本发明专利技术涉及一种坐标测量机（１），其包括静止的基座（３）、探头（６）和用于沿第一方向运动的至少一个线性驱动机构（２Ｘ，２Ｙ，２Ｚ），该线性驱动机构具有线性导向件（４Ｘ，４Ｙ）和可动部件（５Ｘ，５Ｙ），该可动部件由轴承（７１Ｘ，７２Ｘ，７３Ｘ，７４Ｘ，７１Ｙ，７２Ｙ，７３Ｙ，７４Ｙ）支撑以沿着导向件运动。线性驱动机构（２Ｘ，２Ｙ，２Ｚ）至少还包括具有至少两个位移传感器（９１Ｘ，９２Ｘ，９３Ｘ，９４Ｘ，９５Ｘ，９１Ｙ，９２Ｙ，９３Ｙ，９４Ｙ，９５Ｙ）的预校准的第一集成式传感器组件（１０１Ｘ，１０２Ｘ，１０１Ｙ，１０２Ｙ），每个位移传感器均用于测量沿与第一方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）不平行的方向从可动部件（５Ｘ，５Ｙ）到导向件（４Ｘ，４Ｙ）的距离，其中感测到的距离表示可动部件（５Ｘ，５Ｙ）沿垂直于第一方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）的方向从通常的支承位置移位的平移位移以及可动部件（５Ｘ，５Ｙ）的旋转位移。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】坐标测量机(CMM)和补偿坐标测量机中的误差的方法本专利技术大体涉及一种根据权利要求1所述的用于对测量点的至少一个空间坐标进行确定的坐标测量机(CMM)，并且涉及一种根据权利要求13所述的补偿坐标测量机 (CMM)中的误差的方法。在已生产出工件之后，通常的做法是在诸如坐标测量机(CMM)之类的坐标定位装置上检查工件，其中该坐标测量机具有在其工作空间内的可动探头。在传统的三坐标测量机中，探头被支撑以沿着三个互相垂直的轴(沿X、Y以及Z 方向)运动。在简单形式的机器中，平行于每个轴安装的适当的传感器能确定探头相对于机器的基座的位置，因此，能确定由探针接近的物体上的测量点的坐标。如果采用这种技术则存在若干个可能的误差源。缺乏运动中的直线度和轴的正交性是这种误差的一个主要原因。另一个误差原因是滑架绕垂直于它们的运动方向的轴进行角旋转。通常被称为阿贝误差的这种误差不但取决于旋转而且还取决于线性驱动机构中的横向偏移。具体地，可能出现下列误差因素 轴上的标尺误差， 轴上的水平直线度误差， 轴上的垂直直线度误差， 轴上的俯仰误差(pitching errors), 轴上的偏摆误差， 轴上的滚转误差，以及 轴之间的角度误差。已经做出许多尝试来为提到的各种误差原因提供校正。例如，已知通过各种方法将考虑到的和已知的误差引入传感器。然而，这种校正仅适用于测量空间中给定的位置。可替代的技术是对机器进行校准，测量在各点处存在的误差并且存储这些误差，使得当实际使用机器时可以应用这些误差。如可以想象的，这种校准过程是漫长的，尤其是对于大型机器。然而，在使用期间机器的任何“复原”都将使校准无效。关于校准方法的另一个缺点在于它们将仅关注完全可重复的误差。还需要在与机器的工作状态相同的条件下校准探针。 这意味着如果机器以100毫米/秒运行，则校准过程也应该以该速度执行，并且如果由于一些原因需要改变运转速度，则需要以该新的速度重新校准机器。必须考虑的另一方面在于探针的加速度引起坐标测量机的动态变位，进而引起测量误差。可以通过以低加速度进行测量来减少这些测量误差。然而，生产力要求增大的生产量以及增大的检查速度。因此，探针在测量期间经历更高的加速度，导致系统产生更大的动态结构变位。这导致不准确地报告探针的X、Y、Z几何位置。具体地，一些坐标测量机在高速下表现出显著的驱动振动。导致振动的主要误差原因是机器的机械驱动系统。因为振动在高速度下引起不可重复的行为，这导致测量误差， 所以由这些振动(通常5Hz以上)引起的误差不适合于上述动态误差补偿计算方法。此外，在坐标测量机中采用多种探针以在标尺坐标系统内测量，该标尺坐标系统包括沿着构造三维测量空间的轴布置的参考标尺。为向坐标测量机提供改良的测量精度， 要求其结构具有高静态刚度。另外，引入软件空间精度校正技术能尽可能低地减少几何误差以支持较高的精度。示例性地，EP1559990公开了一种坐标测量系统和校正在坐标测量机中测量的坐标的方法。因此，当将具有各种重量的工件安装在坐标测量机上时，测量几何误差。从每一工件重量的测量结果取得补偿参数并存储。适当地读取与待测量的工件重量对应的补偿参数以校正所测到的待测量的工件的坐标。作为另一个实例，EP1687589公开了在带有铰接探头的坐标测量机中的误差补偿方法，该铰接探头具有表面检测装置。在测量期间该表面检测装置绕铰接探头的至少一个轴旋转。该方法包括以下步骤确定设备的整体或部分的刚度，确定在任何特定瞬间与由铰接的探头施加的负荷相关一个或多个因素，以及确定在表面感测装置处由负荷引起的测量误差。而且，GB2042719公开了一种具有三个互相垂直轴的测量装置，其中由绕各个轴旋转引起的误差被校正。GB2425840公开了对通过坐标测量机(CMM)进行的工件测量进行误差校正的另一种方法。因此，通过工件感测探针进行位置测量，其中提供测量加速度的装置。为诸如由振动引起的那些误差之类的高频(不可重复的)误差和诸如探针上的离心力引起的那些误差之类的低频(可重复的)误差而进行校正测量。校正方法包括测量工件；从预定的误差函数、误差映射或者误差查找表确定可重复的测量误差；测量加速度并计算不可重复的测量误差；使第一测量误差和第二测量误差结合以确定总误差；以及利用该总误差来校正工件测量。利用已知尺寸的人工制品计算预定的误差映射。还已知使用装配在机器的探针(或Z柱)中的加速计和基台中的加速计(用于微分测量)。通过二重积分测量探针位置的位移和误差，并且从该位移和误差将可以通过二重积分信号和标尺之间的差来调节读数。然而，当利用加速计时，当频率相对低时加速计通常将会产生噪声。这会使信噪比很差。此外，仅可以在加速期间测量差，这通常意味着可能必需从标尺位置计算加速度并且比较该加速度与测量到的加速度，并且对差值求二重积分。然而，这可能对精确计算探针的精确位置来说不是足够的信息。利用这种方法还不会允许测量静态变化(即将不考虑与动态变化相结合的摩擦)。因此本专利技术的目的在于提供一种改良的坐标测量机CMM和坐标测量方法，其中能以改良的方式补偿由动态效应(即当运行高速扫描时)引起的误差以及由低强度结构或静态变化(例如由摩擦引起的变化)引起的误差。具体地，所述坐标测量机的每个线性驱动机构(沿X、Y、Z方向)中的位移误差都应当被精确地识别。该目的通过实现独立权利要求的特征来达到。在从属专利权利要求中描述了以替代或有利方式进一步发展本专利技术的特征。本专利技术涉及一种用于确定待测物体上的测量点的至少一个空间坐标的坐标测量机(CMM)。该坐标测量机包括至少一个静止的基座(特别是用于支撑所述待测物体的测量工作台)、可相对于该基座运动的探头以及至少一个线性驱动机构，该线性驱动机构用于提供该探头相对于所述基座沿第一方向的可动性。因此，所述线性驱动机构具有沿所述第一方向的线性导向件、由轴承支撑以沿该导向件移动的可动部件，以及用于确定该可动部件沿所述第一方向的第一驱动位置的线性测量仪器。计算单元至少根据所述驱动机构的所述可动部件的所述第一驱动位置确定所述测量点的空间坐标。根据本专利技术，所述线性驱动机构还包括至少一个具有至少两个位移传感器的预校准的第一集成式传感器组件，每个位移传感器均构造成用于测量沿与所述第一方向不平行的方向从所述可动部件到所述导向件的距离。感测到的距离具体地可以是所述可动部件和所述导向件的面对的表面之间的支承距离。所述组件的所述位移传感器被设计并布置成使得，所述感测到的距离表示所述可动部件沿垂直于所述第一方向的方向从通常的支承位置移位的平移位移和所述可动部件的旋转位移。其中，还根据所表示的位移确定测量点的空间坐标。这意味着所述平移位移和所述旋转位移进一步由所述计算单元使用以确定所述测量点的空间坐标。具体地，根据所述至少一个驱动机构中的相应的所感测到的位移来校正空间坐标。根据坐标测量机的一般技术，优选地可能存在三个线性驱动机构以用于提供所述探头相对于所述基座沿三个互相垂直的方向即第一方向、第二方向以及第三方向(X、Y、Z) 的可动性。这些线性驱动机构中的每一个均可以包括沿各自的方向(X、Y、Z)的线性导向件、 由轴承支撑以沿着各自的所述导向件运动的可动部件以及线性测量仪器，该线性测量仪器用于确定该可动部件分别沿所述第本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于确定待测物体（１２）上的测量点（１３）的至少一个空间坐标的坐标测量机（１），所述坐标测量机包括：●静止的基座（３）；●探头（６），所述探头能相对于所述基座（３）运动，●至少一个线性驱动机构（２Ｘ，２Ｙ，２Ｚ），所述至少一个线性驱动机构用于提供所述探头（６）沿第一方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）相对于所述基座（３）的可动性；所述线性驱动机构（２Ｘ，２Ｙ，２Ｚ）具有：□沿所述第一方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）的线性导向件（４Ｘ，４Ｙ）；□可动部件（５Ｘ，５Ｙ），所述可动部件由轴承（７１Ｘ，７２Ｘ，７３Ｘ，７４Ｘ，７１Ｙ，７２Ｙ，７３Ｙ，７４Ｙ）支撑以沿着所述导向件（４Ｘ，４Ｙ）运动；以及□线性测量仪器（８Ｘ，８Ｙ），所述线性测量仪器用于确定所述可动部件（５Ｘ，５Ｙ）沿所述第一方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）的第一驱动位置；以及●计算单元（１１），所述计算单元用于至少根据所述第一驱动位置确定所述空间坐标；其特征在于：●所述线性驱动机构（２Ｘ，２Ｙ，２Ｚ）还至少包括预校准的第一集成式传感器组件（１０１Ｘ，１０２Ｘ，１０１Ｙ，１０２Ｙ），所述第一集成式传感器组件具有至少两个位移传感器（９１Ｘ，９２Ｘ，９３Ｘ，９４Ｘ，９５Ｘ，９１Ｙ，９２Ｙ，９３Ｙ，９４Ｙ，９５Ｙ），每个所述位移传感器均被构造成用于测量沿与所述第一方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）不平行的方向从所述可动部件（５Ｘ，５Ｙ）到所述导向件（４Ｘ，４Ｙ）的距离，具体的是所述可动部件（５Ｘ，５Ｙ）和所述导向件（４Ｘ，４Ｙ）的面对的表面（４Ｓ１Ｘ，４Ｓ２Ｘ，５Ｓ１Ｘ，５Ｓ２Ｘ）之间的支承距离，其中感测到的距离表示：□所述可动部件（５Ｘ，５Ｙ）沿垂直于所述第一方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）的方向从通常的支承位置移位的平移位移；和□所述可动部件（５Ｘ，５Ｙ）的旋转位移；●其中，所述空间坐标由所述计算单元（１１）进一步根据所表示的位移来确定。...
【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：波·佩特尔松，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH
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