DE4421302C1 - Verfahren zur Eliminierung des Rollwinkels einer Meßachse einer Koordinatenmeßmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Eliminierung des Rollwinkels einer Meßachse einer Koordinatenmeßmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number
DE4421302C1
DE4421302C1 DE19944421302 DE4421302A DE4421302C1 DE 4421302 C1 DE4421302 C1 DE 4421302C1 DE 19944421302 DE19944421302 DE 19944421302 DE 4421302 A DE4421302 A DE 4421302A DE 4421302 C1 DE4421302 C1 DE 4421302C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring axis
axis
measuring
wollaston prism
laser beam
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19944421302
Other languages
English (en)
Inventor
Heinz-Eckhard Dr Habermehl
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.)
Hexagon Metrology GmbH
Original Assignee
Leitz Messtecknik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leitz Messtecknik GmbH filed Critical Leitz Messtecknik GmbH
Priority to DE19944421302 priority Critical patent/DE4421302C1/de
Priority to EP95108421A priority patent/EP0687890A3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4421302C1 publication Critical patent/DE4421302C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime 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
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Rollwinkels eines in einer Koordinatenrichtung verschiebbaren Teiles, vorzugsweise in einer Koordinaten­ meßmaschine sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Meßachse kann sowohl die X-, als auch Y-, als auch Z-Achse sein. Zum vereinfachten Verständnis wird angenommen, daß die Meßachse die Z-Achse ist, also die Pinolenachse einer Koordinatenmeßmaschine.
Als Rollwinkel bezeichnet man die Lageabweichung der Pinolenachse von der Z-Richtung, die dadurch entsteht, daß die Pinole bei ihrer axialen Verschiebung in den sie tragenden Lagern verkantet. Die Verkantung ist damit ein einer Koordinatenmeßmaschine anhaftender Fehler.
Die zur Ermittlung der Rollwinkelfehler der Pinole angewendeten Methoden nach dem Stand der Technik zeigen den Nachteil, daß sie entweder zu ungenau und/oder zu aufwendig sind.
Nach einer ersten Methode bildet man die Differenz zweier gegen ein Ebenheitsnormal gemessener Ablagen, und es werden Gleichanteile, die durch translatorische Bewegung der Meßachse in Richtung der Ablage (Nullpunktverschiebung) entstehen, eliminiert. Dieses grundlegende Meßprinzip wird in zwei Varianten realisiert.
Bei beiden Methoden wird als Normal ein Granitstein mit polierter Oberfläche verwendet. Bei der ersten Methode befindet sich an den Enden eines mit der Pinole verbundenen Hebels je ein Längenmeßtaster. Die Längenmeßtaster messen die Abstände der Enden der Hebelarme von der Oberfläche des Steines. Die Längenmeßtaster sind in Differenz geschaltet, und aus ihren Werten kann deshalb der Rollwinkel der Pinole in jeder Verschiebestellung der Pinole längs des Ebenheitsnormales bestimmt werden. Der Vorteil dieser Methode ist, daß die Messung des Rollwinkels in einem Durchlauf erfolgen kann und keine weitere Korrektur einer Achskippung notwendig ist. Der Nachteil dieser Methode ist jedoch der, daß die Steinrauhigkeit und die Ebenheit der Oberfläche des Steines in das Meßergebnis eingeht, daß ferner die Steinbreite die Hebellänge für den Ansatz der Längenmeßtaster begrenzt, und daß damit die Auflösung der gewonnenen Werte, das heißt die erzielte Genauigkeit begrenzt ist. Ferner ergeben sich durch das Schleifen der Taster auf der Oberfläche des Steines beim Überfahren des Ebenheitsnormales Fehler infolge der Querempfindlichkeit der Längenmeßtaster.
Nach der zweiten Methode wird mit einer speziellen Tasterkonfiguration in zwei hintereinanderfolgenden Meßläufen ein Ebenheitsnormal, das heißt die Steinoberfläche angetastet. Der Nachteil dieser Methode ist, daß die Messung zeitaufwendig in zwei Durchläufen erfolgen muß, daß die Steinrauhigkeit wiederum in das Meßergebnis eingeht, da es schwierig ist, dieselbe Meßlinie entlangzufahren, und daß durch das Antasten der Oberfläche des Steines sich Antastfehler ergeben, welche zu einer Unsicherheit führen.
Daneben gibt es polarisationsoptische Methoden, die die Eigenrotation der Pinolenachse über eine Signalveränderung erfassen, die durch Drehung eines Analysators zu einem polarisierenden Lichtstrahl entsteht. Für diese Methode kann man auch einen aufwendigen Laserkreisel verwenden.
Eine andere Möglichkeit bietet die Fadenmethode, bei der die Eigenrotation und die Ablage zweier an einem Hebel sitzenden Aufnehmer zu zwei senkrecht aufgrund der Schwerkraft gespannten Drähten bestimmt wird. Bei dieser Methode dienen die Drähte als Normal, was bei senkrechten Meßachsen möglich ist.
Schließlich wird zur Bestimmung des Rollwinkels der Pinole auch die Zylinderspiegelmethode nach Schieferstein angewandt. Ein Lichtspalt wird hier auf einen an der Achse angebrachten Zylinderspiegel projiziert und die durch die Eigenrotation erzeugte Verschiebung des reflektierten Strahles auf einer Empfängerfläche ermittelt.
Alle diese Methoden wandeln die zu messende Rollbewegung über einen Hebelarm in Längenänderungen um, die erfaßt werden.
Gemäß der DE 23 22 804 B2 wird der Rollwinkel dadurch bestimmt, daß ein Lichtstrahl nach einer Strahlenteilung durch zwei nebeneinander mit Abstand voneinander angeordnete Wollaston-Prismen geführt wird, welche die Teil strahlen nochmals in kohärente Teilstrahlen aufspalten, derart, daß sie auf die Spiegelflächen eines mit dem Maschinenteil verbundenen Winkelspiegels (Translationsreflektors) treffen. Neigt sich das Werkstück aus seiner Sollage heraus, erfassen nachgeschaltete Interferometer den Rollwinkel durch Auswertung der durch die beiden Wollaston-Prismen erzeugten Interferenzstreifen.
Eine derartige Einrichtung ist sehr aufwendig, da sie die strenge Parallelität der beiden in das Wollaston-Prisma eintretenden Teilstrahlen voraussetzt. Damit werden die optischen Vorrichtungen, nämlich die Strahlenteileroptik zur Erzeugung der beiden Parallelstrahlen wegen der geforderten Präzision, ferner aber auch die Ausbildung der Wollaston-Prismen sehr aufwendig, da diese einen exakt gleichen Aufspaltungswinkel zur Erzeugung der kohärenten Teilstrahlen aufweisen müssen. Schließlich muß aber auch der Translationsreflektor, um eine ausreichende Rollwinkel­ bestimmung zu gewährleisten, einen Abstand der beiden Wollaston-Prismen von mindestens 20 Zentimetern erlauben, das heißt, der Translationsreflektor muß sehr groß ausgebildet werden, wodurch er in der Herstellung sehr teuer wird und darüber hinaus gewichtsmäßig schwer.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Rollwinkelbestimmung einer Achse, zum Beispiel der Achse der Pinole einer Koordinatenmeßmaschine anzugeben, welches eine hohe Genauigkeit für die Eliminierung des Rollwinkels gewährleistet, darüber hinaus eine Reproduzierbarkeit verspricht, ferner im Handling einfach ist und für seine Durchführung eine gerätetechnisch einfache und kostengünstige Vorrichtung benötigt.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Umsetzen des Wollaston-Prismas erreicht, daß keine zusätzlichen optischen Komponenten benötigt werden, da die optische Ausrüstung für eine normale Gradheitsmessung, wie in der Entgegenhaltung DE 23 22 804 B2 Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben worden ist, ausreichend ist und die aufwendigen Mittel gemäß den Fig. 5A und 5B der DE 23 22 804 B2 nicht benötigt werden.
Die Winkelauflösung des Verfahrens gemäß der Erfindung hängt ausschließlich von der Hebellänge ab und wird durch den Verfahrweg der Querachse begrenzt. Dadurch können erheblich längere Hebelarme verwendet werden, als es mit den zwei fest angeordneten Wollaston-Prismen und dem diesen Prismen zugeordnete einzigen Translationsreflektor gemäß der DE 23 22 804 B2 möglich ist.
Außerdem bedarf es bei der erfindungsgemäßen Ausbildung keiner besonderen Anforderung an die Präzision der mechanischen Teile für die Hebelmechanik, da durch die Umsetzung des Wollaston-Prismas eventuell bewirkte Verkantungen nur als Cosinus-Fehler, das heißt also als vernachlässigbarer Fehler zweiter Ordnung in die Messung eingeht.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen folgende Gedanken zugrunde:
Bei der Anwendung des Verfahrens bei einer Koordinatenmeßmaschine muß
  • - die Meßachse immer auf die Verschiebeachse in der kinematischen Kette folgen, das heißt, es muß eine echte Verschiebung der Meßachse vorliegen. Die kinematische Kette ist hierbei die Aufeinanderfolge der angesprochenen Meßachsen, wenn man vom Werkstück über das Tastersystem auf die Maschine übergeht.
  • - Eigenrotationen der Verschiebeachse müssen berücksichtigt werden.
  • - Der Hebel muß senkrecht zur Meßachse und parallel zur Verschiebeachse liegen.
  • - Die Ablage wird orthogonal zur Verschiebe- und Meßachse ermittelt.
  • - Der Laserstrahl als Gradheitsnormal darf zwischen den Messungen nicht in seiner Richtung verändert werden.
Daher lassen sich nicht nur die Z-Achse (Pinole) messen, sondern auch andere Achsen der Koordinatenmeßmaschine. Lediglich die erste Achse in der kinematischen Kette kann nicht gemessen werden, da vor ihr keine Verschiebeachse liegt. Bei einer 3-Achs- Koordinatenmeßmaschine lassen sich zwei Achsen nach der erfindungsgemäßen Methode messen. Da die erste Achse in der kinematischen Kette immer eine waagerechte Achse ist, kann man ihren Rollwinkel mit einer Richtwaage ermitteln, und sie steht als Verschiebeachse zur Verfügung.
Dadurch, daß jetzt die Translationsabweichung vom Laserstrahl beim Verschieben der Pinole sowohl in einer ersten Stellung als auch in einer zweiten Stellung bezogen auf die Y-Richtung in Abhängigkeit von der Verschiebegröße der Pinole in der Z-Richtung sehr genau erfaßt wird, läßt sich leicht zu jedem Z-Wert der Rollwinkel der Pinole bilden. Diese Werte werden mit Hilfe eines Computers den Z- Werten bei Verschiebung der Pinole in Z-Richtung ein für allemal zugeordnet und gelten für den weiteren Einsatz der so protokollierten Koordinatenmeßmaschine.
Bei der erfindungsgemäßen Methode bleiben sämtliche optischen Elemente einschließlich der den Laserstrahl erzeugenden Einrichtung und der die Verschiebung der Interferenz streifen erfassenden Einrichtung ortsfest an der Koordinatenmeßmaschine. Lediglich das Wollaston-Prisma wird um die Strecke H, welche der Verschiebung der Pinole aus der ersten Position in die zweite Position in der Y- Richtung entspricht, umgesetzt. Hierfür können an dem mit der Pinole fest verbundenen Hebel vorbereitete Aufnahmen für das Wollaston-Prisma vorgesehen sein.
Es ist in weiterer Ausgestaltung aber auch möglich, längs des Hebels H beispielsweise eine Schwalbenschwanzführung vorzusehen, längs der das Wollaston-Prisma in seine Endstellungen verschoben-und dort festgeklemmt wird.
Die erfindungsgemäße Methode gestattet darüber hinaus, eine eventuelle scheinbare "Auslenkung" der Y-Achse bei Verschiebung der Pinole und des Wollaston-Prismas aus der ersten Stellung in die zweite Stellung auszugleichen, indem zu den ermittelten Translationsabweichungen in der Endposition der Pinole nach dem Umsetzen des Wollaston- Prismas eine entsprechende zusätzliche Y-Korrektur angebracht wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Koordinatenmeßmaschine in perspektivischer Ansicht ohne die erfindungsgemäße Meßeinrichtung;
Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise;
Fig. 3 die Meßmaschine der Fig. 1 in Seitenansicht mit den den Rollwinkel ermittelnden Elementen;
Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung.
Gemäß der Fig. 1 besteht die Koordinatenmeßmaschine aus einem Grundbett (1), das eine Schwalbenschwanzführung (2) aufweist, längs der ein Tisch (3) in der X-Richtung verschiebbar ist.
An dem Grundbett (1) sind Stützen (4 und 5) angebracht, welche zusammen mit einer Traverse (6) ein Portal bilden. Längs der Traverse (6) ist ein Schlitten (7) in der Y-Richtung verschiebbar. Der Schlitten (7) trägt eine Pinole (8), deren Lage im Schlitten (7) gestrichelt eingezeichnet ist. Die Pinole (8) ist in zwei Lagern (9 und 10) geführt, so daß sie in der Z-Richtung, das heißt in Richtung des Pfeiles (11) verschoben werden kann. Das untere Ende der Pinole (8) trägt einen Taster (12), mit dem ein auf dem Tisch (3) angeordnetes Werkstück (nicht dargestellt) koordinatenmäßig ausgemessen werden kann.
Bei der Verschiebung der Pinole (8) in Richtung des Pfeiles (11) führt die Achse A-A der Pinole in den Lagern (9, 10) Kippbewegungen aus, so daß zum Beispiel ein Achspunkt Z₁ um den Betrag X₁ (Fig. 2) in die Lage Z₁ wandert.
Bei Verschiebung der Pinole in Richtung des Pfeiles (11) verschieben sich die auf der Z-Achse liegenden Punkte jeweils in eine Lage auf der Kurve (20) der Fig. 2. Verschiebt man die Achse A-A der Pinole in Y-Richtung mit Hilfe des Schlittens (7) aus der Position Y₁ in die Position Y₂, nimmt die Achse A-A der Pinole (8) beispielsweise die Lage A′-A′ im Raum ein. Bei der Verschiebung der Pinole in die Y₂-Stellung in Richtung des Pfeiles (11) wandern wiederum die Achspunkte, zum Beispiel der Punkt Z₂ nach Z2 um den Betrag X₂ aus. Diese Auswanderung ergibt eine Kurve (20′), welche mit der Kurve (20) üblicherweise nicht übereinstimmt.
Die Kurven (20 und 20′) der Translationsabweichungen verkörpern den Rollwinkel der Achse A-A der Pinole bei Verschiebung der Pinole in Z-Richtung, und zwar in den beiden Stellungen Y₁ und Y₂.
Um diese Rollwinkel ist der Meßwert beim Antasten eines auf dem Tisch (3) angeordneten Werkstückes mit Hilfe eines Tasterhebels jeweils in Abhängigkeit von der Verschiebungsgröße Z zu korrigieren.
Hierzu ist es erforderlich, die Größe des Rollwinkels für jeden Wert Z zu bestimmen, um den Meßwert beim Antasten des Werkstückes mit diesem Wert korrigieren zu können, das heißt, eine Eliminierung der Rollwinkel bei der Messung durchzuführen.
Gemäß Fig. 3 ist hierzu am Grundbett (1) eine einen Laserstrahl erzeugende Einrichtung (30) vorgesehen. Der Laserstrahl (31) wird über ein den Strahl rechtwinklig umlenkendes Prisma (32) in die Z-Richtung, das heißt senkrecht nach oben, das heißt parallel zur Sollage der Meßachse ab Bezugsnormale (B-B) umgelenkt.
An der Pinole (8) ist ein senkrecht zur Zeichenebene liegender Hebel (40) rechtwinklig befestigt (siehe auch Fig. 4). Der Hebel (40) ist beidseitig zur Pinole (8) (Fig. 4) angeordnet. Der Hebel (40) trägt an seinen Enden im Abstand H voneinander Aufnahmen (41, 41a). In die Aufnahme (41) oder die Aufnahme (41a) ist ein Wollaston-Prisma (42) wahlweise einsetzbar. Beim Umsetzen des Wollaston-Prismas ist dieses also um die Strecke H längs des Hebels (40) versetzt worden. Die Pinole (8) und der Hebel (40) werden deshalb aus der Stellung Y₁ in die Stellung Y₂ um die Strecke H verschoben, so daß der im Prisma (32) umgelenkte Laserstrahl (31) wiederum das Wollaston-Prisma (42) durchsetzt.
Im Wollaston-Prisma (42) wird der Laserstrahl (31) in die beiden kohärenten Teilstrahlen (31a und 31b) aufgespalten. Die Teilstrahlen (31a und 31b) treffen auf Reflexionsflächen (33a und 33b) eines maschinenfesten Translationsreflektors (33). Dieser kann auch auf dem Tisch liegen, und ein am Hebel (40) angebrachter Umlenkspiegel lenkt die Strahlen (31a, 31b) auf diesen. Die Reflexionsflächen (33a und 33b) sind winkelmäßig so zueinander ausgerichtet, daß sich ihre Flächen in der Y- Richtung schneiden und die Teilstrahlen (31a und 31b) in das Wollaston-Prisma auf demselben Weg zurücklenken.
Die überlagerten kohärenten Lichtstrahlen (31c) treffen nach Umlenkung im Prisma (32) auf eine Empfängereinheit (nicht dargestellt), die in der Laserstrahl erzeugenden Einrichtung (30) integriert ist.
Dreht die Achse A-A gemäß Fig. 2, dann kippt der Hebel (40) und lenkt das am Hebel (42) befestigte Wollaston- Prisma entsprechend aus. Die Teilstrahlen (31a und 31b) werden jetzt in ihrer Richtung um einen entsprechenden Winkel ausgelenkt. Sie treffen jetzt nicht mehr winkelgleich nach ihrer Reflexion am Translationsreflektor (33) im Wollaston-Prisma (42) zusammen. Mit anderen Worten, ihre Weglängen sind ungleichmäßig lang geworden, so daß die überlagerten Teilstrahlen (31c) interferieren. In der Empfängereinrichtung kann deshalb eine entsprechende Auswanderung, beispielsweise von erzeugten Interferenzstreifen, ermittelt werden.
Der Laserstrahl bildet somit gemäß Fig. 2 eine Bezugsnormale B-B, beispielsweise in der Position Y₁. Verschiebt man die Pinole (8) in Richtung des Pfeiles (11), erhält man mit Bezug auf die Bezugsnormale B-B eine zu jedem Z-Wert gehörende Abweichung X₁, welche in einem Computer (nicht dargestellt) protokolliert wird.
Nunmehr verschiebt man die Pinole (8) in die Lage (8′) der Fig. 4. Hierbei wandert das Wollaston-Prisma (42), da es über den Hebel (40) fest mit der Pinole (8) verbunden ist, nach rechts aus dem Laserstrahl aus, das heißt in die Lage (42′). In dieser Stellung wird das Wollaston-Prisma (42) aus der Aufnahme (41a) des Hebels (40) herausgenommen und in die links am Hebel (40) vorgesehene Aufnahme (41) gesetzt, das heißt in die Lage (42′′), so daß sich das Wollaston-Prisma wiederum in einer Lage befindet, in der der Laserstrahl (31) mit der Achse des Wollaston-Prismas zusammenfällt. In dieser Stellung wird eine erneute Messung durch Verschieben der Pinole in Richtung des Pfeiles (11) durchgeführt, und man erhält jetzt zu jedem Z-Wert einen Translationswert X₂.
Subtrahiert man den Wert X₁ vom Wert X₂, kann für jeden Z-Wert die Rollwinkelkorrektur der Koordinatenmeßmaschine ermittelt werden. Diese Rollwinkelkorrektur kann computermäßig erfaßt und gespeichert werden und für jeden beim Antasten des Werkstückes ermittelten Z-Wert zur Korrektur dieses Wertes herangezogen werden.
Bei der Verschiebung der Pinole (8) in der Y-Richtung, das heißt aus der Lage (8) in die Lage (8′) der Fig. 4, kann es vorkommen, daß durch den Schlitten (7) bedingt eine Y-Korrektur vorzusehen ist, indem sich die Normallage der Meßachse A-A (Fig. 2) in die Lage A′-A′ bewegt hat. Die hierdurch an die Rollwinkel anzubringenden Korrekturen können leicht ermittelt werden, und zwar aus der jeweiligen Abweichung der Winkelgröße vom Laserstrahl B-B. Diese Winkelabweichung bewirkt eine von Z linear abhängige Korrektur der Z-Werte.
Der Hebel (40) dient dazu, die Winkelabweichungen der Pinolenachse auf das Wollaston-Prisma (42) zu übertragen und die Auswanderung zu vergrößern. Bildet man eine Hebellänge von H = 206,3 mm, so entspricht eine Abweichung von 1 µm einem Rollwinkel von einer Winkelsekunde. Durch Verlängern der Hebellänge H läßt sich die Auflösung erhöhen. Theoretisch ist eine maximale Hebellänge möglich, die der maximalen Verschiebung der Pinole (8) in der Y- Richtung entspricht.
Der Laserstrahl darf zwischen den beiden Messungen nicht in seiner Richtung verändert werden.
Die Auswanderung der Y-Achse bei Verschiebung der Pinole in die Meßstellungen kann mit Hilfe einer Richtwaage oder mit Hilfe der der Koordinatenmeßmaschine zugeordneten, bekannten Korrekturen leicht bestimmt werden. Hierzu ist es erforderlich, die Lage der Y-Achse in der Stellung der Pinole (8) und in der Stellung der Pinole (8′) zu messen und miteinander zu vergleichen.
Bezugszeichenliste
1 Grundbett
2 Schwalbenschwanzführung
3 Tisch
4 Stütze
5 Stütze
6 Traverse
7 Schlitten
8 Pinole
8′ Lage der Pinole
9 Lager
10 Lager
11 Pfeil
12 Taster
20 Kurve
20′ Kurve
30 Laserstrahl erzeugende Einrichtung
31 Laserstrahl
31a Teilstrahl
31b Teilstrahl
31c überlagerte Teilstrahlen
32 Prisma
33a Reflexionsfläche
33b Reflexionsfläche
33 Translationsreflektor
40 Hebel
41 Aufnahme
41a Aufnahme
42 Wollaston-Prisma
42′ Lage des Wollaston-Prismas
42′′ Lage des Wollaston-Prismas
A-A Meßachse/Achse der Pinole
A′-A′ Achslage
B-B Bezugsnormale (Laserstrahl)
X₁ Differenz
X₂ Differenz
Y₁ Lage der Pinolenachse
Y₂ Lage der Pinolenachse
Z₁′ Kurvenpunkt
Z₂′ Kurvenpunkt

Claims (9)

1. Verfahren zur Messung des Rollwinkels eines in einer Koordinatenrichtung verschiebbaren Teiles, bei dem ein ortsfester Laserstrahl in Richtung des verschiebbaren Teiles über ein mit dem Teil fest verbundenes Wollaston- Prisma geführt wird, und die das Wollaston-Prisma verlassenden, unter einem Winkel zueinander geneigten kohärenten Teilstrahlen an den Spiegelflächen einer Umlenkeinheit (Translationsreflektor) zum Wollaston-Prisma zurückgelenkt und nach Verlassen des Wollaston-Prismas zur Interferenz gebracht werden, bei dem der verschiebbare Teil längs der Meßachse verschoben wird und die translatorische Abweichung zum Laserstrahl interferometrisch erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die interferometrisch erfaßten translatorischen Abweichungen längs der Meßachse A-A bei der Verschiebung des Teiles protokolliert werden,
  • - daß die Meßachse A-A parallel zu sich selbst in eine zweite Position A′-A′ gefahren wird und das Wollaston- Prisma (42) an einem in Richtung der parallelen Verschiebung der Meßachse A-A angeordneten, mit der Meßachse verschiebbaren Hebel (40) derart umgesetzt wird, daß der Laserstrahl wiederum durch das Wollaston- Prisma (42) tritt,
  • - daß die Meßachse A-A in der zweiten Stellung erneut in der Meßachsenrichtung A′-A′ verschoben wird und die translatorische Abweichung von dem Laserstrahl B-B in Abhängigkeit von der Verschiebegröße ermittelt und protokolliert wird,
  • - daß die Translationswerte der ersten und der zweiten Position der Meßachse in Abhängigkeit von den Werten der Verschiebegröße der Meßachse in Meßachsenrichtung voneinander subtrahiert werden und die Differenzwerte den gemessenen Werten überlagert werden und aus diesen Werten über die Hebellänge unter Berücksichtigung der Meßachsenkippung bei Verschiebung zwischen den zwei Messungen der Rollwinkel ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Position der Meßachse eine durch die Verschiebung bedingte scheinbare Lageänderung der Meßachse bei ihrer Parallelverschiebung bei der Ermittlung der Rollwinkel berücksichtigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Messung des Rollwinkels einer Meßachse A-A einer Koordinatenmeßmaschine verwendet wird.
4. Vorrichtung zur Messung des Rollwinkels eines in einer Koordinatenrichtung verschiebbaren Teiles, bei dem ein ortsfester Laserstrahl in Richtung des verschiebbaren Teiles über ein mit dem Teil fest verbundenes Wollaston- Prisma geführt wird und die das Wollaston-Prisma verlassenden, unter einem Winkel zueinander geneigten kohärenten Teil strahlen an den Spiegelflächen einer Umlenkeinheit (Translationsreflektor) zum Wollaston zurückgelenkt und nach Verlassen des Wollaston-Prismas zur Interferenz gebracht werden, bei dem der verschiebbare Teil längs der Meßachse verschoben wird und die translatorische Abweichung zum Laserstrahl interferometrisch erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wollaston-Prisma an einem in Richtung der parallelen Verschiebung der Meßachse A-A angeordneten, mit der Meßachse verbundenen Hebel (40) in die Meßstellungen der Meßachse umsetzbar angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (40) eine Führung aufweist, längs der das Wollaston-Prisma (42) in die erste und zweite Position verschiebbar oder umsetzbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (31) in einer Ebene senkrecht zur Meßachse erzeugt wird und auf einen gerätefesten Umlenkspiegel (32) trifft, der ihn in die Soll-Richtung der Meßachse umlenkt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Meßachse die Z-Achse (Pinolenachse einer Koordinatenmeßmaschine) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Laserstrahl erzeugende Einrichtung (30) den Laserstrahl (31) in der X- Richtung zum Umlenkprisma (32) sendet und die Schnittlinie der Reflexionsflächen (33a, 33b) des Translationsreflektors (33) in der Y-Richtung liegt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Laserstrahl erzeugende Einrichtung (30) und die die überlagerten kohärenten Teilstrahlen empfangende Vorrichtung sowie das Umlenkprisma (32) und die Reflexionsflächen (33a, 33b) des Translationsreflektors (33) ortsfest angeordnet sind, und der das Wollaston-Prisma tragende Hebel mit der Meßachse verschiebbar ist.
DE19944421302 1994-06-17 1994-06-17 Verfahren zur Eliminierung des Rollwinkels einer Meßachse einer Koordinatenmeßmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Expired - Lifetime DE4421302C1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944421302 DE4421302C1 (de) 1994-06-17 1994-06-17 Verfahren zur Eliminierung des Rollwinkels einer Meßachse einer Koordinatenmeßmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP95108421A EP0687890A3 (de) 1994-06-17 1995-06-01 Verfahren zur Eliminierung des Rollwinkels einer Messachse einer Koordinatenmessmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944421302 DE4421302C1 (de) 1994-06-17 1994-06-17 Verfahren zur Eliminierung des Rollwinkels einer Meßachse einer Koordinatenmeßmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4421302C1 true DE4421302C1 (de) 1995-12-07

Family

ID=6520881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19944421302 Expired - Lifetime DE4421302C1 (de) 1994-06-17 1994-06-17 Verfahren zur Eliminierung des Rollwinkels einer Meßachse einer Koordinatenmeßmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP0687890A3 (de)
DE (1) DE4421302C1 (de)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29901876U1 (de) 1999-02-04 1999-05-12 Brown & Sharpe GmbH, 35578 Wetzlar Tisch für Koordinatenmeßgeräte
DE19818405A1 (de) * 1998-04-24 1999-10-28 Brown & Sharpe Gmbh Verfahren zur Erfassung von Geometrieabweichungen wenigstens einer Achse eines Koordinatenmeßgerätes
DE19830646A1 (de) * 1998-07-09 2000-01-27 Brown & Sharpe Gmbh Verfahren zur Korrektur von geometrischen Ablauffehlern einer Koordinatenmeßmaschine
EP1239263A3 (de) * 2001-03-05 2003-07-23 Mitutoyo Corporation Positionsmessvorrichtung und Bearbeitungsapparat mit dieser Vorrichtung
DE10214489A1 (de) * 2002-03-26 2003-10-23 Zeiss Carl Verfahren zur Bestimmung und Korrektur von Führungsfehlern bei einem Koordinatenmeßgerät
CN106767656A (zh) * 2017-02-22 2017-05-31 西安交通大学 一种滚转角测量系统的高精度标定装置及标定方法
DE102018208189B4 (de) * 2018-05-24 2021-05-20 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Torsionsfehler einer Maschinenachse
DE102020113675A1 (de) 2020-05-20 2021-11-25 Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Das Bundesministerium Für Wirtschaft Und Energie, Dieses Vertreten Durch Den Präsidenten Der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Rollwinkelmessgerät und Verfahren zum Messen eines Rollwinkels
DE102020208567B4 (de) 2020-07-08 2022-04-07 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Kalibrieren eines Referenzkörpers für die Führungsfehlerermittlung einer Maschinenachse

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10214490B4 (de) 2002-03-26 2010-12-02 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zur Korrektur von Führungsfehlern bei einem Koordinatenmeßgerät
CN105674917A (zh) * 2016-03-10 2016-06-15 中国科学院高能物理研究所 组合式反射镜光栅外差干涉的滚转角测量装置及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2322804B2 (de) * 1972-05-08 1976-03-04 Hewlett-Packard Co., PaIo Alto, Calif. (V.St.A.) Interferometersystem zum messen von abstandsaenderungen zwischen zwei bauteilen einer vorrichtung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4884889A (en) * 1987-11-19 1989-12-05 Brown & Sharpe Manufacturing Company Calibration system for coordinate measuring machine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2322804B2 (de) * 1972-05-08 1976-03-04 Hewlett-Packard Co., PaIo Alto, Calif. (V.St.A.) Interferometersystem zum messen von abstandsaenderungen zwischen zwei bauteilen einer vorrichtung

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19818405A1 (de) * 1998-04-24 1999-10-28 Brown & Sharpe Gmbh Verfahren zur Erfassung von Geometrieabweichungen wenigstens einer Achse eines Koordinatenmeßgerätes
DE19818405B4 (de) * 1998-04-24 2006-11-09 Hexagon Metrology Gmbh Verfahren zur Erfassung von Geometrieabweichungen wenigstens einer Achse eines Koordinatenmeßgerätes
DE19830646A1 (de) * 1998-07-09 2000-01-27 Brown & Sharpe Gmbh Verfahren zur Korrektur von geometrischen Ablauffehlern einer Koordinatenmeßmaschine
DE19830646C2 (de) * 1998-07-09 2003-11-27 Leitz Messtechnik Gmbh Verfahren zur Korrektur von geometrischen Ablauffehlern einer Koordinatenmeßmaschine
DE29901876U1 (de) 1999-02-04 1999-05-12 Brown & Sharpe GmbH, 35578 Wetzlar Tisch für Koordinatenmeßgeräte
EP1239263A3 (de) * 2001-03-05 2003-07-23 Mitutoyo Corporation Positionsmessvorrichtung und Bearbeitungsapparat mit dieser Vorrichtung
DE10214489A1 (de) * 2002-03-26 2003-10-23 Zeiss Carl Verfahren zur Bestimmung und Korrektur von Führungsfehlern bei einem Koordinatenmeßgerät
CN106767656A (zh) * 2017-02-22 2017-05-31 西安交通大学 一种滚转角测量系统的高精度标定装置及标定方法
DE102018208189B4 (de) * 2018-05-24 2021-05-20 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Torsionsfehler einer Maschinenachse
DE102020113675A1 (de) 2020-05-20 2021-11-25 Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Das Bundesministerium Für Wirtschaft Und Energie, Dieses Vertreten Durch Den Präsidenten Der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Rollwinkelmessgerät und Verfahren zum Messen eines Rollwinkels
DE102020113675B4 (de) 2020-05-20 2022-03-10 Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Das Bundesministerium Für Wirtschaft Und Energie, Dieses Vertreten Durch Den Präsidenten Der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Autokollimator und Oberflächen-Messsystem
DE102020208567B4 (de) 2020-07-08 2022-04-07 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Kalibrieren eines Referenzkörpers für die Führungsfehlerermittlung einer Maschinenachse

Also Published As

Publication number Publication date
EP0687890A2 (de) 1995-12-20
EP0687890A3 (de) 1997-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3740070A1 (de) Dreh-schwenk-einrichtung fuer tastkoepfe von koordinatenmessgeraeten
EP0597299A2 (de) Koordinatenmessgerät
DE4134371A1 (de) Verfahren zur messung der effektiven momentanposition eines von einem schlitten getragenen tastelementes bzw. werkzeugs
EP0456276A1 (de) Koordinatenmessgerät
DE4421302C1 (de) Verfahren zur Eliminierung des Rollwinkels einer Meßachse einer Koordinatenmeßmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102005026022A1 (de) Koordinatenmessgerät sowie Verfahren zum Messen eines Objektes mit einem Koordinatenmessgerät
DE2649641A1 (de) Maschine zur messung der abmessungen von werkstuecken
EP1019669B1 (de) Vorrichtung zur erfassung der position von zwei körpern
DE102007036850B4 (de) Verfahren zur Korrektur von Nichtlinearitäten der Interferometer einer Koordinaten-Messmaschine
EP0789221B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur koordinatenmässigen Vermessung von Werkstücken auf Bearbeitungsmaschinen
DE69900557T2 (de) Vorrichtung zur Kontrolle und/oder Bearbeitung eines Musters
DE2718506C2 (de) Mehrkoordinaten-Meßmaschine
EP0084144B1 (de) Dreidimensionale interferometrische Längenmesseinrichtung
DE102008024444A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Koordinatenmessgerätes
DE3316520A1 (de) Positioniervorrichtung
EP0729005B1 (de) Messvorrichtung zur Kontrolle der geometrischen und dynamischen Genauigkeit von NC-Werkzeugmaschinen und Industrierobotern
DE112018004038T5 (de) Messung der Position von Objekten im Raum
EP3435032A1 (de) Optischer rauheitssensor für eine koordinatenmessmaschine
DD234070A1 (de) Interferometrische mehrkoordinatenmesseinrichtung
DD141061A1 (de) Einrichtung zum bestimmen der lage und abmessungen von gegenstaenden
DE19514815A1 (de) Meßeinrichtung mit einem auf einer Führungseinheit entlang eines Maßstabs verfahrbaren Meßkopf und mit einem Taster
DE4308823C2 (de) Messender Tastkopf für Koordinatenmeßgeräte
DE3310345A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen von werkstuecken in drei dimensionen
DE102020208567B4 (de) Kalibrieren eines Referenzkörpers für die Führungsfehlerermittlung einer Maschinenachse
DE3241074A1 (de) Verfahren zur fehlerkompensation bei dreidimensionalen mess- und/oder anreissgeraeten

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: LEITZ MESSTECHNIK GMBH, 35578 WETZLAR, DE

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: HEXAGON METROLOGY GMBH, 35578 WETZLAR, DE

R071 Expiry of right
R071 Expiry of right