(57)【要約】      （修正有）【課題】回転対称物体の軸方向の輪郭測定システムの単純な較正が可能な較正アーチファクトの提供。【解決手段】光学検出装置の軸方向延長に沿って回転対称物体の輪郭測定するように構成し、上に非透明材料の較正要素１４を有する透明基板１１を有し、較正要素が１つの較正要素群１５ａ、１５ｂを形成し、それぞれが複数の第１の要素１９を有する２つの要素行１８で、その中心がそれぞれ第１のアーチファクト座標方向の線上に配置され、座標方向に対して直角に向けられた第２のアーチファクト座標方向の要素列距離で配置されており、前記第１のアーチファクト座標方向に直接隣接する要素行の２つの第１の要素の中心は各々が同じ第１の要素距離を有し、２つの要素行と第２の要素行列２０であって、それは、第１のアーチファクト座標方向において複数の行を形成し、第２のアーチファクト座標方向において要素行列の複数の列を形成し、行または列において直接隣接する２つの第２の要素の中心は第２の要素行列と、不透明材料の円形境界で囲まれた円形領域とを含む。【選択図】図１
0003221862.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
光学検出装置を有し、その軸方向延長に沿って回転対称物体の輪郭を測定するように構成され、上に非透明材料で作られた較正要素（１４）を有する透明基板（１１）を有し、前記較正要素（１４）が少なくとも１つの較正要素群（１５ａ、１５ｂ）を形成する、測定システムのための較正アーチファクト（１０）であって、
前記少なくとも１つの較正要素群が、
それぞれが複数の第１の要素（１９）を有する２つの要素行（１８）であって、要素行（１８）の前記第１の要素（１９）の中心がそれぞれ第１のアーチファクト座標方向（ＺＳ）の線上に配置され、これらの線が第１のアーチファクト座標方向（ＺＳ）に対して直角に向けられた第２のアーチファクト座標方向（ＸＳ）の要素列距離（ｄｒ）で配置されており、前記第１のアーチファクト座標方向（ＺＳ）に直接隣接する要素行（１８）の２つの第１の要素（１９）の中心は各々が同じ第１の要素距離（ｄ１）を有する、前記２つの要素行（１８）と、
第２の要素（２１）からなる要素行列（２０）であって、前記第２の要素（２１）は、第１のアーチファクト座標方向（ＺＳ）において複数の行（２３）を形成し、かつ、第２のアーチファクト座標方向（ＸＳ）において前記要素行列の複数の列（２２）を形成し、行（２３）および／または列（２２）において直接隣接する２つの第２の要素（２１）の中心は第２の要素距離（ｄ２）を有する、前記要素行列（２０）と、
不透明材料で完全に満たされた中実の円形表面（２９）と、
不透明材料で作られた円形境界（３０）で完全に囲まれた円形領域と、
を含む較正アーチファクト。
【請求項２】
要素列（１８）の１つの第１の要素（１９）の中心と要素列（１８）の他の第１の要素（１９）の中心とが、前記第２のアーチファクト座標方向（ＸＳ）に延びる線上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の較正アーチファクト。
【請求項３】
２番目の元素距離（ｄ２）が同じ較正要素群（１５ａ、１５ｂ）内の１番目の元素距離（ｄ１）より小さいことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の較正アーチファクト。
【請求項４】
同じ較正要素群（１５ａ、１５ｂ）内の第１の要素距離（ｄ１）が、第２の要素距離（ｄ２）の整数倍であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の較正アーチファクト。
【請求項５】
前記要素列距離（ｄｒ）は、前記第２の要素距離（ｄ２）の整数倍であることを特徴とする、請求項１に記載の較正アーチファクト。
【請求項６】
同じ較正要素グループ（１５ａ、１５ｂ）内の第１のアーチファクト座標方向（ＺＳ）における２つの要素行（１８）が、それぞれの要素マトリックス（２０）を通して連続することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の較正アーチファクト。
【請求項７】
２つの較正要素群（１５ａ、１５ｂ）が存在し、一方の較正要素群（１５ｂ）の２つの要素列（１８）の複数の第１の要素（１９）が、それぞれの他方の較正要素群（１５ａ）の要素マトリックス（２０）の第２の要素（２１）の間に配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の較正アーチファクト。
【請求項８】
光学検出ユニットの分解能を決定するためのテストパターン（２９）を形成する少なくとも１つの他の較正要素（１４）が存在することを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の較正アーチファクト。
【請求項９】
前記少なくとも１つのテストパターン（２７）は不透明材料で作られた円形セクタ（２８）を有する円形形状を有し、前記円形セクタ（２８）は、周方向に規則正しく分布して互いに間隔を置いて配置されることを特徴とする、請求項８に記載の較正アーチファクト。
【請求項１０】
前記第１のアーチファクト座標方向（ＺＳ）または前記第２のアーチファクト座標方向（ＸＳ）に延在する、少なくとも１つの直線（３１、３２）の形態の少なくとも１つの他の較正要素（１４）が存在することを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の較正アーチファクト。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのテストパターン（２７）および／または前記少なくとも１つの直線（３１、３２）が、複数の較正要素群（１５ａ、１５ｂ）に関連付けられた較正要素（１４）を表すことを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の較正アーチファクト。
【請求項１２】
キャリブレーションアーチファクト（１０）のための保持装置（４０）であって、
その外面に計測系内への配置のための保持手段（７０）を有するフレーム（４１）を有し、
キャリブレーションアーチファクト（１０）の両側に配置されるように構成された２つの別個の保持部（４５）を有し、
フレーム（４１）上を移動可能に保持部（４５）を取り付けるように構成された取付装置（５２）を有し、
フレーム（４１）に対して保持部（４５）の位置及び向きを調整するように構成された調整可能な調整装置（５３）を有する、
ことを特徴とする保持装置。
【請求項１３】
前記調整装置（５３）は、前記フレーム（４１）に対する前記保持部（４５）の位置及び向きを複数の自由度で調整するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の保持装置。
【請求項１４】
前記調整装置（５３）は、調整されるべき各自由度に対して別個の調整要素（６６）を有することを特徴とする、請求項１２または請求項１３に記載の保持装置。
【請求項１５】
各調整要素（６６）が、それぞれの調整軸（Ｊ）に沿って移動可能な位置決めストップ（６７）を有することを特徴とする、請求項１４に記載の保持装置。
【請求項１６】
前記取り付け装置（５２）は、前記フレーム（４１）上に移動可能に取り付けられ、前記保持部（４５）の各々と移動不能に接続される支持要素（５４）を有することを特徴とする、請求項１２〜請求項１５のいずれか一項に記載の保持装置。
【請求項１７】
前記フレーム（４１）と前記支持要素（５４）との間にプレテンション力を生成する、各支持要素（５４）に割り当てられた取付要素（６１）を特徴とする請求項１６に記載の保持装置。
【請求項１８】
各取付要素（６１）のプレテンション力が、調整軸（Ｊ）の１つに平行な位置決めストップ（６７）に対して保持部（４５）を押すことを特徴とする、請求項１５又は請求項１７に記載の保持装置。
【請求項１９】
各保持部（４５）が、停止突起（４７、４８）によって互いに直角に配向された２つの方向（ＸＳ、ＺＳ）の各々において境界付けられた支持面（４６）を有することを特徴とする、請求項１２〜請求項１８のいずれか一項に記載の保持装置。
【請求項２０】
各保持部（４５）は互いに直角に位置する２つの保持部材を有し、各保持部材は、支持面（４６）の一部と停止突起（４７、４８）とを有することを特徴とする請求項１９に記載の保持装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、軸方向に回転対称である物体の輪郭を測定する、例えばシャフトまたは他の細長い物体を測定するように構成された測定システムのための較正アーチファクト、およびそのような較正アーチファクトのための保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
較正アーチファクトは例えば、ＵＳ６７０４１０２Ｂ２に開示されている。この文献では、基板が光学検出装置によって検出することができる様々な幾何学的較正要素をその上に置く。既知の較正アーチファクトは光学検出装置の様々な倍率に適していると考えられ、この目的のために、異なるサイズの幾何学的較正要素を有する。
【０００３】
ＤＥ１０２０１５１２２８４２Ａ１は、カメラを有する３Ｄ検出装置の較正のための様々な較正要素と、プロジェクタの較正のためのミラーとを有する較正プレートを開示している。
【０００４】
ＤＥ４４３９５５７Ａ１は同心円を有し、異なる倍率の測定システムの光学検出装置の較正に使用できるレチクルを記載している。選択された倍率に応じて、同心リングの１つが常に正しいサイズで描かれる。
【０００５】
ＤＥ２０２００７００７７８６Ｕ１は、光学測定装置のための試験体を記載している。試験体は、その上に様々なサイズの較正要素を有するので、光学検出装置の異なる倍率に対して同じ試験体で較正することが可能である。較正要素という用語は例えば、一連の線、長方形、正方形、実円、環などを記述するために使用される。
【０００６】
ＷＯ０３／０２３３２１Ａ１は、調整または測定システムの軸の調整のための二次元較正フィールドの使用を記載している。測定プロセスは、並進偏差、回転偏差、および直角偏差を検出するべきである。
【０００７】
したがって、既知の較正アーチファクトは、測定システムの機械軸の調整のため、または測定システムの光学検出デバイスの較正のために使用される。
【０００８】
一般に、回転対称物体、特にシャフトの輪郭を測定するための光学測定システムは、光学検出装置として少なくとも１つのラインカメラまたは１つのマトリックスカメラを使用する。測定は透過光で行われる。測定されるべき物体は、通常、照明および光学検出装置のテレセントリック範囲に配置される。特にテレセントリック範囲では、正確な測定のためにシャフトの縦軸の高さに対する較正が必要である。この較正は例えば、数学的な補正によって、これらの誤差を排除することができるように、測定システムの測定誤差を完全に決定することができなければならない。      
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
本考案の目的は回転対称物体の軸方向の輪郭を測定するための測定システムの単純な較正を可能にする較正アーチファクトを示すことであり、この測定システムは、単一のセットアップ動作において同じ較正アーチファクトで較正されるべき光学検出デバイスを有する。別の目的は、較正アーチファクトのための適切な保持装置を作り出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１の特徴を有する較正アーチファクトと、請求項１２の特徴を有する保持装置とによって達成される。
【００１１】
較正アーチファクトは測定システムの較正のために構成され、この測定システムは光学検出デバイスを有し、軸方向における回転対称物体の輪郭の測定、例えば、シャフトまたは他の細長い物体の測定のために構成される。したがって、測定システムをシャフト測定システムと呼ぶこともできる。
【００１２】
較正アーチファクトは好ましくはガラスで作られた透明基板を有し、その上に、不透明材料で作られた複数の較正要素が配置される。好ましくは、全ての較正要素が基板の同じ表面上に配置される。例えば、存在する較正要素は、基板上のクロム層によって形成することができる。全ての較正要素は、正または負の構造要素の形態であり得る。負の構造要素（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ）は、透明な幾何学的形状に隣接する。正の構造要素（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ）は好ましくはその表面全体にわたって、不透明な幾何学的形状を覆い、好ましくはいかなる透明領域をも取り囲まない。
【００１３】
較正要素は１つまたは複数の較正要素グループを形成し、その各々は、測定システムの関連する光学検出デバイスの較正のために構成される。
【００１４】
２つの要素行が存在し、各々が各較正要素群に対して複数の第１の要素を有する。各要素列のこれらの第１の要素の中心または交点は、較正アーチファクトの第１のアーチファクト座標方向に延びる線上に配置される。それぞれの要素行の第１の要素が配置されるラインは較正アーチファクトの第２のアーチファクト座標方向における要素列距離を有し、この第２のアーチファクト座標方向は、第１のアーチファクト座標方向に対して直角である。要素列の各２つの直接隣接する第１の要素の中心または交差点は、第１のアーチファクト座標方向において同じ第１の要素距離を有する。
【００１５】
第１の要素は例えば、円形要素及び／又は十字形及び／又は他の適切な幾何学的要素によって形成することができる。好ましくは、第１の要素が中実の円(ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ)によって形成される。
【００１６】
さらに、較正要素は、第２の要素からなる要素マトリクスを有する。第２の要素は第１の要素と同様に、円、好ましくは中実の円、十字、またはその種類の物とすることができる。第１のアーチファクト座標方向において、第２の要素は複数の行を形成し、第２のアーチファクト座標方向において、それらは要素行列の複数の列を形成する。行および／または列における、その種の２つの直接隣接する第２の要素の中心、交差点、または点は、第２の要素距離を有する。第２の要素距離は行方向および列方向において、同じサイズであってもよいし、異なるサイズであってもよい。好ましくは、要素マトリックスの行および列が要素マトリックスが画像領域に配置され、カメラと較正アーチファクトとの間に相対運動が生じない場合、カメラチップの使用済み画像領域を完全にラスタ化する。概して、これは、要素マトリックスの異なる数の行および列をもたらす。行の数および列の数も、同じサイズとすることができる。
【００１７】
別の較正要素は不透明材料によって完全に充填された中実の円形表面と、不透明材料によって境界が定められた少なくとも１つの透明または充填されていない円形領域とによって形成され、この円形領域は円形境界と呼ぶことができる。円形境界の内面は、好ましくは不透明な材料を完全に含まない。実線の円面と円形の境界は、要素列間の領域に配置することができる。
【００１８】
ソリッドサークル表面は、外径を測定するために光学検出デバイスによって使用され得る。円形の境界は、内径を測定するために光学検出装置によって使用され得る。代替的に又は追加的に、中実の円表面及び／又は円形の境界の各々について真円度を決定することも可能である。外側の円または中実の円および円形のエッジングのこれらの異なる測定は、外側輪郭および内側輪郭の各測定について別々の適切な補正関数を決定することを可能にする。
【００１９】
２つの要素列の助けにより、較正アーチファクトと光学検出デバイスとの間の相対位置または相対運動に関して、較正プロセスが較正された測定システム上で実行されるべき物体の測定に対応するか、またはそれに近づくように、測定システムを較正することが可能である。例えば、まず、測定システムの軸の軸移動を軸方向に較正することができる。第２に、軸方向の軸移動の直線性を試験および／または測定することができる。手段要素列によって、第１の要素距離の指定された格子において真直度測定を実行すること、および／または要素列に沿った第１の要素間の距離を測定すること、ならびに、測定対象の回転対称物体、例えば測定対象のシャフトが較正された測定系内に配置される軸方向の場所においてそうすることができる。
【００２０】
好ましくは、要素列距離が測定されるべきシャフトの最大直径と少なくとも同じ大きさである。
【００２１】
要素マトリクスの手段により、光軸に対して直角な平面における光検知装置の歪みを検知することができる。さらに、検出装置の光軸または測定システムの別の基準軸に対する較正アーチファクトまたは基板の傾斜を決定することが可能である。要素マトリックスのエッジ側の行または列の距離が大きいほど、傾きを決定する際の達成可能な精度は大きくなる。好ましくは、距離がいわば、要素マトリックスがカメラチップの画像領域を完全に満たすように選択される。
【００２２】
このような較正アーチファクトにより、例えば、シャフト測定用に構成された測定システムを較正することが可能である。較正中に、光学検出装置自体、および測定に使用される測定システムの機械軸の両方を考慮に入れることができる。複数の異なる垂線、試験体、またはこの種のものは、測定システムの完全な較正に必要ではない。これは、キャリブレーションアーチファクトの手段によって、いわば、単一の設定動作において達成される。
【００２３】
好ましくは一方の要素行の第１の要素の中心または交差点と、それぞれの他方の要素行の第１の要素の中心または交差点は第２のアーチファクト座標方向に延びる線上に位置する。したがって、２つの要素行の第１の要素は、それぞれ、第２のアーチファクト座標方向において共通の線上に配置される対を形成する。較正アーチファクトがそれが使用される位置にあるとき、第１のアーチファクト座標方向は測定されるべき回転対称物体の軸方向に対応し、第２のアーチファクト座標方向は、それに対して直角に向けられる。
【００２４】
好ましい実施形態では、第２の要素距離が第１の要素距離よりも小さい。
【００２５】
第１の要素距離が第２の要素距離の整数倍である場合、さらに好ましい。好ましくは、第２の要素距離が第１の要素距離よりも５分の１である。１つの例示的な実施形態では、第１の要素距離は５ｍｍであり、第２の要素距離は１ｍｍである。
【００２６】
さらに、要素列距離が第２の要素距離の整数倍であると有利である。
【００２７】
一例では、第１および／または第２の要素が０．４ｍｍ〜０．６ｍｍの直径を有することができる円、特に中実の円によって形成される。
【００２８】
好ましくは、要素行列の２つの最も外側の行の第２の要素の中心または交差点が要素列距離よりも大きい距離だけ互いに分離される。したがって、第２のアーチファクト座標方向における要素行列のサイズは、要素列距離よりも大きいことが好ましい。
【００２９】
２つの要素行が第１のアーチファクト座標方向において要素行列を通して連続し、各要素行の第１の要素が、第１のアーチファクト座標方向において要素行列の両側に存在することが好ましい。要素行列の領域において、要素行の各第１の要素は、要素行列の第２の要素と一致することができる。したがって、当該要素行において、第２の要素の一部は、当該要素行の第１の要素と一致することができる。
【００３０】
好ましい例示的な実施形態は第１および第２の要素に加えて、少なくとも１つの他の較正要素を有することができ、この較正要素は例えば、光学検出ユニットの分解能を決定するためのテストパターンを形成することができる。テストパターンは例えば、不透明材料で作られた円形のセクタを有する円形の形状を有することができ、これらのセクタは、周方向に規則的に分布して互いに間隔を置いて配置される。テストパターンは例えば、いわゆる「シーメンススター(Ｓｉｅｍｅｎｓ  ｓｔａｒ)」とすることができる。好ましくは、例３によれば、複数のそのようなテストパターンが存在し、これらの複数のテストパターンは同一であることができる。
【００３１】
少なくとも１つのテストパターンが、２つの要素列の間の基板の領域に配置されていると有利である。
【００３２】
別の較正要素は、少なくとも１つの直線によって形成されることが好ましい。少なくとも１つの直線は、第１のアーチファクト座標方向または第２のアーチファクト座標方向に延びることができる。較正要素として、第１のアーチファクト座標方向に延在する１つ以上の線と、第２のアーチファクト座標方向に延在する１つ以上の線とを配置することも可能である。第１のアーチファクト座標方向に延在する線は、２つの要素行の間の正中線から既知の距離を置いて、中心から外れて配置することができる。
【００３３】
少なくとも１つのラインは好ましくは第２の要素の列または行の代わりに、要素マトリックスを通過することができる。線は例えば、直接隣接する列または行における第２の要素の中心または交差点の間の中心に配置することができる。
【００３４】
１つの例示的な実施形態では要素マトリックスの複数の、好ましくは３つの選択された第２の要素は異なる寸法、好ましくは他の第２の要素よりも大きい寸法、例えばより大きい外径を有することができる。これらの選択された第２の要素は、第１のアーチファクト座標方向に関して及び／又は第２のアーチファクト座標方向に関して鏡像対称ではない多角形、例えば三角形を形成する。これにより、較正アーチファクトの前面と背面とが異なることが可能になる。
【００３５】
本考案のキャリブレーションアーチファクト用保持装置はフレームを有し、このフレームはその外面に、計測系内に配置するための保持手段を有する。保持手段は好ましくは測定対象物、例えば測定対象のシャフトと同じ方法で、その代わりに、測定系内に保持装置を配置することができるように設計される。フレーム上の保持手段は、較正のために計測装置のワークピースホルダに較正アーチファクトをクランプすることができる。測定システムの保持のクランプ力は、フレームによって吸収され、較正アーチファクトに伝達されない。
【００３６】
１つの例示的な実施形態では、保持手段がフレームの対向する両側に共通の保持軸上に配置され、それぞれが外部から、例えば計測装置のワークピースホルダの心押し台中心までアクセス可能な２つの円錐形の凹部によって形成することができる。
【００３７】
保持装置はまた、較正アーチファクトの２つの場所、特に第１のアーチファクト座標方向における較正アーチファクトの両側に配置されるように構成された２つの別個の保持部を含む。保持部は、摩擦によって、および／または形状適合方式で、および／または好ましくは材料結合によって、較正アーチファクトと接続することができる。一実施形態では、較正アーチファクトが保持部品で接合される。
【００３８】
保持装置の取付装置は、保持部品をフレームに移動可能に取り付けるように構成される。調整可能な調整装置は、フレームに対する保持部の位置および向きを調整することができる。その結果、調整デバイスはフレームおよび光学検出デバイスに対する較正アーチファクトまたは基板の向きを調整することができ、特に、測定システムの光学検出デバイスの光軸に対して直角に配向することができる。
【００３９】
調整装置が、フレームに対する保持部の位置および向きを複数、好ましくは５または６自由度で調整するように構成される場合、有利である。これにより、例えば、較正アーチファクトの座標原点を空間内の指定された位置に移動させることも可能になる。調整されるべき各自由度について、調整装置は別個の調整要素を有することが好ましい。存在する全ての調整要素は例えば、それぞれの調整軸に沿って移動可能な位置決めストッパを有することができ、又はこのような位置決めストッパによって形成することができる。例えば、フレームのねじ穴に保持されるねじ付きボルトを位置決め止めとして使用することができる。
【００４０】
好ましい例示的な実施形態では、取り付け装置がフレーム上に移動可能に、特に弾性的に移動可能に取り付けられた支持要素を有する。支持要素は、好ましくは保持部と不動に連結される。支持要素は、ピン形状とすることができる。
【００４１】
さらに、各支持要素が取付要素と関連していると有利である。可能な取り付け要素は、バネ、特にコイルバネ、および／または弾性体および／または永久磁石である。取り付け要素は、好ましくはフレームと支持要素との間に作用するプレテンション力を生成する。取付要素は、任意選択で、プレテンション力が作用する方向に対して半径方向に弾性取付を達成することもできる。
【００４２】
有利には、それぞれの取付要素の予張力が調整軸の１つに平行な位置決めストッパに対して保持部を押圧する。したがって、プレテンション力は保持部が位置決めストッパに対して位置することを確実にし、その結果、保持部は、対応する調整軸の方向において、位置決めストッパによって画定される位置をとる。プリテンション力は、少なくとも１つの取付要素によって導入され、較正アーチファクトの同じ側にある関連する位置決めストップ上に支持され得る。したがって、力の流れは、この側で閉じることができ、その結果、較正アーチファクトのそれぞれ反対側に対向保持または支持が不要になる。
【００４３】
フレームは、好ましくはフレームの第１のフレーム座標方向に延びる２つの長手方向部材と、フレームの第２のフレーム座標方向に延びる２つの横断方向部材とを有する。第２のフレーム座標方向は、第１のフレーム座標方向に対して直角に延びる。２つの長手方向部材の一方のみが、その上に配置された少なくとも１つの支持要素および／または少なくとも１つの取付要素を有すると有利である。それぞれの他方の長手方向部材は、好ましくは支持要素および取付け要素がない。長手方向部材上に配置された支持要素は、好ましくは第２のフレーム座標方向に延びる。少なくとも１つの長手方向部材上に配置される取付要素は、好ましくは第２のフレーム座標方向にプレテンション力を生成する。
【００４４】
ここで、全ての取付要素が、プリテンション力に加えて、好ましくはプリテンション力の量よりも明らかに小さい量を有する他の方向の他の力成分を生成することができることを指摘しておく。
【００４５】
２つの横断部材の各々が、その上に配置された少なくとも１つの支持要素および／または少なくとも１つの取付要素を有することがさらに好ましい。横断部材上に配置された支持要素は、好ましくは第１および第２のフレーム座標方向の両方に対して直角に向けられた、フレームの第３のフレーム座標方向に延在する。横断部材上に配置された取付要素は、好ましくは第３のフレーム座標方向に予張力を生成する。
【００４６】
１つの例示的な実施形態では、保持装置が第１のフレーム座標方向にプレテンション力を生成する取り付け要素を含まなくてもよい。
【００４７】
全ての保持部は、好ましくは較正アーチファクト又はその基板が当接することができる支持面を有することができる。ベアリング表面は、好ましくは第１の座標方向および第２の座標方向がまたがる平面内に延在する。軸受面は、第１の座標方向および／または第２の座標方向のそれぞれにおける停止投影によって制限され得る。
【００４８】
１つの例示的な実施形態において、全ての保持部は、いわば角度によって形成される。それは互いに直角に置かれた２つの保持部材を有することができ、各保持部材は支持表面の一部と停止突起とを有する。
【００４９】
本考案の有利な実施形態は、従属請求項、明細書、および図面に従う。以下、添付図面を用いて本考案の好適な実施例を詳細に説明する。図は以下の通りである:
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、較正アーチファクトの例示的な実施形態の上面図である。
【図２】図２は図１からの較正アーチファクトのための保持装置の例示的な実施形態であり、前面の平面図におけるそのような較正アーチファクトを伴う。
【図３】図３は、図２の保持装置を正面から斜めに見た斜視図である。
【図４】図４は図２および図３の保持装置の斜視図であり、正面と反対の背面から斜めに見た図である。
【図５】図５は、図２〜４の保持装置の分解図である。
【図６】図６は図２のＶＩ−ＶＩに沿ったホールドデバイスの縦断セクションである。
【図７】図７は、図２〜６の保持装置の側面図である。
【図８】図８は、図２「ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ」に沿って保持装置を横断的に見ることである。
【図９】図９は、テストパターン、ソリッドサークル表面、および円形境界の形態の異なる較正要素の概略図である。
【図１０】図１０は、第１の要素マトリックスの拡大概略図である。
【図１１】図１１は図１０の第１の要素マトリックスの要素の概略図であり、これらの要素は第１の要素マトリックスの他の要素よりも大きい寸法を有する。
【図１２】図１２は、第２の要素マトリックスの拡大概略図である。及び
【図１３】図１３は、第２の要素行列の他の要素よりも大きい寸法を有する、図１２の第２の要素行列の要素の配列の拡大図である。
【考案を実施するための形態】
【００５１】
図１は、較正アーチファクト１０の例示的な実施形態を概略的に示す。較正アーチファクト１０は、透明材料で作られた基板１１を有する。基板１１は、例えばガラスから構成することができる。基板１１は前方１２が長方形の輪郭を持ち、後方１３が輪郭に対応する（図４）などである。前部１２は、その上に複数の較正要素１４を有する。背もたれ１３には較正要素１４がない。較正要素１４は、平面の２次元形状である。各較正要素１４は、ドット、十字、星形構造、長方形、正方形、円などのような１つの幾何学的形状または複数の別個の幾何学的形状を有することができる。
【００５２】
この例による較正要素１４は、測定システムの光学検出デバイスによって使用される光波長の範囲、例えば緑色光などの単色光に対して透明でない材料からなる層によって形成される。例示的な実施形態では、較正要素１４が塗布されたクロム層によって形成される。
【００５３】
図１に示すように、較正要素１４は、複数の較正要素群１５を形成することができる。図示の実施例では、較正要素１４の一部が第１の較正要素群１５ａを形成し、較正要素１４の他の一部が第２の較正要素群１５ｂを形成する。２つの較正要素群１５ａ、１５ｂのいずれにも属さない較正要素１４、または複数もしくはすべての較正要素群１５ａ、１５ｂに属する較正要素１４が存在することも可能である。修正された例示的な実施形態では、単一の較正要素群１５のみが存在することも可能である。
【００５４】
各較正要素群１５ａ、１５ｂの較正要素１４の各々２つは、要素列１８によって形成される。各要素列１８は、複数の第１の要素１９を有する。例示的な実施形態では、第１の要素１９が中実の円の形状を有する。各要素列１８の第１の要素１９は、較正アーチファクト１０の第１のアーチファクト座標方向ＺＳに一列に配置され、それらの中心は共通線上にある。第１のアーチファクト座標方向ＺＳにおいて直ぐ隣接する２つの第１の要素１９は、それぞれ、第１の要素距離ｄ１を有する。２つの要素列１８は、第２のアーチファクト座標方向ＸＳにおいて互いに間隔を置いて配置されている。それぞれの要素列１８のそれぞれの第１の要素１９が延在する２つの線は、第２のアーチファクト座標方向ＸＳにおいて要素列距離ｄｒを有する。
【００５５】
図１から分かるように、第１の較正要素群１５ａに属する２つの要素行１８の第１の要素距離ｄ１は、第２の較正要素群１５ｂに属する要素行１８の第１の要素１９の第１の要素距離ｄ１よりも大きい。第１校正要素群１５ａの２つの要素列１８の要素列距離ｄｒは、第２校正要素群１５ｂの要素列１８の要素列距離ｄｒよりも大きい。要素列１８は好ましくは第１のアーチファクト座標方向ＺＳに平行に延在し、好ましくは較正アーチファクト１０の中心軸を形成する軸Ａに関して対称に配置される。
【００５６】
第１のアーチファクト座標方向ＺＳおよび第２のアーチファクト座標方向ＸＳは、基板１１の前面１２に平行に向けられた平面に及ぶ。
【００５７】
２つの要素行１８に加えて、較正アーチファクト１０の各較正要素群１５ａ、１５ｂは、マトリックスの形状に配列された第２の要素２１を有する要素マトリックス２０である別の較正要素１４を有する。この例によれば、第２の要素２１は同じ較正要素群１５ａまたは１５ｂの第１の要素１９の形状およびサイズに対応し、したがって、実線の円の形状である。第２の要素２１は、それぞれの要素マトリックス２０の列２２および行２３を形成する。それぞれの要素マトリックス２０の列２２の数および行２３の数は、同じであっても異なっていてもよい。
【００５８】
直近に隣接する２つの２つの要素の中心は、第１のアーティファクトコーディネート・ディレクションのＺＳと第２のアーティファクト・コーディネート・ディレクションのＸＳ（図１０，１２）の両方において、第２の要素の距離ｄ２を有する。したがって、隣接する第２の要素２１間の距離は、列２２および行２３において同じサイズである。互いに最も遠く離れている２つの列２３の第２の要素２１の中心は、要素マトリックス２０の高さｈを規定する。互いに最も遠い２つの列２２の中心は、要素マトリックス２０の幅ｂを規定する。本実施例によれば、高さｈと幅ｂとは大きさが異なる。それぞれの較正要素群１５ａ、１５ｂの要素マトリックス２０の高さｈは、同じ較正要素群１５ａまたは１５ｂの２つの要素列１８の要素列距離ｄｒよりも大きい。
【００５９】
図１に示すように、各較正要素群１５ａ、１５ｂは、それぞれ２つの要素行１８と１つの要素マトリックス２０とを有する。要素マトリックス２０は、異なる高さｈ及び／又は幅ｂを有する。例示的な実施形態では、第２の較正要素群１５ｂの要素マトリックス２０が第１の較正要素群１５ａの要素マトリックス２０よりも小さい高さｈおよび幅ｂを有する。２つの要素マトリクス２０は第１のアーチファクト座標方向ＺＳの方向に見たときに互いに距離を置いて配置され、この例によれば、較正アーチファクト１０の反対側の端部領域に配置される。
【００６０】
単一の較正要素群１５ａまたは１５ｂ内では、第２の要素距離ｄ２が第１の要素距離ｄ１よりも小さい。例示的な実施形態では、単一の較正要素群１５ａまたは１５ｂ内の第１の要素距離ｄ１が第２の要素距離ｄ２の整数倍である。２つの較正要素群１５ａおよび１５ｂの第１の要素距離ｄ１は、同じサイズとすることができる。第２の要素距離ｄ２は２つの較正要素群１５ａおよび１５ｂにおいて異なるサイズであり、この例によれば、第２の較正要素群１５ｂにおけるよりも第１の較正要素群１５ａにおける方が大きい。第１校正要素群１５ａにおいて、本実施例に係る第１要素距離ｄ１は５ｍｍであり、実施例の第２要素距離ｄ２は１ｍｍである。第２校正要素群１５ｂにおいて、本実施例における第１要素距離ｄ１は５ｍｍであり、実施例の第２要素距離ｄ２は０．２５ｍｍである。
【００６１】
単一の較正要素群１５ａまたは１５ｂ内の要素列距離ｄｒは要素列距離ｄｒが要素マトリックス２０の２つの行２３のすぐ隣り合っていない距離に対応するように、それぞれの第２の要素距離ｄ２の整数倍であることも好ましい。第１校正要素群１５ａにおいて、本実施例に係る要素列距離ｄｒは４０．０ｍｍである。第２校正要素群１５ｂにおいて、本実施例に係る要素列距離ｄｒは１１．０ｍｍである。より小さい要素列距離ｄｒ、この例によると、第２の較正要素群１５ｂの要素列距離ｄｒは第１の較正要素群１５ａの例によるそれぞれの他の較正要素群の第２の要素距離ｄ２の整数倍ではなく、これにより、第２の較正要素群１５ｂの２つの要素行１８が、第１の較正要素群１５ａの要素マトリックス２０の隣接する行２３の間の第１の較正要素群１５ａの要素マトリックス２０を通ることが可能になる（図１および１０参照）。
【００６２】
図１の例示的な実施形態に示されるように、各較正要素群１５ａ、１５ｂの２つの要素行１８は、それぞれ同じ較正要素群１５ａまたは１５ｂの要素マトリックス２０の行２３内の第１のアーチファクト座標方向ＺＳに続く。第１のアーチファクト座標方向ＺＳ及び第２のアーチファクト座標方向ＺＳにおける要素マトリックス２０の相対位置は、要素マトリックス２０の領域において、第１の要素１９の各々が要素マトリックス２０の問題の行２３の第２の要素２１と一致するように選択される。
【００６３】
この実施例による要素列距離ｄｒは、較正されるべき光学検出デバイスで測定されるべき物体、例えばシャフトの最大直径と少なくとも同じ大きさである。較正アーチファクト１０は、測定対象、例えばシャフトまたはシャフト直径が後に透過光で測定される第１のアーチファクト座標方向ＺＳに沿って測定システムまたは光学検出デバイスを較正するために使用することができる。存在する較正要素群１５の各々は、関連する光学検出装置の較正に使用できるように設計されている。したがって、２つ以上の較正要素群１５が存在する場合、較正アーチファクト１０を２つ以上の異なる光学検出装置の較正に使用することができる。理論的には、単一の較正要素群１５で十分である。
【００６４】
各要素マトリックス２０内の第２の要素２１のうちの少なくとも１つ、好ましくは複数（例によれば、４つ）は、同じ要素マトリックス２０の他の第２の要素２１のそれぞれよりも大きい寸法を有することができる。例えば、座標系の原点または中心を画定する第２の要素２１は他の第２の要素２１よりも大きな寸法（例えば、より大きな直径）を有することができる。
【００６５】
図１１および図１３は、拡大された第２の要素２１ｘと呼ぶことができる、より大きな中実の円直径を有するそれぞれの第２の要素２１を示す。これらの拡大された第２の要素２１ｘの一方は、第１の較正要素群１５ａまたは第２の較正要素群１５ｂの要素マトリクス２０の中心ＭａまたはＭｂを形成する。他の拡大された第２の要素２１ｘは、直角三角形の頂点を形成する。中心ＭａまたはＭｂは、一辺に沿って、特に直角三角形の斜辺に沿って配置することができる。直角三角形の２つの隣辺は異なる長さであり、この例によれば、第１のアーチファクト座標方向ＺＳまたは第２のアーチファクト座標方向ＸＳに延在する。これは、例えば、較正アーチファクト１０の前面及び背面が異なることを可能にする。
【００６６】
較正アーチファクト１０を使用して、対称軸に平行な寸法で回転対称物体の輪郭を測定するように構成された任意の測定システムを較正し、例えば、シャフトまたは他の細長い物体を測定することができる。
【００６７】
それぞれの較正要素群１５ａ、１５ｂの要素マトリックス２０は、測定システムの較正されるべき関連する光学検出装置の歪みを決定するために使用される。さらに、要素マトリクス２０を用いて、問題の検出装置の光軸に対する較正アーチファクト１０の傾斜または傾斜を検出し、対応する調整によってこの傾斜または傾斜を排除することが可能である。要素マトリクス２０は、２つの空間方向の傾きを検出することができる。
【００６８】
例示的な実施形態では前部１２がその上に３つの較正要素１４を有し、各較正要素１４はテストパターン２７（図１）の形態である。この例によれば、各テストパターン２７は、複数の円形セクタ２８を有する円形の形状を有する（図９）。円形セクタ２８は、不透明材料で作られる。周方向において、直接隣接する円形セクタ２８は、互いに間隔を置いて配置されている。したがって、不透明材料で作られた円形セクタ２８は、いわゆる透明円形セクタと周方向に交互になっている。透明な円形セクタは、透明な材料でコーティングされていないテストパターン２７の部分によって形成される。不透明材料からなる円形セクタ２８は、周方向に規則的に分布して配置されている。テストパターン２７は、「シーメンス星」とも呼ばれる。この例によれば、３つのそのようなシーメンス星が存在する。この例によれば、テストパターン２７は直角三角形の頂点上に位置するように配置され、直角三角形の頂点は第１のアーチファクト座標方向ＺＳまたは第２のアーチファクト座標方向ＸＳに延在する。
【００６９】
テストパターン２７は、測定システムの光学検出装置の分解能を決定するために使用することができる。この例によれば、テストパターン２７は、存在するすべての較正要素グループ１５に関連付けられる。存在する較正要素群１５ａ、１５ｂの各々は、異なる寸法を有することができる少なくとも１つの別個のテストパターン２７を有することもできる。
【００７０】
前面１２には、中実の円形表面２９の形態の別の較正要素１４がある。中実の円形表面２９は、不透明な材料で完全に満たされている。
【００７１】
さらに、前部１２は、円形の境界３０によって形成される別の較正要素１４をその上に有する。円形の境界３０は、周方向において完全に閉じられ、円形の内側輪郭を有する境界によって形成される。円形境界３０の内面には、前面１２のコーティングが完全に施されていないことが好ましい。例示的な実施形態では、中実の円表面２９および円形境界３０によって画定される円が同じ直径を画定する。中実の円表面２９および円形の境界３０によって形成される較正要素１４は外側の輪郭および内側の輪郭の測定に役立ち、この例によれば、中実の円表面２９（外側の輪郭）および円形の境界３０（内側の輪郭）である。これにより、２つの異なるタイプの測定のそれぞれについて補正関数を決定することができる。中実の円形表面２９および円形境界３０はそれぞれ、環状または別の適切な外側輪郭または内側輪郭によって置き換えることもできる。
【００７２】
テストパターン２７、実線の円形表面２９、および円形境界３０は、２つの要素列１８の間の領域において、前面１２に配置されることが好ましい。それらはそれらを通過する他の較正要素１４を有しておらず、好ましくは他の較正要素１４と途切れることなく接続されていない。
【００７３】
軸Ａは第１のアーチファクト座標方向ＺＳに平行に、それぞれの較正要素群１５ａ、１５ｂの２つの要素列１８の間の中間に延びる。この仮想軸Ａに平行に、第１のアーチファクト座標方向ＺＳに延びる第１の線３１の形態の較正要素１４を設けることができる。この第１の線３１に対して直角に、第２のアーチファクト座標方向ＸＳに延びる第２の線３２の形態の別の較正要素１４を設けることができる。第１の線３１は軸線Ａから距離を置いて延びており、したがって、２つの要素列１８の間で中心がずれている。この例によれば、第１の線３１は、第２のアーチファクト座標方向ＸＳにおいて第１の較正要素群１５ａの第２の要素距離ｄ２だけ軸Ａからオフセットされる。問題の第２の要素２１の行２３の代わりに、第１の較正要素群１５ａの要素マトリックス２０は第１の線３１を有する。第１の線３１は、第２の較正要素群１５ｂの要素マトリックス２０から距離を置いて終わっている。
【００７４】
図１に示す校正アーチファクト１０は、例えばシャフト測定システムにおける測定システムにおいて、保持装置４０の手段によって配置および調整することができる。保持装置４０の好適な実施例を図２〜図８に示し、図２〜図８は種々の図を示す。
【００７５】
保持装置４０はフレーム４１を有し、フレーム４１は較正アーチファクト１０のためのレセプタクル空間４９に接している。フレーム４１は、前面１２と背面１３とを接続する側縁の周りで較正アーチファクト１０の基板１１を完全に取り囲んでいる。フレーム４１は、第１フレーム座標方向ＺＨに延びる２つの縦部材４２と、第２フレーム座標方向ＸＨに延びる２つの横部材４３とを有する。断面において、縦部材４２および横部材４３は曲がった形状を有することができ、一方の角度部材は基板１１の側縁に対向し、他方の角度部材は基板１１に対して横向きであり、２つのフレーム座標方向ＺＨ、ＸＨによって広がる平面内に配置される。フレーム４１は基板１１の前面１２に関連し、レセプタクルスペース４９に開口する窓４４に隣接する。窓４４は、光学検出装置が窓４４を通して較正アーチファクト１０の全ての較正要素１４を認識できるほど十分に大きく、窓４４は縦部材４２または横部材４３によって覆われていない。
【００７６】
３つのアーチファクト座標方向ＸＳ、ＹＳ、ＺＳを有する１つのアーチファクト座標系は基板１１に対して静止しており、このアーチファクト座標系は保持装置４０のフレーム座標系に対して移動することができ、このフレーム座標系はフレーム４１上に静止して配置されているので、フレーム４１の静止フレーム座標系を参照する座標方向は下付き文字「Ｈ」を有し、アーチファクト座標系を参照する座標方向は下付き文字「Ｓ」を有する。
【００７７】
ホールド装置４０にも２つのホールドパーツ４５があり、特に図５に見ることができる。４５のホールドパーツは、１１の底面の正面１２に向かって配置されている（図６、図７）。各保持部４５は、軸受面４６に隣接して、第１のアーチファクト座標方向ＺＳにおいて軸受面４６に接する第１の停止突起４７と、第２のアーチファクト座標方向ＸＳにおいて軸受面４６に接する第２の停止突起４８とを有する。２つの停止突起４７、４８の各々は、第３のアーチファクト座標方向ＹＳに支持面４６から突出するストリップの形状を有することができる。第３のアーチファクト座標方向ＹＳは、他の２つのアーチファクト座標方向ＺＳ、ＸＳに対して直角に向けられている。
【００７８】
各保持部４５は、第１アーチファクト座標方向ＺＳの両側の角領域において、基板１１と移動不能に連結されている。接続は摩擦および／または形状嵌めおよび／または材料結合によって行うことができ、本例によれば、接着接続によって実現される。保持部４５はフレーム４１に対して較正アーチファクト１０と一緒に動くことができるので、保持部４５はアーチファクト座標系に関して説明された。
【００７９】
本実施例に係る各保持部４５は、２つの保持部材により折り曲げられた形状を有している。各保持部材は、軸受面４６の一部と、その上に配置された停止突起４７、４８の一方とを有する。
【００８０】
保持部４５は、フレーム４１上の取付け装置５２を介して、移動可能に取付けられ、好ましくは弾性的に移動可能に取付けられる。調整装置５３はフレーム４１に対する保持部４５の位置および向き、したがってフレーム４１に対する基板１１の位置および向きを調整するために使用することができる。好ましくは、調整装置５３が保持部４５の手段によって、フレーム４１に対して少なくとも５つ、例えば６つの自由度すべてにおいて基材１１を配向し、位置決めするように構成される。取付け装置５２および調整装置５３の例示的な実施形態を以下に詳細に説明する。
【００８１】
取付け装置５２は例えば、複数の支持要素５４を含み、支持要素５４は、例示的な実施形態では止めねじ５５の形態である。止めネジ５５は、例えばネジ接続によって、関連する保持部４５に接続される。止めねじ５５は保持部４５から始まり、縦部材４２または横部材４３の貫通孔５６を通って突出する。貫通孔５６は止めねじ５５の断面寸法よりも大きい寸法を有するので、止めねじ５５は止めねじ５５が延びる方向を横切って貫通孔５６内を移動することができる。残りの遊びは、フレーム４１に対する基板１１または較正アーチファクト１０の所要の調整運動を可能にし、止めねじ５５とフレーム４１との間の接触によりそれらを早期にブロックしないように十分に大きく選択される。止めねじ５５とフレーム４１との間の遊びは、特に図８に見られる。
【００８２】
弾性要素、例えばコイルばね５７は、フレーム４１上の止めねじ５５を支持する。コイルばね５７は、問題の長手方向部材４２または横断方向部材４３の外面に対して一方の側で支持され、保持部４５と反対側の端部を形成する止めねじ５５の頭部５８に対して他方の側で支持される。例示的な実施形態では、ヘッド部分５８は複数の部分からなる: ２つのナット５９と１つのワッシャ６０。ワッシャ６０は、止めネジ５５上に置かれ、螺旋バネ５７に面して、螺旋バネ５７の支持面を有する。反対側において、ワッシャ６０は、止めねじ５５にねじ込まれたナット５９に対して支持されている。各止めねじ５５の他方のナット５９は、ナット保持用である。２つのナット５９を互いにねじ込むことにより、止めねじ５５の偶発的な緩みが回避される。
【００８３】
コイルばね５７は取付要素６１を形成している。取付要素６１は、一方で止めねじ５５と他方でフレーム４１との間に予張力を発生する。この力の主力成分は、第２のフレーム座標方向ＸＨ、または他の２つのフレーム座標方向ＸＨ、ＺＨに対して直角に配向された第３のフレーム座標方向ＹＨのいずれかの例に従って、フレーム座標方向の一方に作用するプレテンション力を形成する。
【００８４】
横断部材４３の１つは、その上に正確に１つの取り付けユニット６２を有し、取り付けユニット６２はスペースを節約するために、取り付け要素６１として永久磁石６３を使用する。永久磁石６３は、第１フレーム座標方向ＺＨに磁力またはプリテンション力を発生する。これを達成するために、隣接する保持部４５は永久磁石を有することができ、および／または磁化可能であることができる。
【００８５】
この例によれば、各取付要素６１の予張力は引張力によって形成され、この引張力によって、問題の保持部が、関連する位置決め突起６７に対して押し込まれるか、または引っ張られる。プレテンション力は、少なくとも１つの取付要素６１によって導入され、較正アーチファクト１０の同じ側にある関連する位置決めストッパ６７上に支持される。したがって、力の流れは、この側で閉じられ、その結果、較正アーチファクト１０のそれぞれの反対側で対抗保持または支持は必要とされない。
【００８６】
各取付ユニット６２は、１つの支持要素５４と１つの取付要素６１とによって形成されている。ここに述べる好ましい実施例では、取付ユニット６２が止めねじ５５、コイルばね５７、および頭部５８によって形成されている。各横断部材４３は、フレーム４１の座標系の第３のフレーム座標方向ＹＨにプレテンション力を発生する少なくとも１つの取付ユニット６２を有する。２つの長手方向部材４２の一方はその上に少なくとも２つの取付ユニット６２を有し、これらの取付ユニット６２は第１のフレーム座標方向ＺＨに大きな距離を有し、本例によれば、横方向部材４３の一方の領域にそれぞれ配置される。長手部材４２上に配置された取付ユニット６２は、第２のフレーム座標方向ＸＨにプレテンション力を発生する。
【００８７】
この例示的な実施形態では、一方の横部材４３がその上に配置された４つの取り付けユニットを有し、他方の横部材４３はその上に配置された２つの取り付けユニット６２を有し、長手部材４２は第１のフレーム座標方向ＺＨに分離された２つのグループを有し、それぞれ、その上に配置された２つの取り付けユニット６２を有する。
【００８８】
調整装置５３は複数の調整要素６６、本実施例によれば、６つの調整要素６６を有する。各調整要素６６は調整軸Ｊに沿って調整可能または移動可能な位置決め突起６７を有し、本実施例では各調整要素６６が調整ネジによって形成され、そのネジ頭部の反対側の自由端は位置決めストッパ６７（図５）を表す。全ての調整要素６６はフレーム４１のねじ穴にねじ込むことができ、自由端、従って位置決めストッパ６７をフレーム４１の保持領域に配置する。調整要素６６をフレーム４１に対して回転させると、位置決めストッパ６７の位置が調整要素６６の当該調整軸Ｊに沿って移動する。調整軸Ｊは、調整要素６６または調整ねじのそれぞれの長手方向軸に対応する。
【００８９】
ここに説明される例示的な実施形態では２つの直接隣接する取り付けユニット６２の各々がそれらの間に配置される調整要素６６を有し、調整軸Ｊは取り付けユニット６２のプリテンション力が作用する方向に平行に延びる。したがって、一方の横部材４３は第３のフレーム座標方向ＹＨに延在する調整軸Ｊを有する２つの調整要素６６をその上に有し、これらの調整軸Ｊは、第２のフレーム座標方向ＸＨに互いに距離をおいて配置される。一方の横断部材４３に対向するそれぞれの他方の横断部材４３は、第３の座標方向ＹＨに延びる調整軸Ｊを有する調整要素６６をその上に有する。一方の長手部材４２は、各横部材４３に隣接して、第１の座標方向ＸＨに延びる調整軸Ｊを有する調整要素６６を有する。この実施例では、２つの横部材４３の一方にさらに別の調整要素６６があり、その調整軸Ｊは第１のフレーム座標方向ＺＨに延びている。
【００９０】
第３の座標方向ＹＨおよび第２の座標方向ＸＨにそれぞれ、調整軸に平行に作用するプレテンション力は、保持部４５をそれぞれの位置決め突起６７に当接させる。６つの調整要素６６は、フレーム４１に関して、基板１１または較正アーチファクト１０が移動不能に取り付けられた２つの保持部４５の配向および位置を調整することができる。
【００９１】
２つの横部材４３において、フレーム４１は、保持装置４０を計測系に配置するための保持手段７０を有する。保持手段７０は、横断部材４３の外面から収容空間４９に向かって内方に円錐状に先細になっている２つの保持開口７１によって設けられている。この例によれば、これらの保持開口７１は、スリーブ形状のインサート７２内に形成され、このスリーブ形状のインサート７２はこの例によれば、それぞれの横断部材４３の円筒形開口７３内に押し込まれて配置される。保持開口部７１は保持開口部７１が測定システムのワークピースホルダによって画定される軸Ｗと同軸に配置されるように、保持装置４０が測定システムに広がることを可能にする（図６）。調整装置５３は基板１１の軸Ａが測定システムのワークピースホルダの軸Ｗと一致するように、基板１１または較正アーチファクト１０をフレーム４１のレセプタクル空間４９内に配置することを可能にする。この位置では、ワークピースホルダの軸Ｗが基板１１の前面１２に沿って延びる。基板の前面１２が測定システムの光学検出装置の光軸に対して直角に向けられている場合、前面１２は、測定システムのワークピースホルダの軸Ｗを光軸に対して直角に通る半径方向平面内に位置する。これにより、測定対象物が測定システム内に保持されている領域において、正確な較正が可能となる。
【００９２】
保持装置４０の助けを借りて、測定システム内に配置された較正アーチファクト１０は、以下のように使用される。
【００９３】
較正要素群１５ａまたは１５ｂのそれぞれの要素マトリックス２０の中心Ｍａ、Ｍｂは、較正アーチファクト１０のアーチファクト座標系ＸＳ、ＺＳの較正に使用される座標原点を形成する。したがって、コーディネート起源はキャリブレーションにどのようなキャリブレーション要素群１５ａまたは１５ｂを使用するかによって異なる位置を有し、これは、その結果、カリブレーションされる光学検出装置に依存する。この座標原点は、要素マトリックス２０のそれぞれの第２の要素２１に基づいて、座標原点を通る２つの座標軸を形成する。座標原点は光学検出装置の画像取得領域（例えば、カメラチップ）の中心に結像される。その後、要素マトリックス２０内の各第２の要素２１について、第１のアーチファクト座標方向ＺＳおよび第２のアーチファクト座標方向ＸＳについてこのように形成された座標系における座標値を決定することが可能である。要素マトリックス２０の第２の要素２１の中心の実際の位置は既知であるので、第２の要素２１の決定された座標値から、第１のフレーム座標方向ＺＨ及び第２のフレーム座標方向ＸＨを中心とした、測定システムの光軸又は他の基準軸に対する基板１１の傾斜を決定し、調整装置５３の助けを借りて、較正アーチファクト１０の前部１２が測定システムの光学検出装置の光軸に対して直角に向けられるように、それを除去することが可能である。
【００９４】
それに続いて、要素マトリックスの助けを借りて、例えば糸巻きひずみ又はその種の何かのような光学検出装置のひずみを決定することが可能である。
【００９５】
中実の円面２９（正の構造要素）および円形の境界（負の構造要素）３０は、それぞれ、複数の測定点を測定することによって検出される。中実の円形表面２９の外径および円形境界３０の内径は例えば、最小二乗法を用いて決定することができる。真円度は例えば、ガウスフィルタを用いて決定することができる。直径および真円度の実数値は既知である。これらから、対応する偏差を決定し、後続の測定のための補正関数を定義することが可能である。
【００９６】
第１の線３１に沿って、直線性測定を実行することが可能であり、個々の測定点を第１の要素距離ｄ１よりも小さいグリッド内に配置することが可能である。この測定から、最小二乗法を用いて直線性偏差を決定することが可能である。付加的にまたは代替的に、測定システムの軸および第１のアーチファクト座標方向ＺＳの傾きを決定することが可能である。
【００９７】
較正において、第１の要素距離ｄ１を決定することも可能である。これを達成するために、較正アーチファクト上に形成された座標系における個々の第１の要素１９の位置が決定され、これから第１の要素距離ｄ１を決定することが可能である。実際の第１の要素距離ｄ１は既知であるので、この測定のための補正関数を決定することも可能である。
【符号の説明】
【００９８】
10  校正アーチファクト
11  基板
12  基板前面
13  基板裏面
14  校正要素
15  校正要素群
１５ａ  第１校正要素群
１５ｂ  第２校正要素群
18  要素行
19  第１の要素
20  要素行列
21  第二の要素
２１ｘ  拡張された第二の要素
22  要素行列の列
23  要素行列の行
27  テストパターン
28  循環セクター
29  ソリッドサークル面
30  円枠
31  第一線
40  保持装置
41  フレーム
42  縦部材
43  横部材
44  ウィンドウ
45  把持部
46  ベアリング面
47  ファーストストップ投影
48  第２停止突起
49  レセプタクルスペース
52  実装デバイス
53  調整のデバイス
54  サポートエレメント
55  止めねじ
56  スルーホール
57  コイルばね
58  ヘッド部
59  ナット
60  ワッシャ
61  取付エレメント
62  搭載ユニット
63  永久磁石
66  規正子
67  位置決め停止
70  保持手段
71  保持開口部
72  挿入
73  円筒形開口部
Ａ  軸
ｂ  要素行列の幅
ｄｒ  要素列距離
ｄ１  第１要素距離
ｄ２  二番目の要素距離
ｈ  要素行列の高さ
Ｊ  調整軸
Ｍａ  第１校正要素群の要素行列の中心
Ｍｂ  第２校正要素群の要素行列の中心
Ｗ  測定システムのワークホルダの軸
ＸＳ  第２のアーチファクト座標方向
ＸＨ  第２フレーム座標方向
ＹＳ  第３のアーチファクト座標方向
ＹＨ  第３フレーム座標方向
ＺＳ  第１のアーチファクト座標方向
ＺＨ  第１フレーム座標方向
【図１】
0003221862.tif 000003
【図２】
0003221862.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年4月17日(2019.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
光学検出装置を有し、その軸方向延長に沿って回転対称物体の輪郭を測定するように構成され、上に非透明材料で作られた較正要素（１４）を有する透明基板（１１）を有し、前記較正要素（１４）が少なくとも１つの較正要素群（１５ａ、１５ｂ）を形成する、測定システムのための較正アーチファクト（１０）であって、
前記少なくとも１つの較正要素群が、
それぞれが複数の第１の要素（１９）を有する２つの要素行（１８）であって、要素行（１８）の前記第１の要素（１９）の中心がそれぞれ第１のアーチファクト座標方向（ＺＳ）の線上に配置され、これらの線が第１のアーチファクト座標方向（ＺＳ）に対して直角に向けられた第２のアーチファクト座標方向（ＸＳ）の要素列距離（ｄｒ）で配置されており、前記第１のアーチファクト座標方向（ＺＳ）に直接隣接する要素行（１８）の２つの第１の要素（１９）の中心は各々が同じ第１の要素距離（ｄ１）を有する、前記２つの要素行（１８）と、
第２の要素（２１）からなる要素行列（２０）であって、前記第２の要素（２１）は、第１のアーチファクト座標方向（ＺＳ）において複数の行（２３）を形成し、かつ、第２のアーチファクト座標方向（ＸＳ）において前記要素行列の複数の列（２２）を形成し、行（２３）および／または列（２２）において直接隣接する２つの第２の要素（２１）の中心は第２の要素距離（ｄ２）を有する、前記要素行列（２０）と、
不透明材料で完全に満たされた中実の円形表面（２９）と、
不透明材料で作られた円形境界（３０）で完全に囲まれた円形領域と、
を含む較正アーチファクト。
【請求項２】
要素行（１８）の１つの第１の要素（１９）の中心と要素行（１８）の他の第１の要素（１９）の中心とが、前記第２のアーチファクト座標方向（ＸＳ）に延びる線上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の較正アーチファクト。
【請求項３】
２番目の要素距離（ｄ２）が同じ較正要素群（１５ａ、１５ｂ）内の１番目の要素距離（ｄ１）より小さいことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の較正アーチファクト。
【請求項４】
同じ較正要素群（１５ａ、１５ｂ）内の第１の要素距離（ｄ１）が、第２の要素距離（ｄ２）の整数倍であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の較正アーチファクト。
【請求項５】
前記要素列距離（ｄｒ）は、前記第２の要素距離（ｄ２）の整数倍であることを特徴とする、請求項１に記載の較正アーチファクト。
【請求項６】
同じ較正要素グループ（１５ａ、１５ｂ）内の第１のアーチファクト座標方向（ＺＳ）における２つの要素行（１８）が、それぞれの要素マトリックス（２０）を通して連続することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の較正アーチファクト。
【請求項７】
２つの較正要素群（１５ａ、１５ｂ）が存在し、一方の較正要素群（１５ｂ）の２つの要素列（１８）の複数の第１の要素（１９）が、それぞれの他方の較正要素群（１５ａ）の要素マトリックス（２０）の第２の要素（２１）の間に配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の較正アーチファクト。
【請求項８】
光学検出ユニットの分解能を決定するためのテストパターン（２７）を形成する少なくとも１つの他の較正要素（１４）が存在することを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の較正アーチファクト。
【請求項９】
前記少なくとも１つのテストパターン（２７）は不透明材料で作られた円形セクタ（２８）を有する円形形状を有し、前記円形セクタ（２８）は、周方向に規則正しく分布して互いに間隔を置いて配置されることを特徴とする、請求項８に記載の較正アーチファクト。
【請求項１０】
前記第１のアーチファクト座標方向（ＺＳ）または前記第２のアーチファクト座標方向（ＸＳ）に延在する、少なくとも１つの直線（３１、３２）の形態の少なくとも１つの他の較正要素（１４）が存在することを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の較正アーチファクト。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのテストパターン（２７）および／または前記少なくとも１つの直線（３１、３２）が、複数の較正要素群（１５ａ、１５ｂ）に関連付けられた較正要素（１４）を表すことを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の較正アーチファクト。
【請求項１２】
キャリブレーションアーチファクト（１０）のための保持装置（４０）であって、
その外面に計測系内への配置のための保持手段（７０）を有するフレーム（４１）を有し、
キャリブレーションアーチファクト（１０）の両側に配置されるように構成された２つの別個の保持部（４５）を有し、
フレーム（４１）上を移動可能に保持部（４５）を取り付けるように構成された取付装置（５２）を有し、
フレーム（４１）に対して保持部（４５）の位置及び向きを調整するように構成された調整可能な調整装置（５３）を有する、
ことを特徴とする保持装置。
【請求項１３】
前記調整装置（５３）は、前記フレーム（４１）に対する前記保持部（４５）の位置及び向きを複数の自由度で調整するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の保持装置。
【請求項１４】
前記調整装置（５３）は、調整されるべき各自由度に対して別個の調整要素（６６）を有することを特徴とする、請求項１２または請求項１３に記載の保持装置。
【請求項１５】
各調整要素（６６）が、それぞれの調整軸（Ｊ）に沿って移動可能な位置決めストップ（６７）を有することを特徴とする、請求項１４に記載の保持装置。
【請求項１６】
前記取り付け装置（５２）は、前記フレーム（４１）上に移動可能に取り付けられ、前記保持部（４５）の各々と移動不能に接続される支持要素（５４）を有することを特徴とする、請求項１２〜請求項１５のいずれか一項に記載の保持装置。
【請求項１７】
前記フレーム（４１）と前記支持要素（５４）との間にプレテンション力を生成する、各支持要素（５４）に割り当てられた取付要素（６１）を特徴とする請求項１６に記載の保持装置。
【請求項１８】
各取付要素（６１）のプレテンション力が、調整軸（Ｊ）の１つに平行な位置決めストップ（６７）に対して保持部（４５）を押すことを特徴とする、請求項１５又は請求項１７に記載の保持装置。
【請求項１９】
各保持部（４５）が、停止突起（４７、４８）によって互いに直角に配向された２つの方向（ＸＳ、ＺＳ）の各々において境界付けられた支持面（４６）を有することを特徴とする、請求項１２〜請求項１８のいずれか一項に記載の保持装置。
【請求項２０】
各保持部（４５）は互いに直角に位置する２つの保持部材を有し、各保持部材は、支持面（４６）の一部と停止突起（４７、４８）とを有することを特徴とする請求項１９に記載の保持装置。