本發(fā)明涉及一種可用來校準輪廓測量儀的輪廓標準器件(Konturnormal，也稱為仿形規(guī))以及一種用于校準輪廓測量儀的方法。

背景技術(shù)：
在OttoJusko、MichalNeugebauer發(fā)表的文章“GrundlagenderRückführungvon”(PTB-Mitteilungen117(2007)，第4期第354頁)中對不同的標準器件(Normal)和其應用進行了說明。標準器件為試樣，其供使用者用于校準測量儀并且表現(xiàn)出簡單的可應用的可能性，即將SI單位的長度以校準的形式傳達到其他的測量儀處。在此根據(jù)不同的測量儀的應用考慮不同的試樣。在此，在VDI2629中針對輪廓測量儀進行說明的方法涉及到輪廓標準器件。力求達到的測量誤差對于間隔為微米級，而對于角元件大約為0.1度。輪廓標準器件設(shè)計為具有大約5mm的厚度的板。在窄側(cè)中的一個處引入有受限定且已校準的比較輪廓，其具有圓弧和角度。這些輪廓不僅設(shè)計為凹處，而且設(shè)計為突出部。在校準輪廓測量儀時對該輪廓進行掃描且基于輪廓的已知的長度和角度對輪廓測量儀進行校準。此外在PTB的已提及的文章中作為備選方案說明了輪廓轉(zhuǎn)移標準器件(Konturtransfernormal)。其具有由載體保持的實心球體和棱柱。在所示出的實施例中存在兩個由陶瓷制成的精密球體和微晶玻璃棱柱(Zerodurprisma)，其布置在由殷鋼制成的載體上。為了對一維的坐標測量儀進行反饋，還使用所謂的放大標準器件例如波形標準器件(Wellennormal)或補片(Flick)。在此涉及帶有有針對性地表現(xiàn)的形狀偏差的標準器件。利用該放大標準器件可檢查并校準在測量儀內(nèi)的信號傳輸鏈。在此在波形標準器件中在外側(cè)上設(shè)置有一種或多種諧波，其用于檢測和校準在測量儀的信號處理部中的幅高。與此相對，在補片中對圓度偏差進行評估。根據(jù)文獻DE102005042278B4，在柱體的側(cè)面上也可設(shè)置這種諧波。迄今用于校準輪廓測量儀的輪廓標準器件在檢測偏差時在窄側(cè)處經(jīng)受一定的磨損，從而使得輪廓標準器件的使用壽命受到限制。同樣已經(jīng)證實的是沿用至今的輪廓標準器件對于光學的輪廓測量儀并不適用。這種光學輪廓測量儀例如以透光法(Durchlichtverfahren)來工作。這種方法要求帶有輪廓標準器件的校準輪廓的窄側(cè)精確地平行于光束的傳播方向取向?！拜喞獦藴拾濉钡膬A斜(Verkanten)在測量中引起不期望的干擾，傾斜使得光束碰到窄側(cè)上，這導致不可準確地測量校準輪廓。在實踐中幾乎不可能且至少不經(jīng)濟地對板無誤差地進行取向，因為對于窄側(cè)何時精確地平行于光路取向并未給出評估標準。然而對于測量儀的校準必需這種評估標準。補救措施可為將用于光學的輪廓測量儀的板式輪廓標準器件設(shè)計得明顯更薄，從而使得輪廓標準器件的厚度在光程中小得可忽略。然而已經(jīng)顯示出輪廓標準器件由此變得不穩(wěn)定且又在校準時導致不可靠。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種輪廓標準器件，其不僅適合于校準觸覺輪廓測量儀，而且適合于校準光學的輪廓測量儀。該目的通過根據(jù)本公開的輪廓標準器件來實現(xiàn)。輪廓標準器件包括至少在校準區(qū)域中旋轉(zhuǎn)對稱的主體，其尤其在沒有接合或連接部位的情況下由同質(zhì)的材料組成且可以說是制成單體。優(yōu)選地，主體由鋼(例如不銹鋼)制成。在制造時可使用切削加工的CNC方法以達到要求的精度。備選地，還可行的是將帶有更低的精度要求的用于校準應用的主體實施為鑄件，這能夠?qū)崿F(xiàn)明顯成本更有利的制造。優(yōu)選對主體進行硬化以最小化磨損。。主體具有旋轉(zhuǎn)對稱的校準區(qū)域，其包括非圓柱形的多個軸向區(qū)段。通過這些軸向區(qū)段形成能夠?qū)崿F(xiàn)不同的尺寸確定的幾何元素。這種尺寸確定可借助在非圓柱形的軸向區(qū)段中的幾何元素(例如半徑)和/或通過結(jié)合多個幾何元素(例如角度大小、間距、直徑)來實現(xiàn)。軸向區(qū)段包括至少一個凹狀區(qū)段、至少一個凸狀區(qū)段和至少一個棱柱區(qū)段。凹狀區(qū)段為在側(cè)面中的凹入的凹處。凸狀區(qū)段形成凸出的突出部。優(yōu)選地，凹狀區(qū)段和/或凸狀區(qū)段實施成彎曲的且無邊緣。棱柱區(qū)段具有在通過主體的縱剖面中看到的三角形的凹處或在縱剖面中三角形的徑向突出部。因此可以說形成帶有給定的角度的棱柱狀的突出部或棱柱狀的凹處。在軸向方向上沿著在主體的校準區(qū)域中的側(cè)面存在一個或多個在周向方向上間隔開的已校準的測量部段。已校準的測量部段為明確地在試樣處測量的輪廓。為了測量，測量部段然后可通過待校準的輪廓測量儀來測量，其中，沿著測量部段比較測量結(jié)果與實際值并由此實現(xiàn)輪廓測量儀的校準。由于帶有測量部段的校準區(qū)域的旋轉(zhuǎn)對稱形狀，可非常簡單地對該校準區(qū)域利用其縱軸線沿著參考軸線進行取向，且該校準區(qū)域不僅用于觸覺輪廓測量，而且用于以透光法的光學的輪廓測量。由于旋轉(zhuǎn)對稱的形狀，主體的校準區(qū)域始終正確地相對光束在光路中的方向取向。借此還可簡單且經(jīng)濟地對光學的輪廓測量儀執(zhí)行校準。這利用迄今已知的板狀輪廓標準器件不能實現(xiàn)。在校準區(qū)域中的側(cè)面的所說明的形狀能夠關(guān)于長度在徑向方向上和在軸向方向上校準輪廓測量儀。因此可在兩個坐標方向上實現(xiàn)校準。如果相鄰的非圓柱形的軸向區(qū)段通過相應圓柱形的連接區(qū)段來彼此連接，這是有利的。因此在軸向方向上來看在校準區(qū)域中明確地限定有非圓柱形的軸向區(qū)段的始端和末端。圓柱形的連接區(qū)段例如還可用于形成參考。例如可基于測量圓弧來確定圓心點且求得圓心點與圓柱形的連接區(qū)段的外表面或側(cè)面之間的間距。該間距可用作用于校準或監(jiān)控輪廓測量儀的尺度。此外，如果主體在凹狀區(qū)段和/或凸狀區(qū)段中的側(cè)面的輪廓在軸向方向上看具有圓弧的走向，這是有利的。因此，在軸向方向上來看凹狀區(qū)段或凸狀區(qū)段的輪廓產(chǎn)生帶有給定的角度的圓弧。很簡單地借助這種圓弧來校準輪廓測量儀。此外，在實踐中經(jīng)常測量圓弧形的輪廓，以使得校準相應于經(jīng)常的實際的應用，從而在實踐任務中可由校準推導出輪廓測量儀的精度。鄰接于校準區(qū)域，主體在兩個軸向端部處相應具有基本上圓柱形的端件。在此可使用端件的圓柱形的周向面或圓柱體側(cè)面以對主體進行取向。通過在在周向方向上且沿軸向間隔開的多個部位處(例如在端件的兩個周向面處)測量周向面的位置可非常簡單地使縱軸線與參考軸線精確地相一致。由于限定校準輪廓的校準區(qū)域的旋轉(zhuǎn)對稱的形狀，這種形式的取向已經(jīng)足夠且可開始利用校準區(qū)域且校準輪廓測量儀。優(yōu)選地，兩個端件的直徑大于在兩個端件之間的校準區(qū)域的最大直徑。當主體放置在面上時，以這種方式保護在校準區(qū)域中的用于校準的輪廓不受損傷。在此還可在端件處在一個或多個部位處設(shè)置徑向突出部，從而使得在將該主體放置在斜面上時防止或至少限制滾開。在一實施例中，圓柱形的端件的兩個直徑一樣大。本體可在一部位處具有標記，其相對于至少一個已校準的測量部段具有確定的位置，從而使用者可非常簡單地發(fā)現(xiàn)并使用在校準區(qū)域中的已校準的測量部段。在一優(yōu)選的實施方式中，主體在其兩個軸向端部處相應具有保持器件以用于將主體保持在保持裝置中。例如同軸于主體的縱軸線引入的中心孔可用作保持器件。中心孔朝其內(nèi)部的封閉端逐漸變細。漸細部例如可為錐狀或優(yōu)選由凸球狀的孔周向面形成。由于漸細的中心孔，主體可非常容易地通過保持裝置的相應相關(guān)聯(lián)的中心銷來支撐和相對參考軸線來取向。附圖說明從說明中得到本發(fā)明的有利的設(shè)計方案。在說明中借助優(yōu)選的實施方式闡述了本發(fā)明。說明局限于本發(fā)明的重要的特征。附圖可用來進行補充。其中：圖1顯示了輪廓標準器件的一實施例的示意性的側(cè)視圖，圖2以示意性的側(cè)視圖顯示了圖1的輪廓標準器件的經(jīng)修改的實施例以及輪廓標準器件相對于參考軸線的取向的原理圖，圖3顯示了輪廓標準器件的另一實施例的示意性的側(cè)視圖，以及圖4顯示了根據(jù)截面線IV-IV通過圖3的輪廓標準器件的截面。具體實施方式圖1顯示了包括主體11的輪廓標準器件10。主體11由同質(zhì)的材料(優(yōu)選含鉻的鋼)通過切削加工的數(shù)控方法(例如車削)制成。備選于此，如果對用于校準輪廓測量儀的輪廓標準器件的要求較低，還可將主體11實施為鑄件。主體11在軸向的第一端件12與設(shè)置在主體11的沿軸向相反的端部處的第二端件13之間具有校準區(qū)域14。主體11至少在校準區(qū)域14中設(shè)計成旋轉(zhuǎn)對稱。在根據(jù)圖1的優(yōu)選的實施例中，主體11實施成完全旋轉(zhuǎn)對稱。兩個端件12、13輪廓呈圓柱形且兩者具有第一直徑D1，其大于主體11在校準區(qū)域14中的最大直徑。由此在將主體11放置到面上時保護主體11在校準區(qū)域14中的輪廓不受損傷。主體僅利用其兩個端件12、13放置在面上。在校準區(qū)域14中設(shè)置有多個非圓柱形的軸向區(qū)段17，其帶有所限定的輪廓以用于校準輪廓測量儀。每個非圓柱形的軸向區(qū)段17可以說形成幾何元素，例如形成在縱剖面中圓弧形或三角形的凹處、在縱剖面中圓弧形或三角形的突出部等等。非圓柱形的軸向區(qū)段17例如包括至少一個凹狀區(qū)段18、至少一個凸狀區(qū)段19、至少一個沿徑向突出的棱柱區(qū)段20以及至少一個實施為徑向凹處的回退的棱柱區(qū)段21。棱柱區(qū)段20、21在通過主體11的縱剖面中來看設(shè)計為三角形的徑向突出部22或三角形的徑向凹處23。徑向突出部22或徑向凹處23的頂端具有例如90°的所設(shè)定的校準角α。要明白的是在所示出的實施例的變型方案中還可在不同的徑向突出部22或徑向凹處23處給定不同大小的校準角。凹狀區(qū)段18以及凸狀區(qū)段19的輪廓相應沿著帶有給定的第一半徑R1或給定的第二半徑R2的圓弧在沿著主體11的縱軸線L的軸向方向上伸延。在該實施例中相應存在凸狀區(qū)段19和凹狀區(qū)段18，其輪廓產(chǎn)生帶有第一半徑R1和第二半徑R2的圓弧。在此處說明的實施例中，非圓柱形的軸向區(qū)段17相應通過在校準區(qū)域14中的圓柱形的連接區(qū)段26來彼此相連接。此外，設(shè)置有端側(cè)的連接區(qū)段26，其相應直接鄰接到兩個端件12、13中的一個處。非圓柱形的區(qū)段17限定相對于第二直徑D2的徑向的校準變量a、b，其中，軸向區(qū)段17的直徑相應增大或減小了徑向校準變量a、b。徑向校準變量a、b的數(shù)值或數(shù)量可以改變。在本實施例中，凹狀區(qū)段18、凸狀區(qū)段19以及棱柱區(qū)段20在數(shù)值方面相應具有相同的徑向校準變量a或b。此外，校準區(qū)域14限定軸向校準變量li，其中，i＝1至n。在本實施例中，軸向校準變量的數(shù)量n比非圓柱形的軸向區(qū)段17的數(shù)量小1。沿著縱軸線L在校準區(qū)域14中更確切地說在主體11在校準區(qū)域14中的側(cè)面27上測量測量部段28，其測量值與輪廓標準器件10相關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，在校準區(qū)域14中在周向方向上彼此間隔開地(例如每45°或每90°)存在多個這種測量部段28。每個測量部段28的測量值都關(guān)聯(lián)于輪廓標準器件10且例如以文件的形式附給使用者。使用者可通過在主體11處的至少一個標記29來準確地確定至少一個測量部段28的位置。在此處說明的實施例中，在第一端件12處設(shè)置有線條和/或缺口或其他外觀標記29，其中，例如軸向測量部段28在周向方向上以標記29的高度伸延。標記29足以將所有的可能在校準區(qū)域14中存在的測量部段28更精確地限定在其位置中。要理解的是：為了容易地找到測量部段28，所有的測量部段28還可通過單獨的標記29標出。主體11在其兩個軸向端部處相應具有保持器件30，借此可將主體11更確切地說輪廓標準器件10保持在輪廓測量儀的保持裝置31中。在本實施例中，從軸向端部朝內(nèi)漸細的中心孔32用作保持器件33。在本實施例中，中心孔32沿著彎曲的孔壁(其曲率由半徑確定)逐漸變細直至內(nèi)部的圓柱形的端部區(qū)域33。備選于此，中心孔32的漸細部還可實施成錐形。兩個定位銷34屬于保持裝置31，該定位銷相應與中心孔31相關(guān)聯(lián)且從頂端開始錐狀地擴寬。定位銷34可沿軸向插入到相應相關(guān)聯(lián)的中心孔32中且由此支撐輪廓標準器件10?？梢赃@種方式沿著參考軸線B實現(xiàn)精確地支承主體11和主體11的簡單的取向。兩個端件12中的至少一個可具有這樣的軸向長度，其近似相應于校準區(qū)域14的軸向長度，這可借助圖2識別出。在圖2中示出了兩個端件12、13的經(jīng)修改的形式，其中，端件并未設(shè)計成旋轉(zhuǎn)對稱。端件12、13具有一個或多個徑向突出部，以便至少在該區(qū)域中將端件12、13設(shè)計成非圓的。由此可防止放置在斜面上的主體11無意地滾開且在落下時損傷校準區(qū)域14的精密的輪廓。例如，在截面中來看可在兩個端件12、13處構(gòu)造有多邊形的區(qū)域或盤狀物35，這如在圖2中用虛線示出的那樣。在圖2中極其示意性地對輪廓標準器件10的取向進行了說明。在取向時，兩個端件12、13的周向面40用作取向面以用于主體11的取向。通過接觸周向面40(例如利用觸覺觸針41在圍繞縱軸線L的周向方向上在多個部位處接觸)可確定在主體11的縱軸線L的位置與參考軸線B之間的偏差。然后可對主體11的取向進行校正且使其與參考軸線B相一致?？煞浅？焖俸秃唵蔚貙崿F(xiàn)這種取向。由于設(shè)計成旋轉(zhuǎn)對稱的校準區(qū)域14可通過轉(zhuǎn)動主體11將包含測量部段28的校準輪廓K非常簡單地調(diào)節(jié)到所期望的轉(zhuǎn)動位置中。輪廓標準器件10還可非常簡單地用于光學測量的輪廓測量儀。彎曲的校準區(qū)段14在光束方向上來看在任何轉(zhuǎn)動位置中都具有相同的輪廓。該校準區(qū)段在其最上面的輪廓線處具有線狀的頂峰，其形成校準輪廓K。校準區(qū)域14的這種形狀不會引起導致測量誤差的光學干擾。在校準輪廓K附近碰到主體11上的光束由接收部反射開和/或取決于表面還被吸收且并未干擾光學的測量。在校準觸覺測量儀時，主體11可具有在周向方向上間隔開的已校準的多個測量部段28，從而在測量部段28中的一個由于經(jīng)常使用而經(jīng)受磨損且不再保證可靠的校準結(jié)果時，那時還繼續(xù)使用輪廓標準器件10。為了校準輪廓測量儀，將輪廓標準器件夾緊到輪廓測量儀的保持裝置31中并且使縱軸線L參照參考軸線D來取向。緊接著觸覺或光學地掃描校準輪廓K。將校準輪廓K的通過掃描探測的測量值與測量部段28的通過輪廓標準器件10沿著所測量的測量部段28探測的實際值進行比較。如果在測量值與實際值之間出現(xiàn)處在用于輪廓測量儀的允許的公差范圍之外的偏差，則可校準輪廓測量儀以降低偏差。在此期間重復該過程，直至掃描的測量值與沿著測量部段28的實際的輪廓值相一致或至少處在允許的公差范圍之內(nèi)。在圖3中說明了輪廓標準器件10的經(jīng)修改的實施例?；窘Y(jié)構(gòu)相應于之前根據(jù)圖1和圖2說明的輪廓標準器件10，從而可參考上述說明。下面對相對于之前說明的實施例的不同之處進行闡述。在主體11處用于發(fā)現(xiàn)至少一個測量部段28的標記29在于圖3中所示的實施例中設(shè)計為所謂的補片45。補片45設(shè)置在圓柱形的連接區(qū)段26處，該連接區(qū)段26直接聯(lián)接到兩個端件12、13中的一個處且優(yōu)選聯(lián)接到帶有更小的軸向長度的第二端件13處。補片45通過在圓柱形的連接區(qū)段26處削平來實施，如同這尤其可在圖4中識別出的那樣。削平部相對于圓柱形的連接區(qū)段26的圓柱形的側(cè)面在周向方向來看在中部具有關(guān)于側(cè)面為大約1毫米的最大間隔t。補片45由矩形的平面形成。補片可通過在圍繞縱軸線L的周向方向上的探測來非常精確地探測，從而使得可精確地確定至少一個測量部段28的位置。在圖3中所示的實施例相對于根據(jù)圖1和圖2的實施例的另一不同之處在于在聯(lián)接到緊跟第二端件13的圓柱形的連接區(qū)段26處布置有圓柱形的環(huán)46。圓柱形的環(huán)46具有第三直徑D3，其大于圓柱形的連接區(qū)段26的第二直徑D2且小于兩個端件12、13的第一直徑D1。在圓柱形的環(huán)處在兩側(cè)上相應聯(lián)接有帶有第二直徑D2的圓柱形的連接區(qū)段26。因此在圓柱形的環(huán)46處在至兩個圓柱形的連接區(qū)段26中的任何一個的過渡部中相應形成有關(guān)于主體11的縱軸線L沿徑向伸延的環(huán)形的側(cè)壁47。在圓柱形的環(huán)46處的兩個側(cè)壁47用于從兩個軸向側(cè)部接觸環(huán)46以確定環(huán)46的軸向長度。在此在相對于圓柱形的連接區(qū)段26的相應鄰接的面沿徑向突出的側(cè)壁47處進行接觸。因此圓柱形環(huán)46用于在測量在徑向突出部處的軸向長度時進行校準。在圖3中示出的輪廓標準器件10還可以說具有關(guān)于圓柱形環(huán)46的配對件。緊接于聯(lián)接到第一端件12處的圓柱形的連接區(qū)段26設(shè)置有環(huán)形槽50，其具有在截面中呈矩形或方形的形狀。在槽50處沿軸向在兩側(cè)相應聯(lián)接有圓柱形的連接區(qū)段26。通過槽50形成兩個槽側(cè)壁51，其關(guān)于主體11的縱軸線L沿徑向伸延。通過兩個槽側(cè)壁51可通過接觸確定槽50的軸向長度。因此槽側(cè)壁51和槽50在輪廓標準器件10中用來執(zhí)行用于測量槽或槽狀的凹處的軸向長度的校準。此外，槽側(cè)壁47、51中的一個可用作用于自動進行的觸覺輪廓測量的起始點。除了所說明的區(qū)別之外，在圖3和圖4中示出的實施例可如同輪廓標準器件10的在圖1和圖2中示出的實施方式那樣來設(shè)計。本發(fā)明涉及一種輪廓標準器件10，其包括帶有旋轉(zhuǎn)對稱的校準區(qū)域14的主體11。主體11在旋轉(zhuǎn)對稱的校準區(qū)域14中具有多個非圓柱形的軸向區(qū)段17，其可在形成給定的角度α的情況下相應凹入、凸出地實施為徑向凹處23或徑向突出部22。沿著校準區(qū)域14設(shè)置有平行于主體11的縱軸線L伸延的至少一個測量部段28，其不僅給定軸向的校準變量li(其中，i＝1至n)，而且給定徑向的校準變量a、b。在校準測量儀時可將校準變量a、b、li的值與掃描值進行比較且以所確定的偏差為基礎(chǔ)調(diào)準測量儀。由于旋轉(zhuǎn)對稱的校準區(qū)域14，輪廓標準器件10不僅適合于校準觸覺輪廓測量儀，而且適合于校準光學測量的輪廓測量儀。參考標號列表：10輪廓標準器件11主體12第一端件13第二端件14校準區(qū)域17非圓柱形的軸向區(qū)段18凹狀區(qū)段19凸狀區(qū)段20突出的棱柱區(qū)段21回退的棱柱區(qū)段22徑向突出部23徑向凹處26連接區(qū)段27側(cè)面28測量部段29標記30保持器件31保持裝置32中心孔33中心孔的端部區(qū)域34定位銷35盤狀物40周向面41觸針45補片46圓柱形的環(huán)47側(cè)壁50槽α校準角度a，b徑向校準變量D1第一直徑D2第二直徑D3第三直徑B參考軸線K校準輪廓L縱軸線li軸向校準變量R1第一半徑R2第二半徑t間隔。