DE19720821A1

DE19720821A1 - Calibration standard for optical measuring sensor

Info

Publication number: DE19720821A1
Application number: DE1997120821
Authority: DE
Inventors: Rainer Elflein
Original assignee: Wolf & Beck Dr GmbH
Current assignee: Wolf & Beck Dr GmbH
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1998-11-19

Abstract

The arrangement consists of a body (9) with one or more partial surfaces (10,10'). The body, as well as its surfaces, is formed of a rigid material. The surfaces of the body have a sufficient form stability and abrasion firmness. At least the material of the surfaces of the body absorbs, transmits, or slightly reflects radiation emitted by an optical sensor onto the body. The surfaces of the body may be homogeneously matte. The body is preferably made of glass, whereby the used glass type is adjusted to match the wavelength of the radiation emitted by the optical sensor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kalibriernormal nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und findet vorrangig Anwendung für besagte Taster, die an Werkzeugmaschinen, Koordinatenmeßgeräten oder dgl. Geräten eingesetzt werden. The invention relates to a calibration standard the preamble of claim 1 and finds primarily application for the above-mentioned buttons Machine tools, coordinate measuring machines or the like Devices are used.

Kalibriernormale werden bekanntlich an den besagten Geräten und Maschinen dazu benutzt, um den dort angeordneten Taster (Meßfühler) sowohl bezüglich seiner individuellen Eigenschaften (z. B. Abmaße), als auch seiner Ortsbeziehung zu den Maschinen bzw. Maschinentischkoordinaten zu bestimmen. Häufig verwendete Kalibriernormale sind Kugeln, Würfel oder Körper mit einer Kombination verschiede ner Oberflächenformen. Um eine möglichst fehlerarme Kalibrierung zu ermöglichen, muß einerseits die Geometrie des Kalibriernormals genau hergestellt und bekannt sein, andererseits die Eigenschaften des Normals mit der für den Meßfühler geforderten Oberflächengute für eine optimale Antastung überein stimmen.As is known, calibration standards are based on the said Equipment and machines used to get there arranged pushbuttons (sensors) both with respect its individual properties (e.g. dimensions), as well as its local relationship to the machines or machine table coordinates. Commonly used calibration standards are spheres, Cubes or bodies with a combination of different ones ner surface shapes. To be as error-free as possible To enable calibration, the Geometry of the calibration standard produced precisely and be known, on the other hand, the properties of the standard with that required for the sensor Surface good for optimal probing voices.

Soll nun ein Kalibriernormal sowohl für mechanisch berührende, als auch für berührungslos optische Kalibrierverfahren eingesetzt werden, ist derzeit ein zeitlich erheblicher und kostenintensiver Ferti gungsaufwand für das Kalibriernormal notwendig. Should now be a calibration standard for both mechanical touching, as well as for non-contact optical Calibration procedures are currently in use a time-consuming and cost-intensive ferti necessary for the calibration standard.

Deshalb besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Kalibriernormal zu schaffen, das für mechanisch berührende und für berührungslos optische Kalibrier verfahren gleichermaßen einsetzbar ist und zudem in seiner Herstellung einen geringeren Aufwand bedarf.Therefore, the object of the invention is to create a calibration standard that is for mechanical touching and for non-contact optical calibration process is equally applicable and also less effort in its manufacture requirement.

Die Aufgabe löst ein Kalibriernormal für berührend und für berührungslos optisch arbeitende Taster mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1. Die nachgeordneten Unteranspruche 2 bis 9 zeigen vorteilhafte Weiterbildungen des erfinderischen Grundgedankens auf.The task solves a calibration standard for touching and for non-contact optically working buttons with the features according to claim 1. The subordinate claims 2 to 9 show advantageous developments of the inventive Basic idea on.

Die Erfindung geht von einem Kalibriernormal K aus, dessen Körper, der in der zur Beschreibung gehörenden Figur mit 9 beziffert und beispielhaft als Kugel schematisch gezeigt ist, aus einer oder mehreren Teiloberflächen 10 bzw. 10' aus einem festen Material besteht. Neu ist an dem Anmelde gegenstand nun, daß die Oberflächen 10, 10' des Körpers 9 eine ausreichende Formstabilität und Abriebsfestigkeit aufweisen, und daß zumindest das Material der Oberflächen 10, 10' des Körpers 9 Strahlung 5, die von einem optischen Taster 4 aus gehend auf den Körper 9 trifft, weitgehend absorbiert, transmittiert bzw. nur schwach reflektiert.The invention is based on a calibration standard K, the body of which, numbered 9 in the figure belonging to the description and shown schematically as an example by way of example, consists of one or more partial surfaces 10 or 10 'made of a solid material. What is new in the application now is that the surfaces 10 , 10 'of the body 9 have a sufficient dimensional stability and abrasion resistance, and that at least the material of the surfaces 10 , 10 ' of the body 9 radiation 5 , emanating from an optical button 4 strikes the body 9 , largely absorbed, transmitted or only weakly reflected.

Im speziellen ist nun noch vorgesehen, daß die Oberflächen 10, 10' des Körpers 9 homogen mattiert sind.In particular, it is now provided that the surfaces 10 , 10 'of the body 9 are homogeneously matted.

Dieses Kalibriernormal K besitzt durch seine vor stehend beschriebene Gestaltung eine für eine mecha nische Antastung notwendige harte Oberfläche, die sich gleichzeitig für eine berührungslos optische Antastung eignet, da die auf das Kalibriernormal K treffende Strahlung eines optischen Tasters zumindest nicht volumenstreuend reflektiert wird.This calibration standard K has its own design described standing one for a mecha niche probing necessary hard surface that at the same time for a non-contact optical Probing is suitable because the calibration standard K striking radiation of an optical button at least is not reflected in a volume-scattering manner.

Im weiteren ist bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel noch vorgesehen, daß der Körper 9 aus Glas besteht, wobei die verwendete Glassorte auf die Wellenlänge der vom optischen Taster ausge sandten Strahlung abgestimmt ist; vorzugsweise wird schwarzes Glas verwendet. Sendet der Taster rotes Laserlicht aus, findet vorrangig blaues Glas Anwendung.Furthermore, it is provided in the embodiment shown in the figure that the body 9 consists of glass, the type of glass used being matched to the wavelength of the radiation emitted by the optical button; black glass is preferably used. If the button emits red laser light, blue glass is primarily used.

Der in der Figur beispielhaft dargestellte Körper 9 des Kalibriernormals K hat eine Kugelform, der an einer Stelle seiner Oberfläche 10 eine kleine Abplattung 10' besitzt, die 10' hier u. a. zum sicheren Ablegen auf einer nicht dargestellten Fläche einer Werkzeugmaschine dient.The body 9 of the calibration standard K shown by way of example in the figure has a spherical shape, which has a small flattening 10 'at one point on its surface 10 , which 10 ' serves here, inter alia, for safe placement on a surface of a machine tool, not shown.

In der Figur ist zudem noch ein mechanischer Taster 1 mit Tastnadel 2 gezeigt, deren kugelförmiger Kopf das Kalibriernormal K am Berührungspunkt 3 mechanisch antastet.The figure also shows a mechanical button 1 with a stylus 2 , the spherical head of which mechanically probes the calibration standard K at the point of contact 3 .

Gegenüberliegend ist ein optischer Taster 4 gezeigt, dessen Meßstrahl 5 am Meßpunkt 7 an der mattierten Oberfläche 10 des Körpers 9 diffus reflektiert 6 wird; mit 8 ist der vom Körper 9 absorbierte Anteil des Meßstrahles 5 bezeichnet.Opposite, an optical button 4 is shown, the measuring beam 5 of which is diffusely reflected 6 at the measuring point 7 on the matt surface 10 of the body 9 ; 8 denotes the portion of the measuring beam 5 absorbed by the body 9 .

In Weiterbildung bzw. Ausgestaltung des erfinde rischen Grundgedankens kann der Körper 9 des Kalibrier normales K vollständig oder teilweise zylinderförmig, prismatisch oder mit verschiedenförmigen Teilober flächen ausgestaltet sein.In a further development or configuration of the basic idea according to the invention, the body 9 of the calibration normal K can be completely or partially cylindrical, prismatic or with differently shaped partial surfaces.

Zudem wird durch Aufbringen von verschleißmindernden Material, z. B. TiO, auf die Oberfläche 10, 10' des Körpers 9 die Abriebfestigkeit erhöht. In addition, by applying wear-reducing material, e.g. B. TiO, on the surface 10 , 10 'of the body 9 increases the abrasion resistance.

Reference list

K Kalibriernormal
K calibration standard

11

mechanischer Taster (z. B. Koordinatenmeßgerät)
mechanical button (e.g. coordinate measuring machine)

22nd

Tastnadel (kugelförmiger Kopf)
Stylus (spherical head)

33rd

Berührpunkt bei Antastung
Touch point when touched

44th

optischer Taster
optical button

55

Meßstrahl
Measuring beam

66

diffuse Reflexion an mattierter Oberfläche
diffuse reflection on matt surface

77

Meßpunkt der optischen Antastung
Measuring point of the optical probing

88th

absorbierte Strahlung
absorbed radiation

99

Körper
body

1010th

Oberfläche (mattiert)
Surface (matt)

1010th

' Abplattung
'' Flattening

Claims

1. calibration standard for touching and non-contact optically operating button, comprising a body (9) with one (10) or a plurality of partial surfaces (10, 10 '), said body (9) and its surfaces (10, 10') consist of a solid material, characterized in that the surfaces ( 10 , 10 ') of the body ( 9 ) have a sufficient dimensional stability and abrasion resistance, and that at least the material of the surfaces ( 10 , 10 ') of the body ( 9 ) radiation which strikes the body ( 9 ) starting from an optical button, largely absorbed, transmitted or only slightly reflected.

2. calibration standard according to claim 1, characterized in that the surfaces ( 10 , 10 ') of the body ( 9 ) are homogeneously matted.

3. Calibration standard according to claim 1 or 2, characterized in that the body ( 9 ) consists of glass, the type of glass used being matched to the wavelength of the radiation emitted by the optical button.

4. calibration standard according to claim 3, characterized in that the body ( 9 ) consists of black glass.

5. calibration standard according to one of claims 1 to 4, characterized in that the body ( 9 ) has a spherical shape.

6. calibration standard according to one of claims 1 to 4, characterized in that the body ( 9 ) has a cylindrical shape.

7. calibration standard according to one of claims 1 to 4, characterized in that the body ( 9 ) is plate-shaped.

8. calibration standard according to one of claims 1 to 4, characterized in that the body ( 9 ) has differently shaped partial surfaces ( 10 , 10 ').

9. calibration standard according to one of claims 1 to 8, characterized in that the surfaces ( 10 , 10 ') of the body ( 9 ) additionally with a layer of wear-reducing material, for. B. TiO is coated.