形状测量机和用于校正形状测量误差的方法技术

一种形状测量机和用于校正形状测量误差的方法，该形状测量机包括用于支持包含尖端球体的扫描探测器的滑块。标尺单元检测滑块的位移。尖端球体位移检测单元检测尖端球体的位移。计算单元包括校正滤波器和加法器，并且根据滑块和尖端球体的位移来计算测量值。校正滤波器输出校正值，其中该校正值是通过基于从标尺单元到尖端球体的频率传递特性的逆特性来校正尖端球体位移检测单元所检测到的尖端球体的位移而获得的。加法器通过将标尺单元所检测到的滑块的位移和校正值相加来计算测量值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种形状测量机和用于校正形状测量误差的方法。例如，本专利技术涉及诸如坐标测量机等的形状测量机和用于校正其形状测量时的误差的方法。
技术介绍
目前，使用诸如坐标测量机等的形状测量部件来检查具有3D(三维)形状的产品的加工精度(或者处理精度)。这种坐标测量机例如通过沿3D形状移动扫描探测器来执行形状测量。例如，在通过使用诸如坐标测量机等的形状测量机执行使用扫描探测器的测量时，由于安装有扫描探测器的滑块的移动所引起的影响而发生测量误差。例如，当通过使用扫描探测器测量环状物时，发生被称为“象限投影”的运动误差。象限投影是在扫描探测器的圆周运动中改变测量机的机械正交坐标系的象限时(在反转各轴上的运动方向时)所发生的投影状运动误差。此外，由于该象限投影，发生投影状测量误差。象限投影主要由测量机的机械结构产生的反冲(backlash)等所导致。图9示出通过使用代表性的坐标测量机测量环规(要测量的环状物体)的形状所获得的测量结果。如图9所示，在测量波形的第四象限和第一象限之间的边界区域P1以及第二象限和第三象限之间的边界区域P2中，观察到投影测量误差。这些投影测量误差是由在反转扫描探测器在X轴方向上的运动时发生的反冲等所导致的象限投影而产生的误差。此外，公开号为2007-315897的日本未审查专利申请公开了用于对使用扫描探测器的测量中的误差进行校正的方法的示例。根据该技术，基于标尺和滑块尖端之间的频率传递特性，通过使用校正滤波器来估计滑块尖端的位置。然后，通过将估计值和扫描探测器检测值相加来计算测量值，从而使得可以校正由于象限投影而发生的测量误差。
技术实现思路
然而，本专利技术人发现上述技术存在以下问题。公开号为2007-315897的日本未审查专利申请所公开的上述技术可以消除用于通过坐标测量机的滑块而检测探测器的位移量的标尺单元与滑块的尖端之间的频率传递特性所产生的测量误差。然而，根据扫描测量中所使用的探测器的类型，可能发生滑块的尖端的位置和扫描探测器的尖端球体的基准位置之间的相对位移。注意，扫描探测器的尖端球体的基准位置是在尖端球体与被测体没有接触时尖端球体的位置。当扫描探测器的响应差、由此扫描探测器的尖端球体的基准位置不能跟随滑块尖端的位置的移动时，这样的相对位移变得明显。当发生这样的相对位移时，上述技术不能消除由从滑块的尖端到与被测体接触的探测器的尖端的频率传递特性所产生的测量误差。根据本专利技术的第一方面的一种形状测量机，包括：扫描探测器，用于通过使用安装至所述扫描探测器的一端的触针的尖端处所配置的尖端球体来进行扫描测量，其中所述尖端球体被配置成能够与被测体接触；滑块，其以能够移动的方式进行配置，并且用于在所述扫描探测器的与所述尖端球体相对的另一端处支持所述扫描探测器；标尺单元，用于检测所述滑块的位移；尖端球体位移检测单元，用于检测所述扫描探测器的所述尖端球体相对于所述扫描探测器和所述滑块之间的连接部的位移；以及计算单元，用于根据所述标尺单元所检测到的所述滑块的位移和所述尖端球体位移检测单元所检测到的所述尖端球体的位移，来计算测量值，其中，所述计算单元包括：校正滤波器，用于输出校正值，其中所述校正值是通过基于从所述标尺单元到所述尖端球体的频率传递特性的逆特性来校正所述尖端球体位移检测单元所检测到的所述尖端球体的位移而获得的；以及加法器，用于通过将所述标尺单元所检测到的所述滑块的位移和所述校正值相加来计算所述测量值。根据本专利技术的第二方面的形状测量机是上述形状测量机，其中，所述校正滤波器输出所述校正值，其中所述校正值是通过基于从所述标尺单元到所述尖端球体的频率传递特性的逆特性的估计值来校正所述尖端球体位移检测单元所检测到的所述尖端球体的位移而获得的。根据本专利技术的第三方面的形状测量机是上述形状测量机，其中，所述校正滤波器包括：第一滤波器，用于基于从所述标尺单元到所述扫描探测器和所述滑块之间的连接部的频率传递特性的逆特性的估计值，来校正所述尖端球体位移检测单元所检测到的所述尖端球体的位移；第二滤波器，用于基于从所述扫描探测器和所述滑块之间的连接部到所述扫描探测器的触针安装部的频率传递特性的逆特性的估计值，来校正所述第一滤波器校正后的值；以及第三滤波器，用于将通过基于从所述扫描探测器的所述触针安装部到所述尖端球体的频率传递特性的逆特性的估计值来校正所述第二滤波器校正后的值而获得的值输出作为所述校正值。根据本专利技术的第四方面的形状测量机是上述形状测量机，其中，频率传递特性的逆特性的估计值是作为基于频率传递特性或逆频率传递特性的实际测量值的传递函数而计算出的。根据本专利技术的第五方面的形状测量机是上述形状测量机，还包括用于去除所述校正值或所述测量值中所包含的不需要的频率成分的滤波器。根据本专利技术的第六方面的一种用于校正形状测量误差的方法，包括以下步骤：利用标尺单元来检测以能够移动的方式配置的滑块的位移，其中：所述滑块用于支持扫描探测器，所述扫描探测器用于通过使用安装至所述扫描探测器的一端的触针的尖端处所配置的尖端球体来进行扫描测量，所述滑块在所述扫描探测器的与所述尖端球体相对的另一端处支持所述扫描探测器，所述尖端球体被配置成能够与被测体接触；检测所述扫描探测器的所述尖端球体相对于所述扫描探测器和所述滑块之间的连接部的位移；输出校正值，其中所述校正值是通过基于从所述标尺单元到所述尖端球体的频率传递特性的逆特性来校正所检测到的所述尖端球体的位移而获得的；以及通过将所述标尺单元所检测到的所述滑块的位移和所述校正值相加来计算测量值。根据本专利技术的第七方面的用于校正形状测量误差的方法是上述用于校正形状测量误差的方法，其中，输出所述校正值，所述校正值是通过基于从所述标尺单元到所述尖端球体的频率传递特性的逆特性的估计值来校正所检测到的所述尖端球体的位移而获得的。根据本专利技术的第八方面的用于校正形状测量误差的方法还包括以下步骤：通过基于从所述标尺单元到所述扫描探测器和所述滑块之间的连接部的频率传递特性的逆特性的估计值校正所检测到的所述尖端球体的位移，来计算第一值；通过基于从所述扫描探测器和所述滑块之间的连接部到所述扫描探测器的触针安装部的频率传递特性的逆特性的估计值校正所述第一值，来计算第二值；以及通过基于从所述扫描探测器的所述触针安装部到所述尖端球体的频率传递特性的逆特性的估计值校正所述第二值，来计算所述校正值。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2012.11.14 JP 2012-2500771.一种形状测量机，包括：
扫描探测器，用于通过使用安装至所述扫描探测器的一端的触针的尖端
处所配置的尖端球体来进行扫描测量，其中所述尖端球体被配置成能够与被
测体接触；
滑块，其以能够移动的方式进行配置，并且用于在所述扫描探测器的与
所述尖端球体相对的另一端处支持所述扫描探测器；
标尺单元，用于检测所述滑块的位移；
尖端球体位移检测单元，用于检测所述扫描探测器的所述尖端球体相对
于所述扫描探测器和所述滑块之间的连接部的位移；以及
计算单元，用于根据所述标尺单元所检测到的所述滑块的位移和所述尖
端球体位移检测单元所检测到的所述尖端球体的位移，来计算测量值，
其中，所述计算单元包括：
校正滤波器，用于输出校正值，其中所述校正值是通过基于从所述
标尺单元到所述尖端球体的频率传递特性的逆特性来校正所述尖端球体位
移检测单元所检测到的所述尖端球体的位移而获得的；以及
加法器，用于通过将所述标尺单元所检测到的所述滑块的位移和所
述校正值相加来计算所述测量值。
2.根据权利要求1所述的形状测量机，其中，所述校正滤波器输出所述
校正值，其中所述校正值是通过基于从所述标尺单元到所述尖端球体的频率
传递特性的逆特性的估计值来校正所述尖端球体位移检测单元所检测到的
所述尖端球体的位移而获得的。
3.根据权利要求2所述的形状测量机，其中，所述校正滤波器包括：
第一滤波器，用于基于从所述标尺单元到所述扫描探测器和所述滑块之
间的连接部的频率传递特性的逆特性的估计值，来校正所述尖端球体位移检
测单元所检测到的所述尖端球体的位移；
第二滤波器，用于基于从所述扫描探测器和所述滑块之间的连接部到所
述扫描探测器的触针安装部的频率传递特性的逆特性的估计值，来校正所述
第一滤波器校正后的值；以及
第三滤波器，用于将通过基于从所述扫描探测器的所述触针安装部到所
述尖端球体的频率传递特性的逆特性的估计值来校正所述第二滤波器校正
后的值而获得的值输出作为所述校正值。
4.根据权利要求2所述的形状测量机，其中，频率传递特性的逆特性的
估计值是作为基于频率传递特性或逆频率传递特...

【专利技术属性】
技术研发人员：石川修弘，中川英幸，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：