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Europäisches Patentamt

Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Koordinatenmessgerätes | Method and device for calibrating a coordinate measuring machine

Patentnummer:DE102008024444B4
IPC Hauptklasse:G01B0005008
Anmelder:Carl Zeiss AG (0)
Carl Zeiss Strasse 22, 73447 Oberkochen, DE
Erfinder:Staaden, Ulrich (0)
Dipl.-Phys., 73431, Aalen, DE
Anmeldung:14.05.08
Offenlegung:14.05.08
Patenterteilung:09.07.20

Abstract / Hauptanspruch
Verfahren zum Kalibrieren eines Koordinatenmessgerätes (10) mit einem Messkopf (19), der entlang von zumindest einer Koordinatenachse in einem Messvolumen verfahrbar ist, mit den Schritten:
a) Anordnen (80) eines Referenzkörpers (31) in dem Messvolumen relativ zu einer zu kalibrierenden Koordinatenachse des Koordinatenmessgerätes (10),
b) Anordnen (80) einer Abtastvorrichtung (26) an dem Messkopf (19), wobei die Abtastvorrichtung (26) über fünf Tastelemente (46a, 46b, 46c, 46d, 46e) verfügt, die an unterschiedlichen Orten angebracht sind, und mit denen der Referenzkörper (31) an fünf unterschiedlichen Orten abtastbar ist, und wobei die Abtastvorrichtung (26) ferner über eine Leseeinheit (40) verfügt, die mit einem auf dem Referenzkörper (31) angeordneten Maßstab (30) zusammenwirkt,
c) Bestimmen (92) von Abtastwerten mit den fünf Tastelementen (46a, 46b, 46c, 46d, 46e) und zusätzlich von Maßstabswerten mit der Leseeinheit (40) an einer Vielzahl von Messpunkten des Referenzkörpers (31), wobei die Messpunkte entlang einer Achse angeordnet sind, die im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Referenzkörpers verläuft,
d) Bereitstellen (96) von vorbestimmten, den Messpunkten zugeordneten Körperfehlerwerten, die die Beschaffenheit des Referenzkörpers (31) an dem jeweiligen Messpunkt beschreiben, und
e) Bestimmen (100) von Achsfehlerwerten in Abhängigkeit der Abtastwerte, der Maßstabswerte und der bereitgestellten Körperfehlerwerte, wobei die Achsfehlerwerte die Beschaffenheit der zu kalibrierenden Koordinatenachse an dem jeweiligen Messpunkt beschreiben, wobei die Körperfehlerwerte vorab wie folgt bestimmt werden:
f1) Anordnen (110) des Referenzkörpers (31) in einem durch ein Referenzkoordinatenmessgerät definierten Messvolumen, wobei der Referenzkörper (31) relativ zu einer ersten Koordinatenachse des Referenzkoordinatenmessgerätes ausgerichtet wird,
f2) Anordnen (110) der Abtastvorrichtung (26) an einem Messkopf des Referenzkoordinatenmessgerätes, der entlang von zumindest der ersten Koordinatenachse verfahrbar ist,
f3) Gleichzeitiges Bestimmen (118, 122) von fünf Abtastwerten und von Maßstabswerten an einer Vielzahl von Messpunkten des Referenzkörpers (31), wobei die Messpunkte entlang einer Achse angeordnet sind, die im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Referenzkörpers (31) verläuft, und
f4) Bestimmen (126) der Körperfehlerwerte für die erste Koordinatenachse in Abhängigkeit der fünf Abtastwerte und der Maßstabswerte.

Method for calibrating a coordinate measuring machine (10) with a measuring head (19) which can be moved along at least one coordinate axis in a measuring volume, with the steps:
a) arranging (80) a reference body (31) in the measurement volume relative to a coordinate axis of the coordinate measuring machine (10) to be calibrated,
b) arranging (80) a scanning device (26) on the measuring head (19), the scanning device (26) having five scanning elements (46a, 46b, 46c, 46d, 46e) which are attached to different locations and with which the reference body (31) can be scanned at five different locations, and the scanning device (26) also has a reading unit (40) which interacts with a scale (30) arranged on the reference body (31),
c) determining (92) sample values ​​with the five probe elements (46a, 46b, 46c, 46d, 46e) and additionally scale values ​​with the reading unit (40) at a plurality of measurement points of the reference body (31), the measurement points along an axis are arranged, which runs essentially parallel to the longitudinal axis of the reference body,
d) providing (96) predetermined body error values ​​assigned to the measuring points, which describe the nature of the reference body (31) at the respective measuring point, and
e) determining (100) axis error values ​​as a function of the samples, the scale values ​​and the body error values ​​provided, the axis error values ​​describing the nature of the coordinate axis to be calibrated at the respective measuring point, the body error values ​​being determined in advance as follows:
f1) arranging (110) the reference body (31) in a measurement volume defined by a reference coordinate measuring device, the reference body (31) being aligned relative to a first coordinate axis of the reference coordinate measuring device,
f2) arranging (110) the scanning device (26) on a measuring head of the reference coordinate measuring device, which can be moved along at least the first coordinate axis,
f3) simultaneous determination (118, 122) of five samples and of scale values ​​at a multiplicity of measurement points of the reference body (31), the measurement points being arranged along an axis which runs essentially parallel to the longitudinal axis of the reference body (31), and
f4) determining (126) the body error values ​​for the first coordinate axis as a function of the five samples and the scale values.

DE102008024444B4


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