DE102017211623A1

DE102017211623A1 - Verfahren zur Detektion und Korrektur eines Messfehlers sowie Messeinrichtung und Koordinatenmessgerät

Info

Publication number: DE102017211623A1
Application number: DE102017211623.4A
Authority: DE
Inventors: Dominik Seitz; Malte Langmack
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2019-01-10

Abstract

Verfahren zur Detektion und Korrektur eines Messfehlers einer Messeinrichtung (1), wobei die Messeinrichtung (1) einen Lesekopf (4) und mindestens eine Maßeinrichtung (3) umfasst, wobei der Lesekopf (4) entlang der Maßeinrichtung (3) bewegbar ist, wobei die Messeinrichtung (1) ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal (A) und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal (B) erzeugt, wobei in einem Detektionsschritt der Lesekopf (4) entlang des zumindest eines Teilabschnitts (TBn-1, TBn, TBn+1) der Maßeinrichtung (3) bewegt und eine amplitudenabhängige Größe und/oder offsetabhängige Größe und/oder phasenlagenabhängige Größe bestimmt wird, wobei die phasenlagenabhängige Größe von der Phasenlage zwischen den Ausgangssignalen (A, B) abhängig ist, wobei der Messfehler detektiert wird, falls die mindestens eine bestimmte Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer Referenzgröße abweicht, sowie Messeinrichtung und Koordinatenmessgerät.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion und ein Verfahren zur Korrektur eines Messfehlers einer Messeinrichtung sowie eine Messeinrichtung und ein Koordinatenmessgerät.
Wegmesseinrichtungen, insbesondere Inkrementalmesseinrichtungen, z.B. in Form von Linear- oder Rotationsmesseinrichtungen, finden bei einer Vielzahl von Mess- und Bearbeitungseinrichtungen Verwendung. In der Regel umfassen derartige Inkrementalmesseinrichtungen, unabhängig vom Messprinzip, eine Maßeinrichtung, z.B. einen Strichmaßstab, auf der in einer konstanten Strichperiode durch einen Sensor erfassbare Marken aufgebracht sind, sowie einen zur Erfassung geeigneten Lesekopf. Das Funktionsprinzip besteht im Wesentlichen darin - vereinfacht dargestellt - dass die bei einer Relativbewegung mit Hilfe des Lesekopfes erfassten Marken gezählt werden.
Durch die bekannte Strichperiode und die Anzahl an gezählten Marken ist somit eine inkrementelle Positionsinformation bestimmbar. Typischerweise werden Marken optisch erfasst.
Das reine Zählen der Striche ermöglicht zwar eine Bestimmung der Position, allerdings muss sichergestellt sein, dass die Bewegungsrichtung des Lesekopfes sich während des Zählens nicht verändert. Durch das reine Zählen ist keine Richtung der Bewegung bestimmbar. Um auch eine Richtungsbestimmung zu ermöglichen, umfassen Inkrementalmesssysteme, insbesondere deren Leseköpfe, typischerweise zwei Erfassungseinrichtungen zum Erfassen der Marken, wobei die Leseköpfe relativ zueinander um eine viertel Strichperiode versetzt angeordnet sind. Theoretisch erzeugen diese Erfassungseinrichtungen beim Verfahren des Lesekopfes entlang des Strichmaßstabes zwei um 90° zueinander phasenverschobene Signale.
Weiter bekannt ist, dass die von den Erfassungseinrichtungen des Lesekopfes erzeugten Ausgangssignale rechteckförmig sind oder in rechteckförmige Signale umgewandelt werden, beispielsweise durch bekannte schwellwertbasierte Verfahren. Allerdings beträgt bei derartig rechteckförmigen Ausgangssignalen die Wegauflösung lediglich ein Viertel der Strichperiode.
Um eine verbesserte Wegauflösung zu ermöglichen, können auch im Wesentlichen wellenförmige Ausgangssignale erzeugt werden, beispielsweise basierend auf einer Intensität einer erfassten Strahlung. Idealerweise können z.B. die Ausgangssignale der Messeinrichtung sinus- und kosinusförmig sein.
In diesem Fall kann z.B. ein erstes Ausgangssignal durch folgende Formel beschrieben werden $A = sin (s / l \times 2 \times π)$
und ein weiteres Ausgangssignal $B = cos (s / l \times 2 \times π)$
Hierbei bezeichnet s eine zurückgelegte Strecke und I die Periodenlänge. Die Periodenlänge kann dem (Winkel-)Abstand entlang der Strecke vom Beginn einer Markierung bis zum Beginn der nächsten Markierung entsprechen.
Trägt man unter Idealbedingungen, also ohne die nachfolgend noch näher erläuterten Offset-, Amplituden- und Phasenfehler, erfasste Signalwerte A und B gegeneinander auf, beispielsweise indem Werte des ersten Ausgangssignals A als Abszissenwerte und die korrespondierende Werte des weiteren Ausgangssignale B als Ordinatenwerte von Punkten aufgetragen werden, so liegen die aufgetragenen Punkte auf einem Kreis, welcher konzentrisch zum Ursprung ist. Ein vollständiger Umlauf um den Kreis wird erzeugt, wenn der Lesekopf, der die Signale A, B erzeugt, die Strecke von einer Periodenlänge zurücklegt. Eine Bewegungsrichtung des Lesekopfs legt die Umlaufrichtung fest, also eine Richtung im oder entgegen dem Uhrzeigersinn. Eine genaue Auswertung der Position innerhalb einer Periodenlänge kann nun durch Ermittlung einer Phasenlage p bezüglich der Signalachsen erfolgen. Die Phasenlage berechnet sich hierbei insbesondere als $p = atan2 (A, B)$
Somit berechnet sich eine interpolierte Position innerhalb einer Strichperiode des Strichmaßstabes als $pos = (atan2 (A, B) \times l) / (2 \times π)$
Hierbei bezeichnet atan2 ein zur bekannten atan-Funktion äquivalente Funktion, allerdings mit einer Periodizität von 2 × π.
Eine Genauigkeit, mit der nun die interpolierte Position innerhalb einer Periode des Maßstabes ermittelt werden kann, hängt dann ebenfalls von der digitalen Auflösung, die beispielsweise durch einen A/D-Wandler festgelegt ist, ab. Bei Strichmaßstäben einer Periodenlänge von I = 40 µm können beispielsweise Auflösungen im Sub-Mikrometer-Bereich erreicht werden.
Die bisher beschriebene Positionsbestimmung führt allerdings nur dann zu einem korrekten Ergebnis, wenn die erzeugten Ausgangssignale die gleiche Amplitude und keinen von Null verschiedenen Offset-Wert aufweisen sowie exakt 90° zueinander phasenverschoben sind.
Aufgrund von Toleranzen sowie der mechanischen Anordnung der Erfassungseinrichtungen im Lesekopf ist in der Regel jedoch keine der genannten Anforderungen an die Ausgangssignale erfüllt.
So können Ausgangssignale mit voneinander verschiedenen Amplituden erzeugt werden. Diese können zu einer zweiwelligen Positionsabweichung von einem Idealwert innerhalb einer Periode führen.
Ist ein oder sind beide Ausgangssignale nicht offsetfrei, so kann dies zu einer einwelligen Positionsabweichung innerhalb einer Periode führen.
Von 90° verschiedene Phasenverschiebungen zwischen den Ausgangssignalen können zweiwellige Positionsabweichungen von einer Idealposition innerhalb einer Strichperiode bewirken.
Um die durch eine von 90° verschiedene Phasenverschiebung verursachten Fehler bei der Positionsbestimmung zu minimieren, ist bekannt, die Erfassungseinrichtungen im Lesekopf mechanisch genau auszurichten. Diese Ausrichtung ist jedoch zeitlich aufwendig.
Weiter ist zur Lösung bekannt, Messsysteme mit einer geringeren Periodenlänge zu nutzen, die jedoch preislich deutlich teurer sind.
Die verwendeten Maßeinrichtungen können in unterschiedlicher Art und Weise an einer Haltestruktur, z.B. einer Traverse, befestigt werden. So können die Maßeinrichtungen fest bzw. starr mit dem durch die Haltestruktur bereitgestellten Untergrund verbunden werden. In diesem Fall können die Maßeinrichtungen z.B. aus Stahl, Gold oder einem ähnlichen Material bestehen, wobei in dieses Material periodisch Marken, insbesondere in Form von Strichen, eingebracht, insbesondere eingeprägt, sein können. Alternativ können Maßeinrichtungen schwimmend, d.h. beweglich, auf dem Untergrund angeordnet sein. Hierbei kann eine solche Maßeinrichtung z.B. aus dem Material Zerodur™, Robax™ oder einem ähnlichen, insbesondere temperaturinvarianten, Material ausgebildet sein. Ein wesentlicher Unterschied der beiden Anordnungsarten ist neben dem Preis und der Handhabung die Tatsache, dass die schwimmend angebrachten, optional temperaturstabilen Maßeinrichtungen dem Untergrund bei einer Längenänderung des Untergrunds, die z.B. Grund mechanischer Beanspruchung und/oder Temperaturveränderungen entstehen, nicht folgen. Hiermit kommt es zu keinen oder nur geringen Messfehlern bei Verformung des Untergrunds. Eine etwaige Verformung, z.B. einer Längung oder Stauchung der Maßeinrichtung selbst, ist somit nur abhängig von Eigenschaften, z.B. einem Ausdehnungskoeffizienten, der Maßeinrichtung selbst.
Bei fest mit dem Untergrund verbundenen Maßeinrichtungen wirken sich Verformungen des Untergrunds direkt auch auf die Maßeinrichtung selbst aus und können z.B. zu einer Verformung der Maßeinrichtung führen. Die daraus zwangsweise resultierenden Messfehler können sich in unerwünschter Weise unmittelbar auf ein Messergebnis auswirken. Es sind daher Verfahren zur Fehlerkompensation bekannt, bei denen eine temperaturabhängige Fehlmessung durch einen bekannten oder zuvor bestimmten Ausdehnungskoeffizienten sowie in Abhängigkeit einer gemessenen Temperatur erfolgt. Eine durch mechanische Beanspruchung des Untergrunds verursachte Fehlmessung oder Fehlpositionierung kann z.B. durch ein mechanisches Modell und eine aktuell wirkende und erfasste Zustandsgröße, z.B. eine Kraft, ein Moment, eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung etc., korrigiert werden.
Allerdings stellen diese Ansätze zur Korrektur jeweils nur eine Approximation der zu erwartenden Fehler dar.
Die nachveröffentlichte DE 10 2017 202 217.5 offenbart ein Verfahren zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung, wobei die Messeinrichtung ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal erzeugt, wobei ein Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale bestimmt oder berechnet wird, wobei eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigiert wird.
Die nachveröffentlichte DE 10 2017 202 218.3 offenbart ein Verfahren zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung, wobei die Messeinrichtung ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal erzeugt, wobei in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals und des weiteren Ausgangssignals eine Amplitudenkorrektur und/oder eine Offsetkorrektur und/oder eine Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals durchgeführt wird, wobei ein Messbereich der Messeinrichtung in mindestens zwei Teilbereiche unterteilt wird, wobei eine teilbereichsspezifische Amplitudenkorrektur und/oder eine teilbereichsspezifische Offsetkorrektur und/oder eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals durchgeführt wird.
Es stellt sich daher das technische Problem, ein Verfahren zur Detektion eines Messfehlers sowie ein Verfahren zur Korrektur eines Fehlers sowie eine Messeinrichtung und ein Koordinatenmessgerät zu schaffen, die eine zuverlässige und zeitlich schnelle Detektion und somit auch Korrektur eines Messfehlers ermöglichen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 10, 11 und 14. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Detektion eines Messfehlers einer Messeinrichtung. Das Verfahren dient insbesondere zur Detektion einer Verformung einer Maßeinrichtung der Messeinrichtung. Die Verformung der Maßeinrichtung kann insbesondere aufgrund einer Temperaturänderung und/oder mechanischen Beanspruchung der Maßeinrichtung selbst und/oder durch eine Temperaturänderung und/oder mechanische Beanspruchung eines Untergrunds, auf dem die Maßeinrichtung, insbesondere fest, angeordnet ist, erfolgen.
Die Messeinrichtung umfasst einen Lesekopf und mindestens eine Maßeinrichtung. Die Maßeinrichtung kann insbesondere als Maßband ausgebildet sein.
Weiter ist der Lesekopf entlang der Maßeinrichtung bewegbar, beispielsweise mit einer Linear- oder einer Rotationsbewegung. Weiter erzeugt die Messeinrichtung ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal. Ein Lesekopf kann hierbei insbesondere zwei Erfassungseinrichtungen, z.B. optische Erfassungseinrichtungen, zur Erfassung von Markierungen auf oder in der Maßeinrichtung aufweisen. Die Markierungen können z.B. als Striche ausgebildet sein.
Weiter kann ein Lesekopf mindestens ein Blendenelement umfassen oder aufweisen, wobei ein Blendenelement z.B. mindestens zwei Durchgangsöffnungen aufweisen kann. Hierbei können die Erfassungseinrichtungen und/oder das Blendenelement derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass von den Erfassungseinrichtungen, insbesondere durch die Durchgangsöffnungen des Blendenelements, Abschnitte der Maßeinrichtung erfassbar sind, die um eine Viertel-Periode bzw. die Summe aus einem ganzzahligen Vielfachen der Periode und einer Viertel-Periode entlang der Maßeinrichtung beabstandet sind.
In einem Detektionsschritt wird der Lesekopf entlang zumindest eines Teilabschnitts der Maßeinrichtung bewegt. Weiter wird in dem Detektionsschritt mindestens eine amplitudenabhängige Größe mindestens eines Ausgangssignals bestimmt. Die amplitudenabhängige Größe kann hierbei abhängig von einer Amplitude, beispielsweise proportional zur Amplitude oder gleich der Amplitude, sein. Alternativ oder kumulativ wird im Detektionsschritt eine offsetabhängige Größe mindestens eines Ausgangssignals bestimmt. Die offsetabhängige Größe kann hierbei abhängig von dem Offset, insbesondere proportional zu diesem Offset oder gleich dem Offset, sein.
Alternativ oder kumulativ wird eine phasenlagenabhängige Größe bestimmt, wobei die phasenlagenabhängige Größe von der Phasenlage zwischen den Ausgangssignalen abhängig ist. Die phasenlagenabhängige Größe kann die Phasenlage oder eine dazu proportionale Größe sein. Die Phasenlage kann hierbei eine Differenz zwischen dem Phasenwinkel des ersten und des weiteren Ausgangssignals bezeichnen. Unter idealen Messbedingungen beträgt eine Phasenlage idealerweise 90°.
Weiter wird der Messfehler detektiert, falls die mindestens eine bestimmte Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer Referenzgröße abweicht. Mit anderen Worten kann der Messfehler detektiert werden, falls die amplitudenabhängige Größe von einer amplitudenspezifischen Referenzgröße um mehr als ein vorbestimmtes Maß abweicht. Alternativ oder kumulativ kann der Messfehler detektiert werden, falls die offsetabhängige Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer offsetspezifischen Referenzgröße abweicht. Weiter alternativ oder kumulativ kann der Messfehler detektiert werden, falls die phasenlagenabhängige Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer phasenlagenspezifischen Referenzgröße abweicht.
Eine Referenzgröße kann hierbei vorbestimmt sein. Insbesondere kann, wie nachfolgend noch näher erläutert, eine Referenzgröße in einem Ermittlungs- oder Kalibrierschritt bestimmt werden. Hierbei kann der Ermittlungsschritt zeitlich vor dem Detektionsschritt durchgeführt werden, insbesondere vor einem Messbetrieb der Messeinrichtung. In dem Kalibrierschritt kann/können die erläuterten Referenzgrößen unter vorbestimmten Kalibrierbedingungen, beispielsweise einer vorbestimmten Temperatur und/oder bei einer vorbestimmten mechanischen Belastung, bestimmt werden. Diese derart ermittelten Referenzgrößen können dann gespeichert werden, z.B. in einer Speichereinrichtung. In dem Detektionsschritt können die derart gespeicherten Referenzgrößen dann abgerufen werden, um das erläuterte Detektionskriterium auszuwerten.
Es ist weiter möglich, absolute Informationen über die Maßeinrichtung, insbesondere über eine absolute Position von Markierungen der Maßeinrichtung, zu bestimmen. Dies kann beispielsweise mit einer Einrichtung zur Erfassung dieser absoluten Informationen erfolgen, beispielsweise durch eine interferrometrische Erfassungseinrichtung, wobei mittels der interferometrischen Erfassungseinrichtung eine absolute Position von Markierungen entlang der Maßeinrichtung erfassbar und bestimmbar ist. Diese absoluten Informationen können folgend zur Korrektur des Messfehlers verwendet werden. Die absolute Position kann z.B. in einem Referenzkoordinatensystem bestimmt werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein zeitlich schnelles und zuverlässiges Verfahren zur Detektion eines Messfehlers. Ein Messfehler kann insbesondere auftreten, wenn eine Verformung der Maßeinrichtung auftritt, insbesondere eine temperatur- und/oder beanspruchungsbedingte Verformung. Diese Verformung kann insbesondere auch durch eine Verformung des Untergrunds bedingt sein, auf der die Maßeinrichtung befestigt ist.
Wird ein Messfehler detektiert, so kann ein Fehlersignal erzeugt werden, wobei in Abhängigkeit eines Fehlersignals geeignete weiterführende Maßnahmen durchgeführt werden. Z.B. kann ein Nutzer und/oder ein übergeordnetes System über den detektierten Messfehler informiert werden, z.B. optisch, akustisch, haptisch oder in einer sonstigen Art und Weise.
Auch kann, wenn ein Messfehler detektiert wird, eine Fehlerkorrektur durchgeführt werden. Wird z.B. eine Position eines beweglichen Elements, z.B. eines Messkopfes und/oder eines Werkzeuges, in Abhängigkeit der Ausgangssignale der Messeinrichtung bestimmt, so kann, falls ein Messfehler detektiert wird, eine korrigierte Ist-Position bestimmt werden, wobei sich der erläuterte Messfehler nicht oder nur in einem verringerten Maße auf die korrigierte Ist-Position auswirkt.
In einer weiteren Ausführungsform wird in einem Ermittlungsschritt, der auch als Kalibrierschritt bezeichnet werden kann, der Lesekopf entlang zumindest eines Teilabschnitts Maßeinrichtung bewegt. Vorzugsweise wird der Lesekopf entlang der gesamten Maßeinrichtung bewegt. Weiter wird während oder nach der Bewegung die amplitudenabhängige Größe und/oder offsetabhängige Größe und/oder phasenlagenabhängige Größe bestimmt und als Referenzgröße gespeichert.
Vorzugsweise kann, wie nachfolgend ebenfalls noch näher erläutert, die Größe jeweils für mehrere Teilabschnitte, also teilabschnittsspezifisch, bestimmt und als teilabschnittspezifische Referenzgröße gespeichert werden. Der Ermittlungsschritt kann hierbei, wie vorhergehend erläutert, unter vorbestimmten Rahmenbedingungen, z.B. bei einer vorbestimmten Temperatur oder in einem vorbestimmten Temperaturbereich und/oder bei einer vorbestimmten mechanischen Belastung der Maßeinrichtung und/oder des Untergrunds, auf dem die Maßeinrichtung befestigt ist, durchgeführt werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine messumgebungsspezifische Ermittlung der Referenzgrößen und somit eine zuverlässige, spätere Detektion eines Messfehlers in dieser Messumgebung.
In einer weiteren Ausführungsform wird im Detektionsschritt ein Teilabschnitt und eine teilabschnittsspezifische Größe bestimmt. Somit kann in mehreren Teilabschnitten der Maßeinrichtung jeweils eine teilabschnittsspezifische Größe bestimmt werden. Weiter kann der Messfehler detektiert werden, falls die teilabschnittsspezifische Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer teilabschnittsspezifischen Referenzgröße abweicht. Die teilabschnittsspezifische Referenzgröße kann, wie vorhergehend erläutert, in dem Ermittlungsschritt bestimmt werden. Dies ist jedoch nicht zwingend.
Ein Teilabschnitt kann z.B. durch Auswertung der Ausgangssignale bestimmt bzw. identifiziert werden. Ein Teilabschnitt einer Maßeinrichtung umfasst hierbei einen Abschnitt, in dem zumindest eine Periode eines Ausgangssignals erzeugt wird, wenn der Lesekopf entlang dieses Teilabschnitts der Maßeinrichtung bewegt wird.
Somit können also für mehrere Teilabschnitte Referenzgrößen existieren, wobei die im Detektionsschritt bestimmte, zumindest eine teilabschnittsspezifische Größe dann mit der vorbestimmten teilabschnittsspezifischen Referenzgröße verglichen wird.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässigere bzw. auch genauere Detektion eines Messfehlers. Insbesondere kann sich eine Temperaturänderung und/oder eine mechanische Belastung nur auf einen oder mehrere Teilabschnitte der Maßeinrichtung auswirken, wobei außerhalb dieses Teilabschnittes ein Messbetrieb ohne Messfehler gewährleistet ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird als phasenlagenabhängige Größe ein Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale bestimmt oder berechnet.
Insbesondere kann ein Betrag des Phasenkorrekturwerts und/oder ein Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts bestimmt oder berechnet werden. Die Berechnung des Phasenkorrekturwerts, insbesondere des Betrags und/oder des Vorzeichens, kann hierbei eine analytische Berechnung sein. Mit anderen Worten kann der Phasenkorrekturwert als Ausgangswert (Funktionswert oder Ausgangsgröße) einer analytischen Funktion bestimmt werden, wobei Funktionsargumente (Eingangsgrößen) der Funktion die Ausgangssignale, insbesondere deren Signalwerte, sind, in Abhängigkeit oder aus den Signalwerten der Ausgangssignale bestimmt werden oder von Eigenschaften der Ausgangssignale abhängen. Mit anderen Worten kann der Phasenkorrekturwert als sogenannte Closed-Form Solution (geschlossene Lösung) berechnet werden.
Es ist möglich, dass der Betrag des Phasenkorrekturwerts berechnet und das Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts bestimmt wird.
Weiter wird der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Amplitudenverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale bestimmt. Insbesondere kann der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Amplitudenverlaufs von amplituden- und offsetkorrigierten Ausgangssignalen bestimmt werden. Der Phasenkorrekturwert kann insbesondere als Differenz zwischen 90° und einer aktuellen Phasenverschiebung zwischen den phasenunkorrigierten Ausgangssignalen bestimmt werden.
Alternativ oder kumulativ wird als offsetabhängige Größe ein Offsetkorrekturwert für mindestens eines der Ausgangssignale, vorzugsweise jeweils für beide Ausgangssignale bestimmt oder berechnet. Der Offsetkorrekturwert kann somit insbesondere ein signalspezifischer Offsetkorrekturwert sein.
Alternativ oder kumulativ wird als amplitudenabhängige Größe ein Amplitudenkorrekturwert für mindestens eines der Ausgangssignale, vorzugsweise jeweils für beide Ausgangssignale, bestimmt oder berechnet. Auch der Amplitudenkorrekturwert kann somit insbesondere ein signalspezifischer Amplitudenkorrekturwert sein.
Insbesondere kann als Offsetkorrekturwert ein Wert bestimmt werden, der von dem entsprechenden Ausgangssignal abgezogen oder zu diesem Ausgangssignal hinzu addiert wird, insbesondere derart, dass nach Korrektur der Offset des Ausgangssignals Null beträgt. Als Amplitudenkorrekturwert kann beispielsweise ein Wert bestimmt werden, der durch eine Multiplikation mit dem entsprechenden Ausgangssignal die Amplitude des Ausgangssignals auf den Wert 1 normiert. Somit kann der Amplitudenkorrekturwert derart bestimmt werden, dass nach Korrektur die Amplitude eines Ausgangssignals einem vorbestimmten Wert, insbesondere einem auf einen A/D-Wandler angepassten Wert, weitere insbesondere Eins, beträgt.
Es ist hierbei möglich, dass den/die teilbereichsspezifischen Korrekturwert(e) in einem Kalibrierungsdurchgang der Messeinrichtung bestimmt wird/werden. In dem Kalibrierungsdurchgang kann, wie vorhergehend erläutert, die mindestens eine Erfassungseinrichtung entlang der Maßeinrichtung verschoben werden, um Ausgangssignale zu erzeugen, wobei in Abhängigkeit der erzeugten Ausgangssignale dann der/die teilbereichsspezifische(n) Korrekturwert(e) bestimmt wird. Zur Laufzeit der Messeinrichtung, insbesondere in einem Messbetrieb, kann dann in Abhängigkeit dieses/dieser Phasenkorrekturwerts/e diese die Signalkorrektur durchgeführt werden.
Allerdings ist es auch möglich, den/die Korrekturwert(e) zur Laufzeit, insbesondere im Messbetrieb, zu bestimmen. Auch zur Laufzeit werden Ausgangssignale erzeugt und können somit zur Bestimmung des/der Korrekturwerts/e genutzt werden.
Zur Bestimmung des Korrekturwerts/der Korrekturwerte kann ein Verlauf des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals erfasst werden. Hierbei wird eine Periode eines Ausgangssignals erzeugt, wenn die mindestens eine Erfassungseinrichtung um eine Periodenlänge entlang der Maßeinrichtung mit einer konstanten Bewegungsrichtung verfahren wird.
Vorzugsweise wird ein Verlauf der Ausgangssignale über mehrere Perioden des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals erfasst. Hierzu kann die mindestens eine Erfassungseinrichtung der Messeinrichtung, insbesondere der Lesekopf, entlang der Maßeinrichtung bewegt werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zeitlich schnelle Detektion und Korrektur des Messfehlers. Insbesondere kann während der Bestimmung eines nachfolgend zur Korrektur des Ausgangssignals genutzten Korrekturwerts bereits detektiert werden, ob überhaupt ein Messfehler vorliegt. Liegt ein solcher Messfehler vor, so kann der ermittelte Korrekturwert zur Korrektur des Signals verwendet werden. Liegt kein Messfehler vor, so kann keine Korrektur eines Ausgangssignals erfolgen.
In einer alternativen Ausführungsform wird als phasenlagenabhängige Größe eine Phasenlage zwischen den Ausgangssignalen bestimmt, insbesondere in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale. Alternativ oder kumulativ wird als amplitudenabhängige Größe eine Amplitude oder Amplitudenverlauf mindestens eines der Ausgangssignale, vorzugweise beider Ausgangssignale, bestimmt oder berechnet. Alternativ oder kumulativ wird als offsetabhängige Größe ein Offset mindestens eines der Ausgangssignale, vorzugsweise beider Ausgangssignale, bestimmt oder berechnet.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfach zu implementierende Bestimmung bzw. Berechnung der entsprechenden Größe, die im Detektionsschritt zu ermitteln ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird die mindestens eine Größe, insbesondere die im Detektionsschritt ermittelte Größe, in Abhängigkeit von einem korrigierten Ausgangssignal bestimmt. Mit anderen Worten kann also die amplitudenabhängige Größe in Abhängigkeit mindestens eines amplitudenkorrigierten Ausgangssignals, vorzugsweise in Abhängigkeit von zwei amplitudenkorrigierten Ausgangssignalen, bestimmt werden. Die offsetabhängige Größe kann in Abhängigkeit mindestens eines offsetkorrigierten Ausgangssignals, vorzugweise in Abhängigkeit von zwei offsetkorrigierten Ausgangssignalen, bestimmt werden. Die phasenlagenabhängige Größe kann in Abhängigkeit von phasenkorrigierten Ausgangssignalen bestimmt werden.
Die Korrektur der Ausgangssignale kann hierbei teilabschnittsspezifisch erfolgen.
Insbesondere kann eine Korrektur gemäß dem in der DE 10 2017 202 218.3 beschriebenen Korrekturverfahren, insbesondere gemäß einem in den Ansprüchen der DE 10 2017 202 218.3 beschriebenen Verfahren, durchgeführt werden. Alternativ kann eine Korrektur gemäß dem in der DE 10 2017 202 217.5 beschriebenen Korrekturverfahren, insbesondere gemäß einem der in den Ansprüchen der DE 10 2017 202 217.5 beschriebenen Verfahren, durchgeführt werden. Somit wird der Offenbarungsgehalt der DE 10 2017 202 218.3 und der DE 10 2017 202 217.5 vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt dieser Offenbarung einbezogen, insbesondere der Offenbarungsgehalt der Ansprüche der DE 10 2017 202 217.5 und der DE 10 2017 202 218.3 .
Insbesondere kann ein Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale bestimmt oder berechnet werden, wobei eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigiert wird. Der Phasenkorrekturwert kann insbesondere gemäß einem in den Ansprüchen 2 bis 6 der DE 10 2017 202 217.5 beschriebenen Verfahren bestimmt werden.
Alternativ oder kumulativ kann eine Offsetkorrektur des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals und/oder eine Amplitudenkorrektur des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals durchgeführt werden, insbesondere in dem für das erste und das weitere Ausgangssignal jeweils mindestens ein signalspezifischer Offsetkorrekturwert und/oder mindestens ein signalspezifischer Amplitudenkorrekturwert bestimmt wird, wobei das erste und das weitere Ausgangssignal jeweils in Abhängigkeit der signalspezifischen Offset- und Amplitudenkorrekturwerte korrigiert werden. Der Offset- und/oder Amplitudenkorrekturwert kann insbesondere gemäß einem in den Ansprüchen 10 oder 11 der DE 10 2017 202 217.5 beschriebenen Verfahren bestimmt werden.
Insbesondere kann eine Amplitudenkorrektur und/oder eine Offsetkorrektur und/oder eine Phasenkorrektur in Abhängigkeit eines vorbestimmten Korrekturwerts erfolgen. Ein solcher Korrekturwert kann insbesondere ebenfalls unter vorbestimmten Messbedingungen bestimmt werden. Auch die Referenzgröße kann in Abhängigkeit von korrigierten Ausgangssignalen, insbesondere in dem Ermittlungsschritt, bestimmt werden.
Verformt sich die Maßeinrichtung wie vorhergehend erläutert, so wird auch eine Abweichung zwischen einer in Abhängigkeit von korrigierten Ausgangssignalen bestimmten Größe von der entsprechenden Referenzgröße auftreten.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Bestimmung der Größe, da Fehler, die sich auf die Zuverlässigkeit der Detektion des Messfehlers auswirken können, bereits korrigiert wurden.
In einer alternativen Ausführungsform wird die mindestens eine Größe in Abhängigkeit von mindestens einem unkorrigierten Ausgangssignal oder in Abhängigkeit unkorrigierter Ausgangssignale bestimmt. In diesem Fall erfolgt also keine Korrektur der Ausgangssignale vor der Bestimmung der Abweichung zwischen der Größe und der Referenzgröße. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zeitlich schnelle Detektion, insbesondere da keine Korrektur der Ausgangssignale erfolgen muss.
In einer weiteren Ausführungsform wird in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen der mindestens einen im Detektionsschritt bestimmten Größe und der Referenzgröße eine Fehlerursache bestimmt. Selbstverständlich kann die Fehlerursache auch in Abhängigkeit weiterer Größen und/oder Eigenschaften und/oder Betriebsbedingungen bestimmt werden. Eine Fehlerursache kann beispielsweise eine Temperaturänderung sein. Eine weitere Fehlerursache kann eine mechanische Belastung und eine daraus resultierende Verformung der Maßeinrichtung sein. Selbstverständlich können aber auch andere Fehlerursachen bestimmt werden, die in Abhängigkeit der Abweichung bestimmbar sind, insbesondere der Abweichung zuordenbar sind. Hierbei kann bestimmten Abweichungen eine Fehlerursache zugeordnet werden/sein, beispielsweise durch Tests oder Simulationen. Die Zuordnung kann eindeutig sein. Auch kann bestimmten Abweichungen, die unter vorbestimmten Betriebsbedingungen auftreten, eine Fehlerursache zugeordnet werden. Betriebsbedingungen können beispielsweise durch mindestens einen oder mehrere Parameter charakterisiert sein, die spezifisch für die Betriebsbedingungen sind. Durch die Bestimmung der Fehlerursache ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass gezielte Maßnahmen zur Korrektur des Messfehlers durchgeführt werden können bzw. ursachenspezifische Fehlersignale erzeugt werden können, wodurch z.B. eine Behebung des Fehlers vereinfacht wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Messeinrichtung mehrere Leseköpfe und mehrere Maßeinrichtungen. Hierbei ist jeweils ein Lesekopf entlang einer Maßeinrichtung bewegbar. Weiter wird für alle oder ausgewählte Leseköpfe eine lesekopfspezifische Abweichung zwischen der mindestens einen im Detektionsschritt bestimmten Größe und der Referenzgröße bestimmt, wobei die Fehlerursache in Abhängigkeit der lesekopfspezifischen Abweichungen bestimmt wird. Hierbei können die Maßeinrichtungen in voneinander verschiedenen Lagen, vorzugsweise an verschiedenen Positionen und/oder mit verschiedenen Orientierungen, an einem Untergrund befestigt werden.
Dient die Messeinrichtung beispielsweise zur Positionsbestimmung eines linear entlang eines Balkens, insbesondere einer Traverse eines Koordinatenmessgeräts, bewegbaren Elements, so kann eine Maßeinrichtung auf einer Oberseite des Balkens und eine Maßeinrichtung an einer Unterseite des Balkens angeordnet werden, wobei sich die Ober- und Unterseite auf eine Vertikalrichtung beziehen kann, die parallel zu einer Gewichtskraft orientiert sind.
Ist die Fehlerursache beispielsweise eine Temperaturänderung, so kann davon ausgegangen werden, dass sich die Maßeinrichtungen auf der Ober- und Unterseite in gleichem oder in einem ähnlichen Maß verformen, beispielsweise ausdehnen oder zusammenziehen. Ist jedoch die Fehlerursache eine mechanische Belastung des Balkens, so kann sich die Maßrichtung an der Ober- oder Unterseite ausdehnen, während sich die Maßeinrichtung, die an der verbleibenden Seite angeordnet ist, zusammenzieht.
Durch eine entsprechende Anordnung der Maßeinrichtungen kann auch eine Torsion des Untergrunds als Fehlerursache detektiert werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässigere Detektion der Fehlerursache und somit eine verbesserte Einleitung von Korrektur- und/oder Reduktionsmaßnahmen.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung, wobei die Messeinrichtung einen Lesekopf und mindestens eine Maßeinrichtung umfasst. Weiter ist der Lesekopf entlang der Maßeinrichtung bewegbar, wobei die Messeinrichtung ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal erzeugt. Weiter wird in einem Detektionsschritt der Lesekopf entlang des zumindest einen Teilabschnitts der Maßeinrichtung bewegt und eine amplitudenabhängige Größe und/oder offsetabhängige Größe und/oder phasenlagenabhängige Größe bestimmt. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert. Weiter wird der Messfehler detektiert, falls die mindestens eine bestimmte Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer Referenzgröße abweicht. Weiter wird der Messfehler korrigiert, falls der Messfehler detektiert wurde. Der Messfehler kann insbesondere korrigiert werden, indem mindestens eines der Ausgangssignale oder beide Ausgangssignale korrigiert werden.
Zur Korrektur kann insbesondere eine, insbesondere teilbereichsspezifische und/oder signalspezifische, Amplitudenkorrektur und/oder Offsetkorrektur und/oder Phasenkorrektur der Ausgangssignale durchgeführt werden. Hierzu kann insbesondere ein, insbesondere teilbereichsspezifischer und/oder signalspezifischer, Amplitudenkorrekturwert und/oder Offsetkorrekturwert und/oder Phasenkorrekturwert bestimmt werden, wobei die Korrektur dann in Abhängigkeit des/der bestimmten Korrekturwerte durchgeführt wird. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert.
Wird in Abhängigkeit der Ausgangssignale eine Position eines beweglichen Teils einer Einrichtung, beispielsweise eines Koordinatenmessgeräts oder einer Werkzeugmaschine, bestimmt, so kann, falls der Messfehler detektiert wurde, eine korrigierte Ist-Position des beweglichen Teils bestimmt werden. Hierzu können entweder die Ausgangssignale korrigiert werden, wobei die Position dann in Abhängigkeit der korrigierten Ausgangssignale bestimmt wird. Alternativ kann auch in Abhängigkeit der Abweichung eine Positionsabweichung bestimmt werden, wobei die korrigierte Ist-Position dann in Abhängigkeit der unkorrigierten Ist-Position und der bestimmten Positionsabweichung bestimmt wird.
Hierzu können beispielsweise die absoluten Positionsinformationen von Markierungen genutzt werden, die, wie vorhergehend erläutert, in einem Kalibrierschritt ermittelt werden können.
Weiter vorgeschlagen wird eine Messeinrichtung, wobei die Messeinrichtung einen Lesekopf, mindestens eine Maßeinrichtung und mindestens eine Auswerteeinrichtung umfasst. Hierbei kann der Lesekopf daten- und/oder signaltechnisch mit der Auswerteeinrichtung verbunden sein. Weiter ist der Lesekopf entlang der Maßeinrichtung bewegbar. Weiter ist mittels der Messeinrichtung ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal erzeugbar. Weiter ist in einem Detektionsschritt der Lesekopf entlang des zumindest einen Teilabschnitts der Maßeinrichtung bewegbar und eine amplitudenabhängige Größe und/oder eine offsetabhängige Größe und/oder eine phasenlagenabhängige Größe bestimmbar. Dies wurde vorhergehend erläutert. Die Bestimmung dieser Größe(n) kann insbesondere mittels der Auswerteeinrichtung erfolgen. Weiter ist der Messfehler detektierbar, falls die mindestens eine bestimmte Größe um mehr als vorbestimmtes Maß von einer Referenzgröße abweicht. Die Detektion des Messfehlers kann ebenfalls mittels der Auswerteeinrichtung erfolgen.
Die Messeinrichtung dient hierbei insbesondere zur Ausführung des Verfahrens gemäß einer der in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsformen. Somit ist die Messeinrichtung insbesondere derart konfiguriert, dass ein solches Verfahren mittels der Messeinrichtung ausführbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Maßeinrichtung fest mit einem Untergrund verbunden. In diesem Fall kann als Fehlerursache insbesondere eine Verformung des Untergrunds klassifiziert werden. Diese Verformung kann, wie vorhergehend erläutert, z.B. temperaturbedingt und/oder belastungsbedingt sein.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Maßeinrichtung schwimmend auf einem Untergrund angeordnet. In diesem Fall kann als Fehlerursache eine Verformung der Maßeinrichtung selbst, insbesondere eine ebenfalls temperaturbedingte und/oder belastungsbedingte Verformung, klassifiziert werden.
Weiter vorgeschlagen wird ein Koordinatenmessgerät mit einer Messeinrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. Die Messeinrichtung kann hierbei insbesondere zur Positionsbestimmung eines beweglichen Teils des Koordinatenmessgeräts, insbesondere eines linear beweglichen Teils des Koordinatenmessgeräts, dienen. Hierbei kann ein Lesekopf z.B. an einem beweglichen Teil angeordnet, insbesondere starr mit diesem verbunden, sein.
Selbstverständlich ist die Verwendung der Messeinrichtung nicht auf die Verwendung als Messeinrichtung eines Koordinatenmessgeräts beschränkt. Die Messeinrichtung kann beispielsweise auch Teil einer Werkzeugmaschine oder einer sonstigen Einrichtung sein. Hierbei kann die Messeinrichtung insbesondere zur Bestimmung einer Position eines beweglichen Teils einer solchen Maschine oder Einrichtung dienen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung,
2 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Messeinrichtung in einer ersten Ausführungsform,
4 eine schematische Draufsicht auf ein Maßband ohne Verformung,
5 eine schematische Draufsicht auf ein Maßband mit Vorformung und
6 eine perspektivische Detailansicht eines Lesekopfes und einer Maßeinrichtung.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung 1. Die Messeinrichtung 1 ist hierbei als Wegmesseinrichtung ausgebildet. Die Messeinrichtung 1 umfasst eine als Strichmaßband ausgebildete Maßeinrichtung 3 und einen Lesekopf 4, wobei der Lesekopf 4 wiederum zwei Erfassungseinrichtungen 4a, 4b umfasst. Die Maßeinrichtung 3 kann Markierungen, insbesondere in Form von Strichen, aufweisen, wobei diese Markierungen der Übersichtlichkeit halber nicht in 1 dargestellt sind. Durch die Erfassungseinrichtungen 4a, 4b sind die Markierungen auf der Maßeinrichtung 3 erfassbar. Insbesondere kann durch die Erfassungseinrichtungen 4a, 4b in Abhängigkeit einer Anordnung von Markierungen entlang der Maßeinrichtung 3 ein erstes Ausgangssignal A und ein weiteres Ausgangssignal B erzeugt werden. Hierbei ist der Lesekopf 4 entlang einer durch einen Pfeil P symbolisierten Richtung entlang der Maßeinrichtung 3 bewegbar, beispielsweise mit einer Linearbewegung. Beim Bewegen des Lesekopfs 4 entlang der Maßeinrichtung 3 erzeugen die Erfassungseinrichtungen 4a, 4b jeweils wellenförmige Ausgangssignale, wobei die erste Erfassungseinrichtung 4a ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal A und die weitere Erfassungseinrichtung 4b ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal B erzeugt. Die Markierungen auf der Maßeinrichtung 3 sowie die Erfassungseinrichtungen 4a, 4b sind hierbei derart ausgebildet und angeordnet, dass die Ausgangssignale A, B einen Phasenversatz von ungefähr 90° zueinander aufweisen.
Die Erfassungseinrichtungen 4a, 4b können z.B. optische Sensoren sein, wobei der Signalverlauf der Ausgangssignale A, B in Abhängigkeit von einer erfassten Strahlungsintensität erzeugt wird, die wiederum abhängig von der Anordnung der Markierungen auf der Maßeinrichtung 3 ist.
Die Messeinrichtung 1 kann jedoch auch als Winkelmesseinrichtung ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Maßeinrichtung 3 als scheiben- oder hohlringförmiges Strichmaßband ausgebildet sein, wobei Markierungen entlang einer Kreislinie angeordnet sind.
Weiter dargestellt ist, dass die Messeinrichtung 1 eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 5 umfasst. Diese Steuer- und Auswerteeinrichtung 5 kann eine Signalschnittstelle 5a für das erste Ausgangssignal A und eine Signalschnittstelle 5b für das weitere Ausgangssignal B aufweisen. Durch Pfeile sind in 1 und auch in den weiteren Blockschaltbildern daten- und/oder signaltechnische Verbindungen dargestellt.
Mittels der Auswerteeinrichtung 5 kann in Abhängigkeit mindestens eines Ausgangssignals A, B eine amplitudenabhängige Größe, insbesondere ein Amplitudenverlauf oder ein Amplitudenkorrekturwert, bestimmt werden, insbesondere wenn der Lesekopf 4 entlang zumindest eines Teilabschnitts TBn-1, TBn, TBn+1 bewegt wird. Diese amplitudenabhängige Größe kann somit in Abhängigkeit eines Signalverlaufs der Ausgangssignale, die in diesem Teilabschnitt TBn-1, TBn, TBn+1 erzeugt werden, bestimmt werden.
Entsprechend kann alternativ oder kumulativ mittels der Auswerteeinrichtung 5 eine offsetabhängige Größe in Abhängigkeit eines Ausgangssignals A, B oder beider Ausgangssignale A, B erzeugt werden, beispielsweise der Offset eines Ausgangssignals oder ein Offsetkorrekturwert.
Weiter alternativ oder kumulativ kann in Abhängigkeit des Verlaufs der Ausgangssignale A, B eine phasenlagenabhängige Größe bestimmt werden, wobei die phasenlagenabhängige Größe von der Phasenlage zwischen den Ausgangssignalen A, B abhängig ist. Die phasenlagenabhängige Größe kann insbesondere den Phasenversatz zwischen den Ausgangssignalen A, B oder ein Phasenkorrekturwert sein.
Dargestellt sind weiter mehrere Teilbereiche TBn-1, TBn, TBn+1 der Maßeinrichtung 3. Diese Teilbereiche TBn-1, TBn, TBn+1 können insbesondere durch Teilabschnitte der Maßeinrichtung 3 gebildet werden. Hierbei erzeugen die Erfassungseinrichtungen 4a, 4b mindestens eine, vorzugsweise mehrere Perioden der Ausgangssignale A, B, wenn sie mit einer konstanten Bewegungsrichtung über einen der Teilbereiche TBn-1, TBn, TBn+1 bewegt werden. In einem Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 können an einer vorbestimmten Anzahl von Stützstellen Signalwerte der Ausgangssignale A, B erfasst werden.
Hierbei kann die Auswerteeinrichtung 5 eine teilabschnittsspezifische amplitudenabhängige Größe und/oder eine teilabschnittsspezifische offsetabhängige Größe und/oder eine teilabschnittsspezifische phasenlagenabhängige Größe bestimmen.
Weiter ist, insbesondere mittels der Auswerteeinrichtung 5, ein Messfehler detektierbar, falls die derart bestimmte, insbesondere teilabschnittsspezifische, amplitudenabhängige Größe und mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer amplitudenspezifischen Referenzgröße abweicht und/oder falls die derart bestimmte, insbesondere teilabschnittsspezifische, offsetabhängige Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer offsetabhängigen, insbesondere ebenfalls teilabschnittsspezifischen, Referenzgröße abweicht und/oder falls die derart bestimmte, insbesondere teilabschnittsspezifische, phasenlagenabhängige Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer phasenlagenspezifischen, insbesondere ebenfalls teilabschnittsspezifischen, Referenzgröße abweicht.
Die Referenzgröße kann hierbei eine vorbestimmte Größe sein, die in einer Speichereinrichtung 6 der Auswerteeinrichtung 5 abrufbar gespeichert sein kann. Somit kann beispielsweise ebenfalls in Abhängigkeit der Signalverläufe der Ausgangssignale A, B der Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 identifiziert werden, in dem die aktuell von den Erfassungseinrichtungen 4a, 4b erfassten Markierungen angeordnet sind. Dann kann eine teilabschnittsspezifische Größe bestimmt und mit einer teilabschnittsspezifischen Referenzgröße verglichen werden. Die Referenzgröße kann, wie nachfolgend noch näher erläutert, in einem Ermittlungsschritt ermittelt werden.
Eine Abweichung kann durch eine Differenzbildung bestimmt werden.
Durch die Auswerteeinrichtung 5 kann eine Signalkorrektur, insbesondere eine Amplitudenkorrektur und/oder eine Offsetkorrektur und/oder eine Phasenkorrektur durchgeführt werden. Diese Korrektur kann insbesondere ebenfalls eine teilbereichsspezifische Korrektur sein. Dies ist aber nicht zwingend. Insbesondere kann auch eine nicht-teilbereichsspezifische, also globale, Korrektur erfolgen.
Z.B. kann die Messeinrichtung 1, insbesondere die Auswerteeinrichtung 5, eine Phasenkorrektureinrichtung, eine erste Offsetkorrektureinrichtung, eine weitere Offsetkorrektureinrichtung, eine erste Amplitudenkorrektureinrichtung und eine weitere Amplitudenkorrektureinrichtung umfassen.
Mittels der ersten Offsetkorrektureinrichtung ist eine teilbereichsspezifische Offsetkorrektur für das erste Ausgangssignal A durchführbar. Insbesondere kann die Offsetkorrektur derart durchgeführt werden, dass das offsetkorrigierte erste Ausgangssignal A in dem Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 einen Offsetwert von 0 aufweist. Weiter ist mittels der ersten Amplitudenkorrektureinrichtung eine teilbereichsspezifische Amplitudenkorrektur des offsetkorrigierten ersten Ausgangssignals A durchführbar. Insbesondere ist diese Amplitudenkorrektur derart durchführbar, dass eine Amplitude des offsetkorrigierten ersten Ausgangssignals A in dem Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 auf den Wert 1 oder auf einen vorbestimmten, auf einen A/D-Wandler angepassten, Wert, normiert wird. Die dargestellte Sequenz der Korrekturen ist hierbei nur exemplarisch. Selbstverständlich kann auch eine Offsetkorrektur eines amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals A durchgeführt werden. Entsprechende teilbereichsspezifische Korrekturen sind durch die Korrektureinrichtungen für das weitere Ausgangssignal B durchführbar.
Amplituden- und Offsetkorrekturwerte können insbesondere numerisch bestimmt werden, insbesondere in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter einer parametrisierten Ellipsengleichung, wobei der mindestens eine Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird, wenn das erste Ausgangssignal einen Abszissenwert und das weitere Ausgangssignal einen Ordinatenwert der Punkte der Punktemenge bilden. Alternativ können Amplituden- und Offsetkorrekturwerte in Abhängigkeit von Parametern einer parametrisierten Wellenfunktion bestimmt werden, wobei diese Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung zwischen einem Ausgangssignal und der parametrisierten Wellenfunktion minimiert wird. Dies ist in der DE 10 2017 202 217.5 erläutert.
In Abhängigkeit des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals A und des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals B ist durch die Phasenkorrektureinrichtung eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals A, B durchführbar. Hierbei wird, wie nachfolgend noch näher erläutert, ein Phasenkorrekturwert für eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem weiteren Ausgangssignal A, B berechnet, wobei dieser Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals A, B über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale A, B bestimmt wird. Weiter wird die Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale, insbesondere die Phasenlage des ersten Ausgangssignals A, in dem entsprechenden Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigiert.
Insbesondere kann mittels der Phasenkorrektureinrichtung ein Betrag des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts bestimmt werden. Hierzu kann ein Summenverlauf einer Summe des quadrierten Signalwerts des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals und des quadrierten Signalwerts des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals bestimmt werden, wenn die Erfassungseinrichtungen 4a, 4b entlang mindestens einer Periode der Maßeinrichtung 3 in dem entsprechenden Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 mit einer konstanten Bewegungsrichtung bewegt werden. Weiter können ein Maximalwert und ein Minimalwert dieses Summenverlaufs bestimmt werden. Dann kann wie in der DE 10 2017 202 217.5 beschrieben der Phasenkorrekturwert bestimmt werden. Ein Vorzeichen des teilbereichsspezifische Phasenkorrekturwerts kann in Abhängigkeit eines Summenverlaufs einer Summe aus dem Signalwert des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals und dem Signalwert des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals bestimmt werden. Insbesondere kann ein Maximalwert dieses Summenverlaufs bestimmt werden und durch die vorhergehend beschriebene Fallunterscheidung ein Vorzeichen des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts bestimmt werden.
Alternativ kann der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter einer parametrisierten Ellipsengleichung bestimmt werden. Hierbei wird der mindestens eine Parameter, insbesondere durch ein Optimierungsverfahren, weiter insbesondere ein numerisches Optimierungsverfahren, derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird. Ein Abszissenwert eines Punkts wird hierbei als Signalwert des ersten Ausgangssignals und ein Ordinatenwert des Punkts als Signalwert des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals bestimmt. Werden die Ausgangssignale für eine Periode mindestens eines Ausgangssignals erfasst, so kann eine Punktemenge mit einer Vielzahl von Punkten bestimmt werden.
Weiter werden die Punkte der derart bestimmten Punktemenge rotationstransformiert, insbesondere durch Multiplikation mit einer Drehmatrix, die eine Drehung um 45° um eine zur Ordinate und Abszisse senkrechte Drehachse bewirkt.
Weiter wird der mindestens eine Parameter derart bestimmt, dass eine Abweichung von Punkten dieser rotationstransformierten Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird. In Abhängigkeit dieses mindestens einen Ellipsenparameters wird dann ein Phasenkorrekturwert bestimmt.
Hiernach kann eines der Signale, insbesondere das erste Ausgangssignal A, um diesen teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwert verschoben werden. Hierzu kann in Abhängigkeit des entsprechenden Ausgangssignals ein phasenkorrigiertes Ausgangssignal berechnet werden, welches gegenüber dem entsprechenden Ausgangssignal um den Phasenkorrekturwert phasenverschoben ist.
Hierdurch wird ermöglicht, für jeden der Teilbereiche TBn-1, TBn, TBn+1 korrigierte Signalverläufe für das erste und/oder das weitere Ausgangssignals A, B zu bestimmen, die eine zuverlässige und genaue Positionsbestimmung in Abhängigkeit der korrigierten Ausgangssignale A, B ermöglichen.
Hierbei wird der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals A und des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals B bestimmt. Es ist jedoch auch möglich, den Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines nicht offsetkorrigierten Ausgangssignals und/oder eines nicht amplitudenkorrigierten Ausgangssignals zu bestimmen.
2 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Detektion eines Messfehlers einer Messeinrichtung 1 (siehe 1). In einem Ermittlungsschritt S1 wird der Lesekopf 4 entlang zumindest eines Teilabschnitts TBn-1, TBn, TBn+1, vorzugsweise entlang der vollständigen Maßeinrichtung 3, bewegt. Weiter wird eine amplitudenabhängige Größe und/oder offsetabhängige Größe und/oder phasenlagenabhängige Größe der Ausgangssignale A, B in jedem Teilabschnitt bestimmt und für jeden dieser Teilbereiche TBn-1, TBn, TBn+1 als Referenzgröße für einen späteren Detektionsschritt gespeichert, insbesondere in einer Speichereinrichtung 6, die z.B. Teil der in 1 dargestellten Auswerteeinrichtung 5 sein kann.
In einem Detektionsschritt S2 wird der Lesekopf 4 entlang der Maßeinrichtung 3 bewegt. Weiter kann in diesem Detektionsschritt S2 ebenfalls die amplitudenabhängige Größe und/oder die offsetabhängige Größe und/oder die phasenlagenabhängige Größe bestimmt werden und mit der im Ermittlungsschritt S1 gespeicherten Referenzgröße verglichen werden. Insbesondere kann eine Differenz bzw. eine Abweichung zwischen diesen Größen ermittelt werden. Ein Messfehler wird detektiert, falls die mindestens eine im Detektionsschritt S1 bestimmte Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von der entsprechenden, vorab gespeicherten Referenzgröße abweicht. In diesem Fall kann ein Fehlersignal FS erzeugt werden.
Es ist möglich, dass sowohl im Ermittlungsschritt S1 als auch im Detektionsschritt ein Teilabschnitt TBn-1, TBn, TBn+1 (siehe 1) identifiziert wird und die entsprechend ermittelte Größe teilabschnittsspezifisch bestimmt bzw. teilabschnittsspezifisch gespeichert wird.
Somit können die Referenzgrößen in jedem Teilabschnitt TBn-1, TBn, TBn+1 voneinander verschieden sein. In diesem Fall kann der Messfehler in einem Teilabschnitt TBn-1, TBn, TBn+1 detektiert werden, falls die teilabschnittsspezifische Größe, die im Detektionsschritt S2 bestimmt wird, um mehr als ein vorbestimmtes Maß von der im Ermittlungsschritt S1 bestimmten und gespeicherten teilabschnittsspezifischen Referenzgröße abweicht.
Es ist jedoch nicht zwingend, dass die Referenzgröße in dem erläuterten Ermittlungsschritt S1 bestimmt wird. Insbesondere ist es vorstellbar, die Referenzgröße auch auf anderem Wege zu bestimmen.
Weiter ist es möglich, dass im Detektionsschritt S2 zeitlich vor der Bestimmung der erläuterten Größe eine Korrektur eines oder beider Ausgangssignale A, B erfolgt. Insbesondere kann eine Amplitudenkorrektur, eine Offsetkorrektur und/oder eine Phasenkorrektur der Ausgangssignale A, B erfolgen. Nach der Korrektur kann dann die amplitudenabhängige Größe und/oder die offsetabhängige Größe und/oder die phasenlagenabhängige Größe in Abhängigkeit der korrigierten Ausgangssignale A, B bestimmt und mit der Referenzgröße verglichen werden. Werden zur Korrektur Korrekturwerte, insbesondere ein Amplitudenkorrekturwert und/oder ein Offsetkorrekturwert und/oder ein Phasenkorrekturwert bestimmt, so können diese Korrekturwerte auch die amplitudenabhängige Größe und/oder die offsetabhängige Größe und/oder die phasenlagenabhängige Größe bilden, die dann mit einer entsprechenden Referenzgröße verglichen wird.
Es ist jedoch nicht zwingend, dass die Bestimmung der Größe im Detektionsschritt S2 als auch im Ermittlungsschritt S1 in Abhängigkeit von korrigierten Ausgangssignalen A, B durchgeführt wird. Insbesondere können die Größen auch in Abhängigkeit von unkorrigierten Ausgangssignalen A, B bestimmt werden.
Wird ein Fehlersignal FS generiert, so kann ein Messfehlersignal an einen Nutzer oder ein übergeordnetes System übermittelt werden. Weiter kann in einem nicht dargestellten Bestimmungsschritt eine Fehlerursache bestimmt werden, insbesondere in Abhängigkeit einer Abweichung, insbesondere der Größe der Abweichung, zwischen der im Detektionsschritt S1 bestimmten Größe und der Referenzgröße.
Umfasst die Messeinrichtung mehrere Leseköpfe 4 und mehrere Maßeinrichtungen 3, so kann für alle oder ausgewählte Leseköpfe 4 jeweils eine lesekopfspezifische Abweichung im Detektionsschritt S1 bestimmt werden. Bestimmte Kombinationen von Abweichungen können hierbei vorbestimmten Fehlerursachen zugeordnet sein, beispielsweise einer Temperaturänderung oder einer mechanischen Beanspruchung, die jeweils zu einer Verformung der Maßeinrichtung 3 bzw. eines Untergrunds, auf dem die Maßeinrichtung 3 angeordnet ist, führen können.
Auch kann, wenn ein Messfehler detektiert wird, mindestens eines der Ausgangssignale A, B korrigiert werden. Dies kann insbesondere dann erfolgen, wenn die Größe in Abhängigkeit von unkorrigierten Ausgangssignalen A, B bestimmt wurde.
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Messeinrichtung 1 mit einem Lesekopf 4 und einer als Strichmaßband ausgebildeten Maßeinrichtung 3. Weiter dargestellt ist ein Untergrund 7, auf dem die Maßeinrichtung 3 starr befestigt ist. Dieser Untergrund kann beispielsweise durch einen Führungsbalken für ein bewegliches Teil bereitgestellt werden, wobei der Lesekopf 4 starr mit dem beweglichen Teil verbunden sein kann. Schematisch dargestellt sind auch Striche 8 eines Strichgitters auf der Maßeinrichtung 3. Die Abfolge von Strichen 8 und Freiräumen zwischen den Strichen 8 kann durch Erfassungseinrichtungen 4a, 4b (siehe 1) des Lesekopfes 4 erfasst und zur Wegmessung des vom beweglichen Teil zurückgelegten Wegs genutzt werden.
Dargestellt ist eine Länge LB des Führungsbalkens 7 und eine Längenänderung ΔLB. Diese Längenänderung ΔLB kann insbesondere durch eine Temperaturänderung im Bereich des Führungsbalkens, beispielsweise eine Erwärmung oder Abkühlung, bedingt sein. Alternativ oder kumulativ kann die Längenänderung ΔLB auch durch eine mechanische Belastung des Führungsbalkens, beispielsweise durch das sich bewegende bewegliche Teil, bedingt werden.
4 zeigt eine Detailansicht der in 3 dargestellten Messeinrichtung 1, wobei der Lesekopf 4 und die Maßeinrichtung 3 sowie Striche 8 der Maßeinrichtung 3 dargestellt sind. Dargestellt ist weiter ein Abstand ΔLM zwischen den Strichen 8 entlang der Maßeinrichtung 3, insbesondere zwischen unmittelbar benachbarten Markierungen. Weiter dargestellt ist eine Länge L3 einer unverformten Maßeinrichtung 3.
In 5 ist die in 4 dargestellte Messeinrichtung 1 dargestellt, wobei zusätzlich zu der in 4 dargestellten Ausführungsform eine Längenänderung ΔL3 der Maßeinrichtung 3 dargestellt ist. Ebenfalls dargestellt ist, dass sich ein Abstand zwischen den Markierungen der Maßeinrichtung 3 erhöht hat, nämlich um die Längenänderung ΔL3 der Maßeinrichtung 3. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn die Maßeinrichtung 3 verformt wird, beispielsweise durch eine Temperaturänderung und/oder mechanische Belastung der Maßeinrichtung 3 oder eines Untergrundes 7 (siehe 3), auf dem die Maßeinrichtung 3 fest angeordnet ist.
6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Maßeinrichtung 3, insbesondere einer als Strichmaßband ausgebildeten Maßeinrichtung 3 mit Strichen 8, wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Strich 8 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet ist. Weiter dargestellt ist eine Blende 9 eines Lesekopfes 4 (siehe 1) und zwei Sensoren 4A, 4B zur Erzeugung der Ausgangssignale A, B. Die Sensoren AA, 4B können die erläuterten Erfassungseinrichtungen 4a, 4b (siehe 1) ausbilden. Weiter dargestellt ist eine Lichtquelle 12 und ein Kondensor 10. Die Blende 9 ist hierbei zwischen dem Kondensor 10 und der Maßeinrichtung 3 angeordnet. Die Sensoren 4A, 4B und die Blende 9 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Maßeinrichtung 3 angeordnet.
Die Blende 9 weist zwei Durchgangsöffnungen 11 auf. Die Durchgangsöffnungen 11, insbesondere deren zentrale Symmetrieachsen, sind mit einem Abstand d beabstandet, wobei dieser Abstand entlang einer Bewegungsrichtung des Lesekopfes 4 entlang der Maßeinrichtung 3 gemessen wird. Zwei unmittelbar entlang dieser Bewegungsrichtung benachbarte Striche 8 sind mit einem Abstand s voneinander beabstandet. Die Lichtquelle 12 erzeugt Lichtstrahlung, die durch den Kondensor 10 geformt und durch die Durchgangsöffnungen 11 auf die Maßeinrichtung 3 gestrahlt wird, insbesondere derart, dass die durch die Durchgangsöffnungen 11 tretenden Strahlen jeweils zwischen Strichen 8 der Maßeinrichtung 3 hindurchstrahlen. Je nach Position der Sensoren 4A, 4B kann dann diese hindurchtretende Strahlung erfasst werden.
Hierbei ist die Blende 9 derart angeordnet, dass der Abstand d einer Viertel-Periode oder der Summe einer Viertel-Periode und einem ganzzahligen Vielfachen n der Strichperiode s, die dem Abstand der Striche 8 entspricht, entspricht. Somit gilt: $d = s / 4 + n \times s$
Eine Phasenverschiebung p zwischen den Ausgangssignalen A, B (siehe 1) ergibt sich in diesem Fall zu $p = d \times mod (s \times 2 \times π)$
Ist die Bedingung des Abstandes in Formel 1 exakt erfüllt, so sollte die Phasenverschiebung von den Ausgangssignalen A, B genau 90° entsprechen, da in diesem Fall gilt: $d \times mod s = 0,25$
Ist jedoch die Bedingung des Abstandes nicht mehr exakt erfüllt, beispielsweise weil sich der Abstand s zwischen zwei Strichen 8, also die Strichperiode, ändert, so beeinflusst dies unmittelbar die Phasenverschiebung der Signale A, B. Insbesondere ergibt sich $p' = d \times mod ((s + Δ s) \times 2 π)$
wobei Δs eine Änderung der Strichperiode s bezeichnet. Eine solche Änderung kann beispielsweise durch eine Temperaturänderung oder mechanische Belastung der Maßeinrichtung 3 selbst oder eines Untergrundes 7 (siehe 3), auf dem die Maßeinrichtung 3 befestigt ist, erfolgen.
Es ist auch denkbar, dass sich der Abstand d zwischen den Durchgangsöffnungen 11 der Blende 9 verändert. In diesem Fall ergibt sich $p' = (d + Δ d) mod (s \times 2 \times π)$
wobei Δd eine Änderung des Abstands d zwischen den Durchgangsöffnungen bezeichnet.
Somit ist gezeigt, dass eine Änderung der Phasenverschiebung (und somit der Phasenlage) zwischen den Ausgangssignalen A, B, auftreten kann, wenn sich eine Strichperiode s oder ein Abstand d der Durchgangsöffnungen 11 ändert. Allerdings kann davon ausgegangen werden, dass der Abstand d der Durchgangsöffnungen 11 im Messbetrieb konstant ist, auch bei sich verändernden Bedingungen.
Bezugszeichenliste

1: Messeinrichtung
2: Strichmaßband
3: Maßeinrichtung
4: Lesekopf
4A, 4B: Erfassungseinrichtungen
5A, 5B: Signalschnittstellen
6: Speichereinrichtung
7: Untergrund
8: Strich
9: Blende
10: Sensor
11: Durchgangsöffnung
12: Lichtquelle
d: Abstand
s: Strichperiode
ΔLM: Abstand
LB: Länge
ΔLB: Längenänderung
L3: Länge
ΔL3: Längenänderung
S1: Ermittlungsschritt
S2: Detektionsschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017202217 [0023, 0062, 0063, 0064, 0102, 0104]
DE 102017202218 [0024, 0062]

Claims

Verfahren zur Detektion eines Messfehlers einer Messeinrichtung (1), wobei die Messeinrichtung (1) einen Lesekopf (4) und mindestens eine Maßeinrichtung (3) umfasst, wobei der Lesekopf (4) entlang der Maßeinrichtung (3) bewegbar ist, wobei die Messeinrichtung (1) ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal (A) und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal (B) erzeugt, wobei in einem Detektionsschritt der Lesekopf (4) entlang des zumindest eines Teilabschnitts (TBn-1, TBn, TBn+1) der Maßeinrichtung (3) bewegt und eine amplitudenabhängige Größe und/oder offsetabhängige Größe und/oder phasenlagenabhängige Größe bestimmt wird, wobei die phasenlagenabhängige Größe von der Phasenlage zwischen den Ausgangssignalen (A, B) abhängig ist, wobei der Messfehler detektiert wird, falls die mindestens eine bestimmte Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer Referenzgröße abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Ermittlungsschritt (S1) der Lesekopf (4) entlang zumindest eines Teilabschnitts (TBn-1, TBn, TBn+1) der Maßeinrichtung (3) bewegt wird und eine amplitudenabhängige Größe und/oder offsetabhängige Größe und/oder phasenlagenabhängige Größe der Ausgangssignale bestimmt und als Referenzgröße gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Detektionsschritt (S2) ein Teilabschnitt (TBn-1, TBn, TBn+1) und eine teilabschnittsspezifische Größe bestimmt wird, wobei der Messfehler detektiert wird, falls die teilabschnittsspezifische Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer teilabschnittsspezifischen Referenzgröße abweicht.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als phasenlagenabhängige Größe ein Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals (A, B) über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale (A, B) und/oder als offsetabhängige Größe ein Offsetkorrekturwert und/oder als amplitudenabhängige Größe ein Amplitudenkorrekturwert bestimmt oder berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als phasenlagenabhängige Größe eine Phasenlage zwischen den Ausgangssignalen (A, B) und/oder als amplitudenabhängige Größe eine Amplitude mindestens eines der Ausgangssignale und/oder als offsetabhängige Größe ein Offset mindestens eines der Ausgangssignale bestimmt oder berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Größe in Abhängigkeit von mindestens einem korrigierten Ausgangssignal (A, B) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Größe in Abhängigkeit von mindestens einem unkorrigierten Ausgangssignal (A, B) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen der mindestens einen im Detektionsschritt (S2) bestimmten Größe und der Referenzgröße eine Fehlerursache bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (1) mehrere Leseköpfe (4) und mehrere Maßeinrichtungen (3) umfasst, wobei für alle oder ausgewählte Leseköpfe (4) eine lesekopfspezifische Abweichung zwischen der mindestens einen im Detektionsschritt (S2) bestimmten Größe und der Referenzgröße bestimmt wird, wobei die Fehlerursache in Abhängigkeit der lesekopfspezifischen Abweichungen bestimmt wird.
Verfahren zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals (A, B) einer Messeinrichtung (1), wobei die Messeinrichtung (1) einen Lesekopf (4) und mindestens eine Maßeinrichtung (3) umfasst, wobei der Lesekopf (4) entlang der Maßeinrichtung (3) bewegbar ist, wobei die Messeinrichtung (1) ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal (A) und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal (B) erzeugt, wobei in einem Detektionsschritt (S2) der Lesekopf (4) entlang zumindest eines Teilabschnitts der Maßeinrichtung (3) bewegt und eine amplitudenabhängige Größe und/oder offsetabhängige Größe und/oder phasenlagenabhängige Größe bestimmt wird, wobei die phasenlagenabhängige Größe von der Phasenlage zwischen den Ausgangssignalen (A, B) abhängig ist, wobei der Messfehler detektiert wird, falls die mindestens eine bestimmte Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer Referenzgröße abweicht, wobei mindestens ein Ausgangssignal (A, B) korrigiert wird, wenn der Messfehler detektiert wurde.
Messeinrichtung, wobei die Messeinrichtung (1) einen Lesekopf (4), mindestens eine Maßeinrichtung (3) und mindestens eine Auswerteeinrichtung (5) umfasst, wobei der Lesekopf (4) entlang der Maßeinrichtung (3) bewegbar ist, wobei mittels der Messeinrichtung (1) ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal (A) und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal (B) erzeugbar ist, wobei in einem Detektionsschritt (S2) der Lesekopf (4) entlang des zumindest einen Teilabschnitts (TBn-1, TBn, TBn+1) der Maßeinrichtung (3) bewegbar und eine amplitudenabhängige Größe und/oder offsetabhängige Größe und/oder phasenlagenabhängige Größe bestimmbar ist, wobei der Messfehler detektierbar ist, falls die mindestens eine bestimmte Größe um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer Referenzgröße abweicht.
Messeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßeinrichtung (3) fest mit einem Untergrund verbunden ist.
Messeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßeinrichtung (3) schwimmend auf einem Untergrund angeordnet ist.
Koordinatenmessgerät mit einer Messeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13.