JPH03501052A - 座標測定機用校正システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 座標測定機用校正システム 発明の分野 本発明は座標測定機に関し、より詳細には測定座標値の位置依存誤差を補償する ための座標測定機用校正システムに関するものである。

発明の背景 座標測定機は機械部品のような被加工物の寸法検査に用いられる。被加工物は固 定台に固定されており、そして測定探針は上下方向に可動であり、水平面にも可 動なラムに固定される。被加工物上のあるポイントの位置を測定するために、探 針は該ポイントに接触され、座標測定機のＸ、ｙ及びｚｆｉ定スケスケールまれ る。２つのポイント間の距離を測定するために、該２つのポイントは連続して接 触されて、両ポイントの座標が読まれ、そして距離がその座標から計算される。

技術水準の座標測定機は高解像測定システム、電気接触探針、動力駆動装置、コ ンピュータ制御駆動装置及びデータのコンピュータ収集・処理等の改良点を有し ている。

座標測定機の精度は、スケールまたは他の測定システムの不正確さにより、また 機械運動の直交性を確立する案内路の欠陥によって制限される。精度を増すため の１つのアプローチとしては誤差が減少されるように単純に構成技術を改良して システムの許容差を減少することである。しかし、要求される精度が増加すると 誤差の減少は漸進的に費用がかかる。他のアプローチは機械作業量を通してのＸ 、ｙ及び２ポイント誤差の直接の測定である。このアプローチは、大型機に記憶 されなければならない膨大な量のデータとこのようなデータを測定するために必 要とされる時間ゆえに非実用的である。第三のアプローチはパラメータの形式で の誤差測定である。即ち、誤差パラメータのセットが、例えば、３つの相互直交 軸に沿って測定され、将来の使用のために記憶される。測定量のなかでのいかな るポイントでのＸ、ｙ及び２誤差はパラメータ誤差から計算される０次に、計算 された誤差はスケール表示度数から引かれ、実際の被加工物座標を定める。

座標測定機は探針運動を確立する３セツトの案内路を有する。理想的には、これ ら案内路のそれぞれに沿う運動は直線状運動のみに帰着しなければならず、スケ ール表示度数は直線の変位と等しいであろう、しかし、現実には、スケール誤差 があり、案内路は完全には直線ではなく、又は完全には捩を避けることができな い１本来の機械には、各案内路に沿う運動中に誤差を生み出す６つの自由度があ る。

運動の各方向としては、３つの直線状誤差、Ｄｘ、Ｄｙ及びＤｚがあり、また３ つの回転誤差、Ａｘ、Ａｙ及びＡｚがある。これら６つの誤差パラメータは機械 運動の各方向に沿う多数のポイントで測定されることができ、その結果は１８の 誤差パラメータを有する誤差行列となる。この１８の誤差のパラメータ行列から 、測定量中でのポイントで誤差が計算され得る。

種々の技術がパラメータ誤差の測定に使用されている。

レーザ干渉計の技術が高精度の変位誤差測定用としてよく知られている。複局波 数干渉計の技術は、１９７４年２月５日にＢａｌｄｗｉｎに付与された米国特許 第３，７９０゜２８４号に開示されているように、真直度及び横転の測定に利用 されている。ステージの傾斜角及び偏揺角を検出するための区分編成光電池を利 用するシステムは、１９７３年２月６日にＭａｒｃｙに付与された米国特許第３ ，７１５．５９９号に開示されている。四象限角運動センサは、１９７３年１０ 月１６日にＷ　ｉ　１１　ｅ　ｔ　ｔに付与された米国特許第３，７６５，７７ ２号に開示されている。パラメータ誤差を測定する１つの先行技術アプローチは 、ヒユーレット−バラカード・レーザ測定システム応用ノート１５６−４の「機 械工具の校正」に記載されているヒユーレット−パラカード５５２６Ａレーザ測 定システムを利用している。このシステムは機械間で移送可能であるが１機械校 正時間は約４０時間である。更に、異なる組立が各測定のために必要とされ、か つ組立誤差は避けることが困難である。測定機の運動の各軸に沿う６誤差パラメ ータ測定システムは、１９８１年４月１４日にＣｏ　Ｉ　ｅｍａｎ等に付与され た米国特許第４，２６１，１０７号に開示されている。

このシステムは誤差パラ−メタの各々を測定するために干渉計の技術を利用して おり、したがって、レーザ光線軸に垂直な変位を測定するために複周波数レーザ を必要とする。

その結果、このシステムは複雑であり、費用がかかる。更に、異なる固定測定構 成が機械運動の３つの軸の各々に利用され、これによりこのシステムの複雑性と 経費を更に付加している。

特定の機械に付随する誤差パラメータは時間的に比較的一定のままであるため、 校正装置を機械に取り付けることができ５校正処理を短時間のうちに行なうこと ができ、更に校正装置を他の機械と使用するために取り除くことができる機械校 正用方法及び機械を提供することが望ましい。

このような校正システムは高精度の誤差測定を提供しなければならないし、機械 に容易に取り付けらればならないし、また使用後に容易に取り外されなければな らない１校正方法は機械の寿命の間は必要なだけ繰り返されることができる。

本発明の概括的な目的は改良された座標測定機を提供することである。

本発明の他の目的は機械内の固定要素に関連する可動要素の位置を校正する方法 及び装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は座標測定機の精度を改良するための方法及び装置を提供 することである。

本発明の更に他の目的は固定要素に関連して可動要素に付随するパラメータ誤差 を測定するための方法及び装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は容易に取付は可能で、かつ取り外し得る座標測定機用校 正システムを提供することである。

本発明の更に他の目的は座標測定機を校正する方法及び装置を提供することであ る。

本発明の更なる目的は座標測定機内の運動の３方向の各々に沿うパラメータ誤差 を正確に測定するための方法及び装置を提供することである。

Ｒ里辺１カ 本発明によれば、これら及び他の目的及び利点は少なくとも２つ次元において互 いに対して可動な第１の要素及びテーブルとを有する機械における測定パラメー タ誤差を測定するための装置において達成される。この装置は第１の要素に取付 は可能な反射体アッセンブリと、該テーブルに取付は可能であり少なくとも１つ のレーザ光線を該反射体アッセンブリに向け、該反射体アッセンブリから反射し たレーザ光線を感知して変位、真直度、傾斜角、偏揺角及び横転の誤差信号を発 生するレーザ測定アッセンブリと、該レーザ測定アッセンブリを異なる向きで該 テーブルに取り付け、該反射体アッセンブリを異なる向きで該第１の要素に取り 付ける手段とを備えてなる１反射体アッセンブリ及びレーザ測定アッセンブリは 出射レーザ光線が反射体アッセンブリによって反射されるレーザ測定アッセンブ リに戻されるように各向きで一列に並べられている。各向きでは、変位、真直度 、傾斜角、偏揺角及び横転の誤差はレーザ光線の方向に沿って複数の選択された 位置で測定される。

本発明の他の態様によれば、互いに対して少なくとも２つの次元で可動な第１の 要素とテーブルとを有する機械においてパラメータ位置誤差を測定するための方 法が提供される。この方法は、　（ａ）反射体アッセンブリを第１の向きで第１ の要素に取り付ける工程と、　（ｂ）レーザ測定アッセンブリを反射体アッセン ブリに一列に並んだ第１の向きで少なくとも１つのレーザ光線が測定アッセンブ リによって反射体アッセンブリに向けられ、レーザ測定アッセンブリへ反射され て戻されるように取り付ける工程と（Ｃ）レーザ測定アッセンブリに反射されて 戻ったレーザ光線を変位、真直度、傾斜角、偏揺角及び横転の誤差信号に変換し 該誤差信号を記憶する工程と、　（ｄ）レーザ光線の方法に第１の要素及び反射 体アッセンブリを反射体アッセンブリがレーザ光線に一列に並べられて選択され た新しい位置に動かす工程と、　（ｅ）レーザ測定アッセンブリへ反射して夏さ れたレーザ光線を変位、真直度、傾斜角、偏揺角及び横転の誤差信号に変換し該 誤差信号を記憶する工程と、（ｆ）レーザ光線の方向で多数の選択された新しい 位置で上記工程（ｄ）及び（ｅ）を繰り返す工程と、　（ｇ）反射体アッセンブ リを第１の要素に第１の向きに直交する第２の向きに置く工程と、　（ｈ）レー ザ測定アッセンブリをテーブルに第１の向きと直交する第２の向きで反射体アッ センブリに一列に並ばせて取り付ける工程と、そして（ｉ）第２の向きで上記（ Ｃ）から（ｆ）工程を繰り返す工程とを備えてなる。

上記方法の好ましい実施例において、反射体アッセンブリ及びレーザ測定アッセ ンブリは第１及び第２の向きが第１及び第２の向きと相互に直交する第３の向き に取り付けられ、工程（Ｃ）から（ｆ）は第３の向き用に繰り返される。その結 果、変位、真直度、傾斜角、偏揺角及び横転の誤差信号は機械運動の３つの方向 の各々のために記憶される。

本発明のまた他の態様によれば、選択された方向に互いに対して可動な第１の要 素及びテーブルとを有する機械における測定パラメータ誤差を測定するための装 置が提供され、該装置は第１の要素に取付は可能な反射体アッセンブリと、該テ ーブルに取付は可能であり複数のレーザ光線を該反射体アッセンブリに向け、該 反射体アッセンブリから反射したレーザ光線を感知するレーザ測定アッセンブリ を備えている。該反射体アッセンブリとレーザ測定アッセンブリは選択された方 向に沿って変位誤差を測定する手段と該選択された方向に垂直な２つの方向にお ける真直度誤差を測定する手段を含んでいる。真直度測定手段は反射体アッセン ブリに取り付けられた再帰反射体と、レーザ光線をレーザ測定アッセンブリから 再帰反射体に向ける手段と、レーザ測定アッセンブリ内に位置し４つ象限に区分 されてその中心からの反射光線のずれを感知する光感知器とを備えている。

反射体アッセンブリ及びレーザ測定アッセンブリは更に。

選択された方向に直交する２つの相互直交軸付近の真直度及び傾斜角を測定する 手段を含み、該手段は１反射体アッセンブリに取り付けられたミラーとレーザ光 線をレーザ測定アッセンブリから該ミラーへ向ける手段と、レーザ測定アッセン ブリ内で４つの象限に区分され、その中心からの反射された光線のずれを感知す る光感知器とを備えている。

反射体アッセンブリ及びレーザ測定アッセンブリはなお更に選択された方向付近 の横転誤差を測定する手段を含み、該手段は規定の間隔で離されて反射体アッセ ンブリに取り付けられた一対の再帰反射体と、個々のレーザ光線をレーザ測定ア ッセンブリから再帰反射体の各々へ向ける手段と、レーザ測定アッセンブリ内に 位置し選択された方向に垂直な方向に各々反射光線のずれを感知する一対の区分 された光感知器とを備えている。横転誤差は、規定の間隔で分けられた２つの光 感知器により感知されたずれの間の相違に比例する。

本発明の他の態様によれば、互いに対して選択された方向に可動な第１の要素及 びテーブルとを有する機械において、選択された方向付近の横転誤差を測定する ための装置が提供され、該装置は第１の要素に取付は可能で規定の間隔を置いて 離された一対の再帰反射体を含む反射体アッセンブリと、テーブルに取付は可能 で一対の間隔を置いて離された平行レーザ光線を再帰反射体に向ける手段と選択 された方向に垂直な方向で各々の反射光線の変位ずれを感知する一対の区分され た光感知器を含むレーザ測定アッセンブリと、所定の間隔で分けられた２つの光 感知器により感知されたずれ間の相違から横転誤差を定める手段とを備えている 。

本発明の更なる態様によれば、選択された方向に互いに対して可動な第１の要素 及びテーブルとを有する機械において１選択さ−”、た方向に垂直な２つの直交 軸付近の真直度及び横転誤差を測定するための装置が提供されている。該装置は 第１の要素に取付は可能な反射体アッセンブリを備え、該反射体アッセンブリに 取り付けられたミラーと、該テーブルに取付は可能なレーザ光線を該ミラーに向 ける手段とその中心からの反射したレーザ光線の角度ずれを感知する４つの象限 に区分された光感知器を含むレーザ測定アッセンブリと、該ミラーと光感知器と の間の距離によって分けられた光電池によって感知されたずれから真直度と偏揺 角を定める手段とを含む。

図面の簡単な説明 本発明の他の目的及び更なる目的、利点及び可能性と共に本発明をよく理解する ために、添付図面が参照される。

第１図は先行技術による座標測定機の斜視図。

第２図はｙ−軸校正用に取り付けられた本発明の校正システムを有する座標測定 機の斜視図。

第３図は２−軸校正用に取り付けられた本発明の校正システムを有する座標測定 機の斜視図。

第４図はＸ−軸校正用に取り付けられた本発明の校正システムを有する座標測定 機の斜視図。

第５図は本発明の校正システム光学の略斜視図。

第６図は変位誤差を測定するための本発明の校正システムに使用される干渉計の 簡単な概路線図。

第７図は真直度を測定するための本発明の校正システムに使用される光学の簡単 な概路線図。

第８図は傾斜角及び偏揺角を測定するための本発明の校正システムに使用される 光学の簡単な概路線図。

第９図は横転を測定するための本発明の校正システムに使用される光学の簡単な 概路線図。

第１０図はレーザ測定アッセンブリ、反射体アッセンブリ及びレーザ測定アッセ ンブリが取り付けられる取付具の側面拡大図で、反射体アッセンブリがｙ−軸に 沿って変位するファントムで示されている。

第１１図は反射体アッセンブリの正面拡大図。

第１２図はファントムに示される反射体アッセンブリとともに第１０図の１２− １２線に沿ったレーザ測定アッセンブリの正面拡大図。

第１３図は第１２図の１３−１３線に沿ったレーザ測定アッセンブリの底面図。

第１４図は第１２図の１４−１４線に沿ったレーザ測定アッセンブリの断面図。

第１５図は第１４図の１５−１５線に沿ったレーザ測定アッセンブリの後面拡大 図で、内部要素を図示するための切取図。

第１６図は第１０図の！１１６−１６に沿ったレーザ測定アッセンブリが取り付 けられた取付具の平面図。

第１７図はレーザ測定アッセンブリの整列用偏心カムの一部断面拡大図。

先行技術の移動ブリッジ式座標測定機が第１図に概略的に示されている。該測定 機は、固定機械テーブル１２上に置かれる被加工物の測定に意図されている。該 測定機のＸ、ｙ及びＺ軸が図示されている。ブリッジ１４はテーブル１２上の案 内路１６に沿ってＸ方向に移動する。キャリジ１８はブリッジ１４上の案内路に 沿ってＸ方向に移動する。

ラム２０はその下端部に取り付けた探針２２を有し、キャリジ１８内の軸受を介 して上下方向に移動する。ブリッジ１４とテーブル１２間、キャリジ１８とブリ ッジ１４間及びラム２０とキャリジ１８間のスケールシステムが３つの軸方向に おける可動要素の位置を示す、被加工物１０上のあるポイントの座標を測定する ために、探針２２がこのポイントに接触される。探針２２は接触を感知し、シス テムコンピュータに読ませ、そして３つのスケールシステム上の読み取りを記憶 させる。移動ブリッジ式座標測定機の例はＢｒｏｗｎ　ａｎｄ　５ｈａｒｐｅ製 作所で製造される７１０１−２４１８型である０本発明の校正システムは大部分 の先行技術の座標測定機に用いることができる。

誤差はスケールシステム内の不正確性によりまた各機械要素に沿って走行する案 内路内の不完全性によってスケール表示度数に導入される。各機械要素は規定の 方向に走行するとき６つの成分を有する誤差に影響される。この６つの成分はＸ 方向のブリッジ１４の運動に関連して記載される。６つの誤差成分はまたＸ方向 におけるキャリジ１８の運動及び２方向におけるラム２０の運動に関連している 。

第１の誤差成分はＸ方向の運動方向に沿う変位誤差Ｄｙである。Ｘ方向及び２方 向の変位誤差Ｄｘ及びＤｚは真直度として一般に知られているもので、これはこ れら変位誤差Ｄｘ及びＤｚが完全には真っ直ぐでない案内路の結果であるからで ある。残りの誤差成分は回転に関するものである。

ｙ軸周りのブリッジ１４の回転は横転Ａｙとして共通に知られる。Ｘ及び２軸周 りのブリッジ１４の回転は夫々傾斜角Ａｘ及び偏揺角Ａｚとして一般に知られて いる。パラメータ誤差を用いる機械の完全な特性を出すには、運動の角方向に沿 う選択された位置での６つの誤差成分の測定が要求され、その結果１８のコラム を有する誤差行列となる。

測定容量における任意のポイントにおける総合誤差は以下に記載されるようにパ ラメータ誤差から計算される。

本発明の校正システムは１８の誤差成分の測定用の座標測定機に取付は可能な装 置を提供する０本発明はまた誤差測定を行う方法を提供する。第２図に示される ように、校正装置は、テーブル１２上の固定位置に置かれる取付具２４を含む１ 校正装置は更に３つの異なる向きにおける取付具２４に取付は可能なレーザ測定 アッセンブリ２６を含む。

校正装置は更に３つの異なる向きでラム２０に取付は可能な反射体アッセンブリ ２８を含む。

３つの向きの各々において、レーザ測定アッセンブリ２６は幾つかのレーザ光線 を反射体アッセンブリ２８に向ける。レーザ測定アッセンブリ２６及び反射体ア ッセンブリ２８は３つの向きの各々において一列に並んでいるので、レーザ光線 は反射されてレーザ測定アッセンブリ２６に戻され、そして感知される。３つの 向きの各々において、レーザ測定アッセンブリ２６により発生したレーザ光線は 運動の方向の１つに平行である。第２図に示される向きにおいて、レーザ測定ア ッセンブリ２６及び反射体アッセンブリ２８は、ブリッジ１４がｙ方向に動かさ れたときレーザ光線が反射体アッセンブリ２８の要素との一直線の並びを維持す るように整列されている。第３図に示される向きにおいて、レーザ測定アッセン ブリ２６と反射体アッセンブリ２８は、ラム２０が２方向に動かされるときレー ザ光線が反射体アッセンブリ２８との一直線の並びを維持するように整列されて いる。同様に、第４図に示される向きにおいて、レーザ測定アッセンブリ２６と 反射体アッセンブリ２８は、キャリジ１８がＸ方向に動かされたときレーザ光線 が反射体アッセンブリ２８との一直線の並びを維持するように整列されている。

座標測定機の校正は、第２図に示されるように取付具２４をテーブル１２に取り 付けることから始まる。取付具２４は所定位置に置かれ、座標測定機の軸と一列 にされ、そして適所に固定される。レーザ測定ヘッド２６はｙ軸測定用に向き付 けされた取付具２４の頂部上の位置表示装置上に置かれる０反射体アッセンブリ ２８はレーザ測定アッセンブリ２６の上の位置表示装置と係合され、そして取付 はネジで締め付けられる。ラム２０はスタート位置迄移動させられ、そして反射 体アッセンブリ２８に固定される。キャリジ１８及びラム２０はこられ部材用の 案内路にかみ合わされる。取付はネジが取除かれ、ブリッジ１４はｙ方向の選択 された校正位置へ動かされる０校正位置の間隔及び数は座標測定機の大きさと期 待される誤差変化の割合に依存する０校正位置の典型的な間隔は約１インチであ る。各位置のために、レーザ測定アッセンブリ２６及び座標測定機のスケールシ ステムの出力は校正コンピュータ３０により読まれる。これらの出力はｙ軸のパ ラメータ誤差を定めるために処理される。

Ｚ軸誤差の測定では、レーザアッセンブリ２６は第３図に示されるように２方向 測定用に向き付けされる取付具２４の頂部上の位置表示装置の上に置かれる０反 射体アッセンブリ２８はレーザ測定アッセンブリ２６上の位置表示装置と係合さ れ、そして取付ネジで固定される。ラム２０は出発位置まで移動され、そして反 射アッセンブリ２８に固定される。ブリッジ１４及びキャリジ１８はこれらの案 内路にかみあわされている。取付ネジは取り除かれ、そしてラム２０がＺ方向に 選択された校正位置まで移動させられる。Ｚ軸のパラメータ誤差は上記のＸ軸誤 差の測定と同様な方法で測定される。

Ｘ軸誤差の測定では、レーザ測定アッセンブリ２６は第４図に示されるようにＸ 方向測定用に向き付けされる取付具２４の頂部上の位置表示装置の上に置かれる １反射体アッセンブリ２８はレーザ測定アッセンブリ２６の位置表示装置に係合 され、そして取付ネジで固定される。ラム２０は出発位置まで移動され、そして 反射アッセンブリ２８に固定される。ブリッジ１４及びキャリジ１８はこれらの 案内路にかみあわされている。取付ネジは取り除かれ、そしてキャリジ１８がＸ 方向に選択された校正位置まで移動させられる。Ｘ軸のパラメータ誤差は上記の Ｘ軸誤差の測定と同様な方法で測定される。

校正コンピュータ３０は誤差行列を標準形式に処理し、コンピュータディスクに 記憶する。座標測定機が被加工物を測定するために使用されるときは、該機械の コンピュータがコンピュータディスクから誤差行列をロードする。被加工物上の あるポイントの座標が測定されるとき、座標測定機が誤差行列から対応するパラ メータ誤差を検索し、Ｘ、ｙ及び２誤差を計算し、そしてこれら誤差を補正とし て引く。

レーザ測定アッセンブリ２６及び反射体アッセンブリ２８の光学的路線図が第５ 図に示されている。レーザ測定アッセンブリ２６内に取り付けられたレーザ４０ はレーザ光線４２を供給し、レーザ光線４２は数倍に分光されて６つのパラメー タ誤差の測定に必要なビームを供給する。レーザ光線４２の一部分は変位誤差測 定手段４４に供給されるが、該変位誤差測定手段４４は反射体アッセンブリ２８ 上に取り付けられた再帰反射体４６と共同してレーザ測定アッセンブリ２６に対 する反射体アッセンブリ２８の実際の変位を測定する。レーザ測定アッセンブリ ２６の真直度測定手段４８は、反射体アッセンブリ２８上の再帰反射体５０と共 同して、反射体アッセンブリ２８がｙ方向に移動させられたとき、Ｘ及び２方向 の反射体アッセンブリ２８の真直度ずれＤｘ及びＤｚを測定する。レーザ測定ア ッセンブリ２６における傾斜角及び偏揺角測定手段５２は、反射体アッセンブリ ２８上のミラー５４と共同して、Ｘ及びＺ軸回りの反射体アッセンブリ２８の回 転Ａｘ及びＡｚを夫々測定する。レーザ測定アッセンブリ２６内の第２の真直度 測定手段５６及び反射体アッセンブリ２８上に取り付けられた再帰反射体５８は 第１の真直度測定手段４８と再帰反射体５０との組み合わせで使用され、ｙ軸回 りの反射体アッセンブリ２８の回転または横転ＡＭを測定する。第５図に示す測 定装置は第６図ないし第９図に関連して記載されており、第６図ないし第９図は 測定手段を容易に理解するために単純化した。

好ましい実施例において、レーザ４０は単一の波長を有する光線４２を照射する ０本発明の１つの実施例では、レーザプラズマ管はメレス・グリッド型０５ＬＨ ＰＰ９００ヘリウム−ネオンレーザである。レーザの空謂長さはウオームアツプ 中に増加するので、共振が望ましい単一の波長モードと望ましくない複重波長モ ードとの間で交互に生じる。レーザ４０の出力はレーザ管の近傍でヒータを用い る単一波長モードで安定化される。ヒータはレーザ４０の出力光線を感知するこ とによって制御される。レーザ４０はその空胴内にブルースター角窓を有してお り、この空胴は光線４２の偏波面を定置する。光線４２は四分の一波長すターダ （ｒｅｔａｒｄｅｒ）　６０を通過するが、該リターダ６ｏはその光軸をレーザ ４０の出力の偏波面に対して４５度の角度で設定されている。レーザ光線の小部 分は一部銀色のミラー６２によって主光線４２から分離され、光感細密６４によ り感知される。光感細密６４からの出力信号はレーザ空胴のヒータを制御するが 、これはレーザの出力が所望の信号波長モードが得られる度合の公知の機能であ るからである。

レンズ６６はミラー６２により反射された主光線を拡散し、そしてレンズ６６の 下流側のレンズ６８は光線を平行にする。この構成は長距離にわたる光線の分散 を減少する。

ビームスプリッタ７０はレンズ６８からの光線を２つの分岐光線、即ちプリズム ７２によって変位測定手段４４と真直度測定手段４８に向けられた第１の分岐光 線７１及び傾斜角及び偏揺角測定手段５２と第２の真直度測定手段５６に向けら れた第２の分岐光線に分ける。ビームスプリッタ７４はプリズム７２からの第１ の分岐光線７１の部分を変位測定手段４４に向ける。ビームスプリッタ７４を通 過する光線はプリズム７６によって再帰反射体５０に向けられ。

そして真直度測定手段４８に反射される。ビームスプリッタ７８は第２分岐光線 ７３の部分をビームスプリッタ７０からミラー５４に向ける。鏡５４からの反射 光線は傾斜角及び偏揺角測定手段５２に向かう、ビームスプリッタ７８を通過し た光線はプリズム８０により光線８１として再帰反射体５８に向けられ、そして 第２の真直度測定手段５６に反射される。

パラメータ誤差行列における直線状変位誤差はスケール度数とレーザ距離測定と の間の相違である。レーザ距離測定は干渉計を用いてなされる。好ましい干渉計 は上述の円偏波を有する単一の周波数レーザを用いる。しかし、どのような距離 測定干渉計も使用できる。

距離測定干渉計において、レーザ光線は測定光線と基準光線の２つの部分に分け られる。測定光線路の長さは被測定距離が変わるにつれて変化する。基準光線路 の長さは定着されている。２つの光線は反射され、結合される。これらの光線が 位相結合すると、強化して明るい縞を形成する。

これら２つの光線が位相以外で結合すると、これら光線は相殺し暗い縞を形成す る。明るい縞と暗い縮量の変化の数は距離の測度として計算される。

距離測定用の好ましい干渉計は第６図において単純化した形式で示される。２つ の縞パターン、１つの縞パターンは光感細密８２で、もう１つの縞パターンは光 感細密８４で作られる。ビームスプリッタ８６及び８８は各々一体に複合された ２つの９０°プリズムからなっており、１つのプリズムは結合部を部分反射被覆 側で被覆されている。被覆剤は混成金属誘電性のものであり、偏波には殆ど影響 のないものである。ビームスプリッタ７４から入る光線９０はビームスプリッタ ８６により２つの部分に分けられ、第１の部分はビームスプリッタ８８に行き、 第２の部分９１は再帰反射体４６に行く、ビームスプリッタ８６からの光線はビ ームスプリッタ８８によって２つの部分に分けられ、第１の部分は光感細密８２ に行き、第２の部分は光感細密８４に行く、再帰反射体４６により反射された戻 り光線９３は２つの部分に分けられ、第１の部分は光感細密８２に行き、第２の 部分は光感細密８４に行く、再帰反射体４６は反射体アッセンブリ２８内に位置 されており、機械ラム２０とともに動く、第６図に示されるたの成分はレーザ測 定アッセンブリ２６内に位置されている。

光感細密８２には定着長さ基準光線がビームスプリッタ８６からビームスプリッ タ８８を経て感知器８２に真っ直ぐになっている。可変長さ測定光線はビームス プリッタ８６から再帰反射体４６に行き、ビームスプリッタ８８へ反射されて戻 り、ビームスプリッタ８８によって光感細密８２に反射される。光感細密８４に は定着長さ基準光線がビームスプリッタ８６から、ビームスプリッタ８８により 反射されて感知器８４に至っている。光感細密８４には可変長さ測定光線がビー ムスプリッタ８６から再帰反射体４６に行き、再帰反射体４６によりビームスプ リッタ８８に反射されて、ビームスプリッタ８８を経て真っ直ぐ直接感知器８４ に至る。

再帰反射体４６はプリズムコーナーの立方体のものが好ましく、この立方体は隅 を切断したガラス製立方体のものと考えることができる。ビームスプリッタ８６ から入る光線９１はコーナー立方体の裏面から３回反射されて、その入射路と平 行な光線９３としてビームスプリッタ８８に戻される。

循環偏波光の特徴は、この偏波光が反射されたときはいつでもそのハンドは裏返 しにされる。光感細密８２への基準光線は反射しないが、測定光線は５回反射さ れる。このように、光感細密８２での２つの光線は反対のハンドの偏光を有する 。対位するハンドの２つの循環偏光光線が結合すると、これら結合した光線は単 一面の偏光光線を形成する。偏波面は光線間の位相関係に基づく。

再帰反射体４６は移動し、光感細密８２への光線の測定路長さは変わり、位相関 係が変化する。これにより、偏波面を光線路の回りに回転させる。偏光フィルタ ９２はビームスプリッタ８８と光感細密８２との間に置かれる。偏波面が回転す ると、該偏波面は１回転毎に２回偏光フィルタ９２の軸と一列に並び、光が光感 細密８２へ通過する。また、１回転毎に２回、偏波面は偏光フィルタ９２の軸に 対し垂直であり、そして全ての光が遮断される。このように、光感細密８２は、 再帰反射体４６が動くにつれて明るい縞と暗い縞を交互に見る。偏光フィルタ９ ４は光感細密８４の前に置かれ、同じ効果をなす。

光感細密８２及び８４の電気出力は光が光感細密を打つ量に比例する。再帰反射 体４６が一定の速度で動くとき、出力はサイン曲線的である。偏光フィルタ９２ 及び９４の軸は、光感細密８２及び８４からの２つの正弦波信号が直角になるよ うに、即ち、一方の信号がｌ／４周りで他の信号を導くように向き付けされてい る。再帰反射体４６が−方向に動くとき、一方の光検知器の出力は他方の光検知 器を９０°　まで導く、再帰反射体４６が反対方向に動くとき、同じ光検知器の 出力は他方の光検知器を９０°まで遅らせる。この特徴は移動の方向を定めるた めに用いられる。各光検知器からの周期数は移動距離を示しかつ計算器に蓄積さ れるが、一方２つの出力の間の位相関係は移動の距離を示す。

第５図に関して、変位測定手段４４は更にプリズム８５とプリズム８７を含み、 該プリズム８５はビームスプリッタ８６からの光線９１を再帰反射体４６に向け 、そしてプリズム８７は再帰反射体４６からの反射光線９３をビームスプリッタ ８８に向ける。これらのプリズムはより堅密な構成を可能とする。第５図にはま た、偏光フィルタ９２と光検知器８２との間及び偏光フィルタ９４と光検知器８ ４との間に任意のレンズ８９が示されている。レンズ８９は光検知器８２．８４ に光を集めて、出力信号を増加する。

真直度は意図した運動の方向に対し垂直な方向における直線状の誤差である。移 動の方向に沿う各校正ポイントのために、互いに直交する方向に２つの真直度誤 差がある。

真直度測定手段４８及び再帰反射体５０は第７図に簡単な形式で図示されている 。真直度が測定される方向におけるレーザ光線９６は反射体５０によって反射体 アッセンブリ２８に反射され、光線９８として平行路に沿ってレーザ測定アッセ ンブリ２６内の四分の一象限光検知器１０２に戻される。

再帰反射体５０はコーナー立方体または猫眼石で、真直度測定に重要な２つの特 徴を有している。第１の特徴は。

光線９６及び９８が再帰反射体を位置決めする際の角度誤差にも係わらず平行で あることである。このことは、機械回転誤差は真直度測定に影響しないと言うこ とを意味する。

第２の特徴はｙ軸に沿って見られたときに光線９６及び９８は再帰反射体の頂点 に対して対称であることである。

ｙ軸の真直度測定のために、四分の一象限光光感知器１０２は、ブリッジ１４が ｙ＝Ｑのとき、光線９８が直交する分割レンズ１０５及び１０７に対して集中さ れるように位置付けされている。他のｙ位置では、上下真直度誤差Ｄ２とされて いる。この誤差Ｄｚは反射体アッセンブリ２８及び再帰反射体５０の頂点を上下 距＠Ｄｚ動かす、上記した対称の理由で、戻り光線９８は２Ｄｚだけ垂直に移動 する。このように、光線９８は水平な分割レンズ１０５から垂直に２Ｄｚ変位し た光検知器１０２を打つ、同様に、水平真直度誤差Ｄｘがあるとき、コーナー立 方体５０の頂点はＤｘだけ水平に移動する。戻り光線９８は水平に２Ｄｘ移動し 、垂直分割レンズ１０７から水平に２Ｄｚ変位される。四分の一象限光検光器１ ０２は分割線１０５及び１０７によって分けられた４つのフォトダイオード１０ ２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄにより作られる。各フォトダイオードは 光が各フォトダイオードを打つ割合の電気出力を有する。垂直真直度Ｄｚの測定 には、フォトダイオード１０２ｃ及び１０２ｄからの出力の合計がフォトダイオ ード１０２ａ及び１０２ｂからの出力の合計から引かれる。結果は４つのフォト ダイオードの全てからの合計で割って、光線強度における変化の効果を取り除く 、この結果は定数でかけられ従来の長さユニットに変換される。同様に、水平真 直度Ｄｘはフォトダイオード１０２ｂ及び１゜２ｄからの出力の合計からフォト ダイオード１０２ａ及び１０２ｃからの出力の合計を差し引き、４つのフォトダ イオードの全てからの出力の合計による結果を割ることによって定められる。

第５図に関して、真直度測定手段がプリズム１０３を含み、該プリズム１０３が 反射光線９８を再帰反射体５ｏから光検知器１０２に再び向けることが留意され る。プリズム１０３はより簡潔な構成を可能とする。

横転は運動軸周りの回転誤差である。ｙ軸に沿う運動を再び考察して、横転誤差 を定めるデータが、Ｘ方向に間隔を置いて離された２つのラインに沿う垂直真直 度Ｄｚの２つの測定をなすことで測定される。第５図に関して、１つの垂直真直 度測定は第１の真直度測定手段４８及び再帰反射体５０によって処理され、一方 策２の真直度測定は第２の真直度測定手段５６及び再帰反射体５８によって処理 される。横転測定は第９図に簡潔にした形で図示されている。

第１の真直度測定手段４８において、垂直真直度Ｄｚ、は光検出器１０２によっ て定められ、該光検出器１０２は上述のように戻り光線９８の垂直ずれを検知す る。同様に、第２の真直度測定手段５６において、光検出器１０４は再帰反射体 ５８からの反射光線１０６の垂直ずれを感知することで垂直真直度Ｄｚ２を感知 する。横転を測定する際に、垂直変位だけが興味のあるものである。したがって 、光検出器１０４は２つのフォトダイオードのみ必要とする。　（光検出器１０ ２は４つの四分円を必要とするが、これは垂直度測定にも使用されるためである 。）代替え策として、上部２つのフォトダイオード及び下部２つのフォトダイオ ードは光検出器１０４用に一緒にワイヤで結合することもできる。各校正位置の ため、弧度において測定された横転は２つの垂直真直度測定を差引、第１及び第 ２の真直度測定手段４８．５６間の距離Ｃで割ることによって計算される。

したがって、横転＝　（Ｄｘ２−Ｄｚ、）／Ｃである。

第５図に関して、第２の真直度測定手段５６はプリズム１０８を含み、該プリズ ムは光線１０６を再帰反射体５８から光検出器１０４に向ける。

偏揺角及び傾斜角は運動軸に直交する軸線方向周りの回転誤差である。水平（Ｘ 及びｙ）校正のために、偏揺角は垂直軸周りの回転であり、そして傾斜角は水平 軸周りの回転である。垂直（Ｚ）校正には、偏揺角はｙ方向縁周りの回転として 定義され、そして傾斜角はＸ方向縁周りの回転である。傾斜角及び偏揺角測定手 段５２は第８図に簡潔な形で示されている。入射レーザ光１ＪＡ７３はビームス プリッタ７８によって分けられる。伝達された光線１１２はビームスプリッタ７ ８を通過し、上記の横転測定用として用いられる０反射光線１１４は四分の一波 長板１１６及びビームスブリット７８を経て四分円光検出器１１８に反射光線自 体に逆反射される。

入射光線７３は循環偏光される。ビームスプリッタ７８は、偏光に強力な効果を 有する全誘電部分反射被覆を有している。この結果は、伝達された光線１１２が 実質的に平行に偏光され、そして反射光線１１４は垂直に偏光される。

四分の一波長板１１６はその軸を反射光１ａ１１４の偏波面に対して４５°に向 き付けされて、光線１１４を循環偏光に変換する。ミラー５４からの反射は偏光 のハンドを裏返す、四分の一波長板１１６を通過して戻る戻り光線は偏波面に再 び変換されるが、ミラー５４のハンドの変化によって、偏光はここで水平面内に ある。偏光ビームスプリッタ７８は全反射光線を通過させて光検出器１１８に至 らしめる。

偏光を用いる複雑な方法（ｍａｎｅｕｖｅｒ）には２つの理由がある。先ず、光 の全てが使用されることを保証する。もしビームスプリッタ７８が非偏光である とすると。

ミラー５４からの戻り光線の半分は反射されて光線７３の路に沿って戻される。

第２に、四分の一波長板１１６及び測定手段５６からの偽りの反射が光検出器１ １８に至ることを防ぐことである。四分の一波長板１１６からの垂直に偏波され る反射は光線７３の路に沿って逆反射される。第２の真直度測定手段５６がらの 反射は水平に偏波され、そして光線７３の路に沿ってビームスプリッタ７８を通 過する。

ｙ軸傾斜角及び偏揺角測定を行うために、光検出器１１８は、ブリッジ１４がｙ ＝Ｑのときに１反射光線１２０が集中するように配置される。偏揺角誤差Ａｚを 有する他の校正位置では、平面ミラー５４はＡｚだけ垂直２軸周りに回転する。

このことは、反射の法則から、入射光線及び反射光線間を角度２Ａｚとし、反射 光線１２０は光検出器ＩＩＳ上で水平に変位される。変位量は真直度と同じ方法 で定められる。弧度における偏揺角Ａｚは、ミラー５４から光検出器１１８まで の距離によって分けられる光検出器１１８での変位の半分として計算される。こ の距離は、ブリッジ１４がｙ＝Ｑで校正ポイントへの走行距離を加えるときに定 められた定着距離である。傾斜角Ａｘの場合は、ミラー５４は水平Ｘ軸周りに回 転する。偏揺角の場合と同様に、これにより入射光線と反射光線との間を角度２ Ａｘとし、そして反射光線１２０が光検出器１１８上で垂直に変位される。弧度 における傾斜角Ａｘは、ミラー５４から光検出器１１８までの距離によって分け られる光検出器１１８での変位の半分として計算される。

第５図に関連して、傾斜角及び偏揺角測定手段５２は更にプリズム１２２及びプ リズム１２４を含み、該プリズム１２２はビームスプリッタ７８からの光線１１ ４を四分の一波長板１１６に向け、そしてプリズム１２４はビームスプリッタ７ ８からの反射光線１２０を光検出器１１８に向ける。

本発明の校正システムの好ましい実施例は第１０図ないし第１７図に図示される 。第５図に示されるレーザ測定アッセンブリ２６の構成要素は全体がＬ−状断面 を有するハウジング１３０内に含まれる。レーザ測定アッセンブリ２６は、以下 に記載されるような３つの異なる向きにおいて取付具２４に取り付けられるよう に適合されている。

第１１図に最良に示されるように、反射体アッセンブリ２８は支持ブラケット１ ３２を含んでおり、該支持ブラケット１３２は再帰反射体４６．５ｏ及び５８に 、更にミラー５４に対し堅固な支持を与える。３つの先細ねじ１３４が組立中口 ケータ１３４ａ　（第１２図）に合う、ばか六１３６が一条ねじ１３７用に設け られており、該−条ねじ１３７は組立巾測定アッセンブリ２８内に螺合されて１ 反射体アッセンブリ２８をレーザ測定アッセンブリ２６に固定する。ねじ１３７ の軸部上のばね１３９及び座金１４０は、所望の間隔を維持し一条ねじ１３４を 用いて反射体アッセンブリ２８をレーザ測定アッセンブリ２６に対して付勢する 。ボール１３８及びクランプ１４１は反射体アッセンブリ２８を探針ソケット内 に取り付けられたポールエンデッドスタッド１４２に固定するために用いられる 。

取付具２４の平面図が第１６図に示されている。該取付具２４は３辺を有する枠 を備え、該枠はテーブル１２に堅固に取り付けられ、３つの相互に直交する向き （注：第２図ないし第４図）においてレーザ測定アッセンブリ２６を取り付ける 手段を設けている。取付具２４は機械テーブル１２上に直接置かれ、そして基準 工具クランプ１４３で締め付けられる。クランプ１．４３はテーブル１２への螺 入手段によって固定される。第１０図及び第１６図に関連して。

固定具２４の脚１５０がテーブル１２に締め付けられる。

３つの取付ビン１５２はＸ方向にレーザ測定アッセンブリ２６を取り付けるため に用いられ、３つの取付ビン１５４はｙ方向にレーザ測定アッセンブリ２６を取 り付けるために用いられ、３つのロケータ１５６は２方向にレーザ測定アッセン ブリ２６を取り付けるために用いられる。レーザ測定アッセンブリ２６（第１３ 図）の底部上のロケータ１５２ａはＸ方向における取付けの間ビン１５２に合い 、モしてｙ方向の取付けの間ビン１５４に合う、２方向の取付けには、レーザ測 定アッセンブリはビン１５６ａ　（第１２図）を含み、該ビン１５６ａはロケー タ１５６に合う６　ビン１５６ａの２つはハウジング１３０の側に取り付けられ た直立アーム１４４上に取り付けられる。

レーザ測定アッセンブリ２６の心合わせ用偏心カムが第１７図に図示される。ビ ン１４５が回転を可能とするために充分な空隙をもたせて取付具２４に挿入され る。カラー１４６はビン１４５の上端に取り付けられ、またビン１５４はカラー １４６の中心から偏位されている。カラー１４６が回転させられると、ビン１５ ４は円内で移動しレーザ測定アッセンブリ２６の位置の微調整を可能とする。偏 心カム構成は、調節後止めねじによって固定位置に保持され得６．典型的に、３ つの取付はビンの１つだけが第１７図の偏心カム構成を利用する。

レーザ測定アッセンブリ２６内の要素の配置は第１３図ないし第１５図に図示さ れる。第１５図に示される光学素子の配置は同様な参照番号によって第１５図に 図示される。

レーザ４０はブラケット１６０とばね１６２の手段によって取り付けられる。レ ーザ動力供給部１６４はレーザ４０に対し必要な作業電圧を与える。変圧器１６ ６は上記のようにレーザヒータ用の動力を供給する。変圧器１６６は各々固体リ レー１６８及び１７０に連結された２つの出力電圧を有する。リレー１６８及び １７０はコンピュータ３０の制御下で動力を変圧器１６６からレーザヒータに切 り換える。高電圧は急速なウオーミングアツプのために用いられる。低電圧は空 胴長さ制御用にも用いられる。第１４図に関して、反射体アッセンブリ２８に光 、１１１１４を向けるプリズム１２２は受け座１６８によってハウジング１３０ に取り付けられる。プリズム１０８．８０．７６．１０３．８５及び８７は同じ 方法で取り付けられる。このように、異なる測定位置間での運動用に良好に適用 される簡素で堅密なレーザ測定アッセンブリが提供される。

種々の変更及び修正が本発明の範囲内に含まれことが理解されるであろう０例え ば、校正システムは固定テーブル及び立体的に可動のラムを用いるブリッジ型座 標測定機に関連して記載されているが１校正システムが互いに対して可動な２つ の要素を有するいかなる機械にも等しく適用できる０機械要素のいずれか又は両 者は可動とすることができる０例えば、座標測定機の幾つかのタイプは可動テー ブルを用いる。更に、反射体アッセンブリ２８は反射要素のみを有するものとし て記載されており、そして全ての感知要素はレーザ測定アッセンブリ２６内に位 置付けされている８校正システムは、感知要素の１つ又は１つ以上の要素が反射 体アッセンブリ２８上に位置付けされるように修正され得る０例えば、真直度測 定光検出器が反射体アッセンブリ２８の上に置かれ得る。この形状の欠点は電気 的結合が多くの場合可動である反射体アッセンブリについてなされなければなら ないことである。全てのレーザ光線が反射体アッセンブリ２８によって反射され る場合、電気的結合は必要とされない６本発明の範囲内の更なる変形はレーザを 固定位置に取り付けることと可動アッセンブリを設けてレーザからの光級を３つ の測定軸に沿って向けることである。更なる変形は傾斜角、偏揺角、真直度及び 横転を測定する先行技術の干渉計を用いることである。

光感細密８２．８４，１０２．１０４及び１１８からの出力信号は適宜の信号コ ンディショニング回路構成部分を介してパラメータ誤差の計算及び記憶のために 供給される。

機械の測定量における任意のポイントでの総合誤差を計算する際に、次の記号が 用いられる。

Ｄｉｊ＝直動位置誤差、 Ａ１ｋ＝角度位置誤差、 Ｐｍ＝探針水準ポイントから探針先端までの距離の構成分子、 ｅｉ−探針先端における総合誤差の軸構成分子、ユニでは、ｉ＝ｘ、ｙ又は２＝ 位置誤差が測定される軸、ｊ＝ｘ、ｙ又は２＝誤差の軸方向、 ｋ＝ｘ、ｙ又は２＝その周りで回転誤差が測定される軸、ｍｗｘ、ｙ又はｚｍ距 離構成分子の方向。

このように、例えば、Ｄｙｚはｙ方向に沿って測定された垂直（２方向）真直度 であり、一方、Ａｙｙはｙ方向に沿って測定されるｙ方向層りの横転である。

軸システムを各構成分子に取り付けかつ軸システム間の変態用の式を書〈従来の アプローチよりもむしろ、より簡単なアプローチを用いる。簡単なアプローチは 各パラメータのために誤差構成分子を決定すること１次に各軸方向用の構成分子 を加えることが必要である。簡単な方法は、主要な誤差が小さいので適切であり 、したがって第２位（余弦）の誤差が無視される。第１図に示されるようなブリ ッジ型機械におけるポイントｘ、ｙ、ｚの誤差はこの方法に従って第１表に表さ れている１回転は、案内路よりはむしろ機械軸周りである。

（以　下　余　白） 表　１ ブリッジ走行　ＯＤｙｙ　Ｏ のスケール測 定における誤差 ブリッジ運動　−Ｄｙｘ　ＯＯ の水平真直度 ブリッジ運動　Ｑ　Ｏ−Ｄｙｚ の垂直真直度 垂直軸周りの　Ｐｙ−Ａｙｚ　−（ｘ＋Ｐｘ）Ａｙｚ　Ｏブリッジ回転 Ｘ軸周りのブ　０　（Ｚ＋Ｐｚ）　Ａｙｚ　−Ｐｙ−Ａｙｘリッジ回転 ｙ軸周りのブ　−（Ｚ＋Ｐｚ）　Ａｙｙ　Ｏ（Ｘ＋Ｐｘ）Ａｙｙリッジ回転 キャリジ走行　Ｄｘｘ　ＯＯ のスケール 測定の誤差 記　戟　Ｘ効果　Ｙ効果　Ｚ効果 キャリジ運動　０　−Ｄｘｙ　Ｏ の水平真直度 キャリジ運動　０　０　−Ｄｘｚ の垂直真直度 垂直軸周りの　Ｐｘ−Ａｘｚ　−Ｐｘ−Ａｘｚ　Ｏ垂直真直度 Ｘ軸周りの　−（Ｚ＋　Ｐｚ）Ａｘｙ　ＯＰｘ−Ａｘｙキャリジ回転 Ｘ軸周りの　Ｏ（Ｚ＋Ｐｚ）Ａｘｘ　−Ｐｘ−Ａｘｘキャリジ回転 ラム運動のス　ＯＯＤｚｚ ケール測定の 誤差 ラム運動の　Ｏ−Ｄｚｙ　Ｑ ｙ真直度 記　戟　Ｘ効果　Ｙ効果　−４矛虹塁 ラム運動の　−Ｄｚｘ　ＯＯ Ｘ真直度 Ｘ軸周りの　−Ｐｚ−ｋｚｙ　ＯＰｚ−Ａｚｙラム回転 Ｘ軸周りの　ＯＰｚ−Ａｚｘ　−Ｐｙｉｚｘラム回転 Ｘ軸周りの　Ｐｙ−Ａｚｚ　−Ｐｙ−Ａｚｚ　Ｏラム回転 表の欄は総合誤差を知るために加算される。

ｅｘ＝Ｄｘｘ−Ｄｙｘ−Ｄｚｘ−（Ｚ＋Ｐｚ）Ａｘｙ十Ｐｙ−Ａｘｚ　−（Ｚ＋ Ｐｚ）Ａｙｙ＋Ｐｙ−Ａｙｚ−Ｐｚ−Ａｚｙ＋Ｐｙ−Ａｚｚｅｙ＝Ｄｙｙ−Ｄｚ −Ｄｘｙ−（Ｘ＋Ｐｘ）Ａｙｚ＋（Ｚ＋Ｐｚ）Ａｙｘ−Ｐｘ−Ａｚｚ＋ ｐｚ　−ＡＺＸ−ＰＸ−Ａｘｚ＋　（Ｚ＋Ｐｚ）Ａｘｘ ｅｚ＝Ｄｚｚ−Ｄｘｚ−Ｄｙｚ−Ｐｙ−Ａｚｘ＋ｐｘ−Ａｚｙ−Ｐｙ−Ａｘｘ＋ Ｐｘ−Ａｘｙ−Ｐｙ−Ａｙｘ＋　（Ｘ＋Ｐｘ）Ａｙｙ 機械誤差を訂正するために、ｅｘはＸスケール表示度数から引かれ、ｅｙはＹス ケール表示度数から引かれ、モしてｅｚはＺスケール表示度数から引かれる。

一般に機械軸に直接沿ってパラメータ誤差を測定することは困難又は実施不可能 である。他の軸線方向線に沿って測定がなされる場合、次の式が機械軸に沿うパ ラメータ誤差を計算するために用いられる０式を引き出すための基本原則は、全 てのパラメータ誤差が初期段階ではゼロであることと全ての測定価値が測定線上 のゼロ走行位置でゼロであることである０校正システムにより測定された値を機 械軸に送る際には１次の記号が用いられる。

Ｂ”＝機械校正の間に測定された距離又は角度、最初の星印はｘ、ｙ又は２で置 き換えられ、測定線を表し、２番目の星印はｄ、ｈ、Ｖ、ｙ、Ｉ）又はｒによっ て置き換えられ測定の種類を表す。

”ｄ″は直線状の変位測定を表す。

ｈ”は水平真直度測定を表す、Ｚ軸では、ｈはＸ方向を表す。

”Ｖ”は垂直真直度測定を表す、２軸では、Ｖはｙ方向を表す。

ｙ”は偏揺角測定を表す、Ｘ及びｙ軸では、偏揺角は垂直軸周りの角回転である 。Ｚ軸では、Ｘ軸周りの角回転である。

ｎｐ″は傾斜角測定を表す、Ｘ及びｙでは、傾斜角は測定線に垂直な水平線周り の角回転である。２では、Ｘ軸周すの角回転である。

”ｒ”は横転の決定のための補助真直度測定を表す、Ｘ及びｙ軸では、測定は垂 直である。Ｚ軸では、測定はｙ方向である。

Ｐ容寥は誤差測定における探針水準ポイントから（再帰反射体の頂点のような） 測定ポイントまでの距離の構成分子である。最初の星印はＸ、ｙ又は２によって 置き換えられ、測定線を表す、２番目の星印はｘ、ｙ又は２によって置き換えら れ、構成分子の方向を表す。

Ｏｌｌは測定に用いられる線の座標である。２つのこのような座標により定義さ れる線は１セツトの測定の間の探針水準ポイントの基準路である。星印はｘ、ｙ 又は２によフて置き換えられ、座標の方向を表す。

Ｃは横転測定での２つの真直度測定線間の距離の構成分子である。上記の記号を 用いて、変位誤差Ｄｉｊ及び回転誤差Ａ　ｉ　ｋの値が次のように計算される。

Ａｘｘ＝　（Ｂｘ　ｒ−Ｂｘｖ）／Ｃ Ａｘｙ＝Ｂｘｐ Ａｘｚ＝Ｂｘｙ Ａｙｘ＝Ｂｙｐ ＡＶＶ＝　（Ｂｙｖ−Ｂｙｒ）／Ｃ Ａｙｚ＝Ｂｙｙ Ａｚ　ｘ＝Ｂ　ｚ　ｐ Ａｚ　ｙ＝Ｂ　ｚ　ｙ Ａｚ　ｚ＝　（Ｂｚ　ｒ−Ｂｚｖ）／ＣＤｘｘ、＝Ｘ、−Ｂｘｄ＋　（０７，＋ ＰＸ　Ｚ）Ａｘ　ｙ　−Ｐ　ｘ　ｙ　Ａ　ｘ　ｚ Ｄ　ｘ　ｙ　＝　Ｂ　ｘ　ｈ　−Ｘ−Ａ　ｙ　ｚ　−Ｐ　ｘ　ｘ　−Ａ　Ｘ　７ ．　＋（Ｏｚ＋Ｐｘｚ）Ａｘｘ Ｄｘｚ＝Ｂｘｖ−Ｐｘｙ−Ａｘｘ＋Ｐｘｘ−Ａｘｙ十ｘ−Ａｙｙ Ｄｙｘ＝Ｂｙｈ−（○ｚ＋Ｐｙｚ）Ａｙｙ＋Ｐｙｙ−Ａｙｚ Ｄｙｙ＝Ｙ−Ｂｙｄ＋　（Ｏｘ＋Ｐｙｘ）Ａｙｚ　−（Ｏｚ＋Ｐｙｚ）Ａｙｚ Ｄｙｚ＝Ｂｙｖ−Ｐｙｙ　−Ａｙｘ＋　（Ｏｘ＋Ｐｙｘ）Ａｙｙ Ｄｚｘ＝Ｂｚｈ−Ｚ−Ａｘｙ−Ｚ−Ａｙｙ　−ＰＺ７．−Ａｚｙ十Ｐｚｙ−Ａｚ ｚ Ｄ　ｚ　ｙ　＝　Ｂ　７．　Ｖ　＋　Ｚ　−Ａ、　ｙ　ｘ　−Ｐ　ｚ　ｘ　−Ａ 　ｚ　ｚ　＋　Ｐ　ｚｚ　°　Ａｚｘ＋Ｚ　゛　Ａｘｘ ＤＺ７−＝Ｚ−Ｂｚｄ＋Ｐｚｙ−Ａｚｘ−Ｐｚｘ−Ａｚｙ本発明の好ましい実施 例で現在考えられることを示されかつ記載されたが、種々の変更及び修正が添付 のクレームにより定義される発明の範囲から逸脱することなく該好ましい実施例 内でなされることは当業者には明らかであろう。

補正書の翻訳文提出書 （特許法１８４条の８） 平成　２年　５月ｌ？日′鴛 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０３８５５ ２、発明の名称 座標測定機用校正システム ３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国ロード・アイランド州０２８５２゜ノース・キンゲスタ ウン、プレシジョン・パーク（番地なし）名　称　ブラウン・アンド・シャープ ・マニュファクチュアリング・住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新 大手町ビル２０６区 ５、補正書の提出日 請求の範囲 １．少なくとも２つの次元で互いに対して可動な第１の要素とテーブルとを有す る機械において位置誤差を測定する装置であって、 前記第１の要素に取付は可能な反射体アッセンブリと、前記テーブルに取付は可 能で、少なくとも１つの出射レーザ光線を選択された測定方向に向け、そして前 記反射体アッセンブリから反射した前記少なくとも１つのレーザ光線を感知し、 前記第１の要素の位置誤差を表す位置誤差信号を発生するレーザ測定アッセンブ リと、前記レーザ測定アッセンブリを前記テーブルに異なる向きで取り付け、そ して前記反射体アッセンブリを前記第１の要素に異なる向きで取り付けて、前記 反射体アッセンブリと前記レーザ測定アッセンブリが、前記少なくとも１つの出 射レーザ光線が前記反射体アッセンブリによって前記レーザ測定アッセンブリに 反射して戻るように、前記具なる向きの各々に一列に並べれらるようにした手段 とを備えてなる。前記装置。

２、請求項１に記載の位置誤差測定装置において、前記取付は手段が、 ＋４．ｍ）前記第１、第２及び第３の向きの各選択された位置用の位置誤差信号 を３つの互直交方向に沿うパラメータ誤差の行列に変換する工程を更に含む請求 項１３に記載の位置誤差測定方法。

１５、ｎ）前記第１の要素の一定の位置用にその総合位置誤差を前記パラメータ 誤差から算出する工程と、０）テーブルに対する第１の要素の位置の前記機械の スケール表示度数を取得し、そして前記第１の総合誤差を前記機械のスケール表 示度数から差引いて前記第１の要素の訂正された位置を得る工程と。

を更に含む請求項１４に記載の位置誤差測定方法。

１６、選択された位置で互いに対して可動である第１の要素とテーブルとを有す る機械において。

前記第１の要素に取付は可能な反射体アッセンブリと前記テーブルに取付は可能 で前記反射体アッセンブリから反射した複数のレーザ光線を感知するレーザ測定 アッセンブリとを備え、前記反射体アッセンブリと前記測定アッセンブリが、 １９、前記反射体アッセンブリと前記第１の要素を前記選択された方向に沿う選 択された位置に動かす手段を更に含む請求項１７に記載のパラメータ誤差測定装 置。

２０、互いに対して少なくとも２つの方向に可動である第１の要素と第２の要素 とを有する機械におけるパラメータ位置誤差測定装置であって、 前記第１の要素に取付は可能な第１のサブ・アッセンブリと前記第２の要素に取 付は可能な第２のサブ・アッセンブリとを含む校正アッセンブリを備え、前記第 ２のサブ・アッセンブリは複数のレーザ光線を前記第１のサブ・アッセンブリに 向けるための手段を含み、前記第１のサブ・アッセンブリは前記複数のレーザ光 線を受容するための手段を含み、前記校正アッセンブリは更に、前記複数のレー ザ光線に応答して前記少なくとも２つの移動方向に沿ったパラメータ位置誤差を 表示する位置誤差信号を与えるための感知手段を含み、前記パラメータ誤差は、 ３つの相互垂直方向における偏位誤差と前記３つの相互垂直方向の周りの回転誤 差とを含み、そして。

前記複数のレーザ光線が前記少なくとも２つの移動方向に対して連続的に平行と されて、前記感知手段が前記少なくとも２つの移動方向のための前記位置誤差信 号を与えるように、前記第１および第２のサブ・アッセンブリを取り付けるため 手段を備えてなる、前記装置。

２１、互いに対して少なくとも２つの方向に可動である第１の要素と第２の要素 とを有する機械におけるパラメータ位置誤差測定装置であって、 前記第１の要素に取付は可能な第１の校正アッセンブリと、 前記第２の要素に取付は可能な第２の校正アッセンブリと、 選択された方向で第１と第２の校正アッセンブリとの間の距離の変化を測定する 干渉計手段と、前記第１及び第２の校正アッセンブリの間で複数のレーザ光線を 発生すると共に、前記第１及び第２の校正アッセンブリの横方及び回転相対運動 に位置的に感応する手段と、前記位置感知レーザ光線に呼応して前記第１及び第 ２の校正アッセンブリの横方及び回転相対運動を感知する光線位置感知手段と、 前記干渉計手段と前記光線位置感知手段の出力に呼応して前記第１と第２の要素 間のパラメータ位置誤差を計算する手段と、 を備えてなる前記装置。

２２、互いに対して少なくとも２つの方向に可動である第１の要素と第２の要素 とを有する機械におけるパラメータ位置誤差測定装置であって、 前記第１の要素に取付は可能な第１のサブ・アッセンブリと前記第２の要素に取 付は可能な第２のサブ・アッセンブリとを含む校正アッセンブリを備え、前記第 ２のサブ・アッセンブリは選択された方向の少なくとも１つのレーザ光線を前記 第１のサブ・アッセンブリに向けるための手段を含み、前記第１のサブ・アッセ ンブリは前記少なくとも１つのレーザ光線を受容するための手段を含み、前記校 正アッセンブリは更に、前記少なくとも１つのレーザ光線に応答して前記少なく とも２つの移動方向に沿ったパラメータ位置誤差を表示する位置誤差信号を与え るための感知手段を含み、前記パラメータ誤差は、３つの相互直交方向における 偏位誤差と前記３つの相互直交方向の周りの回転誤差とを含み、そして、 前記少なくとも１つのレーザ光線が前記少なくとも２つの移動方向に対して連続 的に平行とされて、前記感知手段が前記少なくとも２つの移動方向のための前記 位置誤差信号を与えるように、前記第１および第２のサブ・アッセンブリを取り 付けるため手段を備えてなる、前記装置。

２３、前記取付は手段が、予め選択された位置で前記テーブルに取り付けられ、 そして前記レーザ測定アッセンブリを前記具なる向きの各々に取り付ける手段を 含む取付具を備えてなる、請求項２２に記載のパラメータ位置誤差測定装置。

２４、前記取付は手段が前記レーザ測定アッセンブリと前記第１及び第２のサブ ・アッセンブリを３つの互直交向きに取り付ける手段を含み、これにより３つの 互直交向きに沿う１セツトのパラメータ誤差が測定される請求項２２に記載のパ ラメータ位置誤差測定装置。

２５、前記第１及び第２のサブ・アッセンブリが、変位誤差を測定する第１の手 段と、前記選択された方向に直交する２つの方向で真直度を測定する第２の手段 と、前記選択された方向に直交する軸周りの回転を表す傾斜角及び偏揺角を測定 する第３の手段と、前記選択された方向付近の回転を表す横転誤差を測定する第 ４の手段を含む請求項２４に記載のパラメータ位置誤差測定装置。

２６、前記機械が、前記第１の要素に対する前記第２の要素の位置を測定するた めのスケール装置を備えており、そして前記装置は、前記選択された移動方向に 沿った選択された位置に対応するパラメータ誤差の行列を計算する手段と、前記 パラメータ誤差に呼応して前記第１及び第２の要素の任意の位置のための総合誤 差を計算し、そして前記スケール装置の表示度数から前記総合誤差を差し引くこ とにより正確な位置情報を与える手段とを備えている、請求項２２に記載のパラ メータ位置誤差測定装置。

２７、前記第２の測定手段が前記サブ・アッセンブリのうちの一方に取り付けら れた再帰反射体と、レーザ光線を前記サブ・アッセンブリのうちの他方から前記 再帰反射体に向ける手段と、象限に区分けられて前記再帰反射体から反射された レーザ光線のその中心からのずれを感知する光感知器とを備えている請求項２５ に記載のパラメータ位置誤差測定装置。

２８、前記第３の測定手段が前記サブ・アッセンブリのうちの一方に取り付けら れた鏡と、レーザ光線を前記サブ・アッセンブリのうちの他方から前記鏡に向け る手段と、象限に区分けされ前記鏡から反射されたレーザ光線のその中央からの ずれを感知する光感知器とを備えている請求項２５に記載のパラメータ位置誤差 測定装置。

２９、前記第４の測定手段が規定の距離で間隔を置いて離されかつ前記サブ・ア ッセンブリのうちの一方に取り付けられた一対の再帰反射体と１個々のレーザ光 線を前記サブ・アッセンブリのうちの他方から前記再帰反射体の各々に向ける手 段と、該選択された方向に直交し前記一対の再帰反射体間に描かれた線に直交す る方向における前記再帰反射体で反射された各レーザ光線のずれを感知する一対 の区分けされた光感知器とを備え、前記横転誤差が前記規定された距離によって 分けられた２つの光感知器によって感知されたずれとの間の相違に比例する請求 項５に記載の位置誤差測定装置。

国際調査報告

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも２つの次元で互いに対して可動な第１の要素とテーブルとを有す る機械において位置誤差を測定する装置であって、 前記第１の要素に取付け可能な反射体アッセンブリと、前記テーブルに取付け可 能で、少なくとも１つの出射レーザ光線を選択された測定方向に向け、そして前 記反射体アッセンブリから反射した前記少なくとも１つのレーザ光線を感知し、 前記第１の要素の位置誤差を表す位置誤差信号を発生するレーザ測定アッセンブ リと、前記レーザ測定アッセンブリを前記テーブルに異なる向きで取り付け、そ して前記反射体アッセンブリを前記第１の要素に異なる向きで取り付けて、前記 反射体アッセンブリと前記レーザ測定アッセンブリが前記出射レーザ光線が前記 反射体アッセンブリによって前記レーザ測定アッセンブリに反射して戻るように 前記異なる向きの各々に一列に並べれらるようにした手段とを備えてなる、前記 装置。
2. ２．請求項１に記載の位置誤差測定装置において、前記取付け手段が、予め選択 された位置で前記テーブルに取リ付けられ、そして前記レーザ測定アッセンブリ を前記異なる向きの各々に取り付ける手段を含む取付具を備えてなるもの。
3. ３．前記取付け手段が前記レーザ測定アッセンブリと前記反射体アッセンブリを ３つの相互直交向きに取り付ける手段を含み、これにより３つの相互直交向きに 沿う１セットのパラメータ誤差が測定される請求項１に記載の位置誤差測定装置 。
4. ４．前記機械が座標測定機であり、前記第１の要素が３つの次元に可動なラムで ある請求項３に記載の位置誤差測定装置。
5. ５．前記レーザ測定アッセンブリと前記反射体アッセンブリが変位誤差を測定す る第１の手段と、前記選択された方向に直交する２つの方向で真直度を測定する 第２の手段と、前記選択された方向に直交する軸周リの回転を表す傾斜角及び偏 揺角を測定する第３の手段と、前記選択された方向付近の回転を表す横転誤差を 測定する第４の手段を含む請求項３に記載の位置誤差測定装置。
6. ６．前記位置誤差信号に呼応して前記選択された測定方向に沿う各選択された位 置に対応するパラメータ誤差の行列を計算する手段を更に含む請求項５に記載の 位置誤差測定装置。
7. ７．前記機械が、３つの相互直交方向に可動なブリッジと、キャリジとラムとを 有する座標測定機を含み、更に前記ブリッジと、前記キャリジと前記ラムの位置 をモニターするスケール装置を含む請求項６に記載の位置誤差測定装置。
8. ８．前記パラメータ誤差に呼応して前記ブリッジ、前記キヤリジと前記ラムの一 定の位置用の総合誤差を計算し、前記スケール装置の読み取りから前記総合誤差 を差し引いて正確な位置情報を提供する手段を更に含む請求項７に記載の位置誤 差測定装置。
9. ９．前記第２の測定手段が前記反射体アッセンブリに取リ付けられた再帰反射体 と、レーザ光線を前記レーザ測定アッセンブリから前記再帰反射体に向ける手段 と、前記レーザ測定アッセンブリ内で象限に区分けられてその中心からの反射光 線のずれを感知する光感知器とを備えている請求項５に記載の位置誤差必定装置 。
10. １０．前記第３の測定手段が前記反射体アッセンブリに取リ付けられたミラーと 、レーザ光線を前記レーザ測定アッセンブリから前記ミラーに向ける手段と、前 記レーザ測定アッセンブリ内に位置して象限に区分けされその中央からの反射光 線のずれを感知する光感知器とを備えている請求項５に記載の位置誤差測定装置 。
11. １１．前記第４の測定手段が規定の距離で間隔を置いて離されかつ前記反射体ア ッセンブリに取リ付けられた一対の再帰反射体と、個々のレーザ光線を前記レー ザ測定アッセンブリから前記再帰反射体の各々に向ける手段と、該選択された方 向に直交し前記一対の再帰反射体間に描かれた線に直交する方向における各反射 光線のずれを感知する前記レーザ測定アッセンブリ内での一対の区分けされた光 感知器とを備え、前記横転誤差が前記規定された距離によって分けられた２つの 光感知器によって感知されたずれとの間の相違に比例する請求項５に記載の位置 誤差測定装置。
12. １２．少なくとも２つの次元で互いに対して可動な第１の要素とテーブルとを有 する機械において、ａ）反射体アッセンブリを第１の要素に第１の反射体向きで 取り付けて第１の要素を第１の選択位置に位置決めする工程と、 ｂ）レーザ測定アッセンブリを該テーブルに前記反射体アッセンブリと一列に並 ばされた第１のレーザ向きで、少なくとも１つのレーザ光線が前記レーザ測定ア ッセンブリによって選択された測定方向に沿って前記反射体アッセンブリに向け られ、そして前記レーザ測定アッセンブリに反射して戻るように前記異なる向き の各々に一列に並べられているように取リ付ける工程と、 ｃ）前記レーザ測定アッセンブリに反射して戻された少なくとも１つのレーザ光 線を感知して、前記テーブルに対する前記第１の要素の変位、真直度、傾斜角、 偏揺角及び横転位置誤差を表す位置誤差信号を与え、そして前記誤差信号を記憶 する工程と、 ｄ）前記選択された方向で前記第１の要素と前記反射体アッセンブリを前記反射 体アッセンブリが前記少なくとも１つレーザ光線と一列に並べられる値の選択さ れた位置に移動させる工程と、 ｅ）前記レーザ測定アッセンブリに反射して戻った前記少なくとも１つのレーザ 光線を感知して前記テーブルに対する前記第１の要素の変位、真直度、傾斜角、 偏揺角及び横転位置誤差を表す位置誤差信号を与え、そして前記誤差信号を記憶 する工程と、 ｆ）前記少なくとも１つレーザ光線の方向で多数の選択された位置のために工程 ｄ）及びｅ）を縁リ返す工程と、ｇ）前記反射体アッセンブリを前記第１の要素 に第２の反射体向きで取リ付ける工程と、 ｈ）前記反射体アッセンブリを前記テーブルに前記反射体アッセンブリと一直線 の第２のレーザ向きで取リ付ける工程と、 ｉ）前記第２の向きのために工種ｃ）ないしｆ）を繰リ返す工程と、 を備えてなる、第１の要素とテーブルの相対位置におけるパラメータ誤差を測定 する方法。
13. １３．ｊ）前記反射体アッセンブリを該第１の要素に第３の反射体向きで取リ付 け、前記第１、第２及び第３の反射体向きが相互に直交するようにする工程と、 ｋ）前記レーザ測定アッセンブリを該テーブルに前記反射体アッセンブリと一直 線の第３のレーザ向きで取リ付け、前記第１、第２及び第３の反射体向きが相互 に直交するようにする工程と、 １）工程ｃ）ないしｆ）を前記第３の向き付けのために繰リ返す工程と、 を更に含む請求項１２に記載の位置誤差測定方法。
14. １４．ｍ）前記第１、第２及び第３の向きの各選択された位置用の位置誤差信号 を３つの相互直交方向に沿うパラメータ誤差の行列に変換する工程を更に含む請 求項１３に記載の位置誤差測定方法。
15. １５．ｎ）前記第１の要素の一定の位置用にその総合位置誤差を前記パラメータ 誤差から算出する工程と、ｏ）前記第１の総合誤差を前記機械のスケール表示度 数から差引いて前記第１の要素の訂正された位置を得る工程と、 を更に含む請求項１４に記載の位置誤差測定方法。
16. １６．選択された位置で互いに対して可動である第１の要素とテーブルとを有す る機械において、 前記第１の要素に取付け可能な反射体アッセンブリと前記テーブルに取付け可能 で前記反射体アッセンブリから反射した複数のレーザ光線を感知するレーザ測定 アッセンブリとを備え、前記反射体アッセンブリと前記測定アッセンブリが、 選択された方向に沿う位置誤差を測定する第１の手段と、前記選択された方向に 直交する２つの方向で真直度を測定し、前記反射体アッセンブリに取リ付けられ た再帰反射体と、レーザ光線を前記レーザ測定アッセンブリから前記再帰反射体 に向ける手段と、前記レーザ測定アッセンブリ内で４つの象限に区分けられその 中心からの反射光線のずれを感知する光感知器とを備えた第２の手段と、該選択 された方向に直交する２つの相互直交軸周リの傾斜角及び偏揺角を測定し，前記 反射体アッセンブリに取リ付けられたミラーと、該レーザ光線を前記レーザ測定 アッセンブリから該ミラーに向ける手段と、前記レーザ測定アッセンブリ内で４ つの象限に区分けされその中心からの反射光線のずれを感知する光感知器とを備 えた第３の手段と、前記選択された方向付近の回転を表す横転誤差を測定し、規 定の距離によって間隔を置いて離された前記反射体アッセンブリに取リ付けられ た一対の再帰反射体と、個々のレーザ光線を前記レーザ測定アッセンブリから前 記再帰反射体の各々に向ける手段と、該選択された方向に直交し前記一対の再帰 反射体間に描かれた線に直交する方向における各反射光線のずれを感知する前記 レーザ測定アッセンブリ内で一対の区分けされた光感知器とを備えた第４の手段 を含み、前記横転誤差が前記規定された距離によって分けられた２つの光感知器 によって感知されたずれとの間の相違に比例する第１の要素とテーブルとの相対 位置におけるパラメータ誤差を測定する装置。
17. １７．前記レーザ測定アッセンブリが更にレーザ光線を発生するレーザと前記レ ーザ光線を前記第１の測定手段、第２の測定手段、第３の測定手段及び第４の測 定手段に供給される部分に分割する手段を備えている請求項１６に記載のパラメ ータ誤差測定装置。
18. １８．前記レーザ光線分割手段が，反射した部分がビームスプリッタの面に対し 垂直に偏光されるようにレーザ光線を偏光する手段を含み、伝送された光線がビ ームスプリッタの面に平行に偏光され、そこで前記第３の測定手段が更に９０° で反射光線の偏波面を回転する四分の一波長板を含み、これにより該ミラーから の戻リ光線がレーザに向かって反射して戻るよりもむしろ偏光ビームスプリッタ を通過する請求項１７に記載のパラメータ誤差測定装置。
19. １９．前記反射体アッセンブリと前記第１の要素を前記選択された方向に沿う選 択された位置に動かす手段を更に含む請求項１７に記載のパラメータ誤差測定装 置。
20. ２０．選択された位置で互いに対して可動である第１の要素とテーブルとを有す る機械において、 前記第１の要素に取付け可能であり規定の距離により間隔を置いて離された一対 の再帰反射体を含む反射体アッセンブリと、 前記テーブルに取付け可能であり一対の間隔を置いて離された平行なレーザ光線 を前記再帰反射体に向ける手段と、選択された方向に垂直でありかつ前記一対の 再帰反射体の間で描かれた線に垂直である方向に各反射光線のずれを感知する一 対の区分けされた光感知器を含むレーザ測定アッセンブリと、 その間を規定の距離で分けらた該２つの光感知器によって感知されたずれの間の 相違から横転誤差を定める手段と、を備えてなる、選択された方向周りの相対横 転誤差を測定する装置。
21. ２１．前記区分けされた光感知器の各々が前記レーザ光線のずれない位置に位置 する分割線により分離される一対の光電池を含む請求項１２の横転誤差を測定す る装置。
22. ２２．選択された位置で互いに対して可動である第１の要素とテーブルとを有す る機械において、 前記第１の要素に取付け可能であり、それ自体に取り付けた再帰反射体を含む反 射体アッセンブリと、前記テーブルに取付け可能で、レーザ光線を前記再帰反射 体に向ける手段とその中心から反射光線のずれを感知する４象限光感知器を含む レーザ測定アッセンブリと、光感知器の各象限から受け入れた反射光線の相対強 度から真直度誤差を定める手段と、 を備えてなる、選択方向に垂直な２つの直交軸周リの相対真直度を測定する装置 。
23. ２３．互いに対して少なくとも２つの方向で可動な第１の要素と第２の要素とを 有する機械におけるパラメータ位置誤差を測定する装置であって、 前記第１の要素に取付け可能な第１の校正アッセンブリと、 前記第２の要素に取付け可能で、複数のレーザ光線を前記第１の校正アッセンブ リに向ける第２の校正アッセンブリと、 前記複数のレーザ光線に呼応して前記少なくとも２つの運動方向に沿う前記パラ メータ位置誤差を表す位置誤差信号を与える感知手段とを備え、前記パラメータ 誤差が３つの相互直交方向での変位誤差及び前記３つの相互直交方向周リの回転 誤差を含む感知手段と、 前記第１と第２の校正アッセンブリを前記複数のレーザ光線が前記少なくとも２ つの運動方向に対して連続して平行となり前記感知手段が前記少なくとも２つの 運動方向のための前記位置誤差信号を与えるように取リ付ける手段と、を備えて なる前記装置。
24. ２４．互いに対して可動な第１の要素と第２の要素とを有する機械におけるパラ メータ位置誤差を測定する装置であって、 前記第１の要素に取付け可能な第１の校正アッセンブリと、 前記第２の要素に取付け可能な第２の校正アッセンブリと、 選択された方向で第１と第２の校正アッセンブリとの間の距離の変化を測定する 干渉計手段と、前記第１及び第２の校正アッセンブリの横方及び回転相対運動に 位置的に感応して複数のレーザ光線を発生する手段と、 前記位置感知レーザ光線に呼応して前記第１及び第２の校正アッセンブリの横方 及び回転相対運動を感知する光線位置感知手段と、 前記干渉計手段と前記光線位置感知手段の出力に呼応して前記第１と第２の要素 間のパラメータ位置誤差を計算する手段と、 を備えてなる前記装置。
25. ２５．少なくとも２つの次元で互いに対して可動な第１の要素とテーブルとを有 する機械において位置誤差を測定する装置であって、 前記第１の要素に取付け可能な反射体アッセンブリと、前記テーブルに取付け可 能で、少なくとも１つの出射レーザ光線を選択された測定方向に向け、そして前 記反射体アッセンブリから反射した前記少なくとも１つの戻リレーザ光線を感知 し、前記第１の要素と前記テーブルの相対位置誤差を表す位置誤差信号を発生す るレーザ測定アッセンブリと、 前記レーザ測定アッセンブリを前記テーブルに異なる向きで取リ付け、そして前 記反射体アッセンブリを前記第１の要素に取リ付けて、前記反射体アッセンブリ と前記レーザ測定アッセンブリが、前記少なくとも１つの出射レーザ光線が前記 反射体アッセンブリによって前記レーザ測定アッセンブリに反射して戻るように 前記異なる向きの各々に一列に並べれらるようにした手段と、 を備えてなる前記装置。
26. ２６．前記第１の要素に取付け可能な第１の校正アッセンブリと、 前記第２の要素に取付け可能で、少なくとも１つのレーザ光線を選択された方向 において前記第１の校正アッセンブリに向ける第２の校正アッセンブリと、前記 少なくとも１つのレーザ光線に呼応して前記少なくとも２つの運動方向に沿う前 記パラメータ位置誤差を表す位置誤差信号を与える感知手段とを備え、前記パラ メータ誤差が３つの相互直交方向での変位誤差及び前記３つの相互直交方向周リ の回転誤差を含む感知手段と、前記第１と第２の校正アッセンブリを前記少なく とも１つのレーザ光線が前記少なくとも２つの運動方向に対して連続して平行と なり前記感知手段が前記少なくとも２つの運動方向のための前記位置誤差信号を 与えるように取り付ける手段と、 を備えてなる、互いに対して少なくとも２つの方向で可動な第１の要素と第２の 要素とを有する機械におけるパラメータ位置誤差を測定する装置。
27. ２７．前記取付け手段が予め選択された位置で前記第２要素に取り付けられ、そ して前記第２の校正アッセンブリを前記異なる向きの各々を取り付ける手段を含 む取付具を備えてなる請求項２６に記載のパラメータ位置誤差測定装置。
28. ２８．前記取付け手段が前記第１と第２の校正アッセンブリを３つの相互直交向 き付けをする手段を含み、これにより３つの相互直交向きに沿う１セットのパラ メータ誤差が測定される請求項２６に記載のパラメータ位置誤差測定装置。
29. ２９．前記第１と第２の校正アッセンブリが変位誤差を測定する第１の手段と、 前記選択された方向に直交する２つの方向で真直度を測定する第２の手段と、前 記選択された方向に直交する軸周りの回転を表す傾斜角及び偏揺角を測定する第 ３の手段と、前記選択された方向付近の回転を表す横転誤差を測定する第４の手 段を含む請求項２８に記載のパラメータ位置誤差測定装置。
30. ３０．前記機械が前記第１の要素に対して前記第２の要素の位置を測定するスケ ール装置を含み、そこで前記装置は更に前記位置誤差信号に呼応して前記運動の 選択された方向に沿う選択された位置に対応するパラメータ誤差の行列を計算す る手段と、前記パラメータ誤差に呼応して前記第１と第２の要素の一定位置のた めの総合誤差を計算し前記総合誤差を前記スケール装置の読み取りから差し引い て正確な位置情報を提供する手段とを更に含む請求項２６に記載のパラメータ位 置誤差測定装置。
31. ３１．前記第２の測定手段が前記校正アッセンブリの１つに取り付けられた再帰 反射体と、レーザ光線を前記レーザ測定アッセンブリから前記再帰反射体に向け る手段と、前記レーザ測定アッセンブリ内で象限に区分けられてその中心からの 反射光線のずれを感知する光感知器とを備えている請求項２９に記載のパラメー タ位置誤差測定装置。
32. ３２．記記第３の測定手段が前記反射体アッセンブリの１つに取り付けられたミ ラーと、レーザ光線を前記レーザ測定アッセンブリから前記ミラーに向ける手段 と、前記レーザ測定アッセンブリ内に位置して象限に区分けされその中央からの 反射光線のずれを感知する光感知器とを備えている請求項２９に記載のパラメー タ位置誤差測定装置。
33. ３３．前記第４の測定手段が規定の距離で間隔を置かれ離されかつ前記反射体ア ッセンブリに取り付けられた一対の再帰反射体と、個々のレーザ光線を前記レー ザ測定アッセンブリから前記再帰反射体の各々に向ける手段と、前記レーザ測定 アッセンブリ内で該選択された方向に直交し前記一対の再帰反射体間に描かれた 線に直交する方向における各反射光線のずれを感知する一対の区分けされた光感 知器とを備え、前記横転誤差が前記規定された距離によって分けられた２つの光 感知器によって感知されたずれとの間の相違に比例する請求項２９に記載のパラ メータ位置誤差測定装置。