在机床上使用的测量方法技术

在机床上，程序（１２）由扫描或模拟探头Ｐ接收数据，以测量工件Ｗ的特征。该数据在扫描过程中与假定机器位置数据相结合。这样就可避免切断伺服反馈回路（２４）来获得实际测量的机器位置数据。假定机器位置数据可从控制扫描动作的零件程序（２０）中获取。这里叙述了用于补偿在假定机器位置值与实际值之间误差的几种方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用机床对工件进行测量，特别是扫描测量。
技术介绍
公知的是，为了测量工件，要在与所述工件有相对运动的机床轴上装配测量探头。实践中，所述探头典型地是一个接触式触发探头，譬如美国专利No.4,153,998(McMurty)所描述，当探头触针接触工件表面时上述探头会产生一个触发信号。这个触发信号会被所谓“跳跃式”地输入到机床的数控器。作为回馈，所述控制器对所述机床位置进行瞬时读取(即所述轴和所述探头相对所述机器的位置)。这是通过所述机器的测量装置譬如用于所述机器运动伺服控制回路提供位置反馈信息的编码器或解码器做到的。在坐标测量仪(CMM)领域，公知的是，采用以上所述的接触式触发探头，或者采用模拟或扫描探头来测量工件。已知一种模拟或触发探头带有一个用来接触所述工件表面的触针及所述探头内用来测量所述触针相对所述探头本体偏斜的传感器。在美国专利No.4,084,323(McMurty)中有个范例。这与使用触发探头便于执行测量相比，能够对工件表面的形状进行更详细的测量。所述探头相对所述工件表面运动，以使所述触针能扫描所述表面。从所述探头传感器的输出、所述编码器和其它所述机器测量装置的输出获取连续读数。通过以叠加的方式合并所述瞬时探头输出和所述瞬时机器输出，在大量点处通过扫描动作获得了关于工件表面的位置的数字化坐标。迄今为止，用刚才描述的用于坐标测量仪的方式在机床上有效地采用模拟或扫描探头是困难或不可能的。原因之一在于可市购的机床控制器的局限性。要注意，上述在坐标扫描仪上的扫描方法需要能在高数据速率的情况下持续获取通过所述机器编码器或其它测量装置得到的所述位置数据，以使其能添加至所述扫描中每个数据点的所述探头输出。常规机床控制器对此无能为力。它们的“跳跃式”输入在所要求的高数据速率的情况下不能工作。因而，要用合理的速度进行扫描，需要对所述控制器进行修改，譬如使其能够在所述伺服反馈回路中从所述机器编码器或其它测量装置的输出直接取样数据。本申请人Reinshaw已经用商标RENSCAN出售了能够实现这样功能的系统。然而，这样的修改对不同的所述控制器是不同的，这是不容易做到甚至是不可能的。
技术实现思路
本专利技术的一个方面就是提供了一种在机床上测量工件的方法，包含以下步骤在模拟或扫描探头和所述工件之间沿着包含所述探头相对所述工件标称位置的预定路径产生相对运动；在所述运动过程中，使用所述探头输出对所述工件表面相对所述探头的位置进行测量；以及合并所述从所述探头输出得到的位置测量和基于所述预定路径的数据。总的测量数据因此就是来自所述预定路径的数据与所述探头测量输出的数据的合并。通过采用来自所述预定路径的数据，就不需要从涉及所述探头实际位置的所述机器伺服反馈回路获取瞬时数据。在优选实施例中，所述基于所述预定路径的数据包含至少一个目标或标称探头输出读数。假定在所述预定路径中所述探头的标称位置准确地反映了它的实际位置，那么所述工件误差就是所述目标或标称探头输出读数与所述实际探头输出读数之间的差值。所述方法可以包含一个补偿在所述预定路径中的标称位置和所述探头相对于所述工件的实际位置之间差值的步骤。附图说明现在举例描述该专利技术的实施例，参考附图，其中图1以图表方式显示了一个机床，图2和图3分别是等角视图和平面图，其显示触针末梢扫描工件，图4是一个所述扫描中探头测量的统计曲线图，图5是一个是显示所述探头测量与假定机器位置数据相结合的曲线图，图6显示了一个正在被扫描的校准样品，图7和图8是解释校准方法的曲线图，图9是图3的一个相对应视图，但显示了所述参考点的测量，图10和图11是图4和图5的一个相对应曲线图，但使用了图9的所述参考点测量，图12是图4的一个相对应曲线图，但显示了一个沿直线测量的实施例，图13和图14图解描绘了在对图7和图8中所述校准方法进行进一步研究中所用的数学计算，图15图解描绘了另一种补偿方法。具体实施例方式图1显示一个典型机床，其包含一个工作台T和一根轴S，它们均能在电机M驱动下沿x、y、z方向彼此相对运动。这个例子显示，所述电机M驱动所述工作台，而所述轴保持固定不动。然而，该专利技术同样适用于其它的机床布置形式，比如所述相对运动是在固定不动的所述机器工作台或底座与移动的轴之间产生的。通常，切削工具会装在所述轴S上，但图1却显示了模拟或扫描探头P装在所述轴上，这是为了对装在所述工作台T上的工件W执行扫描测量。所述探头P有一个用来接触所述工件W表面的可偏斜触针Q，且所述探头P的传感器(未图示)在x、y、z三个方向测量所述触针Q的偏斜，譬如在美国专利No.4,084,323所描述(将其作为参考并入在此处)。所述探头传感器的所述输出可以是模拟的或数字的。也可以使用其它形式的模拟或扫描探头，包括那些通过非接触的方式测量所述工件表面相对所述探头的位置，所述非接触方式譬如使用光学、电容或电感传感器。在扫描测量过程中，所述探头P连续把所述数据从它的传感器传送到接收器RX中。所述信号传输优选无线，例如光学或无线电方式，但也可用有线(hard-wired)传输方式替代。所述探头P被控制沿相对所述工件W的路径移动以扫描其表面。这是在运行于控制器10中的所述工件W的零件程序20的控制下完成的。所述零件程序在线路22上发出信号需求给伺服反馈回路24。所述伺服反馈回路24驱动所述电机M使所述机器沿所述所需路径运动。如果运行所述零件程序20的所述控制器10是常规的标准机床数控，则所述伺服反馈回路24亦是所述控制器10的组成部分。可选地，所述控制器10可以是一台独立的计算机，在所述标准数控中输送所述所需路径数据给所述伺服反馈回路。它可以构成所述探头与所述机器标准控制之间接口的一部分。按常规，所述伺服回路24从所述机器测量系统收到位置反馈信息，如编码器或解码器(未图示)。所述伺服回路24驱动电机以试图使如由所述机器测量系统所指示的所述实际路径与所述零件程序20的所需机器路径保持一致。图2和图3更详细地显示了所述触针Q扫描所述工件W的表面。作为一个简单的例子，它显示正在扫描一个所述圆孔30内表面，目的是测定其偏心度。这个例子中，所述零件程序20发出指令使所述探头和工件沿预定的圆形机器路径32相对移动。这个机器路径具有预定半径，该预定半径要比所述圆孔30的半径稍小一点，这样选择是为了容纳所述触针末梢的半径。这样选择也是为了确保即使所述圆孔30的表面与完全圆形存在任何可能的偏差，所述触针末梢仍能接触到其表面并在所述探头的测量范围之内(即所述探头内传感器测量时所述触针所允许的偏斜)。图4显示了所述触针Q相对所述探头P的可能偏斜，由所述探头内传感器测得，并对应围绕所述孔30的时间或角度位置形成曲线图。具体地，所述曲线图代表径向偏斜，在当前例子中该径向偏斜可以通过所述探头的x轴和y轴输出计算出来。线条34代表在所述孔具有准确的尺寸和圆形形状的情况下所期望的所述探头标称输出。线条36代表所述孔过小时的所述探头输出。线条38代表所述孔尺寸超过时的所述探头输出。正弦曲线40代表所述孔从它的标称位置偏离中心情况。当然，其它与所述标称线条34的偏差也是可能的，例如如果所述孔30的表面偏离所述预定圆形时发生的不规则偏差。再回来参考图1，所述控制器10除了运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在机床上测量工件的方法，包括以下步骤：在模拟或扫描探头及所述工件间、沿包括所述探头相对所述工件的标称位置的预定路径产生相对运动；在所述运动中，使用所述探头的输出对所述工件表面相对所述探头的位置进行测量；以及将从所 述探头的输出得到的位置测量值与基于所述预定路径的数据合并。

【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：杰弗里麦克法兰，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]