本发明专利技术涉及模块化校准，具体地涉及一种用于ＣＭＭ的模块化校准方法，该校准方法包括在安装ＣＭＭ之前对若干构件的初步校准步骤。这些初步校准步骤产生用于各个校准构件的特定映射信息，然后将这些特定映射信息存储到所生成的并与校准构件相关联的映射文件中。一旦安装了ＣＭＭ之后便进行最终调准，该最终调准处理在初步校准步骤期间所收集的映射信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于坐标测量机(CMM)的校准方法，以及为此而设的 计算机可读介质。
技术介绍
校准方法意图通过提供初步的可靠性检查来确保测量工具的准 确性。 一般而言，校准包括将测量输出与公知的基准值比较。当注意 到两组值不一致时，便实施误差修正，以使得实际测量值和公知的理 论值是调准的。校准步骤通常在首次使用系统之前进行，以便确保系 统在使用时给出正确值。然后在大修时可重复校准步骤。在CMM领域中，机器通常有至少三个自由度(也称作DOF)。然 而，也是公知有六个或更多DOF的系统。CMM系统通常包括依照三 个空间轴线X、 Y和Z直线移动的支架以及附着到该支架上的较轻量 的触针，该触针例如可通过插入活动连接的探头而转动。最常见的校 准过程包括测量通常为球体的称之为校准制品上的坐标，以便可同时 测试所有的自由度，即机器操作满量程范围内的位置和取向。一般而言，CMM系统可选择测量探针，该测量探针可连接到定 位头上并专用于执行不同的测量任务。CMM可配备例如选择不同长 度和形状的触发式接触探针、扫描探针、非接触探针、光学检查探针 等。各个单独的探针需要单独和分开的校准。另一方面，当系统中引 入新的^:头时，或只要改变了 CMM的运动^^系系的元件时，所有的 探针都应该单独地重新校准以确保最优的精度。需要频繁的校准对于CMM用户而言是个缺点，因为这降低了 CMM系统的可用性。此外，管理各探针的校准数据也是CMM用户 的负担。4本领域所公知的校准过程的另 一个缺点是仅在几个不连续的选 定位置上进行校准，以致不能保证使得所有位置的准确度最优。此外， 由于完全整体的校准操作总是发生在安装好的机器上，故因为无法按 推理方式区分该阶段的参数而总是难以识别主要偏差的正确来源，以 致于参数加权和调整是相当耗时的。确保校准的精度的另 一个问题是要包括动态参数和弯曲参数，以 便知道系统如何反作用于施加到触针上的力以及惯性力的影响是怎 样的。据此，公知的是，在校准过程中要包括例如测量作为接触力函数的CMM探针的位移。已开发出 一 些用于误差修正的数值模型以便提高校准系统的准 确度。在US5594668中提出的第一模型考虑了探针的弹性并通过矩阵 计算出由加速度引起的扭曲。类似地，在W02006/114603中使用了惯 性矩阵并考虑了偏转力。然而，在这两种情形中，所用探针的固有弹 性都不是从初步校准步骤中导出的，而是基于厂家的硬编码数据，因 此精度并非单独地适于每个装置。US20020087233描述了具有可互换探针的模块化可移动式 CMM,在其中，EEPROM电路板包含了校准数据和识别数据以便避 免单元混淆；不过那些数据不是得自对探针自身的任何校准操作，且 因此不包含任何特定探针的数据。本专利技术基于对现有技术上述不足的认识，并旨在克服它们。具体 而言，本专利技术提出了一种方法用以降低校准对CMM系统可用性的影 响并减轻管理一大组校准数据的负担，以便提高易用性。由于在安装 机器之前的校准步骤不再类属于给定的构件类型或型号，而是导出各 个被测试构件的特定特征，因此也提高了准确度。
技术实现思路
根据本专利技术，通过用于CMM的模块化校准方法而实现了这些目 标，其中，该CMM包含多个构件，初步校准步骤根据所附权利要求在此进行。在优选实施例中，在安装所述CMM的步骤之前执行这样的初步 校准步骤。并且优选的是，对于所述构件的各个自由度而单独地校准 所述构件的各部分并产生特定的映射信息。在生成映射文件并使其与 校准的构件相关联之后，再存储该映射信息。在安装好所述CMM之 后，进行最终调准步骤。最终调准步骤仅处理和调准在初步校准步骤 时所收集的映射信息。这样的模块化方法能最好地适配于在各个相对定位的基准中的 各个单一构件、各个单一移动以及各个单一自由度的实际固有属性。由于在生产现场可使用专用设备来对它们校准，因而确保了高质量的 准确度。该方法还将总体最优化的复杂性转变成单一的最优化问题， 因此极大地简化了对已安装机器的计算要求，而这一直都是繁瑣且耗 时的。此外，当仅需要实施简单的附件或部件互换时，这样的模块化 方法是适于重复的校准操作的。附图说明借助于通过示例给出并通过附图说明的实施例的描述，将更好地理解本专利技术，附图中图1示出了根据本专利技术的优选实施例的校准步骤的序列图2示出了根据本专利技术优选实施例的在安装CMM之前的校准步骤的详图3示出了根据本专利技术的优选实施例的物理系统的逻辑图； 图4示出了配备有转动头和接触探针的CMM系统，用以说明本 专利技术描述的术语。具体实施例方式如前文所述，用于CMM 90的校准方法的现有技术水平公知为繁 瑣和耗时的。当然，因为必须同时调整若干校准参数，故校准过程是难以处理和漫长的。在涉及平动和转动DOF的一般情形下，通过若 干均需要分开校准的CMM构造可获得校准探针的各个位置。鉴于最 优化过程的耗时特性，为确保最准确的调节，通常仅校准机器构造空 间中的有限数量的点，并通过插值获得相对于余下构造的校准数据。 校准点的稀疏度限制了该技术的精度。根据本专利技术的模块化校准方法意图在安装探针之前对构件提供 单一的个别的校准并在安装完机器之后利用该信息的同时，提高机器 校准设置的准确度。按这种方式，复杂的最优化问题被分解成单一的 最优化问题，而这可采用特定特性的机器对各构件例如在它们自身的 生产现场更好地处理。这样大大简化了在已安装的CMM上的校准程 序，包括调准在先前的单独校准步骤中所收集的所有可用的校准信 息。 一方面，由于校准能最优地覆盖各个单一构件的构造空间，故对 于各构件使用由单独的测试程序所产生的特别定制的校准信息能改 善总体校准准确度；另一方面，因为不需要再次执行总体校准程序就 可交换或互换构件，故其对系统提供了良好的可量测性和改善的可用 性。根据本专利技术的一个方面，CMM系统视作为一组兼容的可互换元 件中的简单构件的组合，例如处于XYZ三维基准中的移动平台、具 有一个或两个转动轴线的可取向探头、探针和附件，如接触触发式探 针、触针以及伸长元件。其中的一些构件是对应于CMM系统中的自 由度的主动元件，并且对于各DOF而言，优选包括设定DOF的促动 器以及读出其位置的编码器。一般而言，CMM系统可分解成限定了复杂运动链系的单一构件 的集合。例如，如在示例性的图4中所示，装配有转动头和接触探针 的CMM测量系统在形式上可分解成a. 对应于沿水平"Y"轴线平动的线性促动器和编码器；b. 对应于沿水平"X"轴线平动的线性促动器和编码器；c. 对应于沿垂直"Z"轴线平动的线性促动器和编码器；d. 对应于围绕探针肘节的垂直"A"轴线转动的转动促动器和编 码器；e. 对应于围绕探针肘节的水平"B"轴线转动的转动促动器和编码器；f. 对应于使用中的触针135的固定的平动。各个基本子系统a)-f)的组合决定了感测点的坐标和取向。这些子 系统中的各个子系统均在相对的基准中具有特定的取向。为了清楚起 见，本示例示出了运动的串联链系，例如一个接一个连接的促动器链系。然而，本专利技术不限定于此种情形，并且还包括并行的促动器情形， 例如像六轴线斯图尔特(Stewart)平台。本CMM系统除了三轴线XYZ促动器外还包括多个模块化构件， 例如转动头132和触针1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于坐标测量系统的模块化校准方法，所述坐标测量系统包括多个子系统，所述方法包括： 在安装所述ＣＭＭ的步骤之前的初步校准步骤（１００），在其中，所述子系统的至少一部分被单独地校准（２００）并且对于各子系统均提供特定的校准信息（３００ ），在其中，生成了映射文件（２０）并使得所述映射文件（２０）与所述校准的子系统相关联； 存储所述校准信息的步骤（５００），以及 最终调准步骤（８００），在其中，所述最终调准步骤（８００）处理在所述初步校准步骤期间所收集的所述校准 信息。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：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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