位置测定装置和采用该装置的工作设备制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种位置测定装置，该装置能抵抗装置的老化和温度波动以高精度确保稳定的精度，同时进行既存的体积测定精度有效的校正。为了实现该目的，根据本发明专利技术，在以坐标系统为基础相对于预定基准面（４）测定特定坐标空间内的目标位置以补偿误差的位置测定装置中，设有在移动装置（８）的移动过程中、用于测定相对于基准面（４）的关系是否发生变化的检测器（１８），还设有在发生变化的情况下、用于以由检测器（１８）所测得的关系变化量为基础校正由误差补偿工具（１６）补偿位置坐标的补偿参数的至少任何其中之一和由误差补偿工具（１６）所补偿的位置坐标的误差校正工具（２０）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在具有诸如坐标测定机、机械工具、机器人等之类的坐标空间机构的移动装置中、用于补偿所测得的坐标位置的补偿机构的一种改进。
技术介绍
在诸如坐标测定机、机械工具、机器人等之类的多种移动装置中，已采用可在三维空间内进行位置测定的位置测定装置来执行精确的操作。关于上述位置测定装置，将通过举个坐标测定机的例子来进行描述。在坐标测定机中，可通过测定第一目标位置和第二目标位置的坐标来确定从第一目标位置至待测对象的第二目标位置的距离。倘若连续采用上述方式，则可精确地领会所测对象的二维或三维形状。然而，在确定目标位置的坐标时，存在着这样一种情况，即例如由于为检测目标位置而使诸如接触型探头等之类的检测器移动会在坐标测定机的机械形状中产生变形。因而，会在检索精确的位置坐标中发生误差。因此，在已有技术中，为了预防上述机械形状中的变形，已采用一种增加静态刚性等的对策。另外，为了测定包含在测定值内的误差、将几何学误差减至最小、且可使其与高精度相对应，已出现了这样一种装置，它装有用于以由基准装置所测得的几何学误差为基础来计算几何学误差、并向所测得的位置坐标提供补偿量的软件。坐标测定机的体积测定精度校正的关键点在于几何学误差。因此，图5中的框图示出了该软件的基本运行次序。如图5所示，首先，此类软件将诸如块规或步规之类的长度基准装置、或者诸如直角基准装置之类的角度基准装置安装在坐标测定机的工作台上。然后，通过将这些基准装置设置成一个工件来进行测定。接着，以这些测定值、在进行测定时的位置的指令值、基准装置自身的误差等为基础来确定几何学误差数据。继而，通过分析该误差数据来确定具有适当长度的范围。在各范围内，根据一函数(数据适合(fit))来使误差近似，随后，根据测定装置的运动模型将这些误差分类成每根轴上相应的误差种类，并准备相对于所测坐标的补偿参数。储存该参数，并相对于所测坐标进行补偿。由于在坐标测定机所测得的几何学误差中通常包含有诸如角度误差等之类的原因的影响，因而必须进行一种误差分离处理，以便作为相应轴上的误差来对待。在这种情况中，运动模型用于误差的分离处理。通过采用运动模型所分离的几何学误差具有位于直角坐标系统中的三个刻度误差，每个误差分别对应于相应的轴；垂直平面内平直度中的三个误差，每个误差分别对应于相应的轴；水平平面内平直度中的三个误差，每个误差分别对应于相应的轴；三个纵摇(pitching)误差，每个误差分别对应于相应的轴；三个首摇(yaw)误差，每个误差分别对应于相应的轴；三个横摇(rolling)误差，每个误差分别对应于相应的轴；以及相应的轴(xy轴、yz轴和zx轴)之间的三个垂直误差，它总共具有二十一个误差。该运动模型在计算补偿参数时用来分离误差，与此同时，在进行补偿时用来将相应的补偿参数转变成坐标空间上的误差。甚至在通过采用上述处理而存在相应的轴中的误差时，也能通过测定和补偿误差来提高坐标测定机在几何学误差补偿能力。因此，已经能实现坐标测定机的高精度了。如上所述，为了测定精确的位置坐标，重要的是使移动装置与对应于位置坐标的基准的基准面之间的关系保持固定。其中，用于设置在基准面上的移动装置的引导件担当了尤为重要的角色。即使在通过根据软件利用空间精确补偿来实现坐标测定机的高精度时，倘若用于设置在基准面上的移动装置的引导件因老化或温度波动而发生变化，则会直接导致坐标测定机的精度恶化。因此，在已有技术中，是以上述相同的方式提供一种增加静态刚性和控制环境温度的对策。然而，近年来已出现了一种大型坐标测定机。关于上述大型装置，由于也很难设置一温控腔，因而在大多数情况下，该大型装置将地基直接用作为基准面。因此，即使在其温度被完全控制的建筑物中，地基也会在夏冬两季之间显著地变化。根据目前的空间精确补偿，已无法确保充分的精度。另外，即使在小型装置中，由于与基准面相对应的基底会老化，即使极小，对于更高的精度而言，它也不能被忽视。
技术实现思路
针对上述问题提出了本专利技术，本专利技术的第一个目的在于提供一种位置测定装置，该装置能抵抗装置的老化和温度波动以高精度确保稳定的精度，同时进行既存的体积测定精度有效的校正。另外，本专利技术的第二个目的在于提供一种可获得进一步的精度稳定性并提高可靠性、同时甚至在坐标测定机中也能保持总目的特性的装置。为了实现上述目的，根据本专利技术，提供了一种位置测定装置，包括由目标位置检测器、移动装置和位置坐标计算机所构成的位置坐标测定机构；以由位置坐标测定机构所测得的位置坐标为基础将几何学误差分类、并且储存由相应的分类误差所决定的补偿参数的存储器；用于读出补偿参数以补偿误差的误差补偿工具；以及以坐标系统为基础被测得的特定坐标空间内的目标位置，其中，位置测定装置包括在移动装置的移动过程中、用于测定相对于基准面的关系是否发生变化的检测器；以及在发生变化的情况下、用于以由检测器所测得的关系变化量为基础校正由误差补偿工具补偿位置坐标的补偿参数的至少任何其中之一和由误差补偿工具所补偿的位置坐标、以便消除因移动装置的移动与基准面之间的关系而对由位置坐标计算机所算得的位置坐标的影响的误差校正工具。在这种情况下，目标位置检测器相对于预定基准面检测坐标空间内的目标位置。另外，移动装置根据预定关系相对于基准面移动，以便由目标位置检测器检测目标位置，从而以使目标位置检测器移动。位置坐标计算机从诸如移动装置的位移量之类的数据中计算出目标位置。另外，在本专利技术的位置测定装置中，较佳的是，坐标系统系一种xyz直角坐标系统，其中坐标系统沿垂直、水平和高度方向延伸。另外，在本专利技术的位置测定装置中，较佳的是，移动装置包括用于与x轴一致或平行移动的水平方向移动装置；用于与y轴一致或平行移动的垂直方向移动装置；以及用于与z轴一致或平行移动的高度方向移动装置，并且检测器设置在垂直方向移动装置、水平方向移动装置和高度方向移动装置的任何其中之一内。另外，在本专利技术的位置测定装置中，较佳的是，检测器由基准侧角度计和测量侧角度计所构成。另外，在本专利技术的位置测定装置中，较佳的是，移动装置包括由设置在基准面上的直线形引导件和能够沿着引导件移动的垂直方向移动机构所构成的垂直方向移动装置；由安装在垂直方向移动装置的顶上、并平行于基准面且垂直于垂直方向移动装置的移动方向设置的直线形引导件和沿着引导件移动的水平方向移动机构所构成的水平方向移动装置；以及由安装在水平方向移动装置上、且其端部设有目标位置检测器的杆状件和使杆状件沿垂直于基准面的方向移动的高度方向移动机构所构成的高度方向移动装置，垂直方向移动装置将目标位置检测器沿基准面上的一条特定直线移动，水平方向移动装置在一垂直于垂直方向移动装置的移动方向、且平行于基准面的表面内移动，高度方向移动装置具有通过沿一垂直于基准面的方向移动而相对于基准面的预定关系，并且检测器由设置在垂直方向移动装置的引导件上的基准侧角度计和设置在垂直方向移动机构中的测定侧角度计所构成。另外，在本专利技术的位置测定装置中，较佳的是，角度计系双轴角度水准器。另外，在本专利技术的位置测定装置中，较佳的是，角度计系激光角度水准器。另外，在本专利技术的位置测定装置中，较佳的是，坐标系统系双轴直角坐标系统。另外，在本专利技术的位置测定装置中，较佳的是，由检测器所测得的关系变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置测定装置，包括： 用于相对于预定基准面检测坐标空间内的目标位置的目标位置检测器； 根据预定关系相对于基准面移动、以使所述目标位置检测器移动、从而由所述目标位置检测器检测目标位置的移动装置； 用于以诸如所述移动装置的位移量之类的数据计算出目标位置的位置坐标的位置坐标计算机； 由所述目标位置检测器、所述移动装置和所述位置坐标计算机所构成的位置坐标测定机构； 以由所述位置坐标测定机构所测得的位置坐标为基础将几何学误差分类、并且储存由相应的分类误差所决定的补偿参数的存储器； 用于读出补偿参数以补偿误差的误差补偿工具；以及 以坐标系统为基础被测得的特定坐标空间内的目标位置， 其中，所述位置测定装置包括： 在所述移动装置的移动过程中、用于测定相对于所述基准面的关系是否发生变化的检测器；以及 在发生变化的情况下、用于以由所述检测器所测得的关系变化量为基础校正由所述误差补偿工具补偿位置坐标的补偿参数的至少任何其中之一和由所述误差补偿工具所补偿的位置坐标、以便消除因所述移动装置的移动与基准面之间的关系而对由位置坐标计算机所算得的位置坐标的影响的误差校正工具。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小仓胜行，松本正和，杉田耕造，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：JP[日本]