用于重新校准坐标定位设备的方法技术

描述了一种方法,用于在诸如触针更换等干扰之后重新校准坐标定位设备（2）。所述坐标定位设备包括平台（8）、测量探针（12）以及用于相对于所述平台（8）重新确定测量探针（12）的方位的探针头（10）。对于坐标定位设备（2）获得校准数据组，包括对于测量探针的多个方位的基准数据。所述基准数据至少包括对于测量探针的第一名义方位的第一基准数据。在对坐标定位设备（2）的干扰之后，通过获得一个或多个位置测量值并且从所述一个或多个位置测量值计算第一校正而更新所述校准数据组。所述第一校正描述了在干扰之后第一基准数据的任何变化并且被用来更新对于测量探针（12）的多个不同方位的基准数据。还描述了相应的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种坐标定位设备，特别涉及ー种用于快速地重新校准坐标测量机器(CMM)的方法，所述坐标測量机器包括探针头和測量探针。
技术介绍
已知各种类型的坐标定位设备，诸如坐标测量机器、机床、エ业机器人等等。坐标定位设备通常包括传感器，所述传感器測量可移动平台或主轴在所谓的机器(例如，X、Y、Z)坐标系统中的位置。測量探针附接至可移动平台或主轴并且通过所述可移动平台或主轴移动，应用所述测量探针测量物体表面上的点的位置。还经常期望借助探针头将測量探针安装至坐标定位设备的平台，所述探针头允许相对于主轴调节測量探针的方位。尤其是，应用这种探针头重新确定测量探针相对于平台的方位这ー能力允许检查物体的不同方位的表·面。用于坐标定位设备的一种已知类型的接触式測量探针包括探针壳体和可偏转触针。典型地，所述探针壳体被安装至坐标定位设备的可移动平台或主轴并且移动以便使得触针的尖端与待測量物体进行接触。一旦接触物体，触针就相对于探针壳体偏离其所谓的未偏转、停留或中立位置，并且这种触针偏转被合适的传感器感測。这种类型的測量探针可以宽泛地分类为触摸触发式探针或者扫描探针。每当触针偏转超过特定的闕值，触摸触发式探针(也已知为数字或切换探针)就产生触发信号。扫描探针(也已知为模拟探针)产生表示触针偏离触针中立位置的大小和方向的探针输出数据；例如，扫描探针可以输出触针尖端偏转在其自身局部(a、b、c)坐标系统中的測量值。不管是使用触摸触发式探针还是扫描探针，都有必要建立与物体接触的触针尖端的点相对于机器坐标系统中的已知点的位置。換言之，当触针尖端与物体接触时，它的位置需要与在机器(x、y、z)坐标中具有已知位置的原点或其它点联系上。因此在将測量探针首次安装至坐标定位设备上之后并且每当改变坐标定位设备的构造时，通常应用诸如校准球体等已知參考制品执行校准过程。这种校准过程提供一组校准数据，以备随后位置測量期间使用。对于扫描探针和触摸触发式探针，校准过程都涉及所谓的基准化或尖端判定步骤。所述基准化步骤建立基准数据，所述基准数据通常描述相对于机器坐标系统中的已知点触针尖端中心的位置(当触针处于其中立位置吋)。所述基准数据还描述了设置在触针尖端处的球的半径。对于扫描探针，校准过程(除了基准数据之外)还建立了所谓的探针变换矩阵，所述探针变换矩阵允许在局部探针坐标(a、b、c)系统中获得的触针偏转測量值转换或变换成机器坐标(X、Y、z)系统中的偏转测量值。在W000/25087和W002/073128中详细描述了用于校准扫描探针的方法的例子，包括计算探针变换矩阵。执行这种校准过程通常需要測量校准制品表面上的许多点，尤其是当建立用于扫描探针的探针变换矩阵时，这可能是ー个耗时的过程。上述各种校准过程产生了校准数据，所述校准数据只有对于它被获得的測量探针的特定方位才有效。如果应用探针头相对于平台重新确定测量探针的方位，则有必要对于每个方位建立校准数据。这就显著増加了校准所需的时间。例如，位于英国格洛斯特郡Wotton-Under-Edge的瑞尼斯豪公司所销售的PHlO探针头能够被分度为720个可重复方位并且对于每个方位收集校准数据明显是一件非常耗时的任务。虽然通常对于由分度探针头提供的測量探针的每个方位获得校准数据，但是已经发展了各种技术来减少执行校准所需的时间。例如，可以仅仅对将要在随后测量中使用的測量探针的方位收集校准数据。这具有以下缺点，即如果要使用新的測量方位获得测量值则必须进行新的校准过程。之前也已经描述了如何能够通过在许多探针方位測量校准数据以及由所述被测量的校准数据推导出其它探针方位的校准数据，从而在某种程度上简化以下任务，即对于应用分度头的测量探针产生一组校准数据。例如，EP759534描述了对于测量探针的多个角度方位測量基准数据并且对于中间角度方位推导出基准数据。在W02006/114603中还概括了ー种方法，用于旋转校准数据，诸如探针变换矩阵，其在ー个探针方位计算以用于另ー个探针方位。然而，推导校准数据的方法通常比直接測量方法精度低些。·因此，可以看出，当使用探针头时需要对于测量探针的多个方位获得校准数据会增加实施校准过程所需的时间长度。虽然减少执行整个校准所需时间的方法是已知的，例如通过从其它校准数据推导ー些校准数据，但是这些方法仍然比较耗时并且在特定情形下可能引入不可接受程度的測量不精确性。在一些情况下，校准过程因此可能持续许多分钟或者甚至许多小吋，并且使坐标定位设备脱机执行校准可能对于生产过程是破坏性的。如果发生意外情形(诸如机器碰撞，使得探针触针折断和/或探针头不对准)则尤其是这种情况，以上意外情形要求在重新开始测量之前重新校准坐标定位设备。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种，所述坐标定位设备包括平台、測量探针以及用于相对于平台重新确定测量探针方位的探针头，所述方法包括对于坐标定位设备获得校准数据组的步骤，所述校准数据组包括对于测量探针的多个方位的基准数据，所述基准数据包括对于测量探针的第一名义方位的第一基准数据，其中，在对坐标定位设备的干扰之后，所述方法包括更新校准数据组的步骤，其特征在于，所述更新校准数据组的步骤包括以下步骤应用坐标定位设备获得ー个或多个位置测量值；由所述ー个或多个位置測量值计算第一校正，所述第一校正描述在对坐标定位设备的干扰之后第一基准数据的任何变化；以及应用所述第一校正更新对于测量探针的多个不同方位的基准数据。本专利技术因此包括用于更加快速地重新校准坐标定位设备的方法，所述坐标定位设备包括支撑测量探针的铰接探针头。首先，获取ー组校准数据，已经以通常方式对于所述坐标定位设备建立所述校准数据。尤其是，所述校准数据组包括对于测量探针的第一名义方位的第一基准数据以及对于测量探针的另外方位的另外基准数据。对于包括具有球形触针尖端的可偏转触针的測量探针，对于每个不同方位的基准数据可以包括信息，该信息描述(未偏转)触针尖端的中心相对于机器坐标系统中的普通点或固定点的位置。在坐标定位设备已经受到干扰或者某种破坏(诸如使得设备不对准和/或折断探针触针的意外的机器碰撞，从而必须更换触针)之后，更新校准数据组。代替以前必须要进行的获取完全新的ー组校准数据，本专利技术的方法包括获取ー个或多个位置测量值(例如，测量校准制品或者其它特征的位置)以及从这些位置測量值计算第一校正，所述第一校正描述了第一基准数据中的任何改变。換言之，进行位置測量，以便确定由于对设备的干扰而产生的对于第一測量探针方位的第一基准数据的任何改变或变化。因此，所述第一校正描述了在校准期间确定的第一校准数据与在实施重新校准过程时确定的新的第一校准数据之间的差异。然后应用第一校正(选择地与以下描述的其它校正数据一起使用)来更新对于测量探针的ー个或多个其它方位的基准数据。例如，所述第一校正可以包括特定的位置移动或偏移矢量，然后使用所述位置移动或偏移矢量来更新对于测量探针的其它方位的基准数据。对于具有触针的接触式探针(所述触针具有エ件接触触针球)，所述第一校正可以包括描述触针球的表观半径改变的数值。因此本专利技术具有以下优点相比较完整的校准过程，可以相对快地建立所述第一偏移，同时能够提供ー组(校正过的)校准数据，该校准数据对于随后的測量足够精确。该方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：利奥·克里斯托弗·萨默维尔，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：
国别省市：