JP2010249814A - Error compensation method and components measuring method using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誤差補正方法及びこれを用いた部品測定方法に関し、特にソフトウェアを使用する誤差補正方法及びこれを用いた部品測定方法に関するものである。 The present invention relates to an error correction method and a component measurement method using the same, and more particularly to an error correction method using software and a component measurement method using the same.
超精密測定分野においては、一般的にハードウェアの構成によって測定精度を高める。例えば、高い測定精度を有する接触式測定装置を使用して測定精度を高める。測定精度を保障するために、接触式測定装置は、一般的に高コストの精密部品、例えば、高精度のガイド、プローブやレーザ干渉計等を使用する。又、精確な測定結果を得るために、測定装置の機械伝動及び取付精度に対する要求も高くなっているため、測定装置の製造コストは更に増加していく傾向にある。そのため、従来の超精密測定装置全体の価格は高く、超精密測定装置の汎用性は低い。 In the ultra-precision measurement field, the measurement accuracy is generally increased by the hardware configuration. For example, the measurement accuracy is increased by using a contact-type measurement device having high measurement accuracy. In order to ensure measurement accuracy, a contact-type measuring apparatus generally uses high-cost precision parts such as high-precision guides, probes, and laser interferometers. In addition, in order to obtain an accurate measurement result, the demand for the mechanical transmission and the mounting accuracy of the measuring device is increasing, and therefore the manufacturing cost of the measuring device tends to further increase. Therefore, the price of the conventional ultraprecision measuring device is high, and the versatility of the ultraprecision measuring device is low.
以上の問題点に鑑みて、本発明は、測定装置のコストを低減することができ、且つ測定精度を保障できる誤差補正方法及びこれを用いた部品測定方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an error correction method capable of reducing the cost of a measuring apparatus and ensuring measurement accuracy, and a component measuring method using the same.
前記問題を解決するために、本発明に係る誤差補正方法は、プローブ及びガイドを備える測定装置を提供するステップと、前記ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップと、前記プローブの取付傾斜角をフィッティングするステップと、前記プローブの形状誤差を計算するステップと、系統誤差補正プログラムを生成するステップと、を含む。 In order to solve the above problem, an error correction method according to the present invention includes a step of providing a measuring device including a probe and a guide, a step of measuring and correcting a straightness error of the guide, and a mounting inclination of the probe. Fitting a corner, calculating a shape error of the probe, and generating a systematic error correction program.
本発明に係る部品測定方法は、前記誤差補正方法を通して系統誤差補正プログラムを生成するステップと、曲面又は曲線を有する部品を提供するステップと、前記測定装置を使用して、前記部品の曲面又は曲線を測定するステップと、前記ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップと、前記プローブの取付傾斜角による誤差を補正するステップと、前記プローブの形状誤差を補正するステップと、プログラムにより測定誤差を生成するステップと、を含む。 The component measurement method according to the present invention includes a step of generating a systematic error correction program through the error correction method, a step of providing a component having a curved surface or a curve, and a curved surface or curve of the component using the measuring device. Measuring the straightness error of the guide, correcting the error due to the mounting inclination angle of the probe, correcting the shape error of the probe, and a measurement error by a program Generating.
本発明に係る誤差補正方法及びこれを用いた部品測定方法は、測定装置の各種要因による誤差を補正することによって、高い測定精度を実現することができる。本発明は、ソフトウェアを使用して、各種誤差の測定精度に対する悪影響を低減することによって、測定装置の製造、取付及び伝動の精度に対する要求を適当に下げることができ、高コストの精密部品の使用量を減らして、測定装置の製造コストを大幅に低減することができる。 The error correction method and the component measurement method using the same according to the present invention can achieve high measurement accuracy by correcting errors due to various factors of the measurement apparatus. The present invention uses software to reduce the adverse effects of various errors on the measurement accuracy, thereby appropriately reducing the demands on the accuracy of manufacturing, mounting and transmission of the measuring device, and using high-precision components By reducing the amount, the manufacturing cost of the measuring device can be greatly reduced.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る誤差補正方法及びこれを用いた部品測定方法について詳細に説明する。 Hereinafter, an error correction method according to an embodiment of the present invention and a component measurement method using the same will be described in detail with reference to the drawings.
図1及び図2を参照すると、本発明に係る誤差補正方法100は、以下のステップ(S102〜S110)を含む。 1 and 2, the error correction method 100 according to the present invention includes the following steps (S102 to S110).
ステップS102で、測定装置20を提供する。
In step S102, the
前記測定装置20は、2つのプローブ21a,21b及びガイド23を備える接触式測定装置である。
The
ステップS104で、前記ガイド23の真直度誤差e1を測定して補正する。
In step S104, corrected by measuring the straightness error e 1 of the
前記ガイド23の真直度誤差e1は、以下の方法により測定と補正を行うことができる。
Linearity errors e 1 of the
先ず、前記測定装置20の両側に別々に配置される基準球40及び基準平面50を提供して、前記測定装置20の1つのプローブ21aを前記基準球40の表面に接触させて前記基準球40を測定し、前記測定装置20のもう1つのプローブ21bを前記基準平面50の表面に接触させて前記基準平面50を測定する。
First, a
次に、前記1つのプローブ21aで前記基準球40の表面をスキャンして前記基準球40の一連のスキャンデータ(Xn、dz1n)(n=1、2、3…)を取得し、且つ前記もう1つのプローブ21bで前記基準平面50の表面をスキャンして前記ガイド23の位置ずれデータ(Xn、dz2n)(n=1、2、3…)を取得する。
Next, the surface of the
次に、前記位置ずれデータ(Xn、dz2n)に基づいて直線フィッティング(Straight−line Fit)して、適合値(Fitted Values)k及び付加値bを取得する。 Next, a fitting value (Fitted Values) k and an additional value b are obtained by performing straight-line fitting based on the positional deviation data (Xn, dz2 n ).
前記基準平面50に取付傾斜誤差が存在する場合、前記基準平面50の傾斜角をθとすると、前記傾斜角は、公式(1):K=tanθにより算出することができる。
When there is an attachment inclination error in the
前記ガイド23の真直度誤差e1は、式(2):e1=dz2n−(k×Xn+b)により算出することができる。
The straightness error e 1 of the
前記ガイド23の真直度誤差e1で補正した後の補正値L1は、式(3):L1=dz1n+e1により算出することができる。
The correction value L 1 corrected with linearity errors e 1 of the
ステップS106で、前記プローブ21aの取付傾斜角αをフィッティングする。 In step S106, the mounting inclination angle α of the probe 21a is fitted.
取付傾斜角αが存在する場合、前記プローブ21と前記基準球40の接触点の切線と前記ガイド23の軸方向との夾角をβ、前記ガイド23の真直度誤差e1で補正した後の測定値をL2とすると、式(4):L2=L1×(cos(α)+sin(α)×tan(β))によりL2を算出することができる。従って、非線形最小二乗法を使用して前記プローブ21の取付傾斜角αを算出することができる。なお、L1及びL2は、基準球40のスキャンデータを測定した後の補正値である。L1は、ガイド23の真直度誤差e1で補正した後の測定値であるのに対して、L2は、ガイド23の真直度誤差e1で補正した後の補正値L1を基準にして得られた測定値である。
When there is a mounting inclination angle α, measurement is performed after correcting the depression angle between the cutting line of the contact point of the
ステップS108で、前記プローブ21の形状誤差e2を計算する。
In step S108, it calculates the shape error e 2 of the
前記プローブ21に取付傾斜角αが存在しない場合の理論値をL’とすると、上述したステップで前記ガイド23の真直度誤差e1及び前記プローブ21の取付傾斜角αを取得した上で、公式(5):e2=L1−L’に基づいて前記プローブ21の形状誤差e2を算出することができる。
Assuming that the theoretical value in the case where the
ステップS110で、系統誤差補正プログラムを生成する。 In step S110, a systematic error correction program is generated.
得られた形状誤差e2を前記プローブ21と前記基準球40の各接触点の切線と前記ガイド23の軸方向との夾角βと一対一に対応させることによって、系統誤差補正プログラムを生成することができる。
The resulting shape error e 2 be one-to-one correspondence with the included angle β between the tangent to the axial direction of the
図1、図3及び図4を一緒に参照すると、本発明に係る部品測定方法200は、以下のステップ(S202〜S214)を含む。 Referring to FIGS. 1, 3 and 4 together, the component measuring method 200 according to the present invention includes the following steps (S202 to S214).
ステップS202で、前記誤差補正方法100を通して系統誤差補正プログラムを生成する。 In step S202, a systematic error correction program is generated through the error correction method 100.
ステップS204で、曲面又は曲線を有する部品60を提供する。
In step S204, the
ステップS206で、前記測定装置20を使用して、前記部品60の曲面又は曲線を測定する。
In step S206, the curved surface or curve of the
前記部品60の理論値をA、補正なしの測定値をA1とする。 The theoretical value of the part 60 A, the measured value of the uncorrected and A 1.
ステップS208で前記ガイド23の真直度誤差e1を測定して補正する。
The linearity errors e 1 of the
前記ガイド23の真直度誤差e1は測定する度に変化する可能性があるため、前記ステップS104と同じ方式で前記ガイド23の真直度誤差e1を測定して補正する。
Since linearity errors e 1 of the
ステップS210で、前記プローブ21の取付傾斜角αによる誤差を補正する。
In step S210, an error due to the mounting inclination angle α of the
前記プローブ21の取付傾斜角αは固定値であるため、前記ステップS208で前記ガイド23の真直度誤差e1を測定した後に、コンピュータにより前記プローブ21の取付傾斜角αによる誤差を自動的に補正することができる。
Since the mounting inclination angle α of the
ステップS212で、前記プローブ21の形状誤差e2を補正する。
In step S212, the correcting the shape error e 2 of the
前記プローブ21の形状誤差e2も固定値であるため、コンピュータによりそれを自動的に補正することができる。
Since the shape error e 2 of the
ステップS214で、プログラムにより測定誤差Errを生成する。 In step S214, a measurement error Err is generated by a program.
式(6):A2=(A1+e1)×(cos(α)+sin(α)×tan(β))−e2に基づいて、上述したステップで各種誤差を補正した後の測定値A2を算出することができる。従って、式(7):Err=A2−A=(A1+e1)×(cos(α)+sin(α)×tan(β))−e2−Aに基づいて、測定誤差Errを算出することができる。なお、A1及びA2は、部品60の曲面又は曲線の測定値である。A1は補正なしの測定値であるのに対して、A2は各種誤差を補正した後の測定値である。
Measured value after correcting various errors in the above-described steps based on the formula (6): A 2 = (A 1 + e 1 ) × (cos (α) + sin (α) × tan (β)) − e 2 A 2 can be calculated. Therefore, the measurement error Err is calculated based on the equation (7): Err = A 2 −A = (A 1 + e 1 ) × (cos (α) + sin (α) × tan (β)) − e 2 −A can do. A 1 and A 2 are measured values of the curved surface or curve of the
本発明の実施形態においては、コンピュータで数理モデルを立てるソフトウェアで補正する方法を使用して測定時の各種誤差を補正することによって、高い測定精度を実現するとともに、測定装置20の製造、取付け及び伝動の精度に対する要求を減らすことによって、コストを低減することができる。
In the embodiment of the present invention, high measurement accuracy is achieved by correcting various errors at the time of measurement using a method of correcting by software that establishes a mathematical model by a computer, and the
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も又、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications or corrections are possible within the scope of the present invention. Needless to say, it is also included in the scope of the claims of the present invention.
θ 基準平面の傾斜角
α プローブの取付傾斜角
β プローブと基準球の接触点の切線とガイドの軸方向との夾角
20 測定装置
21a,21b プローブ
23 ガイド
40 基準球
50 基準平面
60 部品
100 誤差補正方法
200 部品測定方法
S102〜S110 誤差補正方法のステップ
S202〜S214 部品測定方法のステップ
θ Reference plane tilt angle α Probe mounting tilt angle β Angle between the cutting line of the contact point of the probe and the reference sphere and the guide
Claims (5)
前記ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップと、
前記プローブの取付傾斜角をフィッティングするステップと、
前記プローブの形状誤差を計算するステップと、
系統誤差補正プログラムを生成するステップと、
を含むことを特徴とする誤差補正方法。 Providing a measuring device comprising a probe and a guide;
Measuring and correcting straightness error of the guide;
Fitting a mounting inclination angle of the probe;
Calculating a shape error of the probe;
Generating a systematic error correction program;
An error correction method comprising:
前記ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップは、別々に前記測定装置の両側に配置される基準球及び基準平面を提供して、前記測定装置の1つのプローブを前記基準球の表面に接触させて前記基準球を測定するとともに、前記測定装置のもう1つのプローブを前記基準平面の表面に接触させて前記基準平面を測定することにより、前記ガイドの真直度誤差を算出することを特徴とする請求項1に記載の誤差補正方法。 The measuring device has two probes,
The step of measuring and correcting the straightness error of the guide provides a reference sphere and a reference plane that are separately arranged on both sides of the measuring device, so that one probe of the measuring device is placed on the surface of the reference sphere. The guide sphere is measured by bringing it into contact, and the straightness error of the guide is calculated by measuring the reference plane by bringing another probe of the measuring device into contact with the surface of the reference plane. The error correction method according to claim 1.
前記ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップと、
前記プローブの取付傾斜角をフィッティングするステップと、
前記プローブの形状誤差を計算するステップと、
系統誤差補正プログラムを生成するステップと、
曲面又は曲線を有する部品を提供するステップと、
前記測定装置を使用して前記部品の曲面又は曲線を測定するステップと、
前記ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップと、
前記プローブの取付傾斜角による誤差を補正するステップと、
前記プローブの形状誤差を補正するステップと、
プログラムにより測定誤差を生成するステップと、
を含むことを特徴とする部品測定方法。 Providing a measuring device comprising a probe and a guide;
Measuring and correcting straightness error of the guide;
Fitting a mounting inclination angle of the probe;
Calculating a shape error of the probe;
Generating a systematic error correction program;
Providing a part having a curved surface or a curve;
Measuring the curved surface or curve of the part using the measuring device;
Measuring and correcting straightness error of the guide;
Correcting the error due to the mounting inclination angle of the probe;
Correcting the shape error of the probe;
Generating a measurement error programmatically;
A part measuring method comprising:
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