用于操作坐标测量机的方法技术

公开了一种用于操作坐标测量机(CMM)的方法，所述坐标测量机包括CMM控制系统、通过输出探头工件测量测量工件表面的表面扫描探头、以及探头测量定时子系统。该方法包括：操作CMM控制系统以在可预测的时间输出测量同步触发信号；操作探头测量定时子系统以确定预触发提前时间，其是探头工件测量采样周期的当前持续时间的一小部分，以在测量同步触发信号的下一个可预测的时间之前的预触发提前时间开始探头测量采样周期的当前实例；操作CMM控制系统以锁存CMM位置坐标值的当前集合；以及操作表面扫描探头以输出与CMM位置坐标值的当前集合相关联的探头工件测量的当前实例。

The method used to operate the coordinate measuring machine

A method for operating coordinate measuring machine (CMM) is disclosed. The coordinate measuring machine includes a CMM control system, a surface scanning probe for measuring the workpiece surface through the output probe workpiece, and a probe timing subsystem. The method includes: the operation of CMM control system based on the synchronization signal output measurement in time predictable operation; probe timing subsystem to determine the pre trigger ahead of time, it is a small part of the duration of the sampling period of the probe workpiece measurement, prior to the synchronous trigger signal under a predictable time in measurement the pre trigger started ahead of time the current instance sampling probe; the operation of CMM control system to latch the CMM position coordinates of the current set of current collection; the current instance associated with the probe workpiece measurement and operating surface scanning probe to output and CMM position coordinates.

【技术实现步骤摘要】
用于操作坐标测量机的方法
本公开涉及精密计量学，更具体地，涉及在坐标测量机中使用的探头中的信号。
技术介绍
坐标测量机(CMM)能够获取被检查工件的测量。美国专利第8,438,746号(’746专利)中描述的一个示例的现有技术CMM包括用于测量工件的探头、用于移动探头的移动机构以及用于控制移动的控制器，在此通过引用并入其全部内容。美国专利第6,971,183号和第6,487,785号中也描述了使用机械接触探头的CMM，在此通过引用并入其全部内容。美国专利第7,652,275号中描述了包括表面扫描探头的CMM，在此通过引用并入其全部内容。如其中所公开的，诸如机械接触探头或非接触光学探头的扫描探头可以跨越工件表面扫描。在使用扫描探头的各种CMM中，测量同步触发信号触发来自CMM标尺(scale)或编码器(例如，线性和旋转标尺或编码器)的测量，其追踪扫描探头在机器坐标系统中的全部位置和方向(例如，其基准位置)，以及触发来自扫描探头的局部表面测量。扫描探头测量是在局部坐标系统中，其参考(或测量相对于)扫描探头基准。已知在测量同步触发信号锁存CMM标尺时的时间和与扫描探头的定时或信号采样周期有关的时间之间可能存在延迟或偏离。偏离可能来自于信号采集延迟、信号处理延迟(包括模拟到数字的转换)以及信号传输延迟等。当这样的定时不符存在时，CMM标尺测量数据和扫描探头测量数据不能组合为准确的测量。美国专利第8,438,746号(’746专利)是一个现有技术参考，其详细描述了该问题以及各种现有技术解决方案，在此通过引用并入其全部内容。如’746专利中所描述的，现有技术解决方案包括发送全局触发信号到所有CMM的子系统，和/或精确地检测并校准各种子系统中的各种延迟，和/或“添加时间戳”和/或调整来自各种子系统的测量数据。’746专利也指出，当各种子系统包括局部数字电子器件和处理时，典型的CMM系统中可用的有限数目的布线可能阻止提供专用线或通道用于每个所需的定时信号。因此，可能增加解码和/或信号传输的成本和/或复杂性。’746专利指出，即使在处理了所有上述问题以后，在时钟周期内各个数字子系统中的局部时钟的相位可能不一致。’746专利公开了除测量触发信号外提供同步信号。同步信号用于相位同步各种局部时钟。触发信号定义触发各种子系统的测量值获取的瞬时，各种子系统然后以时间量化的方式获取它们的测量。然而，’746专利中公开的方法以及其他CMM中测量同步的现有技术方法依然留有关于系统改造兼容性(例如，对于新探头)、有限的用于扫描探头的电气连接(例如，在铰接的探头连接接头处)，以及关于“智能探头”中的处理选项的短处。希望CMM扫描探头测量数据同步的进一步的改进和选择。
技术实现思路
提供本概要以简化的形式介绍选择的概念，下面在具体实施方式中进一步对其描述。这一概要不打算识别要求保护的主题的关键特征，也不打算用作确定要求保护的主题的范围的帮助。包括局部信号处理的扫描探头(其可以描述为“智能探头”)，可以包括在探头中提供的可调整的噪声滤波器和/或测量平均等。通过用以控制CMM和/或探头的程序指令，可以调整相关参数。例如，依赖于要求的测量具体特征的准确度，在工件的检查例程的执行期间的任何时间可以改变参数(例如，下载到探头)。当改变这样的参数时，固有地影响之前概述的延迟或定时偏离。一般而言，希望可以将这样的智能探头改造到更老的主机系统上，该主机系统没有预见到智能探头特征，并因此缺乏以灵活和易于使用的方式调整这些参数和/或补偿这样频繁变化的定时偏差的能力。此外，主机系统也可能缺乏信号线和/或数据传输协议，其可以支持’746专利等中公开的同步信号类型。因此，根据在这里公开的原理，希望可以在容易添加到主机CMM的探头测量定时子系统中补偿这样的定时偏差，包括由有意的参数变化导致的那些。在一些实施例中，探头测量定时子系统操作可以在探头内部的电路和连接到探头的外部电路之间划分。在另一些实施例中，探头测量定时子系统操作可以完全在探头内部的电路中实现。下面是这样的系统和方法的简要概述。公开一种用于操作坐标测量机(CMM)的方法，所述坐标测量机包括CMM控制系统、通过输出探头工件测量测量工件表面的表面扫描探头、以及探头测量定时子系统。该方法包括：操作CMM控制系统以在可预测的时间输出测量同步触发信号；操作探头测量定时子系统以确定可预测的时间，并确定当前的探头工件测量采样周期的持续时间，在探头工件测量采样周期期间表面扫描探头获取与输出的探头工件测量的单个实例相关联的测量数据；操作探头测量定时子系统以确定预触发提前时间，其是探头工件测量采样周期的当前持续时间的一部分；操作探头测量定时子系统以在测量同步触发信号的下一个可预测的时间之前的预触发提前时间开始探头测量采样周期的当前实例，并确定探头工件测量的关联的当前实例；操作CMM控制系统以在下一个可预测的时间输出当前的测量同步触发信号并锁存与当前测量同步触发信号相关联的CMM位置坐标值的当前集合；并操作表面扫描探头以在与当前测量同步触发信号相关联的时间输出探头工件测量的当前实例，使得CMM控制系统将探头工件测量的当前实例与CMM位置坐标值的当前集合相关联。附图说明图1是示出CMM的各种典型的组件的图；图2是示出当耦合到CMM并提供X、Y和Z位置信号时扫描探头的各种元件的方框图；图3是示出CMM的各种元件的方框图；图4是示出图3的CMM的操作的时序图；以及图5是示出操作CMM的方法的流程图。具体实施方式图1是示出CMM100的各种典型的组件的图。CMM100包括CMM控制系统110以及表面扫描探头120。CMM控制系统110包括操作单元111、控制CMM100的移动的运动控制器112以及主机计算机113。操作单元111耦合到运动控制器112，并可以包括用于人工操作CMM100的操纵杆114。主机计算机113耦合到运动控制器112，并操作CMM100，并处理工件W的测量数据。主机计算机113包括用于输入例如测量条件的输入装置116(例如，键盘等)，以及用于输出例如测量结果的输出装置117(例如，显示器、打印机等)。CMM100包括位于平板180上的驱动机构170，以及用于将扫描探头120附接到驱动机构170的附接部分124。驱动机构170包括x轴、y轴以及z轴滑动机构172、171以及173，分别用于三维地移动扫描探头120。附接在扫描探头120的末端的触针125包括接触部分126。触针125附接到扫描探头120的触针悬挂部分，其允许当接触部分126沿着工件W的表面的测量路径移动时，接触部分126自由地在三个方向改变它的位置。图2是示出当通过附接部分224耦合到CMM200并提供X、Y和Z位置信号时表面扫描探头220的各种元件的方框图。CMM200包括CMM控制系统210。扫描探头220包括探头主体202，其并入触针悬挂部分207、触针位置检测部分211以及探头信号处理和控制部分270。触针悬挂部分207包括触针耦合部分242和触针运动机构209。触针耦合部分242刚性地耦合到触针226。触针运动机构209配置成使触针耦合部分242以及附接的触针226能够沿着轴向方向进行轴向运动，并使触针耦合部分242以及附接的触针2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作坐标测量机CMM的方法，所述坐标测量机包括CMM控制系统、通过输出探头工件测量来测量工件表面的表面扫描探头、以及探头测量定时子系统，该方法包括：操作CMM控制系统以在可预测的时间输出测量同步触发信号；操作探头测量定时子系统以确定所述可预测的时间，并确定探头工件测量采样周期的当前持续时间，在探头工件测量采样周期期间表面扫描探头获取与输出的探头工件测量的单个实例相关联的测量数据；操作探头测量定时子系统以确定预触发提前时间，所述预触发提前时间是探头工件测量采样周期的当前持续时间的一部分；操作探头测量定时子系统以在测量同步触发信号的下一个可预测的时间之前的预触发提前时间开始探头工件测量采样周期的当前实例，并确定关联的探头工件测量的当前实例；操作CMM控制系统以在下一个可预测的时间输出当前的测量同步触发信号，并锁存与当前的测量同步触发信号相关联的CMM位置坐标值的当前集合；以及操作表面扫描探头以在与当前的测量同步触发信号相关联的时间输出探头工件测量的当前实例，使得CMM控制系统将探头工件测量的当前实例与CMM位置坐标值的当前集合相关联。

【技术特征摘要】
2016.06.24 US 15/192,7991.一种用于操作坐标测量机CMM的方法，所述坐标测量机包括CMM控制系统、通过输出探头工件测量来测量工件表面的表面扫描探头、以及探头测量定时子系统，该方法包括：操作CMM控制系统以在可预测的时间输出测量同步触发信号；操作探头测量定时子系统以确定所述可预测的时间，并确定探头工件测量采样周期的当前持续时间，在探头工件测量采样周期期间表面扫描探头获取与输出的探头工件测量的单个实例相关联的测量数据；操作探头测量定时子系统以确定预触发提前时间，所述预触发提前时间是探头工件测量采样周期的当前持续时间的一部分；操作探头测量定时子系统以在测量同步触发信号的下一个可预测的时间之前的预触发提前时间开始探头工件测量采样周期的当前实例，并确定关联的探头工件测量的当前实例；操作CMM控制系统以在下一个可预测的时间输出当前的测量同步触发信号，并锁存与当前的测量同步触发信号相关联的CMM位置坐标值的当前集合；以及操作表面扫描探头以在与当前的测量同步触发信号相关联的时间输出探头工件测量的当前实例，使得CMM控制系统将探头工件测量的当前实例与CMM位置坐标值的当前集合相关联。2.如权利要求1所述的方法，其中操作探头测量定时子系统以确定预触发提前时间包括：确定预触发提前时间，其大约是探头工件测量采样周期的当前持续时间的一半。3.如权利要求1所述的方法，其中CMM控制系统以触发频率输出重复的测量同步触发信号，并且操作探头测量定时子系统以确定可预测...

【专利技术属性】
技术研发人员：SE亨明斯，A帕茨瓦尔德，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本,JP