederholte Durchführung ist verzichtbar, wenn innerhalb von gewissen Fertigungstoleranzen davon ausgegangen werden kann, daß Koordinatenmeßmaschinen eines Typs die gleichen Biege- und Torsionssteifigkeits-Eigenschaften haben.
  • Weiter werden in einem Schritt S1 für alle verwendeten Tastertypen Masse, Schwerpunktsabstand vom Pinolenende und längenspezifische Masse von Tasterverlängerungen ermittelt. Schritt S1 stellt sicher, daß alle notwendigen Parameter zur Bestimmung eines durch einen Taster verursachten Momentes sowie das Gewicht des Tasters bekannt sind. In diese Daten sind auch mögliche Konfigurationen mit einem Dreh-Schwenk-Gelenk eingeschlossen, wobei die Werte diesbezüglich zusätzlich nach der Stellung dieses Gelenks parametrisiert sind. Die Parametrisierung nach der Stellung des Gelenkes ist aber nicht zwingend nötig. Aus Tasterparametern einer Grundstellung oder aus Tasterparametern im letzten Gelenksystem der Pinole kann mit Hilfe eines mathematischen Modells für das Gelenk das Moment um das Piolenende in der aktuellen Winkelstellung berechnung werden.
  • In einem Schritt S2 wird eine Korrekturdatei D (S) erzeugt, die die erwähnte Tabelle mit Steifigkeitsparametern der Koordinatenmeßmaschine bzw. deren Pinole enthält. Analoges erfolgt in einem Schritt S3 mit den Tasterdaten.
  • In einem Schritt S4 werden die Korrekturdateien einem Zielsystem, d.h. einer Koordinatenmeßmaschine bzw. deren Steuersystem 15 eingespielt. Schritt S4 stellt also in einer Koordinatenmeßmaschine die Voraussetzungen her, damit das Steuergerät 15 die entsprechenden Daten zur Verfügung hat, um das erfindungsgemäße Korrekturverfahren durchzuführen.
  • Das Steuergerät 15 initialisiert in einem Schritt S5 die Korrekturprogramme, indem die Steifigkeitsparameter sowie die Tasterdaten in einen Speicher eines Meßrechners geladen werden.
  • Dann wird fortwährend in einem Schritt S6 die Steifigkeit der Pinole für den aktuellen Betriebszustand, d.h. für die aktuelle Auskragung ermittelt, wobei eine lineare Interpolation zwischen den einzelnen Stützstellen der aufgenommenen Steifigkeitsparameter, die in der Datei D (S) enthalten sind, stattfindet.
  • In einem Schritt S7 werden weiter aus den aktuellen Tasterdaten sowie der Tastenstellung das Torsionsmoment M um die Achse der Pinole 2 und das Differenzgewicht G des aktuellen Tasters vom Referenztaster ermittelt. Aus Moment M und Gewicht G werden dann in Schritt S7 ein Translationsvektor T sowie eine Transformationsmatrix T errechnet. Der Vektor wird zur Tasterkoordinate addiert. Die Matrix, die die Verkippung des Pinolenendes sowie die Torsion der Pinole 2 beschreibt, wird mit der Tasterkoordinate 5 multipliziert, so daß am Ende des Schrittes S8 eine Korrektur für die aktuelle Meßposition vorliegt. Die Schritte S6 bis S8 werden dann im Laufe der Messung wiederholt.

Claims (10)

  1. Korrekturverfahren für die Messung mit einer Koordinatenmeßmaschine (1), die mit einem Taster (3) eine Oberfläche abfühlt, wobei der Taster (3) an einem Ende einer Pinole (2) angebracht ist und Meßwerte über die Position des Tasters (3) aufgenommen werden, wobei die Steifigkeit der Pinole (2) ermittelt und damit ein Fehlerwert für eine aktuelle Durchbiegung oder Verkippung der Pinole (2) bestimmt wird und mit diesem Fehlerwert die Meßwerte korrigiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Taster (3) auf die Pinole (2) ausgeübtes Moment (8) bei der Bestimmung des Fehlerwertes berücksichtigt wird.
  2. Korrekturverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des Tasters (3) bei der Bestimmung des Fehlerwertes berücksichtigt wird.
  3. Korrekturverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (3) am Ende der Pinole (2) über ein Dreh-Schwenk-Gelenk (4) schwenkbar angebracht ist, die Stellung des Dreh-Schwenk-Gelenks (4) ermittelt und bei der Bestimmung der aktuellen Durchbiegung oder Verkippung der Pinole (2) berücksichtigt und bei der Bestimmung des Fehlerwertes berücksichtigt wird.
  4. Korrekturverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Moment (8) um die Pinolenachse (7) ermittelt wird.
  5. Korrekturverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung der Steifigkeit auf eine Tabelle mit Steifigkeitsparametern zugegriffen wird.
  6. Korrekturverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabelle aus Messungen der Biege- und Torsionssteifigkeit der Pinole (2) stammt.
  7. Koordinatenmeßmaschine mit einem Taster (3) zum Abfühlen einer Oberfläche, der am einen Ende einer Pinole (2) angebracht ist, und einer Steuervorrichtung (15), die die Position des Tasters (3) bestimmt und daraus Meßwerte erzeugt, wobei die Steuervorrichtung (15) eine Korrektur der Meßwerte durchführt und dazu die Steifigkeit der Pinole (2) ermittelt, damit einen Fehlerwert für eine aktuelle Durchbiegung oder Verkippung der Pinole (2) bestimmt und mit diesem Fehlerwert die Meßwerte korrigiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung ein vom Taster (3) auf die Pinole ausgeübtes Moment (8) bei der Bestimmung des Fehlerwertes berücksichtigt.
  8. Koordinatenmeßmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (15) das Gewicht des Tasters (3) bei der Bestimmung des Fehlerwertes berücksichtigt.
  9. Koordinatenmeßmaschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (3) über ein Dreh-Schwenk-Gelenk (4) schwenkbar am Ende der Pinole (2) angebracht ist und daß die Steuervorrichtung (15) die Stellung des Dreh-Schwenk-Gelenkes (4) ermittelt und bei der Bestimmung des Fehlerwertes berücksichtigt.
  10. Koordinatenmeßmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (15) auf eine Speichereinheit Zugriff hat, in der Steifigkeitsparameter der Pinole (2) und Parameter des Tasters (3) abgelegt sind.
DE10237501A 2002-08-16 2002-08-16 Koordinatenmeßmaschine und Korrekturverfahren dafür Ceased DE10237501A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10237501A DE10237501A1 (de) 2002-08-16 2002-08-16 Koordinatenmeßmaschine und Korrekturverfahren dafür
DE50300455T DE50300455D1 (de) 2002-08-16 2003-07-23 Koordinatenmessmaschine und Fehlerkorrekturverfahren
EP03016839A EP1391684B1 (de) 2002-08-16 2003-07-23 Koordinatenmessmaschine und Fehlerkorrekturverfahren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10237501A DE10237501A1 (de) 2002-08-16 2002-08-16 Koordinatenmeßmaschine und Korrekturverfahren dafür

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10237501A1 true DE10237501A1 (de) 2004-03-04

Family

ID=30775320

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10237501A Ceased DE10237501A1 (de) 2002-08-16 2002-08-16 Koordinatenmeßmaschine und Korrekturverfahren dafür
DE50300455T Expired - Lifetime DE50300455D1 (de) 2002-08-16 2003-07-23 Koordinatenmessmaschine und Fehlerkorrekturverfahren

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE50300455T Expired - Lifetime DE50300455D1 (de) 2002-08-16 2003-07-23 Koordinatenmessmaschine und Fehlerkorrekturverfahren

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1391684B1 (de)
DE (2) DE10237501A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010006382A1 (de) * 2010-01-29 2011-08-04 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH, 73447 Verfahren und Anordnung zum Betreiben von Koordinatenmessgeräten
WO2012062530A1 (de) 2010-11-09 2012-05-18 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Halterung zum halten eines sensors für ein koordinatenmessgerät
US9683827B2 (en) 2012-05-03 2017-06-20 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Method for determining the axis of the rotary table in a coordinate measuring machine
EP2042829B2 (de) 2007-09-26 2017-08-09 Hexagon Metrology AB Modulare Kalibrierung
JP2019536032A (ja) * 2016-11-16 2019-12-12 レニショウ パブリック リミテッド カンパニーRenishaw Public Limited Company 座標位置決め装置および操作方法
DE102020207756A1 (de) 2020-06-23 2020-08-06 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer messeinrichtungsspezifischen Steifigkeit einer Koordinatenmesseinrichtung sowie Koordinatenmesseinrichtung

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0326532D0 (en) 2003-11-13 2003-12-17 Renishaw Plc Method of error compensation
DE102004033600B4 (de) 2004-07-06 2009-04-02 Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit, dieses vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig und Berlin Verfahren und Messanordnung zur Bestimmung der Topografie einer Oberfläche und Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung einer derartigen Messanordnung
DE102005038454A1 (de) * 2005-08-03 2007-02-15 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zum Korrigieren von Führungsfehlern eines Koordinatenmessgerätes

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19518268A1 (de) * 1994-05-27 1995-11-30 Zeiss Carl Fa Verfahren zur Koordinatenmessung an Werkstücken
DE10007062A1 (de) * 2000-02-16 2001-08-23 Zeiss Carl Dreh-Schwenkeinrichtung für den Tastkopf eines Koordinatenmeßgerätes

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3103146A1 (de) * 1981-01-30 1982-08-26 C. Stiefelmayer Kg, 7300 Esslingen "geraet zum insbesondere dreidimensionalen messen und/oder anreissen und/oder antasten von werkstuecken"
US4788440A (en) * 1981-05-11 1988-11-29 Diffracto Ltd. Electro-optical systems for control of robots, manipulator arms and coordinate measuring machines
JPS5850009A (ja) * 1981-09-21 1983-03-24 Mitsubishi Electric Corp 位置制御装置
DE3410919C1 (de) * 1984-03-24 1985-04-25 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Einrichtung zur Kompensation der Durchbiegung des Querarms einer Meßmaschine
US5467642A (en) * 1992-11-06 1995-11-21 Hitachi, Ltd. Scanning probe microscope and method of control error correction
US5483820A (en) * 1993-04-06 1996-01-16 Kubota Corporation Method for zero correction in torque sensor
JPH11134012A (ja) * 1997-10-24 1999-05-21 Fanuc Ltd 軌跡誤差補正機能を有するロボット
DE19830646C2 (de) * 1998-07-09 2003-11-27 Leitz Messtechnik Gmbh Verfahren zur Korrektur von geometrischen Ablauffehlern einer Koordinatenmeßmaschine
DE10006753A1 (de) * 2000-02-15 2001-08-16 Zeiss Carl Dreh-Schwenkeinrichtung für den Tastkopf eines Koordinatenmeßgerätes
EP1498691B1 (de) * 2000-05-23 2009-08-12 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH Korrekturverfahren für Koordinatenmessgeräte

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19518268A1 (de) * 1994-05-27 1995-11-30 Zeiss Carl Fa Verfahren zur Koordinatenmessung an Werkstücken
DE10007062A1 (de) * 2000-02-16 2001-08-23 Zeiss Carl Dreh-Schwenkeinrichtung für den Tastkopf eines Koordinatenmeßgerätes

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2042829B2 (de) 2007-09-26 2017-08-09 Hexagon Metrology AB Modulare Kalibrierung
DE102010006382A1 (de) * 2010-01-29 2011-08-04 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH, 73447 Verfahren und Anordnung zum Betreiben von Koordinatenmessgeräten
DE102010006382B4 (de) * 2010-01-29 2013-09-26 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Anordnung zum Betreiben von Koordinatenmessgeräten
WO2012062530A1 (de) 2010-11-09 2012-05-18 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Halterung zum halten eines sensors für ein koordinatenmessgerät
US9683827B2 (en) 2012-05-03 2017-06-20 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Method for determining the axis of the rotary table in a coordinate measuring machine
JP2019536032A (ja) * 2016-11-16 2019-12-12 レニショウ パブリック リミテッド カンパニーRenishaw Public Limited Company 座標位置決め装置および操作方法
JP7105769B2 (ja) 2016-11-16 2022-07-25 レニショウ パブリック リミテッド カンパニー 座標位置決め装置および操作方法
US11402201B2 (en) 2016-11-16 2022-08-02 Renishaw Plc Coordinate positioning apparatus and method of operation
DE102020207756A1 (de) 2020-06-23 2020-08-06 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer messeinrichtungsspezifischen Steifigkeit einer Koordinatenmesseinrichtung sowie Koordinatenmesseinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
EP1391684A1 (de) 2004-02-25
DE50300455D1 (de) 2005-05-25
EP1391684B1 (de) 2005-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1158269B1 (de) Korrekturverfahren für Koordinatenmessgeräte
EP0684447B1 (de) Koordinatenmessung an Werkstücken mit einer Korrektur des durch die Messkraft abhängigen Biegeverhaltens des Koordinatenmessgerätes
EP2834595B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum reduzieren von fehlern einer drehvorrichtung bei der bestimmung von koordinaten eines werkstücks oder bei der bearbeitung eines werkstücks
EP2016368B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum antasten eines oberflächenpunktes an einem werkstück
DE10214490B4 (de) Verfahren zur Korrektur von Führungsfehlern bei einem Koordinatenmeßgerät
EP2212647B1 (de) Verfahren zum kalibrieren eines koordinatenmessgerätes
DE60018412T2 (de) Steuergerät für messinstrument
EP2331907B1 (de) Verfahren zum vermessen eines werkstücks und koordinatenmessgerät
EP2972078A1 (de) Verfahren zur korrektur einer winkelabweichung beim betrieb eines koordinatenmessgeräts
WO2015158501A1 (de) Koordinatenmessgerät und verfahren zum betrieb eines koordinatenmessgerätes
DE102015209193A1 (de) Verfahren zur Erfassung dynamischer Schwingungen eines Rauheitssensors, Verfahren zur Vermessung der Rauheit einer Werkstückoberfläche, Computerprogrammprodukt sowie Messgerät eingerichtet zur Durchführung der Verfahren.
EP0684448A2 (de) Verfahren zur Koordinatenmessung an Werkstücken
DE102020119684A1 (de) Profilmessmaschine und profilmessverfahren
DE102015226387A1 (de) Verfahren zur Durchführung von Messungen mit einem Prüfelement in einem Koordinatenmessgerät oder einer Werkzeugmaschine
DE10237501A1 (de) Koordinatenmeßmaschine und Korrekturverfahren dafür
DE19805155B4 (de) Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten für Koordinatenmeßgeräte
DE19960191B4 (de) Verfahren zur Sicherung eines Koordinatenmessgerätes vor Bedienfehlern
DE102020212982A1 (de) Verfahren zur Verringerung von Messfehlern eines Koordinatenmessgeräts und Koordinatenmessgerät
DE102021212817A1 (de) Wiederholte Positionsbestimmung eines beweglichen Teils eines Koordinatenmessgerätes
DE10136559B4 (de) Verfahren zum Diagnostizieren von Schäden in einem messenden Tastkopf eines Koordinatenmessgeräts
DE102008011534B9 (de) Manuell steuerbares Koordinatenmessgerät und Verfahren zum Betreiben eines solchen Koordinatenmessgeräts
EP2124116A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines CNC-gesteuerten Koordinatenmessgerätes sowie Koordinatenmessgerät
DE102020208567B4 (de) Kalibrieren eines Referenzkörpers für die Führungsfehlerermittlung einer Maschinenachse
EP2663832A1 (de) Verfahren und anordnung zum kalibrieren von messwertgebenden sensoren eines taktilen koordinatenmessgerätes
DE10232349B4 (de) Tastkopf für Koordinaten-Meßgeräte

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection
8170 Reinstatement of the former position
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: CARL ZEISS INDUSTRIELLE MESSTECHNIK GMBH, 73447 OB

8131 Rejection