用于对测量仪进行校准的方法技术

提出一种用于对测量仪进行校准的方法，该方法具有以下步骤：以有限的精度并且由此带有定位误差地接近不同的、处于所述测量仪的测试空间中的并且能够通过位置和/或角度坐标来表示出特征的点；在相应的点中产生测量信号并且从所述测量信号以及所述位置和/或角度坐标中确定所述测量仪的计算模型的参数。所述方法的突出之处在于，所述测试空间的点的坐标所涉及的坐标系由带有误差地接近的点来限定，方法是：为三个点的刚好六个坐标分配预先确定的坐标值。

Method for calibrating a measuring instrument

Put forward a method for the calibration of the measuring instrument, this method has the following steps: with limited accuracy and the positioning error to test with different space, in which the measuring instrument in and through the position and / or angle coordinates to represent feature points; model parameters measurement the signal at the corresponding point and determine the measuring instrument from the measured signal and the position and / or angle coordinates in the. Highlight the method is to coordinate the test space point relates to the coordinate system defined by the error with the closest point method is: coordinate predetermined just six coordinate distribution of three point value.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种按独立权利要求的前序部分所述的方法。
技术介绍
这样的方法从2006年斯图加特大学的J.Liesener的博士论文“关于使用空间的光调节器在干涉测量的波前测量技术中（ZumEinsatzräumlicherLichtmodulatoreninderinterferometrischenWellenfrontmesstechnik）”中并且也从用于作为测量仪的干涉仪的DE102006057606B4中得到了公开。但是，这里所介绍的专利技术不局限于干涉仪，而是也能够用在其它的测量仪中，对于所述其它的测量仪来说接近（angefahren）测试空间的不同的点，用于在那里产生一个或者多个测量信号。所述测试空间在此是所有能接近的点的集合，在所述点中可以产生测量信号。这样的测量仪的实例是偏转的测量仪（deflektometrischeMessgeräte）和触觉的测量仪（坐标测量仪）。这样的点下面也被称为测量位置。关于干涉仪，在本申请中要将所谓的常规的或者传统的干涉仪与所谓的倾波干涉仪（Tilted-Wave-Interferometer）区分开来。所述倾波干涉仪（TWI）是一种用于对外观光滑的非球面的以及自由形状-表面进行测量的测量仪，该测量仪有别于与传统的干涉仪不是用仅一种测试波（其由一个单个的光源发出）而且用大量的相对于彼此倾斜的、从不同的光源上发出的测试波来工作。为了对TWI进行校准，对于DE102006057606B4的主题来说，以有限的精度以及由此带有定位误差地接近不同的、处于这种测量仪的测试空间中的并且能够通过位置和/或角度坐标来表示出特征的点。所述点能够用坐标来表示出特征，因为只有通过所述校准才能限定在后来的测量过程中对于所述坐标的数值的分配来说必需的坐标系。在所述相应的点中分别产生测量信号，并且从所述测量信号和所述位置和/或角度坐标中确定所述测量仪的计算模型（Rechenmodell）的参数。干涉仪尤其用于对外观光滑的表面进行测量。外观光滑的表面在此是镜面反射的界面或者透明的物体的、光滑的光折射的界面。在对这样的界面进行干涉测量时，产生测试波（物体波）和与这种测试波相干的参考波。所述测试波和所述参考波优选由一个且同一个光源的相干的光来产生，这比如借助于分束器（Strahlteiler）来产生。所述测试波在所述界面上被反射或者被折射并且随后在探测器、比如照相机的光敏的芯片上与参考波叠合，所述参考波没有与所述物体进行相互影响或者像比如在进行剪切干涉测量（ShearingInterferometrie）时一样是所述测试波的已知地经过改动的复制品。所述两种波直至在所述探测器上叠合之前所经过的光学的行程取决于所述干涉仪中的相应的光束导引结构（Strahlführung）的影响和所述物体的对所述测试波的影响。所产生的干涉图像就此而言是不受欢迎地多义的。校准的目的在这里是消除所述干涉仪的光束导引结构的影响。为了能够消除这种影响，知道在所谓的零测试配置（Nulltestkonfigurationen）中测量有待测量的物体（试样），其中所述零测试配置如此对所述光束进行调整，使得其又垂直地照射到所述试样上，或者与非常精确地知道的主表面（Masterflächen）进行比较。所述调整比如通过CGH或者通过屈折的（refraktive）补偿镜组来进行。所述光束导引机构的影响而后不仅在所述主表面上而且在所述试样上以相同的形式出现，并且因此可以在进行测评时原则上通过求差来消除。在进行这样的测评时余下的行程差别而后还仅仅描绘了所述试样与所述主表面的偏差。这种类型的校准也被称为零测试（Nulltest）并且尤其适合于球形的试样，因为球形的主表面可以以相对较小的开销来提供。非球面上的零测试要求特殊的、与所述非球面的外形相匹配的、屈折的或者衍射的（diffraktive）镜组，这由于由此关联的制造开销而不受欢迎。开头所提到的已知的方法在没有这样的主表面的情况下对付使用。所述校准在那里建立在对于作为黑匣子计算模型的、干涉测量仪的描述的基础上。这种计算模型要求精确地知道所述干涉仪中的光学路径。这种模型或者这种对于以黑匣子计算模型的形式的干涉仪的描述能够为每股可设想的光束计算在光源与探测器之间的光学行程（opticalpathlength,OPL），所述光束穿过所述测试空间并且在此在有待测量的物体上被反射、衍射（gebeugt）或者折射。为了计算所述OPL，要通过多维多项式来对这些行程进行描述。首先为理想的干涉仪计算用作模型参数的多项式系数。所述实际的干涉仪的、偏离理想的干涉仪的偏差（光行差（Abberation））通过用已知的参考对象实施的测量来确定，并且由此对所计算的多项式系数进行校准。“校准”在这里是指对于所述系数的调整，所述调整如此进行，使得所述实际的干涉仪中的OPL能够通过具有经过调整的系数的多维多项式来正确地计算。所述校准的目的因此在于，如此确定所述多项式系数，使得其允许尽可能精确地描述所述实际的干涉仪中的光学行程。在此在所述测试空间中的多个位置上（测量位置）对所述参考对象进行测量，并且所述实际的干涉仪的黑匣子参数（也就是所述多项式系数）以优化方法从中确定。在结束所述校准之后，可以借助于所述黑匣子模型来正确地计算所述干涉仪中的全部光学行程。通过对于所述多项式系数的了解，产生对于所述干涉仪的描述，所述描述对所述测试空间中的每股可以设想的光束来说都允许在知道所述有待测试的物体的影响时计算从所述光源到所述探测器的光学行程（OPL）。由此可以确定所述干涉仪对测量结果的影响并且接下来通过计算方式将其消除。为了在校准时能够确定所述黑匣子参数，有待用所述优化方法来解决的优化问题必须明确地得到限定。也就是说，一方面仅仅如此多的自由度允许供所述优化所用、不会产生多义，也就是说不会用不同的参数组来描述同一种状态。但是，另一方面也必须存在足够的自由度，使得所述算法拥有找到正确的解的可能性，并且这种解必须在可供使用的解空间（Lösungsraum）之内得到实现。所述解空间在此是所述黑匣子参数或者多项式系数的所有可能的数值的集合。此外，必须如此选择作为用于校准的输入数据组的信息，从而仅仅存在一种可能的解、也就是仅仅在物理上相关的解。否则存在以下危险：取代所述物理上的正确的解而找到其它局部的最小值。以往的校准方法在这里具有一些不足，所述不足可能导致有欠缺的校准。
技术实现思路
针对这种背景，本专利技术的任务是，进一步改进所述开头所提到的方法。该任务用权利要求1、2或3的特征得到解决。在此，按照权利要求1的专利技术与所熟知的方法的区别在于，所述测试空间的点的坐标所涉及的坐标系由带有误差地被接近的测量位置来限定，方法是：为三个或者更多个测量位置的刚好六个坐标分配预先确定的坐标值。这比如可以是在名义位置（0/0/0）上沿着第一测量位置的x、y、z的三个位置坐标（为了图解而没有单位），此外是在具有名义位置（0/0/1）的第二测量位置上的x和y坐标以及在具有名义的坐标（1/0/0）的第三测量位置上的y坐标。所述已知的方法虽然也已经使用用于测量点的坐标的辅助条件；但是这些坐标在那里作为自由的变量被包含在所述校准的解空间内。与此相比，在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对测量仪（10）进行校准的方法，具有以下步骤：以有限的精度并且由此带有定位误差地接近不同的、处于所述测量仪的测试空间（24）中的并且能够通过位置和/或角度坐标来表示出特征的测量位置；在相应的点中产生测量信号并且从所述测量信号以及所述位置和/或角度坐标中确定所述测量仪的计算模型的参数，其特征在于，所述测试空间的点的坐标所涉及的坐标系由带有误差地所接近的测量位置来限定，方法是：为至少三个测量位置的刚好六个坐标分配预先确定的坐标值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.13 DE 102014209040.71.用于对测量仪（10）进行校准的方法，具有以下步骤：以有限的精度并且由此带有定位误差地接近不同的、处于所述测量仪的测试空间（24）中的并且能够通过位置和/或角度坐标来表示出特征的测量位置；在相应的点中产生测量信号并且从所述测量信号以及所述位置和/或角度坐标中确定所述测量仪的计算模型的参数，其特征在于，所述测试空间的点的坐标所涉及的坐标系由带有误差地所接近的测量位置来限定，方法是：为至少三个测量位置的刚好六个坐标分配预先确定的坐标值。2.用于对测量仪（10）进行校准的方法，具有以下步骤：以有限的精度并且由此带有定位误差地接近不同的、处于所述测量仪的测试空间（24）中的并且能够通过位置和/或角度坐标来表示出特征的测量位置；在相应的点中产生测量信号并且从所述测量信号以及所述位置和/或角度坐标中确定所述测量仪的计算模型的参数，其特征在于，在进行所述校准时所使用的参考对象和测量位置的至少一部分被如下预先确定，即使得所述表面探测器的、在多个光源的光与参考对象的相互影响中产生的测量信号具有多个光源的贡献，并且所述测试空间中的测量位置代表着假想的、连续的、由节点和边缘所构成的曲线图的连节点，其中，如果于在两个节点中所产生的测量信号中包含来自至少一个共同的光源的贡献，那么两个节点刚好通过假想的边缘来连接，并且此外所述光源中的每个光源为测量信号提供至少一份贡献，并且具有多个单个探测器的表面探测器的测量信号由多个单个探测器的信号贡献所组成，并且所述测试空间中的测量位置代表着假想的、连续的、由节点和边缘所构成的曲线图的连节点，其中，如果...

【专利技术属性】
技术研发人员：G贝尔，C普鲁斯，W奥施滕，
申请(专利权)人：卡尔·马尔控股有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE