DE60018412T2

DE60018412T2 - Steuergerät für messinstrument

Info

Publication number: DE60018412T2
Application number: DE60018412T
Authority: DE
Inventors: Michael Mills
Original assignee: Taylor Hobson Ltd
Current assignee: Taylor Hobson Ltd
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: DE60018412D1; US20020059041A1; GB2350429B; GB2350429A; WO2000073731A1; US6594532B2; JP2003500675A; EP1181499A1; EP1181499B1; GB9912601D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Messinstrument, insbesondere auf ein Messinstrument zur Messung sowohl der Oberflächenform, das heißt der Gesamtform einer Oberfläche, als auch der Struktur oder Rauheit der Oberfläche.
Die Messinstrumente der von Taylor Hobson Limited aus Leicester, England, hergestellten Geräte der „Form Talysurf Series" ermöglichen das Erfassen eines dreidimensionalen Oberflächenbereichs und die Anzeige von Daten für einen Benutzer, die die Farm und Struktur des betreffenden Oberflächenbereichs angeben.
Bei den Messinstrumenten der Form Talysurf^®-Serie wird dies erreicht, indem man einen Messsensor den zu messenden Oberflächenbereich entlang eines Messwegs in einer ersten Richtung (im Allgemeinen der x-Richtung) überfahren lässt, danach eine Bühne, die das Objekt trägt, dessen Oberfläche erfasst wird, in einer zweiten orthogonalen Richtung (im Allgemeinen der y-Richtung) bewegt und diese beiden Schritte wiederholt, bis der gesamte zu erfassende Bereich überfahren worden ist und Messdaten, bestehend aus den auf einer Reihe von parallelen Messwegen erfassten Daten, erhalten werden.
Eine grafische Darstellung des erfassten Oberflächenbereichs kann dann für einen Benutzer angezeigt oder ausgedruckt werden. Im Allgemeinen umfasst diese Anzeige eine perspektivische Darstellung der dreidimensionalen Oberfläche. Anhand dieser grafischen Darstellung kann der Benutzer dann die charakteristischen Oberflächenmerkmale des erfassten Bereichs bestimmen. Die grafische Darstellung kann es einem Benutzer zum Beispiel ermöglichen, festzustellen, ob eine Oberfläche wie etwa die eines Stahlblechs Risse oder Sprünge aufweist.
Obwohl solche grafische Darstellungen einem Benutzer eine einfache Untersuchung und Auswertung der Oberflächenmerkmale von im Wesentlichen planen Oberflächen ermöglichen, kann sich die Auswertung derartiger grafischer Darstellungen als schwieriger erweisen, wenn die untersuchte Oberfläche eine signifikante Form aufweist, zum Beispiel wenn die Oberfläche aus gebogenen oder gekrümmten Flächen besteht oder diese einschließt. Um eine bessere visuelle Auswertung der grafischen Darstellung zu ermöglichen, wenn die gemessene Oberfläche eine signifikante Form aufweist, ist Formanpassungs-Software entwickelt worden und wird von Taylor Hobson Limited mitgeliefert, die ein Polynom-Formanpassungsverfahren benutzt, um das Entfernen der Oberflächenform aus den Messdaten zu ermöglichen, so dass dem Benutzer zum Beispiel unabhängige grafische Darstellungen der Gesamtform der Oberfläche und der Oberflächenstruktur der Oberfläche geliefert werden können.
Obwohl es damit möglich ist, einem Benutzer eine gute visuelle Darstellung der Gesamtoberflächenform und/oder der Oberflächenstruktur einer gewünschten Oberfläche zu liefern, besteht auch der Wunsch, die dreidimensionale Form der gemessenen Oberfläche messen und nicht nur darstellen zu können.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Messinstruments, das eine Verbesserung hinsichtlich der Genauigkeit und Wiederholbarkeit von dreidimensionalen Formmessungen bietet.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Instrument nach Anspruch 20 bereit.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 24 bereit.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Messinstruments nach der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der Funktionsweise des in 1 gezeigten Instruments.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm für den Betrieb des in 1 gezeigten Messinstruments zur Ermöglichung der Bestimmung der relativen Orientierungen von Achsen, entlang deren eine relative Bewegung zwischen einem Messsensor und einer zu messenden Oberfläche bewirkt werden kann.
4 zeigt in größerem Detail den Schritt des Erhaltens von Messdaten für eine in 3 gezeigte Referenzoberfläche.
5 zeigt in größerem Detail den in 3 gezeigten Schritt des Bestimmens der relativen Orientierung von relativen Bewegungsachsen aus den Messdaten.
6 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von Krümmungsfehlern in Messdaten.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das in größerem Detail den in 5 gezeigten Schritt des Bestimmens von Anfangs- und Endpunkten von Messwegen illustriert.
8 zeigt ein Diagramm zur sehr schematischen Illustration der Wirkung einer Fehlausrichtung der relativen Bewegungsachsen.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm, das in größerem Detail den in 5 gezeigten Schritt des Bestimmens der Mittelpunkte von Messbögen illustriert.
10 und 11 zeigen Ablaufdiagramme, die in größerem Detail die in 5 gezeigten Schritte des Bestimmens der Orientierung der y-Achse relativ zur x-Achse bzw. y-Achse illustrieren.
12 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Beispiel des in 5 gezeigten Weiterverarbeitungsschritts.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Illustration eines Beispiels für die zusätzliche Verarbeitung, die in dem in 12 gezeigten zusätzlichen Verarbeitungsschritt ausgeführt werden kann.
14 zeigt in Diagrammform den Oberflächenbereich einer mit dem Messsensor bei Benutzung des in 1 gezeigten Instruments erfassten dreidimensionalen Referenzoberfläche.
15 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Illustration einer optionalen Weiterverarbeitung, die in dem in 5 gezeigten Weiterverarbeitungsschritt ausgeführt werden kann.
16 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Illustration der Benutzung des in 1 gezeigten Instruments zum Erfassen eines Oberflächenbereichs eines Werkstücks.
17 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Illustration der Weiterverarbeitung, die in dem in 16 gezeigten Weiterverarbeitungsschritt ausgeführt werden kann.
18 zeigt eine dreidimensionale Karte oder grafische Darstellung der mit dem in 1 gezeigten Instrument erhaltenen Messdaten für eine Referenzkugel mit bekanntem Radius nach Entfernen der dreidimensionalen Form der Referenzkugel, jedoch vor einer weiteren Korrektur.
19 zeigt eine dreidimensionale grafische Darstellung oder Karte der in 18 gezeigten Messdaten nach Entfernen der dreidimensionalen Kugelform der Referenzkugel und Korrektur für die Orientierung der relativen Bewegungsachsen.
20a und 20b zeigen die x- bzw. y-Richtungsprofile für die in 19 gezeigten Daten.
21 zeigt eine grafische Darstellung ähnlich wie 19.
22 zeigt eine grafische Darstellung entsprechend der in 19, jedoch für eine andere Referenzkugel mit einer anderen Bühne zum Bewirken einer relativen Bewegung zwischen den Messwegen des Messsensors.
23a und 23b zeigen die x- bzw. y-Profile für die in 22 gezeigten Daten.
1 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Instruments auf der Grundlage eines Messinstruments 1 der Form Talysurf-Serie. Bei dieser Ausführungsform soll das Instrument auf einer Arbeitsfläche oder einem Tisch 100 stehen. Das Instrument 1 weist ein Unterteil 2 auf, das auf die Arbeitsfläche oder den Tisch 100 gestellt wird. Eine Werkstückhalterung 3 ist an dem Unterteil 2 befestigt und trägt eine Werkstückbühne 4, die mit Hilfe einer motorbetätigten Kugelspindelanordnung (in 1 nicht gezeigt) relativ zu der Halterung 3 in y-Richtung (das heißt in der Papierebene in 1) bewegt werden kann.
Das Unterteil 2 trägt außerdem einen Ständer 5, der ein vertikales oder z-Achsen-Bezugsdatum festgelegt. An dem Ständer 5 ist ein Ständerwagen 6 so befestigt, dass er in z-Richtung (das heißt am Ständer auf und ab) bewegbar ist. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Bewegung des Ständerwagens 6 in z-Richtung mit einer motorbetätigten Leitspindelanordnung (in 1 nicht gezeigt).
Der Ständerwagen 6 trägt einen Messsensorwagen 7, der relativ zu dem Ständerwagen 6 in x-Richtung in 1 bewegbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Sensorwagen 7 so angeordnet, dass er entlang einer an dem Ständerwagen 6 angebrachten x-Achsen-Bezugsstange verschiebbar ist und mit Hilfe einer motorbetätigten Rollenantriebsanordnung entlang der x-Achsen-Bezugsstange vor und zurück geschoben bzw. gezogen wird.
Der Messsensorwagen 7 trägt einen Messsensor 8, der bei dieser Ausführungsform aus einem drehbar gelagerten Tastarm 8a besteht, der an seinem freien Ende eine Tastspitze 8b trägt, die dafür ausgelegt ist, die zu messende Oberfläche zu berühren, so dass sich, wenn der Messsensor 8 die zu messende Oberfläche überfährt, der Tastarm 8a dreht, damit die Tastspitze 8b den Variationen auf der Oberfläche in z-Richtung folgen kann. Wie weiter unten anhand von 2 ausführlich beschrieben wird, weist der Messsensor 8 auch einen Positionsaufnehmer auf, der die Drehbewegung des Tastarms repräsentierende elektrische Signale liefert.
Die auf dem Unterteil 2 angeordneten Komponenten des Instruments bilden das Messsystem 1a des Instruments. Das Instrument weist auch ein Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b auf, das einen Messvorgang mit dem Messsystem 1a steuert und außerdem die von dem Messsystem 1a erhaltenen Daten verarbeitet. Das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b besteht aus einem Personalcomputer, einer Workstation 10 oder dergleichen, der bzw. die über ein Hauptsteuerungssystem 20 mit dem Messsystem 1a verbunden ist, wie weiter unten anhand von 2 ausführlich erläutert wird.
Wie in 2 gezeigt und aus der Technik bekannt, weist der Personalcomputer oder die Workstation 10 eine Verarbeitungseinheit 11 auf, die im Wesentlichen aus einem Prozessor und zugehörigem Speicher wie zum Beispiel ROM- und RAM-Speicher, einem Festplattenlaufwerk 12 (HD), einem Wechselplattenlaufwerk 13 (RDD) mit einem wechselbaren Datenträger 14 (RD) wie zum Beispiel einer Diskette, CD-ROM oder dergleichen, einer Benutzereingabevorrichtung (PD) wie zum Beispiel einer Maus 15 (wie in 1 gezeigt) und einem Display 17 zur Anzeige von Informationen für den Benutzer besteht. Der Personalcomputer 10 kann auch mit einer Tastatur 16 (KYBD) ausgerüstet sein, um die Eingabe von Steueranweisungen und dergleichen zu ermöglichen, sowie mit einem Drucker 18 zum Ausdrucken der dem Benutzer auf dem Display 17 angezeigten Informationen. Die Verarbeitungseinheit 11 kann auch eine Remote-Verbindung (RL) zu anderen Rechenvorrichtungen aufweisen. Diese Remote-Verbindung kann zum Beispiel eine Verbindung zu einem Netzwerk wie dem Internet, eine Intranet-, WAN- oder LAN-Verbindung oder eine Infrarotverbindung sein.
Der Computer 10 wird für Benutzereingaben und zur Verarbeitung und Anzeige von Messergebnissen benutzt. Der Computer 10 ist über eine geeignete Schnittstelle 21, im Allgemeinen eine serielle SDLC-Schnittstelle, mit dem Hauptsteuerungssystem 20 verbunden, das die Ausführung eines Messvorgangs durch das Messsystem 1a steuert. Bei dieser Ausführungsform umfasst das Hauptsteuerungssystem 20 einen Mikroprozessor 22, einen RAM-Speicher 23 und einen ROM-Speicher 24 (im Beispiel als EPROM gezeigt) und ist mit einem vom Benutzer zu betätigenden Joystick 25 verbunden, der zum Beispiel zur anfänglichen Positionierung des Messsensors durch den Benutzer und/oder zur Positionierung des Ständerwagens 6 in z-Richtung benutzt werden kann.
Das Hauptsteuerungssystem 20 ist mit einer x-Achsen-Antriebsschaltung 30, einer y-Achsen-Antriebsschaltung 40, einer z-Achsen-Antriebsschaltung 50 und einer Messwertgeberschaltung 60 verbunden.
Die x-Achsen-Antriebsschaltung 30 umfasst einen Motortreiber 31, der von dem Mikroprozessor 22 Steueranweisungen zum Antreiben eines Motors 32 erhält, um wie vorstehend beschrieben den Sensorwagen 7 entlang der x-Achsen-Bezugsstange (in 1 oder 2 nicht gezeigt) zu bewegen. Die x-Achsen-Antriebsschaltung weist auch einen x-Positionsaufnehmer 33 auf, der sowohl eine lokale Feedback-Steuerung an den Motortreiber 31 als auch x-Positionsinformationen an den Mikroprozessor 22 liefern kann, um die x-Positionen zu bestimmen, an denen die Datenerfassung erfolgt. Der x-Positionsaufnehmer kann zum Beispiel in Form eines optischen Interferometers mit Beugungsgitter vorgesehen werden.
Die y-Achsen-Antriebsschaltung bei dieser Ausführungsform wird von dem Computer 10 über eine serielle Verbindung 45 (SDLC) und einen Bewegungs-Controller 44 gesteuert. Die y-Rchsen-Antriebsschaltung in diesem Beispiel umfasst einen Motortreiber 41, der von dem Computer 10 (über den Bewegungs-Controller 44) Anweisungen zum Antreiben eines Motors 42 erhält, um die Spindel der Kugelspindelanordnung und damit die Kugel und die Bühne 4, die mit der Kugelspindel verbunden ist, entsprechend den Steuersignalen von dem Computer 10 in y-Richtung anzutreiben. Die y-Achsen-Antriebsschaltung kann auch einen y-Positionsaufnehmer 43 aufweisen, um eine lokale Feedback-Steuerung an den Motortreiber 41 vorzusehen. Bei dieser Ausführungsform liefert der y- Achsen-Positionsaufnehmer keine Informationen zurück an den Computer 10. Stattdessen liefert der Computer 10 einfach Steuersignale an den Motortreiber 41, um zu veranlassen, dass der Motor 40 die erforderliche Strecke fährt.
Die z-Achsen-Antriebsschaltung 50 umfasst einen Motortreiber 51, der von dem Mikroprozessor 22 Steueranweisungen zum Antreiben des Motors 52 erhält, und einen z-Achsen-Positionsaufnehmer 53, der lokale Feedback-Informationen an den Motortreiber 51 liefert.
Die Motoren 32, 42 und 52 können zum Beispiel lineare Schrittmotoren sein.
Bei dieser Ausführungsform weist die Messwertgeberschaltung 60 ein optisches Interferometer 61, Analyseoptik 62 und einen Zähler/Interpolator 63 auf. Bei dieser Ausführungsform wird als Messwertgeberschaltung die Schaltung verwendet, die in dem US-Patent Nr. 5517307 des Anmelders gezeigt und beschrieben ist und mit einem Beugungsinterferometer arbeitet, dessen Beugungsgitter auf einer gekrümmten Oberfläche angeordnet ist, die mit dem Sensorarm 8a verbunden ist, so dass ihr Krümmungsmittelpunkt auf der Drehachse des Sensorarms 8a liegt. Andere Formen von Messwertgeberschaltungen können ebenfalls verwendet werden. Daher können auch andere Formen von optischen Interferometern benutzt werden, wie sie zum Beispiel in der PCT-Anmeldung Nr. WO97/16701 des Anmelders beschrieben sind. Andere Messwertgeber als optische Interferometer können ebenfalls verwendet werden. So kann der Messwertgeber zum Beispiel einen LVDT (linear variabler Differentialwandler) umfassen, bei dem das freie Ende des Dreharms eine Spule und einen Kern trägt und die Drehbewegung des Tastarms die Position des Kerns in der Spule ändert. Derartige LVDTs sind in der Technik wohl bekannt. Die PCT-Anmeldung Nr. WO95/08096 des Anmelders beschreibt ein Messinstrument mit einem LVDT-Messwandler.
Das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b wird mit Hilfe von prozessorausführbaren Anweisungen und im Speicher (RAM oder EPROM 23 bzw. 24) des Hauptsteuerungssystems 20 und/oder im Speicher des Computers 10 enthaltenen Daten programmiert, um die Durchführung von Messvorgängen entsprechend den Anweisungen des Benutzers und die anschließende Gewinnung und Verarbeitung der Messdaten ebenfalls gemäß den Anweisungen eines Benutzers zu ermöglichen.
Das bisher beschriebene Instrument 1 kann mit einem der handelsüblich erhältlichen Messinstrumente der Form Talysurf-Serie des Anmelders implementiert werden. Das in 1 und 2 gezeigte Instrument ist jedoch durch zusätzliche oder modifizierte prozessorausführbare Anweisungen und/oder Daten konfiguriert, um ein neues Instrument zu bilden, das in einer von den bekannten Messinstrumenten der Form Talysurf-Serie abweichenden Art und Weise arbeitet.
Das Konfigurieren des Instruments 1 mit Prozessoranweisungen und/oder Daten kann durch Vorprogrammieren des EPROM 24 oder Laden von prozessorausführbaren Anweisungen und/oder Daten über die Remote-Verbindung RL oder von einem wechselbaren Datenträger 14 (RD) erfolgen, der in das Wechselplattenlaufwerk 13 des Computers 10 eingelegt wird.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm für den Betrieb des in 1 gezeigten Instruments 1 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau zur Bildung eines Instruments unter Anwendung der vorliegenden Erfindung.
Das Instrument 1 ist so aufgebaut, dass zuerst die Messdaten für eine Referenzoberfläche RS (1) ermittelt werden, die in einer auf der Tragebühne 4 befindlichen Werkstückaufnahme (in 1 nicht gezeigt) angeordnet ist (Schritt S1 in 3). Bei dieser Ausführungsform wird die Referenzoberfläche von einer Metallkugel mit genau bekanntem Radius bereitgestellt.
Nachdem das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b die Messdaten für die Referenzoberfläche erhalten hat, bestimmt es in Schritt S2 in 3 die relative Orientierung der y-Wegachse der Tragebühne 4 relativ zu der zu der durch die x-Achsen-Bezugsstange in dem Ständerwagen festgelegten x-Wegachse und der durch den Ständer 5 festgelegten z-Achse. Das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b benutzt diese Informationen dann in Schritt S3 in 3, um eventuell erforderliche Korrekturen einer Fehlausrichtung der y-Achse im Verhältnis zur x- und z-Achse zu bestimmen.
Der Schritt des Erhaltens von Messdaten für die Referenzkugel wird im Folgenden anhand von 4 ausführlich beschrieben.
Unter der Annahme, dass der Benutzer die Referenzkugel auf der Tragebühne 4 befestigt und eine erste manuelle Grobeinstellung der Position der Tastspitze mit dem Joystick 25 vorgenommen hat, wird der Benutzer in der Regel zunächst das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b anweisen, eine bekannte Scheitelpunktroutine (in den bekannten Messinstrumenten der Form Talysurf-Serie vorgesehen) auszuführen, um den Scheitel, d.h. den höchsten Punkt, der Referenzkugel zu bestimmen (Schritt S11 in 4). Bei diesem Scheitelpunktverfahren weist das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b im Allgemeinen den Messsensor 8 an, bestimmte erste vorläufige Messungen der Oberfläche durchzuführen, aus denen das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b die x,y-Koordinaten des höchsten erhaltenen z-Wertes bestimmt.
Das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b gibt sodann Steuerbefehle an die x- und y-Achsen-Antriebsschaltungen 30 und 40, um den Messsensor 8 so zu positionieren, dass sich die Tastspitze 8b an dem gewünschten Anfangspunkt Xi, Yi des ersten Messwegs befindet (Schritt S12).
Danach weist das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b die x-Achsen-Antriebsschaltung 30 an, mit dem Messsensor 8 und damit der Tastspitze 8b einen kontinuierlichen Messweg in x-Richtung über den gewünschten Oberflächenbereich zu überfahren. Während die Tastspitze 8b den kontinuierlichen Messweg überfährt, wird der Tastarm 8a gedreht, um der Krümmung und den Oberflächenmerkmalen der Referenzkugel zu folgen, und der Messwertgeber 60 liefert dem Hauptsteuerungssystem 20 Signale, die der Änderung der z-Position der Tastspitze 8b entsprechen, während diese der Oberfläche entlang des kontinuierlichen Messwegs folgt.
Bei dieser Ausführungsform erfasst das Hauptsteuerungssystem 20 den Ausgang des Messwertgebers 60 an vorbestimmten Intervallen in der x-Richtung, wobei die Zeitpunkte, an denen der Mikroprozessor 22 den Ausgang des Messwertgebers 60 erfasst, durch die Signale bestimmt werden, die das Hauptsteuerungssystem 20 von dem x-Positionsaufnehmer 33 erhalten hat. In diesem Beispiel werden die x-Verschiebung bzw. die Messdaten in Abständen von 0,25 μm in x-Richtung erfasst (Schritt S13 in 4).
Am Ende des Messwegs veranlasst das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b, dass der Sensor in Schritt S14 in 1 an die Anfangsposition Xi zurückkehrt, und speichert die Messdaten auf dem Festplattenlaufwerk 12. Danach bestimmt das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem in Schritt S15, ob ein weiterer Messweg überfahren werden muss. Lautet die Antwort „ja", liefert das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b Steuersignale an die y-Achsen-Antriebsschaltung 40, um den Motor 42 zu veranlassen, die y-Bühne zu bewegen, um den Messsensor 8 in Schritt S16 an den nächsten y-Anfangspunkt zu bringen, ehe es die Schritte 13 bis 15 wiederholt. Lautet die Antwort in Schritt S15 „nein", ist der Messzyklus abgeschlossen (Schritt S17).
Auf diese Weise wird ein gewünschter Oberflächenbereich der Referenzkugel mit dem Messsensor 8 in einer Folge von parallelen Messwegen überfahren, und das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b speichert Messdaten, die die Änderungen in der z-Position der Tastspitze 8b an jedem der x-Datenpunkte entlang jedes der Messwege repräsentieren. Im Allgemeinen werden die Messwege so gewählt, dass jeder einzelne einen Bogen bildet, der symmetrisch in einer durch den Mittelpunkt der Kugel verlaufenden x,y-Ebene liegt. Im Allgemeinen enthalten die Messwege auch einen durch den Scheitel der Kugel verlaufenden Bogen mit der gleichen Anzahl von Messwegen auf beiden Seiten dieses zentralen Bogens.
Das Verfahren zum Bestimmen der relativen Orientierung der y-Achse (Schritt S2 in 3) wird nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Zunächst wird in Schritt S21 der Anfangs- und Endpunkt jedes einzelnen Messwegs bestimmt. Weil sich der Tastarm 8a wie in 6 gezeigt um eine Drehachse PA dreht, folgt die Tastspitze 8b einem Krümmungspfad P, wenn sie beim Verfolgen der Oberfläche in z-Richtung ausgelenkt wird. Dies bedeutet, dass der Punkt Xi, an dem die Tastspitze 8b die untersuchte Referenzoberfläche RS tatsächlich berührt, sich von der x-Position unterscheidet, die mit dem x-Positionsaufnehmer 33 der x-Achsen-Antriebsschaltung 30 bestimmt worden ist.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Korrektur des in 6 gezeigten Krümmungsfehlers, um die Bestimmung der tatsächlichen Anfangs- und Endpunkte der Messwege zu ermöglichen. Zunächst werden in Schritt S211 die mit dem x-Positionsaufnehmer 33 gemessenen x-Positionen der Anfangspunkte X_S und Endpunkte X_E jedes Messwegs bestimmt. Danach setzt das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b in Schritt S212 die tatsächliche x-Startposition X_SA mit der gemessenen x-Startposition X_S + dX₁ gleich, wobei dX₁ ein Krümmungskorrekturterm ist.
Der Krümmungskorrekturterm wird nach dem im US-Patent Nr. 5150314 des Anmelders beschriebenen Verfahren bestimmt. Daher wird die Verschiebung in z-Richtung wie folgt festgelegt: Z = Az + Bz2 + Cz3 wobei A, B und C Kalibrierungskonstanten sind, die zuvor durch Überfahren der Oberfläche einer Kalibrierungskugel mit der Tastspitze 8b von einer Mittelposition bis zu einer Endposition bestimmt worden sind, wie in 9 von US-Patent Nr. 5150314 gezeigt, so dass die Tastspitze über ihren gesamten Bewegungsbereich bewegt wird. Dieser Vorgang zum Bestimmen der Kalibrierungskonstanten A, B und C kann im Werk ausgeführt werden, wobei die Kalibrierungskonstanten im Gerätesteuerungssystem 20 gespeichert werden. Da jedoch Temperaturschwankungen und dergleichen Änderungen verursachen können, ist es wünschenswert, dass diese Kalibrierungskonstanten wenigstens von Zeit zu Zeit durch den Benutzer bestimmt werden. Im vorliegenden Fall können diese Kalibrierungskonstanten unter Verwendung derselben Referenzkugel bestimmt werden, wie sie für den vorliegenden Vorgang benutzt wird.
Die korrigierte oder tatsächliche x-Position wird vom Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem anhand der folgenden Gleichung bestimmt: Xist = X + DZist + EZ2 ist wobei D und E Kalibrierungskonstanten sind, die anhand einer Kalibrierungskugel (bei der es sich ebenfalls um die aktuelle Referenzkugel handeln kann) bestimmt werden. Dieses Verfahren ist ausführlich in Spalte 8, Zeile 35, bis Spalte 9, Zeile 61, des US-Patents Nr. 5150314 des Anmelders beschrieben.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass: dX1 = DZist + EZ2 ist Nachdem die tatsächliche Anfangsposition X_SA in Schritt S212 in 7 bestimmt worden ist, wird die tatsächliche x-Endposition X_EA festgelegt mit: XEA = (N–1) · P + dXN,wobei N die Anzahl der x-Datenpunkte, P der Abstand zwischen den x-Datenpunkten und dX_N der Krümmungskorrekturterm für den Endpunkt des Messwegs und gleich DZ_Eist + EZ² _ist ist, wobei Z_Eist die tatsächliche z-Position am Endpunkt des Messwegs ist (Schritt S213 in 7). Die Schritte S211 bis S213 in 7 werden für alle Messwege wiederholt, und die tatsächlichen Anfangs- und Endpunkte X_SA und X_EA für jeden der Messwege werden von dem Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b in Schritt S21 in 5 gespeichert.
Wie zu erkennen, ist jeder der Messwege über die Referenzoberfläche ein Kreisbogen. Wenn die y-Achse relativ zur x- und z-Achse falsch ausgerichtet ist, das heißt wenn die y-Achse nicht exakt rechtwinklig oder orthogonal zur x- und y-Achse ist, so gilt, wie in Diagrammform in 8 anhand von zwei Messwegbögen MP1 und MP2 gezeigt, dass sich die Kreismittelpunkte C₁, C₂ usw. der den Messbögen entsprechenden Kreise nicht decken, sondern an unterschiedlichen Koordinaten x₁y₁z₁ und x₂y₂z₂ auf einer Linie liegen. Um eine eventuelle Fehlausrichtung der x-Achse im Verhältnis zur x- und z-Achse zu bestimmen, bestimmt das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b in Schritt S22 in 5 zuerst für jeden Messwegbogen den Mittelpunkt des entsprechenden Kreises. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm dieses Schritts im Detail. In Schritt S221 in 9 wird ein Standardanpassungsverfahren wie zum Beispiel ein Anpassungsverfahren nach der Methode der kleinsten mittleren Quadrate benutzt, um jedem der kreisbogenförmigen Messwege den besten Kreis anzupassen. Danach werden in Schritt S222 die relativen x,y,z-Koordinaten des Mittelpunkts für jeden der am besten passenden Kreise bestimmt (das heißt zum Beispiel die Punkte C₁ und C₂ in 8), und in Schritt S223 in 9 werden die relativen Koordinaten für jeden der Kreismittelpunkte C₁, C₂ usw. gespeichert. Es ist zu erkennen, dass jeder Kreismittelpunkt einen y-Koordinatenwert aufweist, der dem y-Koordinatenwert des zugehörigen Messwegs entspricht, sowie durch den am besten passenden Kreis bestimmte x- und z-Koordinatenwerte.
Nachdem in Schritt S22 in 5 die Mittelpunkte der Bögen bestimmt worden sind, bestimmt und speichert das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b in Schritt S23 eine eventuelle Fehlausrichtung der y-Achse im Verhältnis zur x-Achse und bestimmt und speichert in Schritt S24 eine eventuelle Fehlausrichtung der x-Achse im Verhältnis zu z-Achse.
10 und 11 zeigen, wie die Schritte S23 bzw. S24 bei dieser Ausführungsform ausgeführt werden. Wie in 10 gezeigt, nimmt das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b zur Bestimmung einer Fehlausrichtung der y-Achse im Verhältnis zur x-Achse die relativen x, y-Koordinaten jedes der Mittelpunkte C₁, C₂ usw. und bestimmt mit einem Standardanpassungsverfahren wie zum Beispiel einem Anpassungsverfahren nach der Methode der kleinsten mittleren Quadrate in Schritt S231 die beste gerade Linie durch diese Koordinaten. Danach bestimmt die Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem in Schritt S232 das Gefälle oder die Steigung dieser geraden Linie in der x,y-Ebene und speichert es bzw, sie als δX/δY.
In gleicher Weise nimmt das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem in Schritt S24 die y- und z-Koordinaten für jeden der Kreismittelpunkte C₁, C₂ usw. und passt die beste gerade Linie in der y,z-Ebene durch diese Koordinaten mit einem ähnlichen Anpassungsverfahren wie in Schritt S231 an (Schritt S241). Danach bestimmt das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem in Schritt S242 das Gefälle in der y,z-Ebene dieser besten geraden Linie und speichert es als δZ/δY.
Die weitere Verarbeitung kann dann in Schritt S25 in 5 erfolgen. Diese weitere Verarbeitung kann einfach aus dem Speichern der Werte δX/δY und δZ/δY als Korrekturwerte oder Kalibrierungsdaten bestehen, die das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b zur automatischen Korrektur späterer Messdaten von unbekannten Oberflächen verwendet. Dies würde dem Benutzer jedoch kein Feedback hinsichtlich des durchgeführten Kalibrierungsverfahrens liefern. 12 zeigt im Detail die weitere Verarbeitung, die in Schritt S25 in 5 ausgeführt werden kann.
In Schritt S251 in 12 verschiebt das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b jeden der einzelnen Messwege entsprechend dem bestimmten Wert δX/δY. Danach verschiebt es in Schritt S252 jeden der einzelnen Messwege entsprechend dem bestimmten Wert δZ/δY. Die korrigierten Messdaten werden dann in Schritt S253 gespeichert, und in Schritt S254 zeigt das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b dem Benutzer die korrigierten Messdaten auf dem Display 17 des Computers 10 an. Diese Daten können dem Benutzer als dreidimensionale Karte oder Diagramm angezeigt werden.
In dieser Phase beinhalten die dem Benutzer angezeigten Daten zwangsläufig die Form des Referenzkörpers (eine Kugel im vorliegenden Fall), was es für den Benutzer schwierig macht, die Ergebnisse visuell auszuwerten. Daher passt das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b in Schritt S255 mit bekannten Anpassungsverfahren (in den bekannten Messinstrumenten der Form Talysurf-Serie vorgesehen) die beste Kugeloberfläche den Messdaten an und entfernt dann in Schritt S255 die am besten passende Kugeloberfläche aus den Messdaten. Danach speichert das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b die formbereinigten Messdaten in Schritt S256 und zeigt dem Benutzer die formbereinigten Messdaten in Schritt S257 an, so dass der Benutzer die Daten visuell kontrollieren kann. Die weitere Verarbeitung kann in Schritt S258 erfolgen.
Zur Veranschaulichung des vorstehend beschriebenen Verfahrens werden im Folgenden Beispiele für tatsächlich mit dem in 1 gezeigten Instrument durchgeführte Messungen beschrieben.
18 zeigt eine dreidimensionale Oberflächenkarte oder grafische Darstellung der in Schritt S1 in 3 erhaltenen Messergebnisse ohne Korrektur der Fehlausrichtung der y-Achse, wie in den Schritten S2 und S3 in 3 beschrieben, und nach Entfernen der dreidimensionalen Kugelform der Referenzkugel mit einem bekannten Anpassungsver fahren. Bei diesem Beispiel hatte die Referenzkugel einen bekannten kalibrierten Radius von 12,4987 mm, und die am besten passende Kugel hatte einen Radius von 12,497 mm. Da die dreidimensionale Form der Referenzkugel aus den Daten entfernt worden ist, würde man erwarten, dass die resultierende grafische Darstellung oder Oberflächenkarte im Wesentlichen flach bzw. eben ist, das heißt ohne jegliche Form, und nur eine Oberflächenstruktur oder Rauheit zeigen würde. Wie jedoch aus 18 ersichtlich, zeigt die dreidimensionale grafische Darstellung eine signifikante Form und hat in der Tat eine Sattelform. Dies ist darauf zurückzuführen, dass wegen der Fehlausrichtung der y-Achse im Verhältnis zur x- und z-Achse, wie vorstehend beschrieben, die Mittelpunkte C₁, C₂ usw. der kreisbogenförmigen Messwege nicht übereinander liegen, sondern auf einer Linie. Aus 18 ist zu erkennen, dass die Bestimmung der spezifischen Oberflächenmerkmale oder charakteristischen Merkmale aufgrund der signifikanten Restform erschwert wird.
Im Gegensatz zu 18 sind in 19 die Ergebnisse der Implementierung eines Verfahrens unter Anwendung der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei dem die Messdaten für die Fehlausrichtung der y-Achse, die wie vorstehend anhand von 3 bis 12 beschrieben bestimmt worden ist, korrigiert worden sind. Die dreidimensionale Form der Referenzkugel ist in diesem Fall mit der am besten passenden Kugel mit einem Radius von 12,499 mm entfernt worden. Ein Vergleich von 18 und 19 zeigt, dass die dreidimensionale Oberflächenkarte in 19 keine signifikante Form aufweist. In diesem Zusammenhang ist der Unterschied in der z-Achsenskale zwischen 18 und 19 zu beachten, wobei die z-Skale in 19 im Verhältnis zu der in 18 deutlich vergrößert ist. Die Abweichung in der z-Richtung in 18 (das heißt der Abstand in der z-Richtung zwischen den niedrigsten und höchsten z-Punkten) beträgt knapp über 11 μm, während die Abweichung in der z-Richtung in 19 unter 0,65 μm beträgt.
Der Vergleich von 18 und 19 zeigt, dass die Korrektur für die Fehlausrichtung der relativen Bewegungsachse in y-Richtung im Verhältnis zu den relativen Bewegungsachsen in x- und z-Richtung wie vorstehend beschrieben es ermöglicht, Oberflächenstrukturen oder charakteristische Merkmale, die in der dreidimensionalen Darstellung in 18 nicht sichtbar waren, für den Benutzer deutlich darzustellen. Darüber hinaus ermöglichen durch die dreidimensionale Oberfläche in 19 ermittelte x- und y-Profile, wie in 20a bzw. 20b gezeigt, eine klare visuelle Identifizierung von Oberflächenstrukturmerkmalen.
Bei dem in 19 gezeigten Beispiel hatte die aus den Messdaten entfernte am besten passende Kugel einen Radius von 12,499 mm im Vergleich zu dem tatsächlich kalibrierten Radius von 12,4987 mm der Referenzkugel. 21 zeigt eine grafische Darstellung ähnlich wie 19 der mit derselben Referenzkugel erhaltenen Messdaten und nach Ausführung der Schritte S2 und S3 in 3. Aus 21 ist jedoch ersichtlich, dass diese Messdaten noch einen signifikanten Formfehler aufweisen. In 21 ist ebenfalls zu erkennen, dass die aus den Daten entfernte am besten passende Kugel einen Radius von 12,539 mm aufwies, verglichen mit dem tatsächlich kalibrierten Radius von 12,4987 mm. Folglich wies der Radius der am besten passenden Kugel einen Fehler von +0,0403 mm auf, und die Oberfläche zeigt eine z-Abweichung von mehr als 1 μm. Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat jedoch festgestellt, dass der zusätzliche Fehler in 21 auf eine Ungenauigkeit im Abstand der y-Datenpunkte zurückzuführen ist, der durch die y-Achsen-Antriebsschaltung 40 unter der Steuerung des Hauptsteuerungssystems 20 gesteuert wird.
Um diese Fehler zu vermeiden, kann in Schritt S258 in 12 eine weitere Verarbeitung erfolgen. 13 zeigt die Einzelheiten dieser weiteren Verarbeitung. In Schritt S30 vergleicht das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b den Radius der aus den Messdaten ent fernten am besten passenden Kugel mit dem kalibrierten Radius der Referenzkugel. Stimmt der am besten passende Radius nicht mit dem kalibrierten Referenzradius überein, stellt das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem in Schritt S31 den y-Datenabstand ein, bis der Radius der am besten passenden Kugel dem kalibrierten Radius der Referenzkugel möglichst genau entspricht. Dieses Anpassungsverfahren kann in Schritt S31 mit einem bekannten Fehlerminimierungsverfahren wie etwa der Newton-Raphson-Methode oder dergleichen ausgeführt werden. Nachdem dies in Schritt S32 erfolgt ist, werden die Daten in Schritt S33 erneut angezeigt, wobei der y-Datenabstand entsprechend korrigiert ist, um die am besten passende Kugel mit einem Radius zu erhalten, der dem tatsächlichen kalibrierten Radius der Referenzkugel möglichst genau entspricht. Durch diese Anpassung des y-Abstands wird eine dreidimensionale Karte oder grafische Darstellung ähnlich der in 19 erhalten, wobei die dargestellte Oberfläche eine minimale Form aufweist.
Dieses Verfahren erlaubt daher sowohl einen Ausgleich der Fehlausrichtung der y-Achse im Verhältnis zu den x- und z-Achsen als auch die Korrektur der Ungenauigkeit in dem durch die y-Achsen-Antriebsschaltung 42 bestimmten y-Messschritt.
22 zeigt eine dreidimensionale Karte oder grafische Darstellung ähnlich wie 19, erhalten mit einem anderen Instrument mit einer unterschiedlichen y-Achsenbühne 3 und 4. 23a und 23b zeigen entsprechende x- und y-Profile durch die Oberfläche. Diese Abbildungen zeigen, dass die Oberflächendarstellung eine signifikante periodische Form in y-Richtung aufweist. Wenn dem Benutzer des Instruments diese Informationen verfügbar gemacht werden, kann er sehen, dass das Messinstrument mit zusätzlichen Fehlern behaftet ist, die auf Bewegungsfehler in der y-Bühne 3 und 4 oder möglicherweise auf Temperaturschwankungen zurückzuführen sind. Der Benutzer kann dann weitere Untersuchungen durchführen, indem er zum Beispiel das Instrument in einer Umgebung mit präzise geregelter Temperatur hält, um festzustellen, ob sich diese zusätzlichen Fehler beseitigen lassen oder ob eine Einstellung der y-Bühne 3 und 4 erforderlich ist, um diese Fehler zu beseitigen. Soweit die Fehler in 22, 23a und 23b von Messung zu Messung wiederholbar sind und festgestellt wird, dass sie auf zyklische Temperaturschwankungen wie zum Beispiel die Schwankung zwischen 19,5 °C und 20,5 °C in einer Umgebung mit kontrollierter Temperatur zurückzuführen sind, kann es möglich sein, das Instrument zu kalibrieren, um diese zusätzlichen Fehler zu beseitigen.
Bei den in 18, 19, 21 und 22 gezeigten Beispielen ist der gemessene Oberflächenbereich als rechteckiger Bereich von ca. 4,8 mm × 4,9 mm dargestellt. Es ist jedoch zu erkennen, dass der von dem Messweg während eines Messvorgangs überfahrene Oberflächenbereich kein rechteckiger Bereich ist, weil die Anfangs- und Endpunkte der Messwege sich nicht decken. 14 zeigt schematisch ein Beispiel für einen Messbereich MA, bei dem die Bögen A1 und A2 Linien durch die Anfangs- bzw. Endpunkte des Messwegs zeigen. Obwohl es möglich ist, die Messdaten in dieser Form zu speichern, ist es hierzu erforderlich, die x- und y-Koordinaten sowie die z-Koordinaten für jeden Messpunkt zu speichern. Das Transformieren des Messbereichs in einen rechteckigen Bereich ermöglicht die Speicherung der z- oder Höhendaten auf der Grundlage der impliziten x- und y-Werte und verringert dadurch den zur Speicherung der Daten benötigten Speicherplatz. Es ist zu erkennen, dass dies vorteilhaft ist, wenn man bedenkt, dass die Anzahl der Datenpunkte für eine Messung eines Quadrats von 5 mm bis zu 256 × 4.096 betragen kann.
15 zeigt eine weitere Routine, die von dem Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b ausgeführt werden kann, um die Messdaten in Schritt S25 in 5 zu verarbeiten, um einen rechteckigen Messbereich festzu legen, der durch die gestrichelten Linien in 14 begrenzt ist. Daher bestimmt das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b in Schritt S50, welcher der Anfangspunkte den maximalen x-Wert X_SMAX und welcher der Endpunkte den minimalen x-Wert X_EMIN aufweist. Danach verwendet das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b diese Daten, um ein Rechteck festzulegen, dessen Enden E1 und E2 durch die gestrichelten Linien senkrecht zu den Messwegen festgelegt sind und durch die Punkte X_SMAX bzw. X_EMIN verlaufen. Das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b stellt außerdem in Schritt S51 sicher, dass dieses Rechteck die in den Schritten S231 und S241 in 10 bzw. 11 bestimmten am besten passenden geraden Linien enthält, um sicherzustellen, dass die x-Koordinatenwerte der Anfangs- und Endpunkte jedes Messwegs entweder auf den Linien E1 bzw. E2 oder außerhalb des Rechtecks liegen, so dass es Daten für jeden x-Datenpunkt innerhalb des festgelegten rechteckigen Bereichs gibt. Danach speichert das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b in Schritt S52 die Messdaten in dem Rechteck. Weil die Messdaten jetzt in einem festgelegten Rechteck liegen, können die Höhen- oder z-Daten, wie oben beschrieben, mit impliziten x- und y-Werten gespeichert werden. Natürlich ist zu erkennen, dass der in 15 gezeigte Schritt vor dem weiteren Verarbeitungsschritt in 12 und 13 ausgeführt wird.
Das vorstehend beschriebene Verfahren ermöglicht den Erhalt von Kalibrierungsdaten, damit das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b Fehlausrichtungen in der Orientierung der y-Achse im Verhältnis zu den x- und z-Achsen sowie Ungenauigkeiten in der präzisen Bestimmung des y-Datenabstands korrigieren kann. Diese Kalibrierungsdaten können dann vom Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b benutzt werden, um diese Fehler bei späteren Messungen von Werkstücken mit unbekannter dreidimensionaler Gestalt oder Form auszugleichen. 16 und 17 zeigen die Schritte zur Durchführung einer Messung an einer unbekannten Oberfläche. Die Schritte S11a bis S17a entsprechen den Schritten S11 bis S17 in 4, außer dass die Schritte in diesem Fall an der unbekannten Oberfläche und nicht an der kalibrierten Referenzoberfläche ausgeführt werden. Außerdem können die Messdaten wie anhand von 15 beschrieben verarbeitet werden, um die Messdaten auf einen rechteckigen Bereich zu beschränken.
Nachdem alle Messdaten in Schritt S17a gespeichert worden sind, greift das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem 1b auf die wie vorstehend beschrieben in Schritt S40 erhaltenen Kalibrierungsdaten zu und korrigiert jeden Messweg entsprechend den Kalibrierungsdaten in Schritt S41. Schritt S41 kann auch die Korrektur jedes Messwegs für die Fehlausrichtung der y-Achse im Verhältnis zu den x- und z-Achsen unter Verwendung der oben erwähnten gespeicherten Werte δZ/δY und δX/δY umfassen. Wenn das vorstehend beschriebene Kalibrierungsverfahren eine Ungenauigkeit im y-Datenpunktabstand festgestellt hat, korrigiert die in Schritt S41 durchgeführte Korrektur zusätzlich auch die Daten, um den y-Datenpunktabstand entsprechend den gespeicherten Kalibrierungsdaten einzustellen. Die korrigierten Daten können dem Benutzer dann in Schritt S42 angezeigt werden, und in Schritt S43 kann auf Wunsch des Benutzers eine weitere Verarbeitung durchgeführt werden. Wie in 17 gezeigt, kann diese weitere Verarbeitung zum Beispiel das Entfernen der dreidimensionalen Form aus den Messdaten durch Anpassen der besten dreidimensionalen Form an die Messdaten mit einem bekannten Polynomanpassungsverfahren in Schritt S44, das Entfernen der Form in Schritt S45 und das Anzeigen der formbereinigten Messdaten in Schritt S46 umfassen.
Eine weitere Verarbeitung der Messdaten kann in Schritt S47 erfolgen. So kann der Benutzer zum Beispiel tatsächliche Messwerte in Bezug auf die dreidimensionale Form der Oberfläche aus dem Ergebnis der in Schritt S44 durchgeführ ten besten Anpassung erhalten. Alternativ oder zusätzlich kann der Benutzer die formbereinigten Messdaten in bekannter Weise verarbeiten, um charakteristische Merkmale im Hinblick auf die Oberflächenrauheit oder Struktur der Oberfläche zu bestimmen.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das verwendete Referenzobjekt eine Kugel. Dies hat den Grund, dass es nicht erforderlich, die Kugel präzise auf der Bühne 4 auszurichten. Das vorstehend beschriebene Verfahren kann auch mit Referenzkörpern mit anderer Form durchgeführt werden. Zum Beispiel kann ein Referenzzylinder benutzt werden. Dies würde jedoch bedeuten, dass der Benutzer sicherstellen muss, dass die Längsachse des Zylinders exakt und präzise mit der y-Achse des Instruments ausgerichtet ist, oder dass er zusätzliche Berechnungen durchführen muss, um die relative Ausrichtung der Achsen zu korrigieren.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen arbeitet der Messsensor mit einem drehbaren Tastarm. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf ein Messinstrument mit einem axial beweglichen anstelle eines drehbaren Messsensors angewendet werden, so dass der Messsensor entlang des kontinuierlichen Messwegs bewegt wird, anstatt den Messsensor zu drehen, wenn er Oberflächenvariationen entlang des kontinuierlichen Messwegs folgt, wobei sich der Messsensor als Ganzes in der z-Richtung bewegt. Der Messsensor kann zum Beispiel aus einem verlängerten Tastarm bestehen, dessen Längsachse parallel zu der besagten Achse ausgerichtet ist, so dass bei einer relativen Bewegung zwischen dem Werkstück und dem Messsensor eine Tastspitze am Ende des verlängerten Tastarms den Variationen in der Oberfläche entlang des kontinuierlichen Messwegs folgt, so dass sich der Tastarm als Ganzes in der z-Richtung bewegt, das heißt parallel zu seiner Längsachse. Wird die vorliegende Erfindung auf messtechnische Instrumente mit axial beweglichen Messsensoren angewandt, tritt der oben beschriebene Krümmungsfehler nicht auf. Die Bewegung des Messsensors muss jedoch über den gesamten Bereich kalibriert werden, um eventuelle Abweichungen in x- oder y-Richtung mit z mit einem ähnlichen Verfahren wie vorstehend anhand von 7 beschrieben zu bestimmen.
Außerdem berührt der Messsensor bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Oberfläche. Berührungslose Messsensoren wie z.B. Atomkraft-Messsensoren könnten jedoch ebenfalls verwendet werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Verarbeitung der Messdaten zur Bestimmung der Fehlausrichtung der y-Achse im Verhältnis zur x- und z-Achse getrennt für jede Achse. Die Bestimmung der Fehlausrichtung der y-Achse in x- und z-Richtung kann jedoch auch gleichzeitig durchgeführt werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen sind die drei Achsen x, y und z orthogonal zueinander. Dies muss jedoch nicht der Fall sein. So kann die y-Achse zum Beispiel in einem bestimmten anderen Winkel als 90 Grad zu den x- und y-Achsen verlaufen.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen der Ständer 5 und der Ständerwagen 6 eine Bewegung in der z-Richtung. Der Hauptgrund ist der, dass Objekte unterschiedlicher Größe aufgenommen werden müssen. Wird das Instrument jedoch zum Messen von Objekten mit sehr ähnlichen Abmessungen in der z-Richtung verwendet, kann der Ständerwagen 6 auch in seiner Position an dem Ständer 5 fixiert sein.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst das Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Steuerungssystem einen Computer und ein zusätzliches Hauptsteuerungssystem 20. Es ist jedoch zu erkennen, dass alle Betriebsabläufe des Instruments auch von einem einzelnen Prozessor mit geeigneten Schnittstellen zu den Antriebs- und Messwertgeberschaltungen gesteuert werden können.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt eine Korrektur einer fehlerhaften Orientierung oder Fehl ausrichtung der y-Achse, weil die y-Achse in dem Instrument am wenigsten präzise definiert ist. Wenn eine der beiden anderen Achsen die am wenigsten präzise definierte Achse ist, so ist natürlich klar, dass das oben beschriebene Verfahren so geändert werden kann, dass eine Korrektur für die fehlerhafte Orientierung oder Fehlausrichtung der betreffenden Achse vorgenommen wird.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die y-Bühne in der y-Richtung und den Sensor in der x-Richtung bewegt. Dies kann auch umgekehrt werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Messinstrument ein unabhängiges Instrument zur Messung von charakteristischen Oberflächenmerkmalen oder Merkmalen von Objekten oder Werkstücken. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch für Werkzeugmaschinen (und andere Maschinen, bei denen eine Bewegung entlang unterschiedlicher Achsen erforderlich ist) angewandt werden, um die Bestimmung der relativen Orientierung der Maschinenachsen zu ermöglichen. Die vorliegende Erfindung kann zum Beispiel für eine Werkzeugmaschine wie eine Drehmaschine angewandt werden, bei der das Schneidwerkzeug für Messzwecke durch den Messsensor ersetzt wird, oder für eine Werkzeugmaschine wie eine Poliermaschine, bei der das Polierwerkzeug durch den Messsensor ersetzt wird. Der Messsensor wird dann mittels der Bewegungssteuerung der Werkzeugmaschine gesteuert, um mehreren Messwegen über eine Oberfläche eines Referenzobjekts zu folgen, im Allgemeinen einer Kugel wie vorstehend beschrieben. Die Messdaten von dem Messsensor werden dann wie vorstehend beschrieben erfasst und verarbeitet, wobei in diesem Fall die Informationen im Hinblick auf den Datenpunktabstand in der Messrichtung (der x-Richtung in den vorstehenden Beispielen) und der Abstand zwischen den Messwegen (die Bewegung in der y-Richtung in den vorstehenden Beispielen) von der Werkzeugmaschine bestimmt werden. Der Begriff „Messinstrument" in der hier verwendeten Form ist daher so zu verstehen, dass er sich nicht nur auf spezifische unabhängige Instrumente zur Messung von charakteristischen Oberflächenmerkmalen von Objekten bezieht, sondern auch auf Werkzeugmaschinen und andere Maschinen, die zur Durchführung von messtechnischen Messungen wie vorstehend beschrieben ausgelegt sind.

Claims

Steuervorrichtung für ein Instrument, umfassend: eine erste Bewegungseinrichtung (30) zum Bewirken relativer Bewegung zwischen einem Meßsensor (8) und einer Tragefläche (4) in einer ersten Richtung (x), um den Meßsensor (8) Veränderungen in der Oberfläche eines an der Tragefläche (4) befestigten Objekts überfahren und verfolgen zu lassen; und eine zweite Bewegungseinrichtung (40) zum Bewirken relativer Bewegung zwischen der Tragefläche (4) und dem Meßsensor (8) in einer von der ersten Richtung (x) verschiedenen zweiten Richtung (y), wobei die Steuervorrichtung umfaßt: eine Steuereinrichtung (10), um die zweite Bewegungseinrichtung relative Bewegung zwischen dem Meßsensor (8) und der zu messenden Oberfläche in der zweiten Richtung (y) bewirken zu lassen, nachdem der Meßsensor (8) einen Meßweg in der ersten Richtung (x) beendet hat, so daß der Meßsensor (8) mehrere parallele Meßwege durchläuft, und eine Verarbeitungseinrichtung (11) zum Verarbeiten von vom Meßsensor als Ergebnis des Überfahrens der mehreren parallelen Meßwege empfangenen Meßdaten, wobei die Verarbeitungseinrichtung (11) dazu ausgelegt ist, Meßdaten zu verarbeiten, die als Ergebnis des Überfahrens eines Oberflächenbereichs (RS) bekannter dreidimensionaler Formen mit dem Meßsensor (8) empfangen wurden, um die Orientierung der zweiten Richtung (y) relativ zur ersten Richtung (x) zu bestimmen und Daten, die diese relative Orientierung repräsentieren, zu gewinnen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Einrichtung zum Korrigieren der vom Meßsensor (8) gelieferten Meßdaten in Abstimmung mit Fehlern in den bestimmten relativen Orientierungen der ersten und der zweiten Richtung (x, y).
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Einrichtung zum Speichern von den Korrekturen der Korrektureinrichtung entsprechenden Kalibrierungsdaten.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Oberflächenbereich (RS) bekannter Form so beschaffen ist, daß jeder Meßweg einen Bogen bildet und die Verarbeitungseinrichtung (11) eine erste Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung eines zentralen Brennpunkts oder einer zentralen Achse jedes Bogens sowie eine zweite Bestimmungseinrichtung zum Benutzen der bestimmten zentralen Brennpunkte oder Achsen zur Bestimmung der relativen Orientierung der ersten und der zweiten Richtung (x, y) umfaßt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zweite Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Anpassen einer Linie durch die Mittelpunkte der Bögen umfaßt, um die Orientierung der zweiten Richtung (y) zur ersten Richtung (x) zu bestimmen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zweite Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Anpassen einer Linie durch die Mittelpunkte der Bögen in der die erste und die zweite Richtung (x, y) enthaltenden Ebene umfaßt, um die Orientierung der zweiten Richtung (y) zur ersten Richtung (x) zu bestimmen.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verarbeitungseinrichtung (11) dazu ausgelegt ist, die Meßdaten, die vom Meßsensor (8) geliefert wurden und die Variationen auf dem Oberflächenbereich (RS) bekannter Form darstellen, zu benutzen, um die relative Orientierung der ersten und der zweiten Richtung (x, y) und die relative Orientierung der zweiten Richtung (y) und einer von der ersten und der zweiten Richtung (x, y) verschiedenen dritten Richtung (z) zu bestimmen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 7, wenn dieser von Anspruch 2 oder 3 abhängt, wobei die Korrektureinrichtung zur Korrektur der vom Meßsensor (8) gelieferten Meßdaten in Abstimmung mit Fehlern in den relativen Orientierungen der ersten und der zweiten Richtung (x, y) sowie Fehlern in den relativen Orientierungen der zweiten und der dritten Richtung (y, z) dient.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Verarbeitungseinrichtung (11) dazu ausgelegt ist, die Meßdaten, die vom Meßsensor (8) geliefert wurden und die Variationen auf dem Oberflächenbereich bekannter Form (RS) darstellen, zu benutzen, um die relative Orientierung der ersten und der zweiten Richtung (x, y) sowie die relative Orientierung der zweiten Richtung und einer von der ersten und der zweiten Richtung (x, y) verschiedenen dritten Richtung (z) zu bestimmen, und wobei die zweite Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Anpassen einer ersten Linie durch die Mittelpunkte der Bögen in der die erste und die zweite Richtung (x, y) enthaltenden Ebene umfaßt, um die Orientierung der zweiten Richtung zur ersten Richtung (x) zu bestimmen, und eine Einrichtung zum Anpassen einer zweiten Linie durch die Mittelpunkte der Bögen in der die zweite und die dritte Richtung (y, z) enthaltenden Ebene umfaßt, um die Orientierung der dritten Richtung (z) zur zweiten Richtung (y) zu bestimmen.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die erste, die zweite und die dritte Richtung (x, y, z) paarweise orthogonal zueinander sind.
Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Einrichtung zur Korrektur der Anfangs- und Endpunkte jedes Meßwegs aufgrund von Fehlern in der Bewegung des Meßsensors (8).
Steuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Anfangs- und Endpunkte korrigierende Einrichtung zur Korrektur von Krümmungsfehlern in der Bewegung des Meßsensors (8) ausgelegt ist.
Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungseinrichtung (11) ferner umfaßt: eine Einrichtung zum Anpassen einer dreidimensionalen Form an die vom Oberflächenbereich (RS) bekannter Form erhaltenen Meßdaten, eine Einrichtung zum Vergleichen eines charakteristischen Merkmals der eingepaßten dreidimensionalen Form mit dem entsprechenden charakteristischen Merkmal des Oberflächenbereichs (RS) der bekannten Form sowie einer Einrichtung zum Angleichen eines dem Abstand bezüglich relativer Bewegung in der zweiten Richtung (y) zwischen Meßwegen repräsentierenden Wertes, um den Abstandswert zu bestimmen, für den das charakteristische Merkmal der eingepaßten Form am ehesten dem charakteristischen Merkmal des Oberflächenbereichs (RS) der bekannten Form entspricht.
Steuervorrichtung nach Anspruch 13, ferner umfassend eine Einrichtung zur Korrektur der Meßdaten in Abstimmung mit dem bestimmten Wert.
Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Einrichtung zum Entfernen von Oberflächenformdaten aus den vom Meßsensor gelieferten Meßdaten, um Oberflächenrauheitsdaten zu hinterlassen.
Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Einrichtung (17) zur Ausgabe der Meßdaten an einen Benutzer.
Steuervorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Ausgabeeinrichtung (17) dazu ausgelegt ist, eine topographische oder perspektivische Darstellung des gemessenen Oberflächenbereichs zu liefern.
Steuervorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, wenn diese von Anspruch 14 abhängen, wobei die Verarbeitungseinrichtung (11) zur Ausgabe der Meßdaten an einen Benutzer nach der Korrektur und der Entfernung der Oberflächenform zum Hinterlassen von Oberflächenrauheitsdaten ausgelegt ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 16, 17 oder 18, wobei die Ausgabeeinrichtung ein Display (17) umfaßt.
Instrument, umfassend: eine erste Einrichtung (30) zum Bewirken relativer Bewegung zwischen einem Meßsensor (8) und einer Tragefläche (4) in einer ersten Richtung (x), um den Meßsensor (8) Veränderungen in der Oberfläche eines an der Tragefläche (4) befestigten Objekts überfahren und verfolgen zu lassen, eine zweite Einrichtung (40) zum Bewirken relativer Bewegung zwischen der Tragefläche (4) und dem Meßsensor (8) in einer von der ersten Richtung (x) verschiedenen zweiten Richtung (y), und eine Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Instrument nach Anspruch 20, umfassend eine Empfangseinrichtung (7), die zum Empfang des Meßsensors (8) oder einer Werkzeugmaschinenkomponente ausgelegt ist, so daß das Instrument als meßtechnisches Instrument dient, wenn die Empfangseinrichtung (7) den Meßsensor (8) empfängt, und als Werkzeugmaschine dient, wenn die Empfangseinrichtung die Werkzeugmaschinenkomponente empfängt.
Instrument nach Anspruch 21, ferner umfassend eine Werkzeugmaschinenkomponente, umfassend ein Schneide- oder Poliergerät.
Instrument nach einem der Ansprüche 20 bis 22, ferner umfassend eine Einrichtung zum drehbaren Halten des Meßsensors (8), so daß sich der Meßsensor (8) in Abhängigkeit von Oberflächenvariationen um eine Drehachse dreht.
Verfahren zum Bestimmen der relativen Orientierung der Achsen eines Instruments mit einer ersten Bewegungseinrichtung zum Bewirken relativer Bewegung zwischen einem Meßsensor und einer Tragefläche in einer ersten Richtung, um den Meßsensor Veränderungen in der Oberfläche eines an der Tragefläche befestigten Objekts überfahren und verfolgen zu lassen, und mit einer zweiten Bewegungseinrichtung zum Bewirken relativer Bewegung zwischen der Tragefläche und dem Meßsensor in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: man läßt die erste Bewegungseinrichtung relative Bewegung zwischen dem Meßsensor und einem Oberflächenbereich bekannter Form in der ersten Richtung bewirken, um den Meßsensor Veränderungen in der Oberfläche entlang eines Meßweges in der ersten Richtung überfahren und verfolgen zu lassen; und man läßt die zweite Bewegungseinrichtung relative Bewegung zwischen dem Meßsensor und der Oberfläche in der zweiten Richtung bewirken, nachdem der Meßsensor einen Meßweg in der ersten Richtung beendet hat, so daß der Meßsensor mehrere parallele Meßwege überfährt, und verarbeitet die vom Meßsensor als Ergebnis des Überfahrens der mehreren parallelen Meßwege auf dem Oberflächenbereich bekannter Form empfangenen Meßdaten, um die Orientierung der zweiten Richtung relativ zur ersten Richtung zu bestimmen und relative Orientierung repräsentierende Daten zu gewinnen.
Verfahren nach Anspruch 24, ferner umfassend das Korrigieren der vom Meßsensor gelieferten Meßdaten in Abstimmung mit Fehlern in den bestimmten relativen Orientierungen der ersten und der zweiten Richtung.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei der Oberflächenbereich bekannter Form so beschaffen ist, daß jeder Meßweg einen Bogen bildet und der Bestimmungsschritt das Bestimmen eines zentralen Brennpunkts oder einer zentralen Achse jedes Bogens und das Benutzen der bestimmten zentralen Brennpunkte oder Achsen zur Bestimmung der relativen Orientierung der ersten und der zweiten Richtung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 26, umfassend das Bestimmen der Orientierung der zweiten Richtung zur ersten Richtung, in dem eine Linie durch die Mittelpunkte der Bögen angepaßt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, umfassend das Bestimmen der Orientierung der zweiten Richtung zur ersten Richtung, in dem eine Linie durch die Mittelpunkte der Bögen in der die erste und die zweite Richtung enthaltenden Ebene angepaßt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24, 25 oder 26, wobei die Verarbeitungseinrichtung dazu ausgelegt ist, die Meßdaten, die vom Meßsensor geliefert wurden und die Variationen auf dem Oberflächenbereich der bekannten Form repräsentieren, zu benutzen, um die relative Orientierung der zweiten Richtung und einer von der ersten und der zweiten Richtung verschiedenen dritten Richtung zu bestimmen, wobei der Verarbeitungsschritt das Benutzen der Meßdaten, die vom Meßsensor geliefert wurden und die Variationen auf dem Oberflächenbereich der bekannten Form repräsentieren, umfaßt, um die relative Orientierung der ersten und der zweiten Richtung sowie die relative Orientierung der zweiten und der dritten Richtung zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 29, ferner umfassend das Korrigieren der vom Meßsensor gelieferten Meßdaten in Abstimmung mit Fehlern in den relativen Orientierungen der ersten und der zweiten Richtung und Fehlern in den relativen Orientierungen der zweiten und der dritten Richtung.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Verarbeitungseinrichtung dazu ausgelegt ist, die Meßdaten, die vom Meßsensor geliefert wurden und die Variationen auf dem Oberflächenbereich der bekannten Form repräsentieren, zu benutzen, um die relative Orientierung der zweiten Richtung und einer von der ersten und der zweiten Richtung verschiedenen dritten Richtung zu bestimmen, wobei der Verarbeitungsschritte das Benutzen der Meßdaten, die vom Meßsensor geliefert wurden und die Variationen auf dem Oberflächenbereich der bekannten Form repräsentieren, umfaßt, um die relative Orientierung der ersten und der zweiten Richtung sowie die relative Orientierung der zweiten und der dritten Richtung zu bestimmen, und wobei das Verfahren ferner umfaßt: das Anpassen einer ersten Linie durch die Mittelpunkte der Bögen in der die erste und die zweite Richtung enthaltenden Ebene, um die Orientierung der zweiten Richtung zur ersten Richtung zu bestimmen, und das Anpassen einer zweiten Linie durch die Mittelpunkte der Bögen in der die zweite und die dritte Richtung enthaltenden Ebene, um die Orientierung der dritten Richtung zur zweiten Richtung zu bestimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 31, ferner umfassend das Korrigieren der Anfangs- und Endpunkte jedes Meßweges aufgrund von Fehlern in der Bewegung des Meßsensors.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 32, ferner umfassend das Anpassen einer dreidimensionalen Form an die für den Oberflächenbereich der bekannten Form erhaltenen Meßdaten, das Vergleichen eines charakteristischen Merkmals der angepaßten dreidimensionalen Form mit dem entsprechendem charakteristischen Merkmal des Oberflächenbereichs der bekannten Form, Angleichen eines den Abstand bezüglich der relativen Bewegung in der zweiten Richtung zwischen den Meßwegen reprä sentierenden Wertes, um den Abstandswert zu bestimmen, für den das charakteristische Merkmal der eingepaßten Form am ehesten dem charakteristischen Merkmal des Oberflächenbereichs der bekannten Form entspricht, und das Korrigieren der Meßdaten in Abstimmung mit dem bestimmten Wert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 33, ferner umfassend das Entfernen von Oberflächenformdaten aus den vom Meßsensor gelieferten Meßdaten, um Oberflächenrauheitsdaten zu hinterlassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 34, ferner umfassend die Ausgabe von Meßdaten an einen Benutzer als topographische oder perspektivische Darstellung des gemessenen Oberflächenbereichs.
Verfahren nach Anspruch 24, ferner umfassend das Bestimmen einer Differenz zwischen einem gemessenen Wert eines die Form des Oberflächenbereichs repräsentierenden charakteristischen Merkmals und dem tatsächlichen Wert dieses charakteristischen Merkmals mittels Meßdaten, die vom Meßsensor geliefert wurden und die die Variationen auf dem Oberflächenbereich der bekannten Form repräsentieren, und das Angleichen eines den Abstand zwischen Meßwegen bei Bewegung in der zweiten Richtung repräsentierenden Wertes, um den Distanzwert zu bestimmen, für den der gemessene Wert des charakteristischen Merkmals am besten mit dem tatsächlichen Wert übereinstimmt, und Benutzen des bestimmten Distanzwertes, um die Meßdaten zu korrigieren oder anzugleichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 36, ferner umfassend die Bereitstellung eines Signals, das Korrekturdaten für die Meßdaten trägt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 37, ferner umfassend das Speichern von Korrekturdaten für die Meßdaten als Kalibrierungsdaten auf einem Speichermedium.
Verfahren zum Messen von charakteristischen Oberflächenmerkmalen, das ein Instrument nach Anspruch 20 die folgenden Schritte ausführen läßt: das Bewegen des Meßsensors relativ zur Meßoberfläche in der ersten Richtung, um den Meßsensor Veränderung in der Meßoberfläche entlang eines Meßweges in der ersten Richtung überfahren und verfolgen zu lassen; das Bewegen des Meßsensors relativ zur Meßoberfläche in der zweiten Richtung, nachdem der Meßsensor einen Meßweg in der ersten Richtung beendet hat, so daß der Meßsensor mehrere parallele Meßwege überfährt, wodurch Meßdaten für die Meßoberfläche erhalten werden; und das Korrigieren der Meßdaten mittels Korrekturdaten, die mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 24 bis 38 erhalten wurden.
Speichermedium enthaltend prozessorausführbare Anweisungen, die, wenn sie auf einer Verarbeitungseinrichtung ausgeführt werden, die Verarbeitungseinrichtung ein Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 39 ausführen lassen.
Signal, das prozessorausführbare Anweisungen trägt, die, wenn sie auf einer Verarbeitungseinrichtung ausgeführt werden, die Verarbeitungseinrichtung ein Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 39 ausführen lassen.