JPH0564721B2 - - Google Patents

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JPH0564721B2
JPH0564721B2 JP60190863A JP19086385A JPH0564721B2 JP H0564721 B2 JPH0564721 B2 JP H0564721B2 JP 60190863 A JP60190863 A JP 60190863A JP 19086385 A JP19086385 A JP 19086385A JP H0564721 B2 JPH0564721 B2 JP H0564721B2
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JP
Japan
Prior art keywords
scale
error
calibration
measurement
length
Prior art date
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JP60190863A
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English (en)
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JPS6165111A (ja
Inventor
Carl-Erik Gustafsson
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CE Johansson AB
Original Assignee
CE Johansson AB
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6165111A publication Critical patent/JPS6165111A/ja
Publication of JPH0564721B2 publication Critical patent/JPH0564721B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • G01D18/008—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00 with calibration coefficients stored in memory

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はある長さ測定系をより正確な基準系に
対して較正することにより、その長さ測定系の精
度を向上させる方法に関するものである。この方
法は測定結果に補正値を加え、または減ずること
からなる較正手順を通じてもともと低い精度要求
に従つて較正されたスケールの精度を改良するこ
とを意味するものである。
従来の技術 長さ測定系、例えば金属加工機械に関連して用
いられるべきデジタル長さ測定系には高い精度が
要求される。許容される最大誤差はしばしば1〜
2mの長さについて数μm程度という厳格さが要求
される。
そのためシステム要素、特に測定系の長さ基準
を形成する物差し(スケール)としての光学的、
磁気的、誘導もしくは容量的なスケールはきわめ
て正確なものでなければならない。その結果、こ
のような測定系を製造するコストは概して高価と
なり、特にその高価格性は測定系が長大な長さを
測定しようとするものである場合に著しい。ま
た、正確なスケールを成功裏に製作できたとして
も、そのスケールを装備する機械中において、一
定のシステム誤差が生ずる。このシステム誤差は
例えば機械上の相互に異なつた位置における外向
き突出の度合が変化することに基づくものであ
る。そのため、このようなスケールシステムを装
備しようとする機械には、高い正確度が要求され
る。
スケールシステムにおけるシステム寸法誤差を
制限する1つの周知方法においてスケールは次の
ように較正される。すなわち、スケールによつて
登録された値はより正確な系から取り出された基
準値と比較され、各スケール目盛に関して得られ
た前記比較による差の値は較正規約または較正線
図上に記録される。較正されたスケールシステム
を用いる場合、スケールが読み取られると、関連
スケール、すなわち目盛測定値についての補正値
は較正規約から取り出され、スケールからの読み
出し値に加算(もしくは減算)される。その較正
がスケールシステムの機械への装備に続いて行わ
れる場合、スケール装備の結果として発生した誤
差およびシステム本来の誤差(すなわち同一位置
において発生する同量の誤差)は較正により補償
される。これは機械構造および精度上の要求を緩
やかにし、したがつてコストを低下させるもので
ある。
これに対応してデジタル式長さ測定系におい
て、例えば電子デジタルメモリーなどのようなメ
モリー中に補正値をストアすることが考えられ
る。これにより、各測定値について最新の電子技
術により対応する補正値を求め、その補正を行う
ことができる。
ストアされた補正値を各測定値に関連づけるこ
とを可能にするためには、すべての測定値を固定
の基準点から分離することが必要である。通常の
増分スケールシステムの場合、これは測定スライ
ドをスケールの一端における固定アバツトメント
に向かつて移動させ、そのスライドを零にセツト
することにより達せられる。しかしながら、この
手順による1つの不利益は測定系の電源電圧が遮
断される度ごとにそれを実行しなければならない
ことである。また、別の不利益は例えば表面間の
熱膨張、疲労または塵埃などによる固定アバツト
メントの機械的な位置変化が生じた場合において
システム較正中の固定基準点を所定の位置に関し
て変移させることである。
さらに別の問題はスケールの誤差曲線が大きく
変化する場合に生ずるものである。このような事
態においては最悪の場合、測定スケールの各増分
について分離した補正値を提供することが必要で
ある。長さ1mで1μmの分解能を有するスケール
の場合、1000・1000=1000000の補正値をストア
ユニツトにストアすることが必要である。
本発明の目的は、これらの不利益を排除しよう
とするものであり、この目的は添付の特許請求の
範囲に記載した発明方法を実施することにより達
せられる。
本発明によれば、例えば外部の固定アバツトメ
ントを用いることなく、それ自身において絶対位
置情報を含むスケールが用いられる。これはスケ
ールを固定アバツトメントの助けにより、零にセ
ツトすることに関する前述した不利益を排除する
ものである。このような絶対測定系は例えばスエ
ーデン王国特許第7714010−1号(9〜10頁)ま
たは同第7805231−3号明細書において記載され
た態様により較正される。
本発明においてはさらに検出系の所定の許容誤
差より大きい誤差成分を持つことが許容されるス
ケールシステムを有する測定系が用いられる。こ
れは誤差成分を徐々に上昇または下降させること
により実現される。これはデジタル記憶装置のス
ペース要求を減少するものである。緩やかに上昇
または下降した誤差曲線を有する光学的、誘導的
もしくは容量的な長さ測定系はそれ自体周知であ
るが、基本的には測定値が読み出されるときにそ
のスケールの2以上の目盛を含むという原理に基
づくものであり、それらの平均値を算出すること
により、各スケール目盛の特定の誤差はその総合
値の分数によつてのみ総合誤差イメージに影響す
る。
本発明による方法は、システム誤差を較正によ
り制限しようとするものであり、これらのシステ
ム誤差は同一位置に対し、繰り返し行われる測定
動作において、等しい大きさの誤差が繰り返し生
ずることを意味する。スケールを較正するために
はその反復性または再現性、すなわちスケール上
の同一位置において同一測定値を得る能力が必要
であり、それは所望の較正精度および記憶装置内
にストアされた補正値間の増分ステツプに対する
適当な関係を有するべきである。
上記のことを説明するにわれわれは測定系が±
1μmの反復性を有し、較正用メモリー中の2値間
の最大ステツプが±1μmであり、さらに較正測定
系において最終的に生ずる誤差が±1μmであるも
のと仮定する。スケールにおけるシステム本来の
誤差は1mの測定長さにおいて300μmであるもの
とする。この場合において、較正後のスケールの
最大誤差は±3μmとなる。
以下、本発明をその好ましい実施例を図解した
添付の図面に従つてより詳細に説明することとす
る。
第1図は較正動作中のシステムを図解するもの
である。ここに1は較正されるべきスケール、2
および3はそれぞれスケールシステムに関連して
用いられる読み取りヘツドおよびデジタル評価装
置であり、破断線において示された囲い5は自動
較正装置を包囲するものであり、その長さ基準と
してレーザー測定系6,7を含んでいる。8はレ
ーザーメーターのデジタル評価装置である。
較正中においてスケール1のデジタル評価装置
3から得られた測定による“真の値”は装置10
においてレーザー測定システムのデジタル装置8
から得られた“セツト点値”9と比較される。
測定された差はデータープロセツサー11内の
メモリーにそれぞれの長さアドレスとともにスト
アされる。較正手続きが完了すると、それらの値
はE型PROMプログラマー12に伝送され、そ
こで測定された補正値およびそれぞれのアドレス
は、1または2以上のE型PROMにおいて永久
的にストアされる。スケールシステム1は記憶装
置13および補正装置14を有し、記憶装置13
には前記1または2以上のE型PROMプラグ送
入される。これらの装置は較正手続きにおいては
用いられない。
第2図に示す較正されたシステムを用いて測定
する場合は次の手順が採用される。スケール1の
デジタル評価装置3からは“粗い値”すなわち補
正がなされていない記録値が読み出される(第2
図に示した例において、その値は100237である)。
この粗い値は値100237に対応する記憶装置内のア
ドレスを指示する。この粗い値100237のための補
正値(この場合19μm)はこのアドレスにおいて
ストアされている。問題の粗い値に対する記憶値
が存在しない場合、記憶装置中の制御ユニツトが
至近の低いアドレスにおいてストアされた補正値
を選択する。
第3図は目盛16,17,18……を有するス
ケール15を含む測定系を示している。この場
合、長さはパンチ型の読み出しヘツド19により
測定される。すなわち読み出しヘツドは厳密に1
つの目盛を指示し、通過した目盛数を計算するた
めのものである。各目盛の特定誤差は線図20に
示すようなシステムの長さ記録における対応する
誤差を直ちに生ずるものである。線図中のライン
21および22は最大許容誤差を示すものであ
る。ライン21の上方およびライン22の下方に
位置するすべての点は補正されなければならな
い。図示の例では補正を要する9点が存在する。
第4図は誤差曲線における緩やかな変動を伴う
測定系を示している。スケール15は第3図にお
けるものと同様であり、上例に従い目盛16,1
7,18……の点において同様な個々の特定誤差
を有する。この場合、読み取りヘツド23は1ス
ケール目盛より多い測定値または誤差変動を同時
に読み出すように較正されている。これは例えば
第4図に示す態様においては複数の読み出しヘツ
ド、この場合5個のヘツド24〜28を用いるこ
とにより実行される。これらのヘツドはスケール
目盛の整数倍だけ相互に変位し、スケールから同
じ情報を同時に読み取るものである。これら5個
の値の平均値を計算することにより、スケール目
盛16,17,18……の位置における個々の変
動の影響を緩和し、線図29に示す通り、ライン
21および22の外側にはみ出た点が1つしか存
在しないようにする。したがつて、この場合にお
ける“緩やかな上昇もしくは降下を伴う誤差曲
線”を採用したスケールシステムの使用は必要な
補正数を前記の例において必要とした数の9分の
1に減少するものである。
このような緩やかな上昇もしくは降下を伴う誤
差曲線を得る他の周知の方法は、例えばスエーデ
ン王国特許第7714010−1号明細書に記載された
モアレ技術または容量システムにおけるスケール
システムの使用を含むものである。
第5図はスケール誤差曲線において25の長さ
単位を示す較正されたスケールのための影像特性
を示すものである。スケールの長さはX軸に沿つ
て作図され、測定された誤差はY軸に沿つて作図
される。これらの値は第2図の記憶装置13内に
挿入される。そして、これらの値は較正点34,
35,36……の各々に対して記憶され、較正点
間の距離30,31,32……は等しい長さを有
し、誤差曲線の最も急峻な領域(第5図の点A)
における誤差37は較正点34,35,36……
の2点間の許容誤差を上回らないように選択され
なければならない。許容誤差が2単位であれば、
補正テーブルにおける最大許容誤差は1/2×2
=1単位となる。点Aにおける誤差のサイズは各
スケール目盛について1単位であるため、図示の
場合においては25の較正点が要求される。
前記の誤差曲線の変形例が第6図に示されてい
る。この場合において較正点38,39,40…
…間の距離は一定ではないが、許容誤差37のサ
イズに従つて形成される。誤差増分または誤差剰
余分が最新の較正点後において、許容誤差37を
上回る度ごとに、第2図の記憶装置13内にはさ
らに新たな較正点が入れられる。この変形例にお
いては第5図に示す方法とは異なり、10個の較正
点のみが要求される。
この方法は、誤差曲線の低勾配域における較正
点間のスペースに関する不必要な圧縮を回避し、
これによつて記憶装置13内に要求されるスペー
スを減少するものである。
第5図および第6図は厳密に正の誤差剰余を表
す誤差曲線を示すものである。しかしながら、こ
れらの場合において交互に発生する正および負の
誤差剰余のみを伴う誤差曲線などのような他の形
状の曲線も利用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するための測定装置を略
示するブロツク線図、第2図は第1図に示した測
定装置の読み出しシーケンス中の機能を示す図、
第3図は前記測定装置に装備されたスケールを略
示するブロツク線図、第4図は誤差曲線の変動例
を略示するグラフ、第5図は較正されたスケール
の影像特性を示すグラフ、第6図は第5図に示し
た特性の変形を含む誤差曲線グラフである。 1……較正されるべきスケール、2……読み取
りヘツド、3,8……デジタル評価装置、5……
自動較正装置、6,7……レーザー測定系、10
……比較装置、11……データープロセツサー、
12……E型PROMプログラマー、13……記
憶装置、14……補正装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 スケール目盛及びその目盛を指示するために
    スケールに沿つて移動可能な読み取りヘツドを有
    する単一の長さ測定系を用いて長さ測定を行うに
    あたり、前記読み取りヘツドにより指示された各
    目盛が代表する基準点からの長さに対し、前記基
    準点から当該各目盛点までのより正確な長さを基
    準校正系により測定し、各目盛代表値を対応する
    校正系測定値から減じて誤差を算出し、これらの
    誤差データを実際の測定で適用しやすいように配
    列処理し、スケール目盛に基づくアドレス−対−
    補正値(±)として記憶装置にストアすることに
    より測定系の精度を向上させるための方法であつ
    て、 前記長さ測定系に単一の直線スケールシステム
    を導入し、前記基準校正系による各測定において
    少なくとも2つの読み取りヘツドを用いることに
    より、前記スケールシステム上の少なくとも2つ
    のスケール目盛を適用してこれらのスケール目盛
    が代表する前記長さの平均値と、対応する校正系
    測定値の平均値を算出するステツプ、及びこれら
    の平均値からスケール目盛に対応する誤差を求め
    るステツプを含むことにより、 前記基準校正系による各スケール目盛の読取値
    がこれらの目盛の位置に応じた個々の誤差変動に
    影響される場合において、前記スケールシステム
    の目盛誤差成分の上昇もしくは下降変動を緩やか
    にし、前記変動を緩やかにされた変動中の誤差成
    分が前記長さ測定系の予め定められた誤差範囲内
    にある限り、前記スケールシステム本来の目盛誤
    差成分が前記誤差範囲を上回つたものであつても
    これを許容することを特徴とする長さ測定系の精
    度向上方法。 2 前記誤差データの配列処理が、記憶装置にお
    いて補正値を記憶しておくためのスケールに沿つ
    た複数の校正位置を設定するにあたり、その位置
    設定間隔を順次等しい間隔とし、且ついずれか2
    つの順次校正位置間における誤差が最大許容誤差
    を上回らないように、前記設定間隔を選択する、
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の方法。 3 前記誤差データの配列処理が、記憶装置にお
    いて補正値を記憶しておくためのスケールに沿つ
    た複数の校正位置を設定するにあたり、その位置
    設定間隔を誤差曲線の勾配に応じて変化させ、2
    つの順次校正位置間における誤差が最大許容誤差
    未満又はその半分となるように、処理するもので
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の方法。
JP19086385A 1984-08-28 1985-08-28 ある長さ測定系をより正確な基準系に対して較正することにより、その長さ測定系の精度を向上させる方法 Granted JPS6165111A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8404266A SE8404266L (sv) 1984-08-28 1984-08-28 Sett att oka noggrannheten hos ett lengdmetsystem genom att kalibrera detta mot ett noggrannare referenssystem
SE8404266-2 1984-08-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6165111A JPS6165111A (ja) 1986-04-03
JPH0564721B2 true JPH0564721B2 (ja) 1993-09-16

Family

ID=20356820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19086385A Granted JPS6165111A (ja) 1984-08-28 1985-08-28 ある長さ測定系をより正確な基準系に対して較正することにより、その長さ測定系の精度を向上させる方法

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0182394B1 (ja)
JP (1) JPS6165111A (ja)
DE (1) DE3586391T2 (ja)
SE (1) SE8404266L (ja)

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Also Published As

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