用于对机床上的工件进行测量的方法和仪器技术

本发明专利技术涉及用于对机床上的工件进行测量的方法和仪器。附接至机床的测量头(10)回转预定角度θ。然后，从第一方向(E1)和第二方向(E2)由测量头(10)对参考球(30)测量。因此，获取参考球的中心点(A1)的坐标。测量头的第一机器坐标(P1)是测量头从第一方向对参考球的中心点(A1)测量时的坐标。测量头的第二机器坐标(P2)是测量头从第二方向对参考球的中心点(A1)测量时的坐标。基于测量头的第一机器坐标(P1)和第二机器坐标(P2)，获取测量头的三维偏置。随后，通过使用测量头的三维偏置由测量头对工件测量。其结果是，获取了测量头的三维偏置，从而能够通过测量头对工件进行测量，因为有效地使用了测量头固有的测量功能而无需单独地使用另一测量仪表。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于通过测量头对机床上的工件进行测量的方法和仪器，所述机床具有附接至其上的测量头，所述测量头能够相对于工件进行移动和回转，所述测量头包括三维偏置(offset)。
技术介绍
对于诸如加工中心或者多轴车削中心的机床，已经提出了在加工之后不从机床拆卸工件的情况下对附接至该机床的工件的表面形状进行测量的多种技术。相应地，测量头附接至机床，通过使得测量头相对于工件移动而对工件进行测量。 附接至机床的测量头的长度通常通过使用接触式传感器或仪表来单独地进行测量。此外，还可以在机床的预定位置以高精度安装参考对象，例如参考球，并且通过使用测量头对参考对象进行测量而获取测量头的长度。然而，在这种情况下，参考对象不得不通过使用千分表或类似物进行初步测量。日本公布专利申请No. 4-203917描述了一种三维测量仪表的标定方法。这种技术涉及用于测量自由形式表面(例如，非球面透镜)的形状的三维测量仪表。该测量仪表通过使用探头(等同于本专利技术的测量头)来进行测量。然而，这种三维测量仪表并不适合于通过使用探头来测量探头本身的长度。虽然这种基于常规技术的标定方法使用了参考球形表面，但其还是必须单独地使用另一测量仪表来对参考球形表面进行测量。本专利技术的目的是，提供一种用于对机床上的工件进行测量的方法和仪器，设想本专利技术的目的是为了解决上述问题。所述方法和仪器能够有效地使用测量头固有的测量功能来对工件进行测量，以获取测量头本身的三维偏置，并且能够通过在任意位置简单地安装参考对象(例如参考球)通过测量头对工件进行测量，而无需单独地使用另一测量仪表 (例如接触式传感器或者千分表)。在这里，上述术语“偏置”是一个向量，其具有测量头的固有机器坐标和测量头的测量参考位置坐标之间的长度和方向。
技术实现思路
为了达到上述目的，根据本专利技术提供了一种通过包括三维偏置的有线或无线测量头来对工件进行测量的第一方法，其中附接至机床的所述测量头能够相对于所述工件沿着三条垂直轴线或两条垂直轴线移动，并且能够通过一个或更多回转主轴而相对于所述工件改变角度方向，所述方法包括以下步骤在由所述测量头改变的相对角度方向上对放置在任意位置的参考对象进行多次测量；根据沿着三条垂直轴线从相对角度方向测量的测量结果的改变计算所述测量头的三维偏置；以及随后，通过使用所述测量头本身的三维偏置通过所述测量头而对所述工件进行测量。特别地，提供了一种通过包括三维偏置的有线或无线测量头来对工件进行测量的第二方法，其中附接至机床的所述测量头能够相对于所述工件沿着三条垂直轴线或两条垂直轴线回转和移动，所述方法包括以下步骤使得所述测量头回转预定角度，以通过所述测量头分别从第一方向和第二方向对放置在任意位置的参考对象进行测量，从而获取所述参考对象的固有特定点的坐标；基于所述测量头从所述第一方向对所述参考对象的特定点进行测量时的所述测量头的第一机器坐标以及所述测量头从所述第二方向对所述参考对象的特定点进行测量时的所述测量头的第二机器坐标而对所述测量头的三维偏置进行计算；以及随后，通过使用所述测量头本身的三维偏置通过所述测量头而对所述工件进行测量。提供了一种通过使用包括三维偏置的有线或无线测量头通过激光束来对工件进行测量的第三方法，其中附接至机床的所述测量头能够相对于所述工件沿着三条垂直轴线的除了所述测量头并不沿着移动的一条轴线之外的两条轴线回转和移动，所述方法包括以下步骤使得所述测量头回转预定角度，以通过所述测量头分别从第一方向和第二方向对放置在任意位置的参考对象进行测量，从而获取所述参考对象的固有特定点的坐标；根据所述测量头从所述第一方向对所述参考对象的特定点进行测量时的所述测量头的第一机器坐标以及所述测量头从所述第二方向对所述参考对象的特定点进行测量时的所述测量头的第二机器坐标，获取在所述测量头沿着移动的两条垂直轴线的方向上的各个偏置；通过预定装置获取所述激光束的倾斜角度，并且利用所述激光束的倾斜角度计算在所述测量头并不沿着移动的所述一条轴线的方向上的偏置；基于在所述测量头沿着移动的两条垂直轴线的方向上的各个偏置并且基于在所述测量头并不沿着移动的一条轴线的方向上的偏置，计算所述测量头的三维偏置；以及随后，通过使用所述测量头本身的三维偏置通过所述测量头而对所述工件进行测量。提供了一种通过使用附接至机床并且包括三维偏置的有线或无线测量头通过激光束来对附接至工作台的工件进行测量的第四方法，所述工作台能够围绕所述机床上的回转中心进行回转，所述方法包括以下步骤将具有固有特定点的参考对象放置在所述工作台上的任意位置；通过所述测量头对面对第一方向的所述工作台上的所述参考对象进行测量，从而获取所述测量头的第一机器坐标的点集(point group)以及离开参考位置的距离数据，所述参考位置是所述激光束的焦点；使用所获取的点集和距离数据计算实际参考对象的特定点的坐标和第一虚拟参考对象的第一特定点的坐标；随后，使得所述工作台围绕所述回转中心回转预定角度；通过所述测量头对面对第二方向的所述工作台上的所述参考对象进行测量，从而获取所述测量头的第二机器坐标的点集以及离开所述参考位置的距离数据；使用所获取的点集和距离数据计算实际参考对象的特定点的坐标和第二虚拟参考对象的第二特定点的坐标；基于虚拟三角形与实际三角形全等的事实获取所述测量头的三维偏置，所述虚拟三角形由所述第一虚拟参考对象的第一特定点、所述第二虚拟参考对象的第二特定点和虚拟回转中心形成，所述实际三角形由所述工作台回转所述预定角度之前和之后的所述实际参考对象的各个特定点和实际回转中心形成；以及随后，通过使用所述测量头本身的三维偏置通过所述测量头而对所述工件进行测量。提供了一种通过使用包括三维偏置的有线或无线测量头通过激光束来对工件进行测量的第五方法，其中附接至机床的所述测量头能够相对于所述工件沿着三条垂直轴线的除了所述测量头并不沿着移动的一条轴线之外的两条轴线回转和移动，工作台能够围绕所述机床上的回转中心回转，所述方法包括以下步骤将具有固有特定点的参考对象放置在所述工作台上的任意位置；通过所述测量头对面对第一方向的所述工作台上的所述参考对象进行测量，从而获取所述测量头的第一机器坐标的点集以及离开参考位置的距离数据，所述参考位置是所述激光束的焦点；使用所获取的点集和距离数据计算实际参考对象的特定点的坐标和第一虚拟参考对象的第一特定点的坐标；随后，使得所述工作台围绕所述回转中心回转预定角度；通过所述测量头对面对第二方向的所述工作台上的所述参考对象进行测量，从而获取所述测量头的第二机器坐标的点集以及离开所述参考位置的距离数据；使用所获取的点集和距离数据计算实际参考对象的特定点的坐标和第二虚拟参考对象的第二特定点的坐标；基于虚拟三角形与实际三角形全等的事实获取所述测量头沿着移动的所述两条垂直轴线的方向上的各个偏置，所述虚拟三角形由所述第一虚拟参考对象的所述第一特定点、所述第二虚拟参考对象的所述第二特定点和虚拟回转中心形成，所述实际三角形由所述工作台回转所述预定角度之前和之后的所述实际参考对象的所述各个特定点和所述实际回转中心形成；通过预定装置获取所述激光束的倾斜角度，并且利用所述激光束的倾斜角度计算在所述测量头并不沿着移动的所述一条轴线的方向上的偏置；基于在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种通过包括三维偏置（Ｒ）的有线或无线测量头（１０、１０ａ、１０ｂ）来对工件（４）进行测量的方法，其中附接至机床（１、１ａ、１０１）的所述测量头（１０、１０ａ、１０ｂ）能够相对于所述工件（４）沿着三条垂直轴线或两条垂直轴线移动，并且能够通过一个或更多回转主轴而相对于所述工件（４）改变角度方向，所述方法包括以下步骤：在由所述测量头（１０、１０ａ、１０ｂ）改变的所述相对角度方向上对放置在任意位置的参考对象（３０、３０ａ、３０ｂ）进行多次测量；根据沿着所述三条垂直轴线从相对角度方向测量的测量结果的改变计算所述测量头（１０、１０ａ、１０ｂ）的所述三维偏置（Ｒ）；以及随后，通过使用所述测量头（１０、１０ａ、１０ｂ）本身的所述三维偏置（Ｒ）通过所述测量头（１０、１０ａ、１０ｂ）而对所述工件（４）进行测量。

【技术特征摘要】
2010.06.10 JP 2010-1330771.一种通过包括三维偏置(R)的有线或无线测量头(10、10a、IOb)来对工件(4)进行测量的方法，其中附接至机床(l、la、101)的所述测量头(10、10a、10b)能够相对于所述工件(4)沿着三条垂直轴线或两条垂直轴线移动，并且能够通过一个或更多回转主轴而相对于所述工件(4)改变角度方向，所述方法包括以下步骤在由所述测量头(10、10a、10b)改变的所述相对角度方向上对放置在任意位置的参考对象(30、30a、30b)进行多次测量；根据沿着所述三条垂直轴线从相对角度方向测量的测量结果的改变计算所述测量头 (IOUOaUOb)的所述三维偏置(R)；以及随后，通过使用所述测量头(10、10a、IOb)本身的所述三维偏置(R)通过所述测量头 (IOUOaUOb)而对所述工件(4)进行测量。2.一种通过包括三维偏置(R)的有线或无线测量头(10、10a、IOb)来对工件(4)进行测量的方法，其中附接至机床(1)的所述测量头(10、10a、IOb)能够相对于所述工件(4)沿着三条垂直轴线或两条垂直轴线回转和移动，所述方法包括以下步骤使得所述测量头(IOUOaUOb)回转预定角度(θ )，以通过所述测量头(IOUOaUOb) 分别从第一方向(El)和第二方向(Ε》对放置在任意位置的参考对象(30、30a、30b)进行测量，从而获取所述参考对象(30、30a、30b)的固有特定点(A1、A2、A3)的坐标；基于所述测量头(10、10a、IOb)从所述第一方向(El)对所述参考对象(30、30a、30b) 的所述特定点(A1、A2、A3)进行测量时的所述测量头(10、10a、10b)的第一机器坐标(Pl) 以及所述测量头(10、10a、10b)从所述第二方向(E》对所述参考对象(30、30a、30b)的所述特定点(A1、A2、A3)进行测量时的所述测量头(10、10a、10b)的第二机器坐标(P2)而对所述测量头(10、10a、IOb)的所述三维偏置(R)进行计算；以及随后，通过使用所述测量头(10、10a、IOb)本身的所述三维偏置(R)通过所述测量头 (IOUOaUOb)而对所述工件(4)进行测量。3.一种通过使用包括三维偏置(R)的有线或无线测量头(10、10a)通过激光束来对工件(4)进行测量的方法，其中附接至机床(Ia)的所述测量头(10、10a)能够相对于所述工件(4)沿着三条垂直轴线的除了所述测量头(10、10a)并不沿着移动的一条轴线之外的两条轴线回转和移动，所述方法包括以下步骤使得所述测量头(10、10a)回转预定角度(θ )，以通过所述测量头(10、10a)分别从第一方向(El)和第二方向(Ε》对放置在任意位置的参考对象(30)进行测量，从而获取所述参考对象(30)的固有特定点(Al)的坐标；根据所述测量头(10、10a)从所述第一方向(El)对所述参考对象(30)的所述特定点 (Al)进行测量时的所述测量头(10、10a)的第一机器坐标(Pl)以及所述测量头(10、10a) 从所述第二方向(Ε》对所述参考对象(30)的所述特定点(Al)进行测量时的所述测量头 (IOUOa)的第二机器坐标(Ρ2)，获取在所述测量头(10、10a)沿着移动的两条垂直轴线的方向上的各个偏置(Rx和Rz)；通过预定装置获取所述激光束的倾斜角度(α和β )，并且利用所述激光束的倾斜角度(α和β)计算在所述测量头(10、10a)并不沿着移动的所述一条轴线的方向上的偏置(Ry)；基于在所述测量头(10、10a)沿着移动的所述两条垂直轴线的方向上的所述各个偏置 (Rx和Rz)并且基于在所述测量头(10、10a)并不沿着移动的所述一条轴线的方向上的所述偏置(Ry)，计算所述测量头(10、10a)的所述三维偏置(R)；以及随后，通过使用所述测量头(10、10a)本身的所述三维偏置(R)通过所述测量头(10、 IOa)而对所述工件(4)进行测量。4.一种通过使用附接至机床(101)并且包括三维偏置(R)的有线或无线测量头(10、 IOa)通过激光束来对附接至工作台(106)的工件(4)进行测量的方法，所述工作台 (106)能够围绕所述机床(101)上的回转中心(01)进行回转，所述方法包括以下步骤将具有固有特定点(Al)的参考对象(30)放置在所述工作台(106)上的任意位置； 通过所述测量头(10、10a)对面对第一方向(Ell)的所述工作台(106)...

【专利技术属性】
技术研发人员：西川静雄，森田尚义，滨中宏和，
申请(专利权)人：株式会社森精机制作所，
类型：发明
国别省市：JP