JP2911753B2 - 多座標接触系で異なった接触力の比率を検出して補償する校正方法 - Google Patents
多座標接触系で異なった接触力の比率を検出して補償する校正方法Info
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- JP2911753B2 JP2911753B2 JP6171293A JP17129394A JP2911753B2 JP 2911753 B2 JP2911753 B2 JP 2911753B2 JP 6171293 A JP6171293 A JP 6171293A JP 17129394 A JP17129394 A JP 17129394A JP 2911753 B2 JP2911753 B2 JP 2911753B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、数値制御装置と共に
多座標測定装置の中に使用される測定接触系で異なった
座標方向の接触力の比率を検出して補償する校正方法に
関する。
多座標測定装置の中に使用される測定接触系で異なった
座標方向の接触力の比率を検出して補償する校正方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】多座標接触系は座標測定機械や工作機械
でも試験品を測定するために使用される。その理由は、
数値制御される工作機械と多座標測定装置の間の機械的
な構造や運動特性に類似性があることから、加工品の測
定に関して工作機械の機能を拡張することが思い付くか
らである。これには、先ず適当な三次元接触系を機械的
にも信号技術的にも工作機械に合わせる必要がある。接
触系は工具の代わりに工具交換マガジン中に装填され、
工具のように交換され、位置決めされる。機械の距離測
定系と信号技術的に結び付けると、加工機械を座標測定
機械として原理的に利用できる。距離測定系および電子
的な三次元接触系に関連して空間的な基準ベースである
工作機械の座標系により空間的な測定が可能になる。し
かし、工作機械は、空間的な基準ベースの系統的な幾何
学誤差(実質上機械の案内誤差)および目盛板の系統的
な誤差を検出し、測定時に補償することに成功した時、
初めて加工品を空間的に測定するのに適する。これに
は、機械の上記の固有な誤差を適当な比較測定系(例え
ばレーザー干渉計)で求め、修正マトリックスにして機
能的に拡張された制御部に記憶する。接触した瞬間に距
離測定系から受け取った座標の三元値の各々を記憶され
た修正値と共に処理する。更に、この制御部に組み込ま
れているあるいはこの制御部に合わせてある電算機ユニ
ットの役目は接触座標値を加工品の実際の寸法へ処理す
ること、目標値と実測値の偏差の計算、これ等の偏差を
周辺機器に出力して保管すること、および最終段階で加
工誤差を補償するために修正されたNCデータを計算し
て引き渡すことにある。
でも試験品を測定するために使用される。その理由は、
数値制御される工作機械と多座標測定装置の間の機械的
な構造や運動特性に類似性があることから、加工品の測
定に関して工作機械の機能を拡張することが思い付くか
らである。これには、先ず適当な三次元接触系を機械的
にも信号技術的にも工作機械に合わせる必要がある。接
触系は工具の代わりに工具交換マガジン中に装填され、
工具のように交換され、位置決めされる。機械の距離測
定系と信号技術的に結び付けると、加工機械を座標測定
機械として原理的に利用できる。距離測定系および電子
的な三次元接触系に関連して空間的な基準ベースである
工作機械の座標系により空間的な測定が可能になる。し
かし、工作機械は、空間的な基準ベースの系統的な幾何
学誤差(実質上機械の案内誤差)および目盛板の系統的
な誤差を検出し、測定時に補償することに成功した時、
初めて加工品を空間的に測定するのに適する。これに
は、機械の上記の固有な誤差を適当な比較測定系(例え
ばレーザー干渉計)で求め、修正マトリックスにして機
能的に拡張された制御部に記憶する。接触した瞬間に距
離測定系から受け取った座標の三元値の各々を記憶され
た修正値と共に処理する。更に、この制御部に組み込ま
れているあるいはこの制御部に合わせてある電算機ユニ
ットの役目は接触座標値を加工品の実際の寸法へ処理す
ること、目標値と実測値の偏差の計算、これ等の偏差を
周辺機器に出力して保管すること、および最終段階で加
工誤差を補償するために修正されたNCデータを計算し
て引き渡すことにある。
【0003】従って、修正されたNCデータを求めるこ
とには三次元接触系のパラータを計算することも付属し
ている。ここで考察する電子接触系の重要な構成は、一
定値だけ傾けることのできるバネ付勢された接触ピンに
ある。接触ボールの傾きが接触ピンの上下ストローク内
の各位置で検出できれば、測定された接触系に付いて語
ることができる。これ等の接触系は距離測定系と共に接
触ピンの傾きを求めるために装備されている。
とには三次元接触系のパラータを計算することも付属し
ている。ここで考察する電子接触系の重要な構成は、一
定値だけ傾けることのできるバネ付勢された接触ピンに
ある。接触ボールの傾きが接触ピンの上下ストローク内
の各位置で検出できれば、測定された接触系に付いて語
ることができる。これ等の接触系は距離測定系と共に接
触ピンの傾きを求めるために装備されている。
【0004】それ故、接触ピンを交換する毎に校正を行
う必要がある。何故なら、接触系の機構のために、接触
力は異なった座標方向で異なるため、接触ピンの長さや
その曲がりを接触測定時に相殺する必要があるためであ
る。特に、接触ピンが傾いた時の力と距離の関係を決め
る種々のバネ比率を校正する必要がある。
う必要がある。何故なら、接触系の機構のために、接触
力は異なった座標方向で異なるため、接触ピンの長さや
その曲がりを接触測定時に相殺する必要があるためであ
る。特に、接触ピンが傾いた時の力と距離の関係を決め
る種々のバネ比率を校正する必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、校
正作業を容易にし、校正結果を改善できる方法を提供す
ることにある。
正作業を容易にし、校正結果を改善できる方法を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、数値制御装置と共に多座標測定装置1の中に使
用される測定接触系で3つの座標方向X,Y,Zの接触
力の比率を検出して補償する校正方法にあって、以下の
過程、 ・接触系6のパラメータを前記制御装置に入力し、 ・校正ゲージ3のパラメータを前記制御装置に入力し、 ・接触系6を用いて校正ゲージ3の校正面9,10,1
1を接触測定し、二つの座標方向X/Z;Y/Zで決ま
る第一面内で接触運動が行われ、この接触測定で前記二
つの座標方向X/Zに接触ピン7の異なる傾きが生じ、
二つの座標方向(Y/Z)で決まる第二面内で接触運動
が行われ、このうちの一方のみが第一面を決め、この接
触測定で前記二つの座標方向Y/Zに接触ピン7の異な
る傾きが生じ、 ・接触系6により最初の接触運動にこれとは異なる運動
が重なり、 ・接触系6の傾き距離を求め、 ・接触系6の傾き距離から、これ等の接触力の比率を求
め、この関係から修正係数を求め、 ・修正係数を前記制御装置に入力し、 ・制御装置により接触系6の接触誤差を自動的に補償す
る、が行われることによって解決されている。
により、数値制御装置と共に多座標測定装置1の中に使
用される測定接触系で3つの座標方向X,Y,Zの接触
力の比率を検出して補償する校正方法にあって、以下の
過程、 ・接触系6のパラメータを前記制御装置に入力し、 ・校正ゲージ3のパラメータを前記制御装置に入力し、 ・接触系6を用いて校正ゲージ3の校正面9,10,1
1を接触測定し、二つの座標方向X/Z;Y/Zで決ま
る第一面内で接触運動が行われ、この接触測定で前記二
つの座標方向X/Zに接触ピン7の異なる傾きが生じ、
二つの座標方向(Y/Z)で決まる第二面内で接触運動
が行われ、このうちの一方のみが第一面を決め、この接
触測定で前記二つの座標方向Y/Zに接触ピン7の異な
る傾きが生じ、 ・接触系6により最初の接触運動にこれとは異なる運動
が重なり、 ・接触系6の傾き距離を求め、 ・接触系6の傾き距離から、これ等の接触力の比率を求
め、この関係から修正係数を求め、 ・修正係数を前記制御装置に入力し、 ・制御装置により接触系6の接触誤差を自動的に補償す
る、が行われることによって解決されている。
【0007】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【0008】
【実施例】以下、添付図面を参照し実施例に関してこの
発明をより詳しく説明する。図1には、検査物体3を納
める載置台2を伴う三座標測定機械1が示してある。こ
の検査物体3は直交する機械の3軸に向けて機械のスタ
ンド4に対して移動する。検査物体3を有する載置台2
の移動を測定するため、測長装置5が三座標測定機械1
に設けてある。検査物体3の個々の表面をに接触測定す
るため、機械のスタンド4には、機械の3軸に作用する
多座標接触系6が固定されている。
発明をより詳しく説明する。図1には、検査物体3を納
める載置台2を伴う三座標測定機械1が示してある。こ
の検査物体3は直交する機械の3軸に向けて機械のスタ
ンド4に対して移動する。検査物体3を有する載置台2
の移動を測定するため、測長装置5が三座標測定機械1
に設けてある。検査物体3の個々の表面をに接触測定す
るため、機械のスタンド4には、機械の3軸に作用する
多座標接触系6が固定されている。
【0009】検査物体としては、図2と図3にそれぞれ
断面図と平面図にして示す校正ゲージ3を用いる。校正
作業では、上に述べた多座標接触系6の接触ピン7が校
正ゲージ3と接触している。
断面図と平面図にして示す校正ゲージ3を用いる。校正
作業では、上に述べた多座標接触系6の接触ピン7が校
正ゲージ3と接触している。
【0010】校正ゲージ3には穴8があり、この穴8に
は円筒状のリング面9,平坦な底面10および円錐領域
11がある。校正方法を始めるには、種々のデータを多
座標接触系6と校正ゲージ3のパラメータとして入力す
る。これ等は、特に接触ピン7の一端にある接触ボール
の半径12と校正ゲージ3の円箇状領域9の半径であ
る。校正ゲージ3の穴の深さ、つまり端面と平坦な底面
10までの間隔を円筒状領域9の半径と等しくなるよう
に選ぶと特に有利である。この処置により一度記憶して
おけば、校正サイクルのシーケンスは接触ボール12の
直径に無関係になる。何故なら、穴8の深さと半径が等
しいためシーケンスが単純化できるからである。
は円筒状のリング面9,平坦な底面10および円錐領域
11がある。校正方法を始めるには、種々のデータを多
座標接触系6と校正ゲージ3のパラメータとして入力す
る。これ等は、特に接触ピン7の一端にある接触ボール
の半径12と校正ゲージ3の円箇状領域9の半径であ
る。校正ゲージ3の穴の深さ、つまり端面と平坦な底面
10までの間隔を円筒状領域9の半径と等しくなるよう
に選ぶと特に有利である。この処置により一度記憶して
おけば、校正サイクルのシーケンスは接触ボール12の
直径に無関係になる。何故なら、穴8の深さと半径が等
しいためシーケンスが単純化できるからである。
【0011】接触系6の接触ピン7が校正ゲージ3の平
坦な底面10上に位置決めされると、校正サイクルがZ
方向の接触作業と共に始まる。次いで、リング面9の所
定の高さまで戻る動作の後には、リング面9が−X,+
X;−Y,+Yの方向に接触測定されて、校正ゲージの
中心が求まり、次いでこのゲージの中に接触ボール12
が存在する。
坦な底面10上に位置決めされると、校正サイクルがZ
方向の接触作業と共に始まる。次いで、リング面9の所
定の高さまで戻る動作の後には、リング面9が−X,+
X;−Y,+Yの方向に接触測定されて、校正ゲージの
中心が求まり、次いでこのゲージの中に接触ボール12
が存在する。
【0012】中心からもう一度リング面9に接触測定し
て、前記の座標方向で修正係数、例えば曲げに対する修
正係数を求める。もう一度中心に戻して、接触方向が円
錐面11に垂直になるように、中心からこの円錐面11
を接触測定する。この場合、接触測定は一度平面XZ
で、また一度平面YZで行う。
て、前記の座標方向で修正係数、例えば曲げに対する修
正係数を求める。もう一度中心に戻して、接触方向が円
錐面11に垂直になるように、中心からこの円錐面11
を接触測定する。この場合、接触測定は一度平面XZ
で、また一度平面YZで行う。
【0013】この接触測定時に生じる接触ピンの傾きは
座標XZあるいはYZで異なった傾きとなり、この原因
は実質上多座標接触系6の機構に帰する。接触測定によ
り一定しない摩擦の影響も生じ、この影響が異なった接
触力を正確に補償することを困難にする。接触力は傾き
の距離に逆比例するが、摩擦によりこれが乱される。
座標XZあるいはYZで異なった傾きとなり、この原因
は実質上多座標接触系6の機構に帰する。接触測定によ
り一定しない摩擦の影響も生じ、この影響が異なった接
触力を正確に補償することを困難にする。接触力は傾き
の距離に逆比例するが、摩擦によりこれが乱される。
【0014】摩擦の影響を低減するため、接触による接
触運動に移動運動が重なるので、摩擦は無くなるか、あ
るいは少なくとも著しく低減する。最初の接触運動に重
なるこの移動運動は、最初の接触方向とはずれた方向、
例えば最初の接触方向に垂直になるべきである。しか
し、摩擦をなくすためには小さな振動でも十分である。
触運動に移動運動が重なるので、摩擦は無くなるか、あ
るいは少なくとも著しく低減する。最初の接触運動に重
なるこの移動運動は、最初の接触方向とはずれた方向、
例えば最初の接触方向に垂直になるべきである。しか
し、摩擦をなくすためには小さな振動でも十分である。
【0015】この処置により接触が摩擦なしになると、
傾き距離に関する接触力の比率を求めることができる。
これから算出される修正値は校正過程の終わりで機械の
制御部に導入される。その結果、多座標接触系1の誤差
は自動的に補償される。
傾き距離に関する接触力の比率を求めることができる。
これから算出される修正値は校正過程の終わりで機械の
制御部に導入される。その結果、多座標接触系1の誤差
は自動的に補償される。
【0016】場合によっては、不慮の停電後、あるいは
電源の切ったり入れたりした後の校正過程の前に比較過
程を設けてもよい。これは増分測定系の場合周知である
方法にある。
電源の切ったり入れたりした後の校正過程の前に比較過
程を設けてもよい。これは増分測定系の場合周知である
方法にある。
【0017】電源を入れた後には測定する接触系が未知
の任意の位置にあり、何か任意の位置の値が表示される
かあるいは制御部に記憶される。固定点に対してこの位
置を求めるため、接触系は主要な全ての座標方向でそれ
ぞれ一つの基準マーク上を移動する。この基準マークに
より、あるいはこの基準マークのところで、偶然生じる
測定が零となる。つまり、付属する全ての記憶器がリセ
ットされる。次いで、接触系は再び初期位置に戻る。
の任意の位置にあり、何か任意の位置の値が表示される
かあるいは制御部に記憶される。固定点に対してこの位
置を求めるため、接触系は主要な全ての座標方向でそれ
ぞれ一つの基準マーク上を移動する。この基準マークに
より、あるいはこの基準マークのところで、偶然生じる
測定が零となる。つまり、付属する全ての記憶器がリセ
ットされる。次いで、接触系は再び初期位置に戻る。
【0018】その場合、基準マークから初期位置までの
距離を測定し、任意の記憶器に記憶する。上記の距離は
後の全ての測定値で共に計算される値である。何故な
ら、この値は接触系の理論的な原点を表す基準マークか
ら接触系の実際の位置のずれを表すからである。
距離を測定し、任意の記憶器に記憶する。上記の距離は
後の全ての測定値で共に計算される値である。何故な
ら、この値は接触系の理論的な原点を表す基準マークか
ら接触系の実際の位置のずれを表すからである。
【0019】それ故、このオプションを多座標測定装置
の電源を入れた後に基本的に利用すると有利である。
の電源を入れた後に基本的に利用すると有利である。
【0020】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明の多座
標接触系の校正方法により、校正過程が容易になり、校
正結果を改善できる。
標接触系の校正方法により、校正過程が容易になり、校
正結果を改善できる。
【図1】 三座標測定装置の模式的な正面図、
【図2】 この発明による方法を実施する校正ゲージの
断面図、
断面図、
【図3】 この発明による方法を実施する校正ゲージの
平面図である。
平面図である。
1 三座標測定装置 2 載置台 3 検査物体(校正ゲージ) 4 機械のスタンド 5 測長装置 6 多座標接触系 7 接触ピン 8 穴 9 円筒状領域(リング面) 10 底面 11 円錐領域(円錐面) 12 接触ボール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルドルフ・シユテットナー ドイツ連邦共和国、83308 トロストベ ルク、シユヴアルツアウアーストラー セ、21 (72)発明者 クルト・フアイヒテインガー ドイツ連邦共和国、83349 パリング、 カッツヴアルヒエンストラーセ、26 (56)参考文献 特開 平3−261815(JP,A) 特開 平2−253113(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 5/00 - 5/30
Claims (3)
- 【請求項1】 数値制御装置と共に多座標測定装置
(1)の中に使用される測定接触系で3つの座標方向
(X,Y,Z)の接触力の比率を検出して補償する校正
方法において、以下の過程、 ・接触系(6)のパラメータを前記制御装置に入力し、 ・校正ゲージ(3)のパラメータを前記制御装置に入力
し、 ・接触系(6)を用いて校正ゲージ(3)の校正面
(9,10,11)を接触測定し、二つの座標方向(X
/Z;Y/Z)で決まる第一面内で接触運動が行われ、
この接触測定で前記二つの座標方向(X/Z)に接触ピ
ン(7)の異なる傾きが生じ、二つの座標方向(Y/
Z)で決まる第二面内で接触運動が行われ、このうちの
一方のみが第一面を決め、この接触測定で前記二つの座
標方向(Y/Z)に接触ピン(7)の異なる傾きが生
じ、 ・接触系(6)により最初の接触運動にこれとは異なる
運動が重なり、 ・接触系(6)の傾き距離を求め、 ・接触系(6)の傾き距離から、これ等の接触力の比率
を求め、この関係から修正係数を求め、 ・修正係数を前記制御装置に入力し、 ・制御装置により接触系(6)の接触誤差を自動的に補
償する、 が行われることを特徴とする校正方法。 - 【請求項2】 最初の接触運動に重なる運動は、最初の
接触方向に対して或る角度なす、好ましくは垂直をなす
直線運動であることを特徴とする請求項1に記載の校正
方法。 - 【請求項3】 最初の接触運動に重なる運動は振動運動
であることを特徴とする請求項1に記載の校正方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4326551A DE4326551C2 (de) | 1993-08-07 | 1993-08-07 | Kalibrier-Verfahren zum Ermitteln und Kompensieren unterschiedlicher Antastkraft-Verhältnisse bei Mehrkoordinaten-Tastsystemen |
DE4326551:0 | 1993-08-07 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07151538A JPH07151538A (ja) | 1995-06-16 |
JP2911753B2 true JP2911753B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=6494672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6171293A Expired - Fee Related JP2911753B2 (ja) | 1993-08-07 | 1994-07-22 | 多座標接触系で異なった接触力の比率を検出して補償する校正方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5501096A (ja) |
EP (1) | EP0638781B1 (ja) |
JP (1) | JP2911753B2 (ja) |
DE (2) | DE4326551C2 (ja) |
Families Citing this family (42)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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ITBO940167A1 (it) * | 1994-04-19 | 1995-10-19 | Marposs Spa | Sistema per il rilevamento di dimensioni lineari e metodo di verifica del relativo funzionamento |
JP3292225B2 (ja) * | 1994-09-19 | 2002-06-17 | 株式会社安川電機 | 産業用ロボットの基準位置決め方法 |
US5657549A (en) * | 1995-10-04 | 1997-08-19 | Shen; Yin-Lin | Method of improving accuracy of touch trigger probe |
DE19539148A1 (de) * | 1995-10-20 | 1997-04-24 | Zeiss Carl Fa | Verfahren zur Koordinatenmessung von Werkstücken |
JP3081174B2 (ja) * | 1997-07-08 | 2000-08-28 | 株式会社東京精密 | 真円度測定機及びその検出器感度校正方法 |
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GB9907868D0 (en) * | 1999-04-08 | 1999-06-02 | Renishaw Plc | Method of calibrating a scanning system |
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