使用机器测量制品的方法和设备技术

一种使用安装有测量探测器的机器测量制品的方法。该方法具有下面步骤：确定制品表面上一个或多个点的近似位置；使用这个近似位置，以将探测器和制品中的至少一个驱动到探测器和制品的一个或多个所需相对位置，和在所述位置处，在制品表面上进行所述点的一个或多个表面测量，其中在进行一个或多个表面测量时，在探测器和制品之间不存在相对移动；和，使用来自测量的数据，确定表面上一个或多个点的位置，其中显著减少动态误差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用表面测量探测器测量工件。具体地说，本专利技术涉及使用在诸如坐标测量机器(CMM)(包括诸如三角架和六脚架的类似机器)、机器工具、手动坐标测量臂、机器人(例如工作检查机器人)、和单轴线机器的坐标定位设备上安装的表面测量探测器来测量制品。公知测量探测器具有触针，该触针在因为触针和物体表面之间的接触而受力时是可偏斜的。在探测器内的一个或多个变换器(transducer)(通常在三个正交坐标方向中)测量触针的偏斜，以获得关于表面位置的信息。在使用中，将这种探测器安装在诸如坐标测量机器(CMM)、机器工具、测量机器人的机器或其它坐标定位设备上。该机器相对于待测量的物体移动探测器。这可以包括机器的轴和/或床身相对于彼此移动。机器中的测量器具给出关于探测器的相对位置的输出，该输出在和来自探测器本身的输出结合时，能够获得关于物体的尺寸、形状、位置、表面轮廓等的信息。这种测量探测器可被称为模拟探测器，以使其变换器的测量输出同仅在和物体接触的情况下产生触发信号的探测器相区分。因为这种探测器通常用于扫描物体的表面轮廓，因此，也可以使用术语“扫描探测器”。即使使用术语“模拟探测器”，变换器的输出事实上可以是模拟的或数字的。这是无源探测器的实例，其中在测量期间，在悬挂的探测器机构中的弹簧产生匹配于偏斜的力。这个接触力随着偏斜改变，但是是高度可重复的。美国专利No.3,876,799公开了一种探测器，该探测器具有由一系列弹簧平行四边形支撑的触针，且其中提供电机以在触针尖端和待测量的工件之间产生预定力。这个探测器是有源扫描探测器的类型，其使用机动机构以控制触针偏斜和调制和待测量部件的接触力。在这种探测器中，电机产生接触力，而不是弹簧产生接触力。还公知一种非接触测量探测器，其中探测器通过非接触方式，诸如电容、电感和光学测量从物体表面到探测器的距离。在已知系统中，由探测器和机器结构的偏斜引起测量误差。例如，当触针偏斜时，例如，其由弹簧朝向零位置偏置，且这些力引起探测器触针和机器结构部件的弯曲。考虑现在要求的极端高精确性，这种偏斜尽管是小的，但仍然能够影响测量的精确性。我们在先的国际专利申请WO92/20996描述了一种测量方法，其中这种探测器移动到和待测量的物体表面接触，且在进行最初的接触之后进一步继续移动有限的距离。在这个移动期间，在多个时刻同时记录机器器具和探测器变换器的输出。之后使用这些记录的输出，通过外推，计算机器测量器具的下述输出值，即，该输出值存在于探测器触针处于零偏斜且仍然和表面相接触的时刻。这个方法允许将模拟探测器用作好像其是非常精确的触摸触发探测器，这是因为机器的输出值是在触针以和触发探测器相同的方式接触表面时的点确定的。这个方法的高精确性部分地来自于获取很多数据点以确定接触点的事实，使得误差趋于达到平均。另外，特定优点在于，确定的触点对应于触针的零偏斜，以及触针和物体之间的相应零接触力，使得不产生因为触针和/或机器结构的弯曲引起的误差。如上所述，这个方法消除了由静态测量力引起的误差。但是，仍然产生动态误差。动态误差可以是，例如，由阻尼引起的或基于加速度的误差，或例如，由振动引起的基于加速度的误差。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种使用机器测量制品的方法，在该机器上安装有用于相对于制品进行相对移动的测量探测器，所述机器具有至少一个测量器具，用于提供指出探测器相对位置的输出，该探测器具有至少一个测量器具，以提供一个或多个探测器输出，该探测器输出和机器输出结合指出了点在制品表面上的位置，该方法具有下面步骤，且这些步骤可以以任意适当的顺序(a)确定制品表面上一个或多个点的近似位置；(b)使用在步骤(a)中确定的近似位置，以将探测器和制品中的至少一个驱动到探测器和表面的一个或多个所需相对位置，并且在所述位置处在制品表面上进行所述点的一个或多个表面测量，其中在进行一个或多个表面测量时，在探测器和制品之间没有相对移动；和(c)使用来自步骤(b)的数据，确定在表面上一个或多个点的位置，其中基本上减少了动态误差。可通过利用测量探测器获取一个或多个读数，确定在表面上的点的近似位置。可在探测器和表面之间存在相对移动时，获取一个或多个读数。可替换的，可在探测器相对于表面静止时，获取一个或多个读数。在相比步骤(a)中的测量更靠近表面的位置处，利用探测器进行步骤(b)中的测量。探测器可具有可偏斜的触针，且可以低触针偏斜或低探测器力进行步骤(b)中的表面测量。可替换的，探测器可包括非接触探测器，且以有利的远离状态进行步骤(b)中的表面测量。在探测器和制品之间不存在相对移动时，获取一个或多个数据读数的步骤，可包括记录很多数据读数和对数据读数进行平均。可通过利用测量探测器获取两个或更多个读数，确定在表面上的点的近似位置，在不同触针偏斜、探测器力或探测器远离状态获取所述读数，且可外推关于所述两个或更多个读数的数据，以确定近似位置。由此减少静态误差。步骤(c)可包括从两个或更多个表面测量外推数据，所述两个或更多个表面位置具有不同的触针偏斜、探测器力或探测器远离状态。由此减少静态误差。可从步骤(a)获得所述两个或更多个表面测量中的至少一个。探测器可包括线性探测器，且可从两个或更多个位置获得测量数据。可替换的，探测器可包括非线性探测器，且可从三个或更多个位置获得测量数据。可通过进行物体表面上点的一个或多个表面测量，进行步骤(a)中确定制品表面上的点的近似位置的步骤，其中在探测器和制品之间不存在相对移动时，进行一个或多个表面测量；其中以不同探测器力、触针偏斜、或探测器远离状态，收集步骤(a)中一个或多个表面测量中的至少一个和步骤(b)中一个或多个表面测量中的至少一个；和将该测量数据外推为对应于制品表面上所述点的位置的数据。可通过进行物体表面上的点的两个或更多个表面测量，进行步骤(a)中确定制品表面上的点的近似位置的步骤，其中在探测器和制品之间不存在相对移动时，进行该测量，以不同探测器力、触针偏斜、或探测器远离状态，收集两个或更多个表面测量；和将该测量数据外推为对应于制品表面上所述点的位置的数据。可通过进行物体表面上的点的一个或多个表面测量，进行步骤(a)中确定制品表面上点的近似位置的步骤，其中在探测器和制品之间存在恒定速度的相对移动时，进行一个或多个表面测量；且其中该步骤(a)和步骤(b)中的一个或多个测量具有相同的探测器偏斜、探测器力、或远离状态，且其中该步骤(a)和(b)中测量的差值使得能够确定动态误差。在进行一个或多个表面测量的步骤中，在探测器和制品之间存在恒定速度的相对移动时，进行一个或多个表面测量，且其中探测器偏移或力小于步骤(a)和(b)中的，且其中对于动态误差，校正以较低探测器偏斜或力进行的一个或多个表面测量。本专利技术的第二方面提供了一种使用机器测量制品的方法，在该机器上安装有用于相对于制品进行相对移动的测量探测器，所述机器具有至少一个测量器具，用于产生指出探测器相对位置的输出，该探测器具有至少一个测量器具，以提供一个或多个探测器输出，该探测器输出和机器输出结合指出了点在制品表面上的位置，该方法具有下面步骤，且这些步骤可以以任意适当的顺序(a)在制品表面上进行点的两个或更多个表面测量，其中在探测器和制品之间不存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用机器测量制品的方法，在该机器上安装有用于相对于制品进行相对移动的测量探测器，所述机器具有至少一个测量器具，用于提供指出探测器相对位置的输出，该探测器具有至少一个测量器具，以提供一个或多个探测器输出，该探测器输出和机器输出结合指出了点在制品表面上的位置，该方法具有下面步骤，且这些步骤可以以任意适当的顺序：（ａ）确定制品表面上一个或多个点的近似位置；（ｂ）使用在步骤（ａ）中确定的近似位置，以将探测器和制品中的至少一个驱动到探测器和表面的一个或多个所需相对位 置，并且在所述位置处在制品表面上进行所述点的一个或多个表面测量，其中在进行一个或多个表面测量时，在探测器和制品之间没有相对移动；和（ｃ）使用来自步骤（ｂ）的数据，确定在表面上一个或多个点的位置，其中基本上减少了动态误差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯维恩巴里乔纳斯，若弗雷麦克法兰，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]