本发明专利技术提供了一种测量方法和系统，包括测量坐标探测器，所述测量坐标探测器能够通过合适的致动器相对于所述探测器安装于其上的定位平台（６０）精确运动；并且该探测器相对于所述定位平台（６０）的位置可通过合适的编码器（７８０）测量。可采用具有不同性质的探测器、致动器和编码器来实施本发明专利技术。致动器（７３０）优选允许探测器根据两个或更多个自由度运动，从而使探测器自身可在平面内运动，或者在三维空间区域中运动，并且其朝向可在某些合适限制内选择。本发明专利技术的方法和系统提供了非常精确的局部测量，即使在平台（６０）并不具有非常优良的精确性的情况下亦是如此。
【技术实现步骤摘要】
坐标测量方法及装置
—种可用于CMM的光学探测器为微成像数字系统，其运动类 似于机械式测量探测器，并且瞄准坐标待测的点，而不是接触到材料，从 而允许进行3维坐标测量。任何CMM机器的主要和最希望的特征是精确性。 一微米量级 或者甚至更优的最大容忍误差并不罕见。在本领域中，通过提供极具刚性 和稳定性的结构，通过使用先进的位置编码器，并通过精细校准以及误差 校正过程，可获得上述这类极其严格的精确性。然而，这类测量也带来了 负面效应，因为它们增大了系统的体积、质量和成本，而且耗时较长的复 杂校准会降低使用的简易性。在许多情况中，如果机器的测量跨度较大， 或者如果需要探测器高速运动，就不能保证最终的精确性，因此不得不在 这些对立的特性之间进行折衷。附图说明图1示出了一种已知类型的普通CMM机器的简化图。0016]图2示出了根据本专利技术一方面的定位平台和可运动坐标测量探测器。图11以非常简化的示意性方框图示出了根据本专利技术一种实现方式的系统中的数据流结构。具体实施方式优选地，接触式探测器150对球体120在一个或多个方向上(例 如在竖直方向z上)的位移敏感。由此，装配有图2探测器的CMM能够 被编程为沿扫描路径测量工件的轮廓和表面质量。图4示出了根据本专利技术的接触式探测器的另一变型。根据本实 施例，触针123固定于接触式探测器中心处，并相对于竖直旋转轴线65 倾斜一个角度a。结果，测量点相对于轴线65偏移距离"r"。优选地， 触针的倾斜度能够通过在转子底座108中未示出的合适致动器来任意设 置。然而，在简化版本中，触针123的倾斜角度a能够通过操作员手动确 定。通过作用于倾斜角度a的值以及触针123的长度，图4的探测器的偏 移半径"r，，能够净皮随意设置，例如以便扫描圓柱形孔的内表面206,如 图所示。多接头式探测器600包括由刚性元件125、 127链接的一串旋转 接头124、 126和128。优选地，每个接头包括两条独立的正交S走转轴线A, 其能够在合适数字控制器控制下由诸如电机等的合适致动器来以旋转方 式设置。接头的旋转角度也被诸如光学编码器的合适编码器读取。编码值 被控制器采用，控制器然后能够在每一时刻计算坐标探测器的位置和朝 向。在该变型中，坐标探测器可相对于定位平台在整个三维工作空间中运 动，另外，能够设定多个朝向。连接到同一滑行件220的连杆250和260构建了平行四边形接 头，该接头确保探测器150处于竖直状态。通过沿相反方向使滑行件230 和220运动，探测器150能够沿着"Z"轴抬升和下降，而通过将滑行件 230和220沿相同方向运动，探测器150被水平移位。由此，通过将滑行 件220和230的运动与转子150的转动相结合，坐标探测器的传感末端能 够被拉至三维工作空间中的任意位置，并且探测器可被操控以沿工件表面 上的任意路径行进，而不需要使定位平台60运动。由此可实现精确的局 部测量，即使平台60并不具有非常良好的精确性亦是如此。图8的接触式探测器150也可以被替换成非接触式激光探测器 或照相机或者其它任意类型的探测器。另一方面，如果使用接触式探测器， 则在偏斜敏感类型方面并不做严格要求。也可使用简单的接触-触发式探 测器。根据一种未示出的变型，滑行件220可分成两个可独立运动的元件， 从而允许倾斜:探测器150。图9示出了另一类适于实现本专利技术的并行致动器。在这种情况 下，包含六个可伸缩支杆400的Stewart (斯图尔特)平台480允许在三 维工作空间内对探测器190 (该探测器在此被示为激光探测器，然而也可 为任意类型的坐标探测器)的位置和朝向进行完全控制。可伸缩支杆400 通过球形接头和/或万向接头连接到定位平台60和固定有探测器的端平台 410,并提供在定位平台60和探测器190之间的完全棱柱连接(holonomic primatic connection )。根据本专利技术的一方面，可为接触式探测器也可为非接触式探测 器的测量纟笨测器150或103通过一个或多个致动器500、 106、 108运动， 以便扫描工件表面上的路径，而同时定位装置60保持静止不动，以便实 现对该路径的坐标点的相对测量。由此，本专利技术的探测器在致动器500、 106、 108所覆盖的范围内，能够提供工件上特征相对于定位平台60的精 确局部测量(例如，孔的直径和深度、表面状况、角度、轴线间距和平行 度，等等)。 一旦完成局部测量，定位平台60运动至另一选定位置，探测 器150、 103再次在致动器500、 106、 108所覆盖的范围内进^f亍另一局部 测量。—般而言，由于定位装置60的不精确性，在不同位置处进行的局部测量(即，包含定位装置60的位移)会#:置于一种只能接受附加误 差的关系中。然而，只要两个局部测量重叠，就可以通过比^^在两个测量 设置中对应特征的坐标，来计算定位装置的误差，并对该误差进行校正。测量模块使用探测器编码器780a和780d的输出，来获得工件 上各点的局部测量和坐标，其在定位平台60的相对坐标中得到测量。[0051可选地，测量模块716可使用平台编码器770X、 770Y、 770Z 的输出来将测量结果和坐标从定位平台60的相对坐标框架转换成固定底 座30的绝对坐标框架。结果被传送至显示和/或存储单元800,并可以可 选地反馈回致动模块715。0052再次参照图10,探测器150安装在定位平台60上，并能够相 对于定位平台60自动运动。在该示例中，探测器安装在转子上，如图3 所示，并且其轴向位移可变。通过改变转子的旋转角度a和轴线位移d, 探测器可被控制，从而在可通达探测器的局部工作空间501中进行工件 200各点的精确坐标测量，并且同时保持定位平台60静止不动。探测器 4皮控制以测量在工作空间501内的任何希望特征，例如孔600的直径和轴 向位置。[0053一旦完成在工作空间501中的测量，定位平台60就运动到第二 位置。此时，工作空间501可访问探测器，并进行第二局部测量。平台 60然后根据需要运动到进一步的位置等等。[0054当仅需要局部特征(例如测量直径、角度、相对距离或表面状 况)时，没有必要将在两个不同的局部工作空间内进行的局部测量相组合， 因此平台60的定位误差不影响结果。00551当该测量包括获取或绘制坐标点图时，这种图在每个局部工作 空间501、 502、 503中可表示为相对于定位平台60的坐标。如果需要一 个跨越多个局部测量的全局图，则在连接局部测量时必须考虑连接平台 60的定位误差。在某一情况中，当局部工作空间重叠时(如图10),必须 通过比较两个局部测量中的相同特征的坐标来解决平台60的定位误差。[0056在这种情况下，本专利技术的方法将包含如下步骤，即，将两个或 更多个局部测量连接在一起，以获得全局测量。在本专利技术的上下文中，全局测量为与不同局部测量的不同局部工作空间中存在的特征相对应的在 共同参照框架中表示的 一组测量数据。举例而言，参照图10,定位平台60在三个不同位置沿X和Y 方向运动，以^更获得局部测量501、 502、 503。在这种情况下，工件200 平坦得足以使定位平台在竖直Z方向上不可能存在运动。定位平台60的 位移向量仅被粗略得知本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用坐标探测器测量工件上的坐标的方法，所述坐标探测器通过一个或多个致动器可运动地连接到定位平台，所述探测器相对于所述定位平台的位置可由探测器编码器测量，所述方法包括如下以任何适当顺序执行的步骤： 使所述定位平台相对于固定参照物运动到预定位置； 控制所述致动器，以使所述坐标探测器相对于所述定位平台运动，同时保持所述定位平台在所述固定参照物中静止不动，以在可通达坐标探测器的局部工作空间中感测工件表面； 通过将所述测量数据与所述探测器编码器提供的探测器位置数据结合，从而获得所述工件的局部测量； 使所述定位平台相对于固定参照物运动到不同位置。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：P乔迪尔，B彼得森，
申请(专利权)人：六边形度量衡股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]
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