JPH0587501A - 機械的接触計測により被検体の幾何学的寸法を求める方法 - Google Patents
機械的接触計測により被検体の幾何学的寸法を求める方法Info
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- JPH0587501A JPH0587501A JP4040784A JP4078492A JPH0587501A JP H0587501 A JPH0587501 A JP H0587501A JP 4040784 A JP4040784 A JP 4040784A JP 4078492 A JP4078492 A JP 4078492A JP H0587501 A JPH0587501 A JP H0587501A
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的接触計測によって被検体の幾何学的寸
法を求めるに当たり、機械的接触において生じ得る線形
的及び非線形的な弾性変形を包括的に相殺して測定精度
を上昇させる。 【構成】 被検体のそれぞれの測定点において２つの異
なった測定力で較正値の適用のもとに前後して２つの長
さ測定値を求め、それらの差額から適当な係数の乗算に
よって本来の被検体測定値を求め、その際被検体の測定
に先立つ較正過程において現れた非線形的及び線形的弾
性変形の部分がその較正値を形成し、それによって被検
体の測定においてこれら両変形部分の完全な補正を同時
的かつ材料に無関係にもたらすようにする。
法を求めるに当たり、機械的接触において生じ得る線形
的及び非線形的な弾性変形を包括的に相殺して測定精度
を上昇させる。 【構成】 被検体のそれぞれの測定点において２つの異
なった測定力で較正値の適用のもとに前後して２つの長
さ測定値を求め、それらの差額から適当な係数の乗算に
よって本来の被検体測定値を求め、その際被検体の測定
に先立つ較正過程において現れた非線形的及び線形的弾
性変形の部分がその較正値を形成し、それによって被検
体の測定においてこれら両変形部分の完全な補正を同時
的かつ材料に無関係にもたらすようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高分解能の距離測定にお
ける機械的に接触する精密接触計測のために用いられ
る。これは中でも、精密測長が弾性変形の相殺を必要と
するようなところで用いることができる。これは特に精
密測定又は座標測定技術の計測装置に当てはまる。その
適用対象は例えば平面、球面、円筒面その他の面の寸法
的計測における超精密加工の計測の課題から与えられ
る。他の有利な用途は例えば寸法較正及び長期間安定性
の監視におけるブロックゲージ測定並びに精密球の直径
測定において見出すことができる。
ける機械的に接触する精密接触計測のために用いられ
る。これは中でも、精密測長が弾性変形の相殺を必要と
するようなところで用いることができる。これは特に精
密測定又は座標測定技術の計測装置に当てはまる。その
適用対象は例えば平面、球面、円筒面その他の面の寸法
的計測における超精密加工の計測の課題から与えられ
る。他の有利な用途は例えば寸法較正及び長期間安定性
の監視におけるブロックゲージ測定並びに精密球の直径
測定において見出すことができる。
【０００２】
【従来の技術】機械的接触計測において現れる種々の弾
性的変形は高分解能の測長の制度の要求を大きく阻害す
る。すなわち種々の弾性的変形はヘルツ氏の非線形的扁
平化過程や線形的接触子押圧応力のために測定に強制的
な障害的偏差をもたらす。変形の原因は測定力の大きさ
と持続性である。僅か数グラム重の力の低下でさえその
測定目的によっては許容できないほどの高い残留変形と
結びつくことがある。他方において零にまで低下する測
定力は構造的、機能的、及び応用技術的な理由から常に
は好都合ではないことが予想できる。従って比較的古い
以前から上述の変形の影響を低下させることについての
適切な解決技術に対する要求が存在していた。
性的変形は高分解能の測長の制度の要求を大きく阻害す
る。すなわち種々の弾性的変形はヘルツ氏の非線形的扁
平化過程や線形的接触子押圧応力のために測定に強制的
な障害的偏差をもたらす。変形の原因は測定力の大きさ
と持続性である。僅か数グラム重の力の低下でさえその
測定目的によっては許容できないほどの高い残留変形と
結びつくことがある。他方において零にまで低下する測
定力は構造的、機能的、及び応用技術的な理由から常に
は好都合ではないことが予想できる。従って比較的古い
以前から上述の変形の影響を低下させることについての
適切な解決技術に対する要求が存在していた。
【０００３】すなわち例えば超精密加工によって作られ
た材料表面の寸法的計測に際して１μｍから１ｎｍまで
の範囲の分解能及び精度についての測定技術的な先鋭な
要求が課され、これはまたその本来の接触計測過程につ
いて 100分の数μｍほどの不確実性しか許容しない〔"F
eingeraetetechnik", 38, No.1, 2 (1989) 及び"Feing
eraetetechnik", 39, No.7, 302 -304 (1090)〕。この
ような場合に接触計測法の選択や類似の課題設定に際し
て精度に対する高い要求に答えるためにその障害的な変
形の影響に対する種々の対策が必要である。この場合に
その接触位置に生ずる扁平化変形に対する対策は形状、
寸法及び材料についてほとんどの場合に存在する被検体
の多様性によって特に困難になる。
た材料表面の寸法的計測に際して１μｍから１ｎｍまで
の範囲の分解能及び精度についての測定技術的な先鋭な
要求が課され、これはまたその本来の接触計測過程につ
いて 100分の数μｍほどの不確実性しか許容しない〔"F
eingeraetetechnik", 38, No.1, 2 (1989) 及び"Feing
eraetetechnik", 39, No.7, 302 -304 (1090)〕。この
ような場合に接触計測法の選択や類似の課題設定に際し
て精度に対する高い要求に答えるためにその障害的な変
形の影響に対する種々の対策が必要である。この場合に
その接触位置に生ずる扁平化変形に対する対策は形状、
寸法及び材料についてほとんどの場合に存在する被検体
の多様性によって特に困難になる。
【０００４】この変形の影響を低下させるために技術水
準を決定する下記の方法が提供されている：
準を決定する下記の方法が提供されている：
【０００５】○比較基準に対する測定：種々の変形をで
きるだけ相殺するためには比較基準へ照合させることが
必要である。この場合に形状、寸法及び材料に依存する
多数の比較基準を、費用のかかる調製、それら基準の寸
法の偏差、常に新しく行わなければならない測定手順の
不確実性、及び技術的に条件づけられる硬さの差異や材
料の違いに基づく測定誤差、さらにはまた基準と被検体
との間の不均質性が問題となる。例としてはブロックゲ
ージ検査場所を用いての長期間安定性の監視やブロック
ゲージ較正があげられよう〔雑誌 "Jenaer Rundscha
u", 30, No.2, 84 - 87 (1985)〕。このブロックゲージ
比較法においては高い電子工学的な測定の分解能にもか
かわらずその特に基準との比較に際しての硬さの違いに
より現れる諸欠陥及び測定誤差は完全に除くことはでき
ない。
きるだけ相殺するためには比較基準へ照合させることが
必要である。この場合に形状、寸法及び材料に依存する
多数の比較基準を、費用のかかる調製、それら基準の寸
法の偏差、常に新しく行わなければならない測定手順の
不確実性、及び技術的に条件づけられる硬さの差異や材
料の違いに基づく測定誤差、さらにはまた基準と被検体
との間の不均質性が問題となる。例としてはブロックゲ
ージ検査場所を用いての長期間安定性の監視やブロック
ゲージ較正があげられよう〔雑誌 "Jenaer Rundscha
u", 30, No.2, 84 - 87 (1985)〕。このブロックゲージ
比較法においては高い電子工学的な測定の分解能にもか
かわらずその特に基準との比較に際しての硬さの違いに
より現れる諸欠陥及び測定誤差は完全に除くことはでき
ない。
【０００６】○諸弾性変形のコンピュータによる補正：
扁平化に基づく変形のコンピュータによる補正は基本的
にはヘルツの扁平化理論に基づく扁平化の式によって可
能である〔H. Zill; ベルリンの VEB VerlagTechnik
(1972)刊行の「機械工学及び精密機器工学における計測
及びゲージ」第２版、68 - 71 頁〕。これは測定力、表
面の形状寸法、材料及び扁平化の複雑な関連を与える。
「直径Ｄの円筒に対する直径ｄの球」の接触の場合につ
いては例えば或る測定力Ｆにおける扁平化は下記式
扁平化に基づく変形のコンピュータによる補正は基本的
にはヘルツの扁平化理論に基づく扁平化の式によって可
能である〔H. Zill; ベルリンの VEB VerlagTechnik
(1972)刊行の「機械工学及び精密機器工学における計測
及びゲージ」第２版、68 - 71 頁〕。これは測定力、表
面の形状寸法、材料及び扁平化の複雑な関連を与える。
「直径Ｄの円筒に対する直径ｄの球」の接触の場合につ
いては例えば或る測定力Ｆにおける扁平化は下記式
【数４】 を与える。
【０００７】ここで特に重要なのは、接触子と被検体と
の弾性的材料定数 E' 、E"、m'、m"である。より厳密に
検討するならば、最も高い精度の精密測定に際して扁平
化のコンピュータによる補正は非常に時間を要し、それ
ら定数及びその他の各種指標の誤った入力の可能性があ
り、そして測定精度や材料の変化による材料定数の変動
に基づいてこれは限定的にしか可能でないことは明らか
である。このような関連において更に、新しい種々の材
料の場合にはその測定又は補正の可能性はそれらの材料
の各定数を求めた後に初めて与えられ、そしてそれによ
って生産性を低下させる停止時間が生じ得るということ
を注意しなければならない。更にまた、この補正方法に
ついて特に問題になることは材料の不均一性の影響であ
り、というのはこれはコンピュータによっては求めるこ
とができないからである。
の弾性的材料定数 E' 、E"、m'、m"である。より厳密に
検討するならば、最も高い精度の精密測定に際して扁平
化のコンピュータによる補正は非常に時間を要し、それ
ら定数及びその他の各種指標の誤った入力の可能性があ
り、そして測定精度や材料の変化による材料定数の変動
に基づいてこれは限定的にしか可能でないことは明らか
である。このような関連において更に、新しい種々の材
料の場合にはその測定又は補正の可能性はそれらの材料
の各定数を求めた後に初めて与えられ、そしてそれによ
って生産性を低下させる停止時間が生じ得るということ
を注意しなければならない。更にまた、この補正方法に
ついて特に問題になることは材料の不均一性の影響であ
り、というのはこれはコンピュータによっては求めるこ
とができないからである。
【０００８】○測定力の零点への外挿：この方法は接触
子や材料の変形の補正のために行われる。測定する接触
計測系の異なった測定力 F1 及びF2 で接触することに
よって接触子又は材料の曲げ特製曲線が求められ、これ
を用いて測定力零における測定値 m0 が計算される。こ
れは下記式
子や材料の変形の補正のために行われる。測定する接触
計測系の異なった測定力 F1 及びF2 で接触することに
よって接触子又は材料の曲げ特製曲線が求められ、これ
を用いて測定力零における測定値 m0 が計算される。こ
れは下記式
【数５】 で与えられ、その際 m1 又は m2 は測定力 F1 又は F2
で求めた測定値である。別な場合に用いられる測定力の
零への外挿の方法は基本的に、生じた弾性的変形の誤差
の低下をもたらすけれども、測定力零における測定値へ
の直線的逆算に基づいてヘルツの非直線的扁平化変形の
完全な相殺は除外される。従って扁平化量A1 及び A2
を誤謬客観的に考慮したときに下記の値
で求めた測定値である。別な場合に用いられる測定力の
零への外挿の方法は基本的に、生じた弾性的変形の誤差
の低下をもたらすけれども、測定力零における測定値へ
の直線的逆算に基づいてヘルツの非直線的扁平化変形の
完全な相殺は除外される。従って扁平化量A1 及び A2
を誤謬客観的に考慮したときに下記の値
【数６】 の、定誤差部分 dmo が残留することになり、その際 A
1又は A2 は測定力 F1又は F2 によってもたらされる扁
平化量である。この変形量低減化方法の欠点はその弾性
的変形の全部がカバーされないことにあると見ることが
できる。
1又は A2 は測定力 F1又は F2 によってもたらされる扁
平化量である。この変形量低減化方法の欠点はその弾性
的変形の全部がカバーされないことにあると見ることが
できる。
【０００９】この方法の実用例の一つは多座標式計測器
による、形状の安定でない合成樹脂部品の寸法的計測で
ある〔雑誌 "Kunststoffe", 75, No.11, 824 - 828 (19
85)参照〕。ここでは被検体の測定力に基づく変形が支
配的であるために、なお存在する扁平化の影響は測定値
の決定の後でもなおしばしば考慮されることなくとどま
ることがある。これに対して、最も高い精度の精密計測
には、作用する各変形値部分を包括的に組み込む必要が
あり、従って先鋭な要求条件において従来技術との代替
が求められるときは変形量の相殺の新しい解決技術が求
められる。
による、形状の安定でない合成樹脂部品の寸法的計測で
ある〔雑誌 "Kunststoffe", 75, No.11, 824 - 828 (19
85)参照〕。ここでは被検体の測定力に基づく変形が支
配的であるために、なお存在する扁平化の影響は測定値
の決定の後でもなおしばしば考慮されることなくとどま
ることがある。これに対して、最も高い精度の精密計測
には、作用する各変形値部分を包括的に組み込む必要が
あり、従って先鋭な要求条件において従来技術との代替
が求められるときは変形量の相殺の新しい解決技術が求
められる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来技
術より公知の技術手段の上述の諸欠点を除き、そして超
精密領域における接触法計測に際して非線形的及び線形
的な各弾性変形を包含する相殺方法に到達することであ
る。
術より公知の技術手段の上述の諸欠点を除き、そして超
精密領域における接触法計測に際して非線形的及び線形
的な各弾性変形を包含する相殺方法に到達することであ
る。
【００１１】本発明の課題は、接触による計測方法にお
いて接触子に基づく弾性的な線形変形量の相殺と同時に
弾性的な扁平化の非線形的変形の完全な相殺を高い精度
で達成することであり、その際この方法の実施は種々異
なった形状寸法及び材料組成の被検体について可能なも
のでなければならない。
いて接触子に基づく弾性的な線形変形量の相殺と同時に
弾性的な扁平化の非線形的変形の完全な相殺を高い精度
で達成することであり、その際この方法の実施は種々異
なった形状寸法及び材料組成の被検体について可能なも
のでなければならない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、被検体の計測に先立って行われる較正過程によっ
て、扁平化と結びつくヘルツの非線形変形量と接触子に
ついての弾性的線形変形量とを相殺する、機械的接触計
測により被検体の幾何学的寸法を求める方法において、
その較正対象物を測定テーブルの基準面にもってゆき、
そして較正のために、接触子と結合している移動程測定
系を用いて２つの異なった測定力Ｆ1 及びＦ2でその較
正対象物の同一の較正位置において２つの長さ測定値Ｍ
1 、Ｍ2 を順に求め、その際測定値Ｍ1 は測定力Ｆ1
で、そしてＭ2 は測定力Ｆ2 で求め、それら測定値Ｍ
1 、Ｍ2 と測定力Ｆ1 、Ｆ2 の比率とから下記式
は、被検体の計測に先立って行われる較正過程によっ
て、扁平化と結びつくヘルツの非線形変形量と接触子に
ついての弾性的線形変形量とを相殺する、機械的接触計
測により被検体の幾何学的寸法を求める方法において、
その較正対象物を測定テーブルの基準面にもってゆき、
そして較正のために、接触子と結合している移動程測定
系を用いて２つの異なった測定力Ｆ1 及びＦ2でその較
正対象物の同一の較正位置において２つの長さ測定値Ｍ
1 、Ｍ2 を順に求め、その際測定値Ｍ1 は測定力Ｆ1
で、そしてＭ2 は測定力Ｆ2 で求め、それら測定値Ｍ
1 、Ｍ2 と測定力Ｆ1 、Ｆ2 の比率とから下記式
【数７】 により変形較正量Ｋ2 を作りだし、その較正対象物
（３）を同じ較正点（７）において測定力Ｆ1 で接触検
出してその際その移動程測定系を、この系が長さ測定値
Ｍ1 の代わりに長さ測定値Ｋ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 を示すように
較正し、但しここでＫ1 はその較正点における較正対象
物の幾何学的寸法に相当する一定的な長さ較正量であっ
て、Ｋ2 は変形較正量であり、被検体を測定テーブル基
準面にもってゆき、そしてそれぞれの被検体測定点ｉの
ところで幾何学的な被検体寸法を求めるために、較正過
程におけると同じ測定力の比率を有する２つの異なった
測定力Ｆ1'、F2' で２つの長さ測定値Ｍ2i+1、Ｍ2i+2
を順に求め、そしてその後でその都度の本来の被検体測
定値ｘi を下記式
（３）を同じ較正点（７）において測定力Ｆ1 で接触検
出してその際その移動程測定系を、この系が長さ測定値
Ｍ1 の代わりに長さ測定値Ｋ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 を示すように
較正し、但しここでＫ1 はその較正点における較正対象
物の幾何学的寸法に相当する一定的な長さ較正量であっ
て、Ｋ2 は変形較正量であり、被検体を測定テーブル基
準面にもってゆき、そしてそれぞれの被検体測定点ｉの
ところで幾何学的な被検体寸法を求めるために、較正過
程におけると同じ測定力の比率を有する２つの異なった
測定力Ｆ1'、F2' で２つの長さ測定値Ｍ2i+1、Ｍ2i+2
を順に求め、そしてその後でその都度の本来の被検体測
定値ｘi を下記式
【数８】 に従い、それら求めた長さ測定値Ｍ2i+1、Ｍ2i+2 から
作り出し、その際その測定値Ｍ2i+1 は測定力Ｆ1'で、
そして測定値Ｍ2i+2 を測定力Ｆ2'で求めておくように
する方法によって解決される。
作り出し、その際その測定値Ｍ2i+1 は測定力Ｆ1'で、
そして測定値Ｍ2i+2 を測定力Ｆ2'で求めておくように
する方法によって解決される。
【００１３】被検体計測に好ましい、その移動程測定系
に加えられる較正過程によって、その較正値はこれが同
時にかつ材料に無関係に上記本発明の課題設定において
あげた各変形量の部分の完全な相殺をもたらすように作
り出される。この場合にその較正過程は全ての被検体計
測の前に繰り返さなければならないのではなくて、その
用いる移動程測定系はその較正を変形の相殺のために１
度実施すればよい。この較正は移動程測定系のスイッチ
オンとともに行われ、そして必要の場合は比較的長期間
の使用における寸法を確かめるためや或いは極端な条件
の場合にときどき繰り返される。
に加えられる較正過程によって、その較正値はこれが同
時にかつ材料に無関係に上記本発明の課題設定において
あげた各変形量の部分の完全な相殺をもたらすように作
り出される。この場合にその較正過程は全ての被検体計
測の前に繰り返さなければならないのではなくて、その
用いる移動程測定系はその較正を変形の相殺のために１
度実施すればよい。この較正は移動程測定系のスイッチ
オンとともに行われ、そして必要の場合は比較的長期間
の使用における寸法を確かめるためや或いは極端な条件
の場合にときどき繰り返される。
【００１４】特に有利な測定値処理は関係式
【数９】 について与えられ、その際対応的な測定力比
【数１０】 が±0.1 ないし±0.2 の測定力比の許容範囲内において
高精度変形量相殺の要求を確実に満たす。
高精度変形量相殺の要求を確実に満たす。
【００１５】較正対象物について作り出された変形較正
量Ｋ2 に下記式 Ｋ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 に従い求められる較正値Ｋ以内において長さ較正量Ｋ1
＝０を従属させるならば有利である。更にまた、特定の
較正対象物を用いることなく、下記式 Ｋ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 に従って求めることのできる、長さ較正量Ｋ1 ＝０によ
る較正値Ｋの変形較正量Ｋ2 を、較正対象物として用い
る測定テーブル基準面について作り出すならば有利であ
る。
量Ｋ2 に下記式 Ｋ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 に従い求められる較正値Ｋ以内において長さ較正量Ｋ1
＝０を従属させるならば有利である。更にまた、特定の
較正対象物を用いることなく、下記式 Ｋ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 に従って求めることのできる、長さ較正量Ｋ1 ＝０によ
る較正値Ｋの変形較正量Ｋ2 を、較正対象物として用い
る測定テーブル基準面について作り出すならば有利であ
る。
【００１６】また下記式 Ｋ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 に従って求めることのできる、長さ較正量ｋ1 ＝０によ
る較正値Ｋの変形較正量Ｋ2 を、較正対象物として用い
る被検体の基準面について作り出すのも有利である。
る較正値Ｋの変形較正量Ｋ2 を、較正対象物として用い
る被検体の基準面について作り出すのも有利である。
【００１７】較正過程における好ましい状況はまた更
に、その被検体測定値の形成に必要なその移動程測定系
のリセットと変形量の考慮とが次のように、すなわち全
ての測定の開始前に任意にその移動程測定系内に含まれ
ていることのできる障害をもたらす測定値のスライドが
同時に除かれるように結合されることによって与えられ
る。
に、その被検体測定値の形成に必要なその移動程測定系
のリセットと変形量の考慮とが次のように、すなわち全
ての測定の開始前に任意にその移動程測定系内に含まれ
ていることのできる障害をもたらす測定値のスライドが
同時に除かれるように結合されることによって与えられ
る。
【００１８】その他の本質的な利点は ○合成樹脂よりなる材料的に問題のある被検体の場合に
も弾性的変形の影響を最大限に排除することによる接触
計測の高い根本的精密度、 ○この方法の、材料の弾性的諸定数の知識に対する非依
存性、 ○この方法が材料の不均一性の影響を無視できること、 ○この方法に基づいて材料が変わった場合にも寸法への
依存性が生じないために複合材料よりなる精密測定部材
に対してこの方法が特に適合性があること、 ○球接触子を用いた場合にその被検体接触面の傾斜、す
なわち接触方向と力の方向とが異なることによってその
変形の相殺が左右されないこと、 ○多数の比較基準体を調製することが不必要であってそ
れによって広範囲の基準体の監視も省略され、従ってこ
の方法が費用と時間とに関して有利に実行できること、 ○多数の比較基準体の省略とともに基準体の変動や問題
のある接触状態の再現性に立ち入らないことによる高い
精度の防護性、 ○この方法の許容する高い測定力によって例えば振動、
揺動、清浄性及び接触を阻害する空気層介在等の接触阻
害的な境界条件、或いは例えば残存粗面度のような、接
触の阻害についての被検体表面状態に対する良好な適合
性が与えられること、等である。
も弾性的変形の影響を最大限に排除することによる接触
計測の高い根本的精密度、 ○この方法の、材料の弾性的諸定数の知識に対する非依
存性、 ○この方法が材料の不均一性の影響を無視できること、 ○この方法に基づいて材料が変わった場合にも寸法への
依存性が生じないために複合材料よりなる精密測定部材
に対してこの方法が特に適合性があること、 ○球接触子を用いた場合にその被検体接触面の傾斜、す
なわち接触方向と力の方向とが異なることによってその
変形の相殺が左右されないこと、 ○多数の比較基準体を調製することが不必要であってそ
れによって広範囲の基準体の監視も省略され、従ってこ
の方法が費用と時間とに関して有利に実行できること、 ○多数の比較基準体の省略とともに基準体の変動や問題
のある接触状態の再現性に立ち入らないことによる高い
精度の防護性、 ○この方法の許容する高い測定力によって例えば振動、
揺動、清浄性及び接触を阻害する空気層介在等の接触阻
害的な境界条件、或いは例えば残存粗面度のような、接
触の阻害についての被検体表面状態に対する良好な適合
性が与えられること、等である。
【００１９】
【実施例】本発明の本質を次に添付図に示した垂直接触
及び F1 ＝ F1'並びに F2 ＝ F2'を用いる実施例によっ
て更に詳細に説明する。種々の応用の可能性はこの実施
例に限定されず、そして水平方向の接触ももちろん含ま
れる。
及び F1 ＝ F1'並びに F2 ＝ F2'を用いる実施例によっ
て更に詳細に説明する。種々の応用の可能性はこの実施
例に限定されず、そして水平方向の接触ももちろん含ま
れる。
【００２０】図１に垂直接触を用いる被検体の高さ測定
を示す較正過程についてその原理的測定の構成があげら
れている。この構成は測定テーブル１、これに含まれる
基準面２、この基準面２の上に直立して較正点７のとこ
ろに一定の長さ較正寸法 K1を有する較正対象物３及び
従属する接触ロッド５及び接触球６を有して測定テーブ
ル１に固定的に結合されている測定接触子４を包含す
る。較正過程は、較正対象物３の較正点７のところに取
りつけられた接触ロッド５に第１段階において測定力 F
1 が印加されるように行われる。この印加過程ととも
に、種々の弾性的変形が較正対象物３と接触球６との本
来の接触位置に、較正点７に、そして例えば接触ロッド
５に結びついている。この場合に較正点７のところでは
ヘルツの非線形的扁平化変形をそして接触ロッド５にお
いては接触ロッドの線形的変形が対象となる。図１に示
されていない移動程測定系には従って測定接触子４から
測定値M1 が送り込まれ、これは ○確定された長さ較正量 K1 、 ○任意の測定値スライド量 Δh 、 ○扁平化変形量 -A1 、 ○及び下記式 M1 = K1 + Δh - A1 - L に従う接触ロッド変形量 -L より構成される。
を示す較正過程についてその原理的測定の構成があげら
れている。この構成は測定テーブル１、これに含まれる
基準面２、この基準面２の上に直立して較正点７のとこ
ろに一定の長さ較正寸法 K1を有する較正対象物３及び
従属する接触ロッド５及び接触球６を有して測定テーブ
ル１に固定的に結合されている測定接触子４を包含す
る。較正過程は、較正対象物３の較正点７のところに取
りつけられた接触ロッド５に第１段階において測定力 F
1 が印加されるように行われる。この印加過程ととも
に、種々の弾性的変形が較正対象物３と接触球６との本
来の接触位置に、較正点７に、そして例えば接触ロッド
５に結びついている。この場合に較正点７のところでは
ヘルツの非線形的扁平化変形をそして接触ロッド５にお
いては接触ロッドの線形的変形が対象となる。図１に示
されていない移動程測定系には従って測定接触子４から
測定値M1 が送り込まれ、これは ○確定された長さ較正量 K1 、 ○任意の測定値スライド量 Δh 、 ○扁平化変形量 -A1 、 ○及び下記式 M1 = K1 + Δh - A1 - L に従う接触ロッド変形量 -L より構成される。
【００２１】第２段階においては較正対象物３の較正点
７への接触ロッド５の従属を維持しながら測定力 F1 を
測定力 F2 に切り換える。両測定力は互いに F2 ： F1
＝ b（但し F2 ＞ F1 である）の関係にある。次に測定
接触子４から測定値 M2 が移動程測定系に送り込まれ、
この値は ○確定された長さ較正量 K1 、 ○不変の測定値スライド量 Δh 、 ○下記式
７への接触ロッド５の従属を維持しながら測定力 F1 を
測定力 F2 に切り換える。両測定力は互いに F2 ： F1
＝ b（但し F2 ＞ F1 である）の関係にある。次に測定
接触子４から測定値 M2 が移動程測定系に送り込まれ、
この値は ○確定された長さ較正量 K1 、 ○不変の測定値スライド量 Δh 、 ○下記式
【数１１】 の扁平化変形量○及び下記式
【数１２】 に従う次式、すなわち
【数１３】 の接触ロッド変形量より構成される。
【００２２】両測定値 M1 及び M2 は誤差となる測定値
スライド量Δh の他に異なった次数の弾性的変形によっ
ても誤差がもたらされる。
スライド量Δh の他に異なった次数の弾性的変形によっ
ても誤差がもたらされる。
【００２３】第３段階においては下記式
【数１４】 に従う変形較正量 K2 を算出し、そして上記確定された
長さ較正量 K1 を用いて下記式 K ＝ K1 + K2 に従い較正値 K を作り出す。
長さ較正量 K1 を用いて下記式 K ＝ K1 + K2 に従い較正値 K を作り出す。
【００２４】第４段階においては下記式
【数１５】 によるこの K を測定力 F2 を取り下げて測定値 F1 を
新たに取り入れた後でその較正対象物３の較正点７への
接触ロッド５の従属を変えずにその移動程測定系中の新
しく生じた測定値 M1 と置き換える。この場合にその実
際の接触状態とは異なる下記の大きさ、すなわち
新たに取り入れた後でその較正対象物３の較正点７への
接触ロッド５の従属を変えずにその移動程測定系中の新
しく生じた測定値 M1 と置き換える。この場合にその実
際の接触状態とは異なる下記の大きさ、すなわち
【数１６】 の変形値が現れ、これがそれ以降の被検体測定に強制的
に付随する。同時にそれら測定値 M1 及び M2 になお含
まれている測定値スライド量Δh がそのもう一つの測定
値形成から較正過程によって除かれ、そしてもはや各被
検体測定に影響を与えることはない。
に付随する。同時にそれら測定値 M1 及び M2 になお含
まれている測定値スライド量Δh がそのもう一つの測定
値形成から較正過程によって除かれ、そしてもはや各被
検体測定に影響を与えることはない。
【００２５】第２図に示す本来の被検体の計測は前にあ
げた第１及び第２の較正段階と同じ態様で行われるが、
但しこれはその移動程測定系が被検体測定に対して変形
の相殺とともに用いられ、そして接触過程が被検体９の
被検体高さ水準ｘを決定する被検体上面 10 の上で行わ
れるということを前提条件として行われる。同じ測定力
比ｂにおいて被検体材料に無関係に被検体９と接触球６
との本来の接触点８のところに扁平化変形量 -A2 及び
げた第１及び第２の較正段階と同じ態様で行われるが、
但しこれはその移動程測定系が被検体測定に対して変形
の相殺とともに用いられ、そして接触過程が被検体９の
被検体高さ水準ｘを決定する被検体上面 10 の上で行わ
れるということを前提条件として行われる。同じ測定力
比ｂにおいて被検体材料に無関係に被検体９と接触球６
との本来の接触点８のところに扁平化変形量 -A2 及び
【数１７】 が現れる。
【００２６】従って移動程測定系の中に測定力 F1 にお
いて測定値 M3 が現れるが、これは ○被検体高さｘ、 ○扁平化変形量 -A2、 ○接触ロッドの変形量 -L 、および ○較正によって下記、すなわち
いて測定値 M3 が現れるが、これは ○被検体高さｘ、 ○扁平化変形量 -A2、 ○接触ロッドの変形量 -L 、および ○較正によって下記、すなわち
【数１８】 に重ねられた下記の変形量
【数１９】 より構成されている。
【００２７】これに対して測定力 F2 においてはその移
動程測定系中に測定値 M4 が現れ、これは ○被検体高さｘ、 ○下記の扁平化変形量、すなわち
動程測定系中に測定値 M4 が現れ、これは ○被検体高さｘ、 ○下記の扁平化変形量、すなわち
【数２０】 ○下記の接触ロッドの変形量、すなわち
【化２１】 および ○下記、すなわち
【数２２】 に重ねられた下記の変形量
【数２３】 より構成されている。
【００２８】本来の被検体測定値ｘは両方の測定値 M3
及び M4 の下記関係式
及び M4 の下記関係式
【数２４】 からの計算的評価によって求められ、これから個々の測
定値 M3 及び M4 に含まれる変形量の値が除かれる。そ
れ以降の被検体の測定はもう一度較正することなく行う
ことができ、そして材料に無関係にかつ方法技術に条件
づけられる硬度値や材料の均一性に無関係に対応的に変
形量を含まない測定結果をもたらす。
定値 M3 及び M4 に含まれる変形量の値が除かれる。そ
れ以降の被検体の測定はもう一度較正することなく行う
ことができ、そして材料に無関係にかつ方法技術に条件
づけられる硬度値や材料の均一性に無関係に対応的に変
形量を含まない測定結果をもたらす。
【００２９】図示の較正過程においては被検体測定値の
形成のために必要なその移動程測定系のリセットを、直
接の被検体測定のための本来の長さ測定値零が測定テー
ブル基準面２に従属するように関連させている。較正値
K の計算における K1 ＝ 0による較正の変化によっ
て、実施例においては較正点７を通り測定テーブル基準
面２に平行に延びる、特に極端な精度要求条件による差
額測定に適した本来の長さ測定値零を有する仮想の基準
面を作ることができる。
形成のために必要なその移動程測定系のリセットを、直
接の被検体測定のための本来の長さ測定値零が測定テー
ブル基準面２に従属するように関連させている。較正値
K の計算における K1 ＝ 0による較正の変化によっ
て、実施例においては較正点７を通り測定テーブル基準
面２に平行に延びる、特に極端な精度要求条件による差
額測定に適した本来の長さ測定値零を有する仮想の基準
面を作ることができる。
【図１】垂直方向接触を用いる被検体高さ測定について
示した較正過程の説明図。
示した較正過程の説明図。
【図２】垂直方向接触を用いる被検体高さ測定の説明
図。
図。
１ 測定テーブル ２ 測定テーブル基準面 ３ 較正対象物 ４ 測定接触子 ５ 接触ロッド ６ 接触球 ７ 較正点 ８ 接触部 ９ 被検体 10 被検体上面
Claims (5)
- 【請求項１】 被検体の計測に先立って行われる較正過
程によって、扁平化と結びつくヘルツの非線形変形量と
接触子についての弾性的線形変形量とを相殺する、機械
的接触計測により被検体の幾何学的寸法を求める方法に
おいて、 その較正対象物を測定テーブルの基準面にもってゆき、
そして較正のために、接触子と結合している移動程測定
系を用いて２つの異なった測定力Ｆ1 及びＦ2でその較
正対象物の同一の較正位置において２つの長さ測定値Ｍ
1 、Ｍ2 を順に求め、その際測定値Ｍ1 は測定力Ｆ1
で、そしてＭ2 は測定力Ｆ2 で求め、 それら測定値Ｍ1 、Ｍ2 と測定力Ｆ1 、Ｆ2 の比率とか
ら下記式 【数１】 により変形較正量Ｋ2 を作りだし、 その較正対象物（３）を同じ較正点（７）において測定
力Ｆ1 で接触検出してその際その移動程測定系を、この
系が長さ測定値Ｍ1 の代わりに長さ測定値Ｋ＝Ｋ1 ＋Ｋ
2 を示すように較正し、但しここでＫ1 はその較正点に
おける較正対象物の幾何学的寸法に相当する一定的な長
さ較正量であって、Ｋ2 は変形較正量であり、 被検体を測定テーブル基準面にもってゆき、そしてそれ
ぞれの被検体測定点ｉのところで幾何学的な被検体寸法
を求めるために、較正過程におけると同じ測定力の比率
を有する２つの異なった測定力Ｆ1'、F2' で２つの長さ
測定値Ｍ2i+1、Ｍ2i+2 を順に求め、 そしてその後でその都度の本来の被検体測定値ｘi を下
記式 【数２】 に従い、それら求めた長さ測定値Ｍ2i+1、Ｍ2i+2 から
作り出し、その際その測定値Ｍ2i+1 は測定力Ｆ1'で、
そして測定値Ｍ2i+2 を測定力Ｆ2'で求めておくように
する方法。 - 【請求項２】 測定力Ｆ1 、Ｆ2 、Ｆ1'及びＦ2'を下記
式 【数３】 の関係式に従い選ぶ、請求項１の方法。 - 【請求項３】 較正対象物（３）について作り出した変
形較正量（Ｋ2 ）に下記式 Ｋ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 に従い求められる較正値（Ｋ）以内において長さ較正量
Ｋ1 ＝０を従属させる、請求項１又は請求項１及び２の
方法。 - 【請求項４】 下記式 Ｋ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 に従って求められるべき、長さ較正量Ｋ1 ＝０による較
正値（Ｋ）の変形較正量（Ｋ2 ）を、較正対象物として
用いる測定テーブル基準面（２）について作り出す、請
求項１又は請求項１及び２の方法。 - 【請求項５】 下記式 Ｋ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 に従って求められるべき、長さ較正量ｋ1 ＝０による較
正値（Ｋ）の変形較正量（Ｋ2 ）を、較正対象物として
用いる被検体の基準面について作り出す、請求項１又は
請求項１及び２の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19914103060 DE4103060A1 (de) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | Verfahren zur ermittlung geometrischer abmessungen eines prueflings mittels mechanisch beruehrender antastung |
| DE4103060.5 | 1991-02-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0587501A true JPH0587501A (ja) | 1993-04-06 |
Family
ID=6424192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4040784A Pending JPH0587501A (ja) | 1991-02-01 | 1992-01-31 | 機械的接触計測により被検体の幾何学的寸法を求める方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0587501A (ja) |
| CH (1) | CH683371A5 (ja) |
| DE (1) | DE4103060A1 (ja) |
| GB (1) | GB2253056B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2405234A1 (en) | 2010-07-09 | 2012-01-11 | Mitutoyo Corporation | Form measuring instrument |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4411819A1 (de) * | 1994-04-08 | 1995-10-12 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Verfahren zur Anzeige von Längenmaßen geometrischer Prüfobjektabmessungen und Materialeigenschaften von Prüfobjektoberflächen |
| DE19532012C2 (de) * | 1995-08-31 | 1997-10-16 | Mahr Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur hochgenauen Abstandsmessung |
| DE10255399A1 (de) * | 2002-11-28 | 2004-07-08 | Technologiepool Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren von Parallelendmaßen |
| DE102008063236B4 (de) | 2008-12-15 | 2019-07-11 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Verfahren zum Kalibrieren einer Messkraft an einem Koordinatenmessgerät |
-
1991
- 1991-02-01 DE DE19914103060 patent/DE4103060A1/de active Granted
-
1992
- 1992-01-27 GB GB9201652A patent/GB2253056B/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-01-30 CH CH27092A patent/CH683371A5/de not_active IP Right Cessation
- 1992-01-31 JP JP4040784A patent/JPH0587501A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2405234A1 (en) | 2010-07-09 | 2012-01-11 | Mitutoyo Corporation | Form measuring instrument |
| US8327554B2 (en) | 2010-07-09 | 2012-12-11 | Mitutoyo Corporation | Form measuring instrument |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9201652D0 (en) | 1992-03-11 |
| DE4103060C2 (ja) | 1993-04-22 |
| GB2253056A (en) | 1992-08-26 |
| DE4103060A1 (de) | 1992-08-20 |
| CH683371A5 (de) | 1994-02-28 |
| GB2253056B (en) | 1994-09-21 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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