(57)【要約】  このゲージは、平行移動軸と回転軸との間と、部品表面座標と機械座標との間と、機械座標と埋め込みゲージ座標との間と、の空間関係を決定する際に、また機械と埋込みゲージとの種々のコンポーネントを較正する際に、そしてゲージ自身を機械に位置合わせする際に使用される。機械回転軸をそれぞれの平行移動軸に粗く位置合わせしてこれらの回転軸に公称ゼロ点を設定するステップと、埋込みゲージ本体を機械軸に位置合わせするステップと、埋込みゲージ焦点をスピンドル軸に位置合わせするステップと、このように位置合わせされたときに回転軸間の空間的ずれ（オフセット）を決定するステップと、機械回転軸をそれぞれの平行移動軸に正確に位置合わせするステップと、これらの回転軸に正確なゼロ点を設定するステップと、を備える。【選択図】図１
2007515641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドル軸と波面測定ゲージとを有する部品位置決め手段を含む計測システムにおいて、前記スピンドルに関するテスト部品の位置と前記波面測定ゲージに関する前記スピンドル軸の位置とを決定するための部品取付け方法であって、
ａ）前記テスト部品の表面が前記ゲージに露出されるように前記スピンドル軸に前記テスト部品を取り付けるステップと、
ｂ）前記スピンドルの複数の回転位置において前記ゲージによって前記テスト部品表面の測定値を取得するステップと、
ｃ）前記回転位置の各々において前記表面測定値から傾斜成分を抽出するステップと、
ｄ）前記傾斜成分と前記回転位置とに一つの円を当て嵌めるステップと、
ｅ）ゲージ・スピンドル間不整合とスピンドル・部品間不整合とをそれぞれ与えるために前記円の中心および半径座標を決定するステップと、を備える方法。
【請求項２】
前記テスト部品表面は非球面と球面と平面とからなるグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記当て嵌めるステップは最小二乗近似法を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記当て嵌めるステップは目視検査を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記テスト部品のウェッジと偏心の両者を一意に決定するために、他のある方法によって前記球形テスト部品のウェッジ／偏心を測定する事前のステップと、前記スピンドル・部品間不整合値から得られた値を減算する追加ステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
部品・スピンドル間インタフェースは各々が部品・スピンドル間不整合へのそれ自身の寄与を有する一つ以上の回転可能な要素を含んでおり、前記方法は、
ａ）全ての回転可能なコンポーネントの特定の方位において部品・スピンドル間不整合の測定値を取得するために請求項１のステップを実行するステップと、
ｂ）前記回転可能な要素の少なくとも一つをある既知の量だけ回転させるステップと、
ｃ）前記回転可能な要素のこれら新しい方位における部品・スピンドル間不整合を測定するために請求項１のステップを実行するステップと、
ｄ）全ての追加の回転可能なコンポーネントに関して少なくとも一度はステップｂ）、ｃ）を繰り返すステップと、
ｅ）各個別の回転可能な要素の不整合寄与を抽出するために全ての部品・スピンドル間不整合値に数学的分析を実行するステップと、を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記部品位置決め手段において他のコンポーネントから不整合寄与を分離するために、前記部品位置決め手段における特定のコンポーネントから不整合寄与を減算する追加ステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記部品の位置は前記スピンドル・部品間不整合値を最小にするために前記スピンドル軸に関して調整される、前記テスト表面を前記スピンドル軸に位置合わせするための請求項１に記載の方法。
【請求項９】
スピンドル軸と波面測定ゲージとを有する部品位置決め手段を含む計測システムにおいて、ある特定のゲージ・スピンドル間不整合値を仮定して前記スピンドル軸に関するテスト部品の位置を決定するための部品取付け方法であって、
ａ）前記テスト部品の表面が前記ゲージに露出されるように前記スピンドル軸に前記テスト部品を取り付けるステップと、
ｂ）前記スピンドルの或る回転位置において前記ゲージによって前記テスト部品表面の測定値を取得するステップと、
ｃ）前記表面測定値から傾斜成分を抽出するステップと、
ｄ）スピンドル・部品間不整合の推定値を与えるために前記傾斜成分から前記仮定されたゲージ・スピンドル間不整合値を減算するステップと、を備える方法。
【請求項１０】
Ｘ、Ｙ、Ｚ平行移動軸とＡ、Ｂ、Ｃ回転軸とを含む機械的位置決めシステムの幾何学配置定数を決定するために埋込みゲージとテスト表面とを使用するための方法であって、前記定数は前記平行移動軸の横方向スケールと前記回転軸間の空間的分離と機械ステージに関するゲージ焦点の軸方向位置とを含むことができ、前記方法は、
ａ）前記埋込みゲージに焦点合わせ要素を設けるステップと、
ｂ）前記機械ステージにテスト表面を有するテスト部品を取り付けるステップと、
ｃ）前記回転軸の位置をゼロに設定するステップと、
ｄ）前記Ａ軸が前記ゲージの焦点を通るように前記Ｘ、Ｙ軸の少なくとも一つに沿って前記ステージを動かすステップと、
ｅ）前記テスト表面が前記埋込みゲージと共焦点になるように前記平行移動軸を調整するステップと、
ｆ）前記回転軸の一つを新しい値に動かすステップと、
ｇ）前記平行移動軸を調整することによって前記テスト部品を前記共焦点位置に再位置決めするステップと、
ｈ）前記共焦点状態を達成する軸の位置を記録するステップと、
ｉ）前記回転軸の幾つかの異なる位置に関してステップｆ）、ｇ）を繰り返すステップと、
ｊ）前記機械の幾何学配置の分析的モデルに数値適合を実行するステップと、を備える方法。
【請求項１１】
スピンドル軸を有する機械的位置決めシステムに波面測定ゲージを位置合わせするための方法であって、
ａ）焦点合わせ要素を除去された前記ゲージを前記機械的位置決めシステムに取り付けるステップと、
ｂ）前記機械的位置決めシステムの機械軸を所望の作業原点位置に調整するステップと、
ｃ）少なくとも一つの平坦な表面を有するテスト部品を前記スピンドル上に配置するステップと、
ｄ）前記スピンドル（Ａ）軸と前記ゲージとの間の角度的不整合を測定するために前記ゲージを使用するステップと、
ｅ）前記ゲージ本体を前記スピンドル軸に位置合わせするために、前記角度的不整合測定値に基づいて前記機械的位置決めシステムに関して前記ゲージ本体を再配置するステップと、を備える方法。
【請求項１２】
ステップｄ）はパートオンマウント手順を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
多軸機械位置決めシステムの平行移動軸と回転軸との間の空間的関係を正確に決定するために多軸機械位置決めシステムと埋込み波面測定ゲージとを含む計測システムを較正して位置合わせするための方法であって、
ａ）前記機械的位置決めシステムの回転軸Ａ、Ｂ、Ｃを前記それぞれの平行移動軸Ｚ、Ｙ、Ｘに粗く位置合わせして、前記回転軸に関して公称ゼロ点を設定するステップと、
ｂ）前記埋込みゲージの本体を前記機械的位置決めシステムに位置合わせするステップと、
ｃ）前記埋込みゲージを前記Ａ回転軸（スピンドル軸）に位置合わせするステップと、
ｄ）そのように位置合わせされたときに前記回転軸間の空間的ずれ（オフセット）を決定するステップと、
ｅ）前記回転軸に関して正確なゼロ点を設定するために前記機械回転軸を前記それぞれの平行移動軸に正確に位置合わせするステップと、を備える方法。
【請求項１４】
ステップｂ）は、以下のステップ：
ａ）焦点合わせ要素を選択するステップと、
ｂ）前記焦点合わせ要素を前記埋込みゲージ本体に取り付けるステップと、
ｃ）前記焦点合わせ要素を前記ゲージ本体の光軸に位置合わせするステップと、
ｄ）少なくとも一つの曲面を有するテスト部品を前記位置決めシステムのスピンドル軸上に設置するステップと、
ｅ）前記ゲージを使用することによって前記スピンドルと前記ゲージ光軸との間の如何なる不整合をも決定するステップと、
ｆ）前記不整合を除去するために前記テスト部品を前記機械的位置決めシステムの一つ以上の平行移動軸に沿って動かすステップと、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記焦点合わせ要素は透過球であり、また前記埋込みゲージはフィゾー干渉計である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記決定するステップはパートオンマウント手順を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記埋込みゲージは公称的に視準（コリメート）された波面を生成し、またステップｂ）は以下のステップ：
ａ）前記視準された波面にオプティカルフラットを取り付けるステップと、
ｂ）前記位置決めシステムのスピンドル軸に少なくとも一つの平坦な表面を有するテスト部品を設置するステップと、
ｃ）前記ゲージを使用することによって前記スピンドル軸と前記波面視準（コリメーション）の方向との間の如何なる不整合をも決定するステップと、
ｄ）前記不整合を除去するために前記機械的位置決めシステムの少なくとも一つの回転軸を動かすステップと、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記埋込みゲージはフィゾー干渉計である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記決定するステップはパートオンマウント手順を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
視準モードにおいて多軸位置決め機械と埋込み波面測定ゲージとを含む計測システムにおいて、ゲージ座標系における機械スピンドル軸の画像位置を決定するための方法であって、
ａ）開口寸法が前記ゲージ波面に完全に含まれている、前記ゲージ波面に露出された前記位置決め機械のスピンドル軸上に少なくとも一つの平坦な表面を有するテスト部品を設置するステップと、
ｂ）前記スピンドルの複数の回転位置において前記テスト部品表面を測定するステップと、
ｃ）各スピンドル位置における前記測定値からゲージ座標系におけるｘ−ｙ座標を抽出するステップと、
ｄ）前記ｘ−ｙ位置に一つの円を当て嵌めるステップと、
ｅ）埋込みゲージ座標系におけるスピンドル画像の位置と部品・スピンドル間偏心不整合との両者をそれぞれ与えるために前記円の中心および半径座標を決定するステップと、を備える方法。
【請求項２１】
波面測定ゲージと、少なくとも一つの回転軸と少なくとも一つの平行移動軸とを有する部品位置決め手段と、を含む計測システムにおいて、前記一つの回転軸と前記一つの平行移動軸とを位置合わせするための方法であって、
ａ）テスト部品を前記回転軸に取り付けるステップと、
ｂ）前記回転軸の複数の位置において前記テスト部品の表面のゲージ測定値を取得するステップと、を含む方法。
【請求項２２】
前記平行移動軸に沿った複数の位置において前記テスト部品の表面のゲージ測定値を取得する更なるステップを備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記部品位置決め手段は第２の回転軸を含んでおり、第１の回転軸と第１の平行移動軸との間の不整合のより正確な測定のために前記方法は更に：
ａ）前記第２の回転軸に垂直な平面における前記ゲージと前記第１の回転軸との間の不整合を表す複数の項を生成するために前記複数の第１の平行移動軸位置において共焦点的に取り付けられた少なくとも一つの球状部品を使用して前記第１の平行移動軸の複数の異なる位置において請求項２１のステップを繰り返し実行するステップと、
ｂ）前記第１の平行移動軸に沿った位置に対してプロットされた前記複数のゲージ不整合項に一つの線を当て嵌めるステップと、
ｃ）当て嵌められた前記線の傾斜のアークタンジェントに等しい、前記平面内の前記第１の平行移動軸から前記回転軸の不整合角を計算するステップと、を備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
ステップａ）は異なる半径を有する複数の球状テスト部品を使用して実行される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
ステップａ）は異なる厚さを有する複数のマウントを備えた単一の球状テスト部品を使用して実行される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記不整合を減らすために前記第２の回転軸の原点を前記不整合角だけ調整する更なるステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記不整合測定および調整ステップは前記不整合を最小にするために繰り返し実行される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記部品位置決め手段がＸ、Ｙ、Ｚと定義された３本の平行移動軸とＡ、Ｂ、Ｃと定義された３本の回転軸とを含む請求項２１に記載の計測システムにおいて、Ａ回転軸とＺ平行移動軸との間の不整合角の正確な測定のための方法であって：
ａ）前記ゲージと前記Ａ軸との間の不整合を表す複数のＸ、Ｙ方向不整合項を生成するために前記複数のＺ軸位置において共焦点的に取り付けられた少なくとも一つの球状部品を使用して前記Ｚ軸の複数の異なる位置において請求項２１のステップを繰り返し実行するステップと、
ｂ）Ｚ軸に対してプロットされた前記複数のＸ、Ｙ横方向ゲージ不整合項に一つの線を当て嵌めるステップと、
ｃ）それぞれ前記Ｘ、Ｙ方向の各々において当て嵌められた前記線の傾斜のアークタンジェントに等しい、前記Ｘ、Ｙ両方向における前記Ａ−Ｚ不整合角を計算するステップと、を備える方法。
【請求項２９】
前記実行するステップは、前記Ｘ、Ｙ不整合項を取得するために以下のパートオンマウントステップ：すなわち
ａ）前記テスト部品の表面が前記ゲージに露出されるように前記テスト部品を前記スピンドル軸に取り付けるステップと、
ｂ）前記スピンドルの複数の回転位置において前記ゲージによって前記テスト部品表面の測定値を取得するステップと、
ｃ）前記回転位置の各々において前記表面測定値から傾斜成分を抽出するステップと、
ｄ）前記傾斜成分と前記回転位置とに一つの円を当て嵌めるステップと、
ｅ）それぞれゲージ・スピンドル間不整合とスピンドル・部品間不整合とを与えるために前記の円の中心および半径座標を決定するステップと、を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記Ａ−Ｚ不整合を最小にするために前記Ｂおよび／またはＣ回転軸の原点を前記計算された不整合角だけ調整する更なるステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記Ａ−Ｚ不整合の前記最小化を改善および／または検証するために前記不整合の測定および調整ステップが繰り返し実行される、請求項３０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面および波面計測法のための方法と装置とに関し、より特定的には機械運動軸と測定装置とに関する表面位置の測定ための方法に関し、最も特定的には多軸ＣＮＣ（コンピュータ数値制御）機械的位置決め装置と埋込み型波面測定ゲージとを含む統合化計測システムの幾何学配置の較正のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単一点走査測定システムと機械加工との用途において、正確な位置決めを達成することは極めて重要である。感度の高い方向における位置決め誤差は、一対一対応の切削／測定誤差となる。その結果、高精度位置決めシステムの製造と、このような精度を測定するための方法と、軸の非直交性といった運動バイアス（偏移）の補正のための手段とに多大の努力が振り向けられてきた。このような方法は、外部計測フレーム上のレーザー位置測定装置を含むことができる。マイクロメータレベルとより良好な位置決め精度は、このような方法で達成できる。
【０００３】
このような方法は、機械設計と計測装置のコストとの両方の点から、相当高価であり得る。これらはまたしばしば、最良の結果のために高度の環境管理を必要とする。更にこのような方法は典型的には、平行移動的（Ｘ−Ｙ−Ｚ）運動にだけ適用される。スピンドルは、このような機械に存在するときに、典型的には高速で切削工具を回転させるために、または切削工具に関して部品を回転させるために使用される。粗面計、座標測定機（ＣＭＭ）といった走査型測定ツールは、まれにしか回転軸を持たない。これを行う僅かなものは典型的には、ほぼ回転的に対称な表面の方位角的走査のためのものである。
【０００４】
しかしながら波面測定ゲージ（フィゾー（Ｆｉｚｅａｕ）干渉計またはハルトマン・シャック（Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｃｈａｃｋ）波面センサーといった）は、工作機械および走査型測定装置とは異なるパラダイムで動作する。このようなゲージは、テスト表面に沿って走査される単一の局所化された点とは反対に一つの表面−しばしばテスト表面全体−上で複数の測定点を取得する。その結果、波面測定ゲージで必要とされる部品位置決めとステージ位置合わせの要件は、比較的粗い。
【０００５】
波面測定ゲージは一般に、輪郭測定器（プロファイリングインスツルメント：ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）より遥かに小さな長手方向測定範囲を有する。その結果、部品はプロファイラーの場合より精密に位置決めされなくてはならず、しばしばプロファイラーが行わない傾け運動を必要とする。しかしながら運動の精度は、波面測定装置がゲージに対する部品の相対位置に関してそれ自身のフィードバックを与えるので、重要でない。また波面測定ゲージのデータ取得時間は、プロファイラーと比較して短い：数分以上と比較して数秒かあるいはもっと速い。したがって波面測定ゲージに関しては部品と測定ゲージとの長時間の絶対安定性は、あまり重要でない。もう一つの基本的差異は、プロファイラーが測定値取得中に運動を必要とすることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
要約すると、プロファイラーと高精度ＣＮＣマシニングセンタは、典型的には３本の平行移動軸上で高精度の動的運動を必要とする。波面測定ゲージは典型的には、部品に関して傾斜位置決めを必要とするが、高精度と動的な要件を欠いている。
【０００７】
波面測定ゲージと機械的位置決め装置とを含む計測システムにおける正確な位置決めは、一般的用途では必要ないが、幾つかの用途を有する。ある幾つかの例は、多数の部品運動と、波面測定ゲージに関してある角度をなす部品またはシステムの測定と、テスト面上の異なる位置で取られた多くの測定値のサブアパーチャー縫合（スティチング：ｓｕｂａｐｅｒｔｕｒｅ  ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ）と、を使用する較正方法を含む。
【０００８】
このような用途は、「通常」システムより高精度の運動を必要とする。インジケータゲージ、レーザー変位ゲージ、その他のこのような手段の使用によって運動の平行移動軸を位置合わせして較正するために、プロファイラーと高精度機械加工とのために使用される方法を適用することは、従来技術で公知である。しかしながらこのような較正は、相当高価で時間がかかる可能性があり、波面測定計測システムに必要な回転軸に容易には適用できない。更にこのような方法は、機械的軸とステージとに関する、特に回転軸に関する埋込みゲージの中心合わせ（セントレーション：ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）について何も明らかにしていない。部品のウェッジ／テーパーおよび中心合わせ（セントレーション：ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を測定すること、または手動による位置合わせまたは詰め木入れ（ｓｈｉｍｍｉｎｇ）を介してスピンドル軸に関してこれを除去することは公知であるが、これは追加の装置および／または単調で退屈なステップを必要とする。
【０００９】
必要とされることは、全システムに埋め込まれた波面測定ゲージを使用する統合化計測システムの幾何学配置の較正のための方法である。
更に必要とされることは、指定された埋込みゲージ座標に対して指定された部品表面座標を位置決めするための方法である。
【００１０】
更に必要とされることは、スピンドル軸に関して取り付けられた部品のウェッジおよび／または偏心（デセントレーション：ｄｅｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を測定するための方法である。
【００１１】
波面測定に必要な精度まで、波面測定ゲージとテスト部品表面と機械的軸との間の全計測システムにおける幾何学的関係を測定することは、本発明の更なる目的である。
【００１２】
如何なる追加的な高価な計測装置も内蔵型計測システムも時間のかかる位置合わせもなしで、指定された部品表面座標が指定の埋込みゲージ座標に位置付けられるように、テスト部品表面を動かすために計測システムを較正して位置合わせすることは、本発明の更なる目的である。
【００１３】
スピンドル軸に関して部品のウェッジおよび／または偏心（デセントレーション：ｄｅｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を測定して、更にこの部品の正確な中心合わせ（セントレーション：ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を可能にすることは、本発明のなお更なる目的である。
要約すれば本発明は、多軸の部品位置決め手段と埋込み型波面測定ゲージとを含む機械を含む計測システムを較正して位置合わせするための方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このゲージは、平行移動軸と回転的軸間、部品表面座標と機械座標間、および機械座標と埋込みゲージ座標間の空間関係を正確に決定し、この機械と埋込みゲージとの種々のコンポーネントを較正し、またこのゲージを機械に位置合わせする際の不可欠な要素である。このような全体的位置合わせは、複数の重なり合うサブアパーチャー測定値の数学的縫合によってテスト部品の超アパーチャー表面特徴描写をする際に有用であり得る。
【００１５】
最も広い形でこの方法は、機械とゲージとテスト表面とこれらの種々の組合せとの要素の較正と位置合わせとに直接助けとなるように、統合化計測システムにおける多軸部品位置決め機械に埋め込まれた波面測定ゲージの使用を含む。
【００１６】
組み合わされたゲージと機械の重要な使用は、テスト部品がステージに、または機械のスピンドル軸上のチャック上に装着されて、複数のＸ、Ｙ測定値を生成するためにゲージ波面においてスピンドル上で回転する、本明細書では「パートオンマウント（部品マウント取付け）」手順と呼ばれるスピンドル軸位置合わせ手順に在る。これらの測定値は、スピンドルと部品表面と埋込みゲージとの間の幾何学的関係を決定するために処理される。ゲージにおいて球面レンズが使用されるときは、球状のテスト表面を測定することに関してスピンドル軸は、ゲージ焦点に位置合わせされる。ゲージにおいて平面レンズが使用されるときは、平面のテスト表面を測定することに関してスピンドル軸はゲージ波面の伝播方向に位置合わせされる。
【００１７】
計測システムの全ての要素を較正して位置合わせするための全方法は、
ａ）機械回転軸をそれらそれぞれの平行移動軸に粗く位置合わせしてこれらの回転軸に関して公称ゼロ点を設定するステップと、
ｂ）埋込みゲージ本体を機械軸に位置合わせするステップと、
ｃ）埋込みゲージ焦点をＡ回転軸（「スピンドル軸」）（視準テストのためにスピンドル軸に平行な、このステップは焦点合わせ要素が変更されるときは何時でも繰り返されなくてはならないことに留意すること）に位置合わせするステップと、
【００１８】
ｄ）そのように位置合わせされたときにもしまだ正確に知られていなければ、回転軸間の空間的ずれ（オフセット）とモータステップサイズとを決定するステップと、
ｅ）機械回転軸をこれらそれぞれの平行移動軸に正確に位置合わせして埋込みゲージを使用して回転軸に関する正確なゼロ点を設定するステップと、を含む。
【００１９】
本発明の、ならびにその現在好ましい実施形態の前述の、および他の目的と特徴と利点は、添付図面に関連して以下の説明を読むことによって更に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１、２を参照すると本発明による計測システム１０は、波面ゲージ１２、例えば測定時にテスト部品２０を受けて動かすためのステージ１８を有するワークステーションを画定する多軸機械１４に搭載された（に「埋め込まれた」）干渉計を含む。機械運動の構成が、（図２ａに）示されており、６本の機械軸、すなわち平行移動に関する３本（Ｘ、Ｙ、Ｘ）と回転に関する３本（Ａ、Ｂ、Ｃ）が存在する。軸の他の構成（軸の異なる数および／または順序付けを含む）も本発明の範囲内で可能であることは理解されるべきである。これら６本の軸の各々における動きは、例えば従来の搭載および伝動装置を有するステッピングモータアセンブリといったアクチュエータ１６によって独立に制御可能である。これらの機械軸の全ては、自動または手動いずれかの制御下にあり得る。制御のタイプは、このプロセスの本質的な部分ではない。これらの機械軸は、埋込みゲージ波面の焦点３６が非平面テスト部品表面の任意の特定の区間の曲率中心と公称的に一致するように、テスト部品を位置決めしなくてはならない（あるいは公称的に平面状の部品の場合には、ゲージ波面の伝播方向３４がテスト表面法線３８に公称的に平行になるべきである）。これは、図３に示すように、本明細書では表面「共焦点」および／または「ゼロ」位置と呼ばれ、以下更に論じられる（公称的に平坦なテスト部品に関しては図４）。
【００２１】
本発明による計測システムの現在好ましい実施形態では、テスト部品２０を受けるためのチャックまたはステージ１８は、軸Ａに概ね直交するワークステーション表面を画定する。Ｘ、Ｙ軸に沿った平行移動のために埋め込みゲージ１２が取り付けられる。
【００２２】
以下の論議のために、Ｘ、Ｙ、Ｚ運動は互いに直交していることと、Ｂ軸はＹ運動に平行であることと、Ｂ、Ｃ軸は直交していることと、Ａ、Ｃ軸は直交していることとが仮定されている。ＣＮＣ機械で使用されるような高品質の機械プラットフォームに関して、これらの仮定は、ミクロン範囲の表面トポロジーのために必要な誤差範囲内で有効である。更に本明細書で使用されるような取り決めは、Ｂ＝０でＣ＝０のときＡ軸はＺ軸に沿った方向を指すということである。Ｚは、他の如何なるＢ、Ｃ位置でも（無論、これらの１８０°回転を除いて）Ａに平行にならない。ＡをＺに正確に位置合わせするための手段は、更に以下に論じられる。
【００２３】
しかしながら与えられるような大部分のこのような多軸機械に関して、互いに関する、また平行移動軸に関する回転軸の位置は、埋込み型測定ゲージによって測定値を取得するために十分な精度に必ずしも知られてはおらず、またＡをＺに平行にするＢ、Ｃの位置も知られてはいない。更に計測器１０に関して埋め込みゲージ１２は、ワークステーションＺ軸とほぼ平行になるように位置合わせされなくてはならない。最後にステージ１８に取り付けられたテスト部品２０の空間的位置は、ワークステーション軸と埋め込みゲージとに関して特徴付けられなくてはならない。これらの軸とゲージとテスト中の部品との間の空間的関係は、装置の使用中のテスト部品の動きをプログラムする際の数学的特徴付けによって定量化されて、修正または理解され、そして補正されなくてはならない。
【００２４】
十分に正確な部品位置決めのこのような高度の位置合わせおよび／または補正を得るために以下に論じられる方法において、埋込みゲージ１２が機械１４の機械軸に関連して使用されることは本発明の重要な態様である。
【００２５】
さて図３〜７を参照すると、本発明による方法の重要な要素は、Ａ軸と埋込みゲージ１２（および／またはゲージ要素２８または３２）とに関するステージ搭載テスト部品２０（図１を想起すること）の位置の決定であり、この方法要素は本明細書では「パートオンマウント（部品マウント取付け）」手順と呼ばれる。テスト部品は部品３５の表面３３といった公称的に平坦な表面を持つことができるか、あるいは公称的に平坦な表面を持つが部品３７のように楔形であることができるか、あるいは部品４２の凸面４０または部品４４ａ、４４ｂそれぞれの凹面４６ａ、４６ｂといった公称的に球形の面を持つことができる（図３ａ〜３ｃ、８ａ〜８ｃ）。（非球面は十分に小さなアパーチャー（開口）の上では公称的に球形であり得ることに留意のこと。）
【００２６】
この方法は以下のステップ：すなわち
ａ）部品とそのマウント（球状部品に関しては図５ｄに、平面部品に関しては図５ｅに示すような）とをそれぞれ図６ａ（球面）、６ｂ（平面）に示すような埋込みゲージ１２の波面測定フィールド５０ａ（球面状）、５０ｂ（視準）におけるスピンドル／Ａ軸ステージ（図５ｂに示すような）に組み合わせるステップ（典型的には部品は次のステージまたはチャックへの取り付けのためにマウント４８に前もって取り付けられる）と、
【００２７】
ｂ）異なるスピンドル（Ａ軸）回転位置（少なくとも二つの）で一連の部品測定値を取得するステップと、
ｃ）図７に示すように複数のデータ点２２を取得するために各測定値の傾斜成分を抽出するステップと、
ｄ）傾斜・スピンドル位置データに一つの円を当て嵌めるステップと、
【００２８】
ｅ）当て嵌められた円の中心６０および半径２６ベクトルからゲージ・スピンドル間不整合とスピンドル・部品間不整合とを決定するステップと、を含む。
部品測定のためには各Ａ軸位置における傾斜の値だけが必要とされる。これらは、埋込みゲージ測定データに平面当て嵌めを実行すること（および当て嵌め係数を記録すること）によって、または埋込みゲージがこの特定のＡ位置における無視し得る量の傾斜を測定するまで、これらの軸を繰り返し再位置決めして波面を再測定する（最終的軸位置を記録する）ことによって得ることができる。
【００２９】
Ａ（スピンドル）軸の二つ（以上）の異なる位置において測定値を取得した後に、埋込みゲージとスピンドル軸とに関する部品の位置が計算できる。図７に示すように、座標トリプレット２２（Ａ、Ｘ傾斜、Ｙ傾斜）の集まりに、一つの円（Ｘ傾斜／Ｙ傾斜座標面内の）が当て嵌められる。（図７にはＸ傾斜とＹ傾斜だけが実際にプロットされていることが認められるはずであるが、ここではこのような３個のトリプレットの場合が示されている）。これらの当て嵌めパラメータは、この円の中心および半径座標を含む。ゲージ座標原点６２に関して表されるときにベクトル６０になる中心２４は、ゲージ・スピンドル間不整合を表す。円の半径、ベクトル２６は、スピンドル・部品間不整合を表す（描くことのできる半径ベクトルは無数に在り、選択された半径ベクトルは軸Ａのある特定の位置に対応するであろうことに留意すること）。
【００３０】
球状部品に関してベクトル６０（図７における）は、図６ａにおけるゲージ焦点３６とスピンドル軸Ａとの間の変位に対応する。（２Ｄ変位は２Ｄ平面図では正確には描けないことに留意すること。図６ａに示す距離はベクトル６０のｘ成分である。）代替としてこれは、テスト表面の曲率半径Ｒ１で除算してアークサインを取ることによって不整合角として表すことができる。ベクトル２６は、同様にある角度として表すことのできるテスト表面曲率中心６１からスピンドル軸Ａまでの距離を示す。
【００３１】
平面部品（視準波面テストにおける）に関してベクトル６０は、図６ｂにおける視準波面法線６８とスピンドル軸Ａとの間の角度を示す角（横よりむしろ）座標における変位に対応する。ベクトル２６は、テスト表面法線３８とスピンドル軸Ａとの間の角度を示す。
【００３２】
代替としてもしゲージ不整合がゼロまたは他のある既知の値であると仮定すれば、部品・スピンドル間不整合を推定するために単に一つの測定値が必要とされる。図７の半径ベクトル２６は、仮定されたゲージ不整合値（もし不整合値がゼロであると仮定されていれば軸原点）から単一の測定点に引かれ、したがって特定のＡ軸位置における測定された傾斜から、ゲージ不整合に関して仮定された値を減じた値に等しい。当然ながら半径ベクトル２６のこの推定の質は、スピンドル・ゲージ間不整合の推定値（ベクトル６０）の質によって限定される。前述の多数回転方法ほどには正確ではないが、この方法は不整合の初期推定値を与えるためには極めて有用であり、この推定値は他の方法によって精緻化できる。これは、部品・スピンドル間不整合の結果から生じる傾斜が埋込みゲージの傾斜測定能力範囲と比較して大きいときには、特に適切である。このような場合、初期推定値は、パートオンマウント（部品マウント取付け）に必要とされる回転が追加的運動（部品・スピンドル間不整合の初期推定値に基づいた）によって増やされることを可能にし、それによって有効な傾斜測定値を取得するゲージの能力を劇的に増大させる。
【００３３】
本発明による多軸計測システムの幾何学配置を較正するための全体的方法における第１のステップは、以下のように公知の仕方でＢ、Ｃ軸の原点を設定することによって、ＡをＺと平行になるように粗く位置合わせすることである：
【００３４】
ａ）ツーリングピン（図示せず）をＡスピンドル内に取り付け、回転Ｚ軸からインジケータ（図示せず）を離して取り付ける（Ｚを動かすことがインジケータに関してピンを動かすように）。理想的にはこのピンは、ちょうどＡ軸に沿った方向を指すべきであるが、ピンおよび／またはスピンドルが実際には不完全なので、ＹＺ平面内で（Ａに関して）ピン偏向を最大にするようにＡを回転させる。
【００３５】
ｂ）インジケータがピンのＸ変位を測定するように、インジケータを調整する。
ｃ）Ｚにおけるピンに沿った全体的な指示された逃げが最小になるまでＺをジョグして（小刻みに動かして）Ｂを調整することによってＢ原点を見つけ出す。
ｄ）ピンの逃げの最大値がＸＺ平面内で方向付けられるように、Ａを９０°回転させることを、Ｙに関して繰り返す。Ｙ変位を測定するためにインジケータを再方向付けする。
【００３６】
ｅ）Ｚに沿った全体的な指示された逃げが最小になるまで再びＺをジョグして（小刻みに動かして）Ｃを調整することによってＣ原点を見つけ出す。
ＢおよびＣ回転原点は、これで確立されてゼロにされており（Ｂ＝０、Ｃ＝０）、Ａ軸は機械的手段の限度内でＺ軸とほぼ平行になっている。更に正確な位置合わせは、後のステップに開示されるように、本発明による埋込みゲージ１２を使用することによって達成される。
【００３７】
第２のステップは、以下のように埋込みゲージ本体を機械的位置決めシステムに粗く位置合わせすることである：
ａ）内部光軸３１を有する波面３０がゲージを去るように、焦点合わせ要素２８なしで機械プラットフォーム１４にゲージ１２を取り付ける。回転軸は、予め較正しておくべきである（Ｂ、Ｃの位置は、Ａ軸がＺ軸にほぼ平行になるように決まる）。
【００３８】
ｂ）テスト部品として部品３５といったオプティカルフラット（光学的平面）をＡ軸スピンドルステージ１８に取り付けて、埋込みゲージ上で「粗い位置合わせ（粗調整）」モードにする（もし利用可能であれば）。ゲージをＡ軸不整合と決定するために、上記のパートオンマウント（部品マウント取付け）ステップを実行する。この用途では、パートオンマウント（部品マウント取付け）手順は、測定とＡ軸運動とが個別の運動／取得ステップによるよりもむしろオペレータによって（ゲージの粗い位置合わせモードを使用して「目によって」）リアルタイムに実行できるように修正され得る。
【００３９】
ｃ）ゲージ不整合項を消去し、それによって円画像（ここでは図示しないがゲージ制御スクリーンまたはレチクル（網線）上に現れる）を埋込みゲージ光軸に中心合わせするために埋込みゲージの取付けブラケットを傾ける、および／または傾斜させる。これで埋め込みゲージ本体は、ワークステーションに粗く位置合わせされる。
【００４０】
もしこの後で粗い機械回転原点が失われれば（ステップ１で取得された後に）、ステップ１、２を繰り返すよりもむしろ、ステップ２の僅かに修正されたバージョンを実行することができることに留意すること。ゲージ不整合項（この場合、実際には「原点不整合項」である）を最小にするときにゲージの取付けブラケットの傾け・傾斜（ステップ２のような）の代わりに単にＢ、Ｃを調整する。この粗い機械回転原点は、こうして復元されており、ゲージ本体は、なおワークステーションに位置合わせされている。
【００４１】
第３のステップは、干渉計本体に関してゲージを位置合わせして、焦点をＡ軸上に在るようにする機械のＸおよびＹ位置を取得することによって埋込みゲージの焦点合わせ要素２８をワークステーションに精密に位置合わせすることである。
【００４２】
ａ）所望の焦点合わせ要素２８を埋込みゲージ本体に位置合わせする。
ｂ）焦点合わせ要素を内部ゲージ光軸３１に位置合わせする。（軸３１は実際には図３、４の透過要素の背後に在ることに留意すること。例えばもし前述の位置合わせステップが実行されなかったとすれば、外部軸３４は内部ゲージ軸３１に関して曲げられるであろう。）例えばゲージがフィゾー干渉計である場合にはこの焦点合わせ要素は、透過球であって、位置合わせ手順は以下の通りである：
【００４３】
ｉ）干渉計を「位置合わせモード」にする。干渉計レチクルで反射した位置合わせドットに留意すること。透過球のための傾き・傾斜制御を使用してレチクル上でこのドットを目視で中心合わせする。次に干渉計光軸とワークステーションＡ軸との精密な位置合わせを確立する。
【００４４】
ｉｉ）ワークステーションスピンドル（Ａ軸）ステージにオプティカルフラット３６（好ましくは既知の厚さの）を取り付ける。干渉計キャッツアイパターンが現れるまでワークステーションＺ軸をジョグし（小刻みに動かし）、それから透過球傾き／傾斜制御を使用してキャッツアイフリンジ（キャッツアイ縞）をゼロにする。機械のＺ座標フレームにおける焦点合わせ要素の焦点の実際のＺ位置マイナス、オプティカルフラットの厚さであるこの位置におけるワークステーションのＺ位置を記録する。
ｉｉｉ）オプティカルフラット３６を取り外す。
【００４５】
ｃ）テストボール（または原理的には多量のウェッジ（楔）および／または偏心が許容できるが他の公称的にウェッジフリー（楔なし）のテスト部品）をワークステーションスピンドルステージに取り付けて、ゲージに関してＡ軸位置（例えば図７の半径ベクトル６０）を位置決めするためにパートオンマウント（部品マウント取付け）シーケンスを実行することによってＡ軸を埋込みゲージ光軸上に位置決めする。
【００４６】
ｄ）平行移動運動だけを使用して埋込みゲージに関してステージを（したがって部品も）移動させる、すなわちゲージ焦点がＡ軸と一致するようにＸ、Ｙ、Ｚ軸を動かす。Ｘ、Ｙ位置を記録する。これは今ではＡ軸と交差しているゲージ焦点３６の公称位置である。
【００４７】
視準テストが望まれる場合には平面要素３２が使用され（焦点合わせ要素２８よりもむしろ）、位置合わせ手順は幾分異なる。干渉計に透過フラット３２を取り付ける。「位置合わせモード」にし、位置合わせドットをゲージレチクルに中心合わせするために透過要素傾き／傾斜調整を使用する。テストフラット３５（透過フラット開口より小さな開口を有する）をワークステーションスピンドルステージ１８に取り付ける。僅かに修正されたパートオンマウント（部品マウント取付け）シーケンスを実行する：各新しいＡ軸位置において、傾斜データに加えてゲージ座標系における部品のＸ−Ｙ座標（例えば有効な測定データの図心）を抽出して記録する。パートオンマウントに関して標準であるように傾斜データを処理する；これは修正された回転原点（フラットな動きに関する）を取得する。図心データは、図７の場合と同様に処理される。基本的差異は、図７の軸がもはや傾斜／偏心ではなく、各Ａ軸位置における測定の抽出されたＸ−Ｙ座標であるということである。これらのデータを一つの円に当て嵌め、この円の中心を記録する。この円の中心は、埋込みゲージの座標系におけるＡ軸位置（回転の中心）である。
【００４８】
第４のステップは、Ａ、Ｂ、Ｃ軸（図１を参照）間の空間的分離とモータ１６のステップのスケールと機械に関するゲージ焦点位置（図４を参照）とを決定することによってＣＮＣ機械の幾何学配置を較正することである。それからこれらの定数は、ＣＮＣコントローラ内にプログラムすることができる。これらの値の全ては、この手順によって計算できるが、必ずしも計算の必要はないことに留意すること。例えばモータステップのスケールは、しばしば他の手段を介して更に正確に達成でき、また比較的小さな行程を有する回転軸（例えば、Ｃがほんの僅かな行程範囲しか持たない場合）は、正確な較正を必要としない（したがって、より低い精度の方法で十分であろう）。更にいったんこれらの値が計算されれば、これらの値は再び較正される必要はない（機械に何か激しいことでも起こらなければ）。
【００４９】
図２ａ、２ｂを参照すると較正すべき機械定数は以下の通りである：
ａ）ステッピングモータのステップ幅の物理的サイズ（δｘ，δｙ，δｚｍｍ／ステップ）、ここでＸ＝ξδｘ、Ｙ＝ηδｙ、Ｚ＝ζδｚであり、またξ、η、ζは「モータステップ」単位での軸位置である、
ｂ）Ｚ方向（ｚｃ）におけるＢ、Ｃ間のずれ（オフセット）、
ｃ）Ｘ方向（ｘｂ）におけるＡ、Ｂ間のずれ（オフセット）、
ｄ）Ｙ方向（ｙｃ）におけるＡ、Ｃ間のずれ（オフセット）、後者はＣ行程が制限されている場合には実際には必要でない、
【００５０】
ｅ）Ｂから部品の曲率中心までの距離（ｚＦ）（図６ａを参照）から導き出され（平坦なテスト部品には適用できない）、この部品がスピンドル上にどのように置かれているかの知識を必要とする、Ｂからスピンドル面までの距離。
Ａ、Ｂ、Ｃ軸間の空間的分離を決定することによってＣＮＣ機械の幾何学配置を較正するために（図１、２ａ、２ｂを参照）、
【００５１】
ａ）スピンドル内に高い数値的開口と低いウェッジの部品（すなわちボール）を取り付ける。
ｂ）Ａ軸がゲージ焦点３６を通るようにＸ、Ｙを動かす。
ｃ）部品内の如何なるウェッジもｘ軸に沿った方向に向ける（フリンジ（縞）が垂直になるまでＡを回転させる）。
ｄ）Ｘ、Ｙ、Ｚを使用して共焦点位置（図３に示すような）を見出す（Ｂ、Ｃは両者とも０であるべきである）。
ｅ）幾つかの位置に関して以下のステップを繰り返す：
【００５２】
ｉ）ある新しい値にまでＢを回転させる（例えば５度増加させる）、
ｉｉ）ＸとＺだけを使用して干渉ゼロを見出す、
ｉｉｉ）ＢがＸ−Ｚ平面に垂直でないことを示す、ゼロにするために必要とされる如何なるＹ調整にも注意する、
ｉｖ）Ｘ、Ｚ、Ｂ位置を記録する、
ｆ）以下の式を最小にする（例えば、最小二乗法調整を介して）：
【００５３】
【数１】
2007515641.tif 000003
【００５４】
ここでゼロが（ｎ＋１）位置で取得され、また適合パラメータがＰ（部品偏心）とＱ（ｘｂ／δｘ）とＲ（ｚＦ／δｘ）とＳ（δｚ／δｘ）であることを仮定している。他の回転軸と平行移動軸との間の関係に関して上記のステップｅ）とｆ）とを修正することは簡単である（例えば、ｙｃはＣ、Ｙ、Ｚ運動と最小化するためのアナログ式とによって取得されるであろう）。
【００５５】
図８を参照すると、第５のステップは、単に機械的手段によるよりもむしろ埋込みゲージの使用によってＡ、Ｚ軸のより正確な位置合わせを取得することである。このステップは、好ましくは同じ焦点合わせ要素２８を有する、Ｚ軸に沿ったステージ１８の二つ以上の異なる位置における共焦点でテストすることを必要とする。これは例えば、テスト部品４２、４６といった異なる曲率半径を有する二つ以上の球状テスト部品の使用によって達成できる。原理的には異なる長さのマウントで同じ部品が使用できるであろうが、Ａ−Ｚ角度測定の精度を最大にするためには、異なる共焦点測定のＺ位置間の大きな差異が望ましい。Ａ−Ｚ不整合角度値における不確実性の予測を得るために、追加の部品と最小二乗法調整とが使用できる。
【００５６】
ａ）最初に好都合な焦点合わせ要素２８（利用可能なテスト部品を測定できる）を選択する。
ｂ）それから相次いで各テスト部品にパートオンマウント（部品マウント取付け）手順を実行し、各部品に関して横方向ゲージ不整合項（ｘ、ｙ座標におけるＡ軸からゲージ焦点までの変位６０）を記録する。図８ｃは、どのようにしてＡ−Ｚ不整合角７０がＺの異なる値において大きく異なるスピンドル・ゲージ間不整合を引き起こし得るかを示す。図８ｃには、システムのＸ、Ｙがスピンドル・ゲージ間不整合を持たないように調整された場合（ＺとＡ−Ｚ不整合角と取付けのこの特定の場合）の部品４６の凹面４４が示されている。すなわちスピンドル軸Ａはゲージ焦点３６を横切っている。しかしながらステージが部品４２上の凸面４４をテストするために上昇する（Ｚ方向に）（Ｘ、Ｙの相対位置を一定に保ちながら）と、図８ｃの中心の矢印７２によって示されるように、この新しいＺ位置に大きなスピンドル・ゲージ間不整合を導入するように、スピンドル・ゲージ間不整合７０が示されている。この誘導されたゲージ・スピンドル間誤差の量は、これら二つの測定値間のＺ方向の差に不整合角のタンジェントを乗じたものに等しいことに留意すること。単純化するために部品４２、４６の部品・スピンドル間不整合は、この図ではゼロであるように示されており、誤差はＸ方向（平面図）にだけ示されているが、これらはこのプロセスの本質的特徴ではない。
【００５７】
ｃ）Ｚ位置に対する各次元（すなわちＸ対ＺおよびＹ対Ｚ）における不整合項に線形適合を実行する；この線の傾斜はＡ−Ｚ不整合角７０のタンジェントである。
ｄ）この不整合角だけＢ、Ｃ原点を調整する（不整合角を除去するために）。
ｅ）位置合わせを確認するため、および／またはより正確な位置合わせまで反復するためにこの全プロセスを繰り返す（目標は不整合のないことであり、すなわちＡ軸は機械の位置決め精度内でＺ軸に平行になることである）。
【００５８】
本発明によればこのパートオンマウント方法は、外部の計測装置および／または退屈な機械的方法に頼らずに種々の機械と埋込みゲージの位置合わせを実行することにとって極めて重要である。しかしながら更に本方法は、他の幾つかの用途にも適用可能である。例えばパートオンマウント方法から得られる計算値の一つは、スピンドル軸に関するウェッジ（および／または球に関する偏心）である。ウェッジと偏心の測定は、またある幾つかの場合には最小化は、それ自身で有用な試みである（機械と埋め込みゲージの位置合わせとは独立して）。本方法は、幾つかの仕方でこのような用途に適応できる。
【００５９】
球形に関してパートオンマウント方法は、偏心からの傾斜を明確にしない（球面の点対称性のせいで）。しかしながらテスト部品の物理的エッジを登録し、それによってパートオンマウントとは独立に中心軸を確立するために、他の方法が使用できる。したがってもしパートオンマウント方法とは独立にテスト表面の偏心またはウェッジのいずれかが測定できれば、他の未知の値を抽出するためにパートオンマウントが使用できる。例えば丸いエッジを有する部品（光学的用途では一般的な）は、従来の機械的方法（部品のエッジに機械的インジケータを位置決めし、部品が中心に合うまで繰り返しスピンドルを回転させて部品上でタッピングする（軽く叩く）といった）を使用してスピンドルに関して中心合わせされる。それからパートオンマウントが実行され、偏心はパートオンマウント処理に先立って除去されているので、部品ウェッジの値（中心合わせの質に更に限定された精度）を返すであろう。
【００６０】
同様に、異なる誤差因子の部品・スピンドル間不整合への寄与を分離するためにパートオンマウント方法と連携して、いわゆる反転方法が使用できる。例えばもし部品（部品３７のような、両面は公称的に平坦であるが必ずしも平行でない）がスピンドルステージ１８上に直接置かれたとすると、部品・スピンドル間不整合項は、二つの主要な寄与因子：部品３７の表面・裏面間の角度と、スピンドル面法線とスピンドル軸との間の角（すなわちスピンドル面および／または中間部品取付け具とスピンドル軸との非垂直性）と、を有する。スピンドルに関して部品を１８０°回転させることによって（スピンドルを１８０°回転させることによってではない！）誤差寄与は逆になる。これらの構成の両者においてパートオンマウントを実行することは、部品・ステージ間およびステージ・スピンドル軸間の不整合成分が分離されてスピンドル・部品間不整合とは独立に決定されることを可能にする。パートオンマウント手法によって測定された誤差寄与をより複雑な部品および取付け構成から分離するために同じ反転原理が使用できる。
【００６１】
このような誤差分離が反転方法に限定されないことは無論である。特定のコンポーネントの不整合寄与を分離できる如何なる測定手法も適用可能である。例えばスピンドル面テーパーは、機械的インジケータによって測定できるであろう。この結果は、テスト部品の表面・裏面間の角（ウェッジ）をスピンドル面から分離するために前述の平坦な部品のパートオンマウント測定値から（ベクトル的に）減算され得るであろう。このような方法の精度は取付けが再現可能（運動学的）である度合いに限定されることが理解される。
【００６２】
部品の曲率中心は、ある機械的表示方法を使用する代わりに埋込みゲージを使用することによってスピンドル軸に位置合わせできる。部品位置決めを調整するために機械的手段（例えば部品エッジの極めて穏やかなタッピング（軽い叩き）による）を使用しなくてはならないのは無論であるが、パートオンマウント方法は部品・スピンドル間不整合のその位置での測定値を与え、それによってこのような不整合が最小化されることを可能にする。
【００６３】
これらの較正方法に基づいてプログラムされた運動の精度が基本的な仮定（例えば軸の直交性）の質と、較正が導き出される測定値の不確実性とによって限定されることは理解される。
【００６４】
これらのステップの較正「寿命」は次の通りである：ステップ１、４は、如何なる主要な機械損傷も防止して、所定の機械に関して１回だけ実行される必要がある。ステップ２、５は、干渉計がシステムに最初に取り付けられるとき、または回転軸原点（Ｚに平行なＡ）が失われた場合（例えばステッピングモータシステムにおけるステップのカウントの喪失から）に実行される。ステップ３は、焦点合わせ要素が変更されたときは何時でも実行される。パートオンマウントは、部品が機械に取り付けられたときは何時でも、また他のステップの一部のサブステップとしても実行される。
【００６５】
本発明は種々の特定の実施形態を参照して説明されたが、前述の本発明の考えの精神と範囲の内で多くの変更が実施できることは理解されるべきである。したがって本発明は前述の実施形態に限定されず、請求項の言葉によって定義された全範囲を有するであろうことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明による多軸計測システムの等角投影図である。
【図２ａ】図１に示す器械に具体化された３本の平行移動軸と３本の回転軸の模式等角投影図である。
【図２ｂ】図２ａに示す回転軸間のずれ（オフセット）の模式等角投影図である。
【図３】テスト表面の公称曲率中心が埋込みゲージから現れる球形波面の中心に密に整合するようにテスト部品が位置決めされた、種々の球状テスト部品（図３ａ〜３ｃ）の共焦点／ゼロ位置決めを示す模式図である。
【図４】テスト表面法線がフィールドの伝播方向と平行になるようにテスト部品が位置決めされた、埋込みゲージによって放射される視準された光フィールドにおける種々の平面テスト部品（図４ａ〜４ｂ）の位置決めを示す模式図である。
【図５ａ】埋込みゲージ内に配置された球状ゲージ焦点合わせ要素（例えば、埋込みゲージがフィゾー干渉計である場合の透過球）を含む本発明による測定システムの積み重ね可能なコンポーネントを示す模式図である。
【図５ｂ】軸Ｂの周りに回転可能なステージ上に固定されたスピンドル軸Ａを含む本発明による測定システムの積み重ね可能なコンポーネントを示す模式図である。
【図５ｃ】埋込みゲージ内に配置された透過フラットを含む本発明による測定システムの積み重ね可能なコンポーネントを示す模式図である。
【図５ｄ】マウント上の任意位置に配置された球状テスト部品を含む本発明による測定システムの積み重ね可能なコンポーネントを示す模式図である。
【図５ｅ】ウェッジを持ち、マウント上に配置された平坦なテスト部品を含む本発明による測定システムの積み重ね可能なコンポーネントを示す模式図である。
【図６】図６ａは、球状部品を測定するために組立て品が図５ａに示す埋込みゲージの測定範囲内に配置されている、図５ｂに示すような軸Ｂの周りの回転のためにスピンドル軸Ａ上に配置された図５ｄからの球状テスト部品とマウントとを示す模式図、図６ｂは、図５ｃに示すような視準された光フィールドの放射のために構成された埋込みゲージの測定範囲内に組立て品が配置されている、図５ｂに示すような軸Ｂの周りの回転のためにスピンドル軸Ａ上に配置された図５ｅからの平面テスト部品とマウントとを示す模式図である。
【図７】部品の公称曲率中心とスピンドル軸Ａとゲージ焦点との間の距離（または平面部品の場合は、スピンドル軸と部品表面法線とゲージ法線との間の角度）を決定するための方法を示す模式図である。
【図８】図８ａは、位置合わせ誤差を例示するための、公称曲率半径Ｒ１を有するサンプル凸面部品を示す図、図８ｂは、公称曲率半径Ｒ２を有するサンプル凹面部品を示す図、図８ｃは、図８ａ、８ｂに示すサンプル部品の場合の軸Ｚに位置合わせされていない軸Ａによって導入された位置合わせ誤差を示す模式図である。
【図１】
2007515641.tif 000004
【図２ａ】
2007515641.tif 000005
【図２ｂ】
2007515641.tif 000006
【図３ａ】
2007515641.tif 000007
【図３ｂ】
2007515641.tif 000008
【図３ｃ】
2007515641.tif 000009
【図３ｄ】
2007515641.tif 000010
【図４ａ】
2007515641.tif 000011
【図４ｂ】
2007515641.tif 000012
【図４ｃ】
2007515641.tif 000013
【図５ａ】
2007515641.tif 000014
【図５ｂ】
2007515641.tif 000015
【図５ｃ】
2007515641.tif 000016
【図５ｄ】
2007515641.tif 000017
【図５ｅ】
2007515641.tif 000018
【図６ａ】
2007515641.tif 000019
【図６ｂ】
2007515641.tif 000020
【図７】
2007515641.tif 000021
【図８ａ】
2007515641.tif 000022
【図８ｂ】
2007515641.tif 000023
【図８ｃ】
2007515641.tif 000024
【国際調査報告】
2007515641.tif 000025