用于激光跟踪器的自动和加速加热和稳定性检验制造技术

一种加热第一设备的方法，所述方法包括提供一种设备，所述设备：在开始时间利用第一温度传感器来测量第一设备温度；在所述开始时间利用第二温度传感器来测量第一空气温度；至少部分地基于所述第一设备温度和所述第一空气温度来确定第一分布线，所述第一分布线表示作为时间的函数的所施加的第一电流的量，所述第一分布线被选择为提供加热时间内的设备性能的预测水平；根据所述第一分布线来施加所述第一电流；以及在所述开始时间向操作者提供所述设备的加热时间的数值，其中所述加热时间至少部分地基于所述第一设备温度和所述第一空气温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于激光跟踪器的自动和加速加热和稳定性检验相关申请的交叉引用本专利技术要求2011年6月14日提交的美国临时专利申请第61/496，673号的权益，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术涉及仪器加热和稳定性，更具体地涉及用于自动加热诸如激光跟踪器的仪器或者检验这种仪器的稳定性的系统和方法。
技术介绍
存在一类通过将激光束发送到点来测量该点的坐标的设备。激光束可以直接照射在该点上或者可以照射在与该点接触的回射器目标上。不论是哪种情况，该仪器通过测量到目标的距离和两个角度来确定该点的坐标。该距离利用诸如绝对测距仪或者干涉仪的距离测量装置来测量。该角度利用诸如角度编码器的角度测量装置来测量。在该仪器内的装有万向接头的光束控制机构将激光束对准感兴趣的点。Brown等人的美国专利第4，790，651号和Lau等人的美国专利第4，714，339号描述了用于确定点的坐标的示例性系统。激光跟踪器是利用它发出的一个或更多个激光束来跟踪回射器目标的特定类型的坐标测量装置。与激光跟踪器密切相关的装置是激光扫描器。激光扫描器将一个或更多个激光束步进到漫反射表面上的点。激光跟踪器和激光扫描器都是坐标测量装置。在Becker等人的第7，430，068号的美国专利中描述了示例性激光扫描器。现在通常的做法是，使用术语“激光跟踪器”也指代具有距离和角度测量能力的激光扫描装置。还存在可以测量漫反射地散射的表面的点或者回射器的被称为全站仪或者准距计的混合类的仪器。在Gort等人的美国专利第4，346，989号中描述示例性全站仪，通常具有从几微米到几十微米的精度的激光跟踪器通常比全站仪或者扫描器精确得多。在本申请各处使用包括激光扫描器和全站仪的激光跟踪器的宽泛的定义。通常，激光跟踪器将发送激光到回射器目标。普通类型的回射器目标是球状安装的回射器(SMR)，其包括嵌入在金属球内的立体角回射器。立体角回射器包括三个互相垂直的镜子。作为三个镜子的交叉的公共点的顶点位于该球的中央。由于在该球内的立体角的这个布置，甚至当旋转SMR时，从顶点到SMR依靠在其上的任何表面的垂直距离保持不变。因此，激光跟踪器可以通过当在表面上方移动它时跟随SMR的位置来测量表面的3D坐标。以另一个方式陈述，激光跟踪器需要测量仅仅三个自由度(一个径向距离和两个角度)来完全地表征表面的3D坐标。补偿参数是存储在跟踪器可访问的软件或者固件中的数值。这些数值被应用到原始跟踪器数据来提高跟踪器精度。起初，跟踪器的制造商通过执行称为补偿过程的测量来得到补偿参数。随后，在顾客的场所中使用跟踪器来进行测量。周期性地，通过执行临时的测试来检验跟踪器的精度。如果该精度低于标准，则跟踪器操作者在车间执行一个或更多个补偿过程。根据特定的跟踪器和所需要的测试，这些可能花费从几分钟到一个小时或更多。大多数情况下，尽管机械震动也可能是重要的，但是跟踪器精度的降低的主要原因是热漂移。补偿参数通常涉及该仪器的物理特性。在下文给出的示例中，这些补偿参数中的一些涉及(I)激光束相对于旋转的力学点(万向接头点)的偏移、(2)激光束相对于垂直于两个力轴绘制的线的角度以及(3)两个力轴的不垂直。尽管使用许多其它类型的补偿参数，但是通常这些补偿参数(也称作动态模型参数或者简单参数)涉及该仪器的物理特性。每个激光跟踪器补偿参数具有通常作为温度变化和诸如震动的机械扰动的结果而随时间变动的真实值。通常非完美地已知真实值。此外，每个激光跟踪器补偿参数具有作为特定常数的记录值。记录值被用于通过特定的数学公式来校正原始激光跟踪器测量。通常，记录值和真实值不相等。在激光跟踪器在已经断开显著时间后被通电时，作为由电机和内部电子仪器生成的热量的结果，它开始变热。如果环境温度是稳定的，经过一段时间以后，通常数量级为一个或者两个小时，跟踪器达到稳定平衡温度。在加热完成后，标准计量实践要求补偿该仪器，接着的是验证该补偿是成功的临时测试过程。在已经完成该补偿和临时测试后，跟踪器准备以最优精度来进行测量。如果该补偿过程在跟踪器已经完全地变热之前被执行，则补偿参数的真实值随着跟踪器继续变热而继续变化，而补偿参数的记录值保持不变。这个反过来使激光跟踪器的性能劣化并且迫使用户重复该补偿和临时测试过程。从跟踪器用户的角度来说，加热、补偿以及临时测试所花费的时间代表损失的时间，因为跟踪器不能进行测量。为此，标准计量实践是在任何可能的情况下保持跟踪器不断地通电。这个除去了加热时间段并且保证该跟踪器在任何时候准备进行测量。在许多现实的情况中，不能保持该仪器不断地通电。例如，该仪器可能需要储存或者运输到另一个工作场所，或者该用户可能仅仅想要节约能源。在此情况下，无法避免加热。这样的话，对于该设备和对于该用户两者，人们可以期望最好的是使损失的时间量最小化。加热情形将用户置于艰难的处境中。一方面，需要使等待仪器加热所损失的时间量最小化。另一方面，需要随后的测量的精度。每当用户对他们的仪器通电时，激光跟踪器用户面对这个权衡。该困难被每个加热顺序是不同的这一事实扩大。详细的特性取决于跟踪器内的初始温度分布、外界条件以及单个仪器的特质。此外，虽然长期特性是大致稳定的状态，但是在人类操作员判断该仪器是否“足够接近”稳态值时存在主观的因素。换句话说，激光跟踪器在加热时的详细特性是复杂的，并且确定什么时候跟踪器变热是不平凡的锻炼。本方法的严重的局限性是无法保证该用户具有足够的技巧和知识来正确地做出加热确定，这可能引起许多误差。另一个严重的局限性是没有采取特殊的步骤来降低完成该加热的时间。对于跟踪器内的热源的普通应用，一些类型的跟踪器的加热时间可能平均花费多达两个小时。在某种程度上，安装跟踪器的方法可能有助于降低所需要的加热时间。在Easley等人的第2010/0195117号美国专利申请公开中给出这种安装跟踪器的方法的示例。然而，这个安装方法没有提供用于确定在跟踪器变热前要等待多久的方法。此外，它完全是被动式的方法并且因此提供仅仅较小的改进。所需要的是以最小的额外成本和跟踪器处于变热状态来获取精确测量的高可信度来尽可能快速地加热和稳定跟踪器的自动机构。此外，如果该仪器不具有预期的绝对性能或者稳定性，则期望具有诊断性能或者稳定性降低的原因的方法。还期望向检查者提供表明激光跟踪器在被使用时变热或者是稳定的〃纸式痕迹。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，一种加热第一设备的方法包括以下步骤:提供设备，所述设备包括:光源，所述光源配置为发射光束，光束控制装置，所述光束控制装置配置为将所述光束指向第一方向，所述第一方向基于所述光束控制装置关于第一轴和第二轴的旋转，测距仪，所述测距仪配置为测量所述光束从所述设备行进到目标上的点的距离，第一温度传感器，所述第一温度传感器配置为测量所述设备中的第一位置处的设备温度，第二温度传感器，所述第二温度传感器配置为测量空气温度，第一热源，所述第一热源配置为响应于第一电流的施加来将热量注入到所述设备中，以及处理器，所述处理器配置为:控制作为时间的函数的所述第一电流。所述方法还包括:在开始时间利用所述第一温度传感器来测量第一设备温度；在开始时间利用所述第二温度传感器来测量第一空气温度；至少部分地基于所述第一设备温度和所述第一空气温度来确定第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加热第一设备的方法，所述方法包括以下步骤：提供设备（1310），所述设备包括：光源，所述光源配置为发射光束（46），光束控制装置（10），所述光束控制装置配置为将所述光束指向第一方向，所述第一方向基于所述光束控制装置关于第一轴（20）和第二轴（18）的旋转，测距仪（926），所述测距仪配置为测量所述光束从所述设备行进到目标（26）上的点的距离，第一温度传感器（925），所述第一温度传感器配置为测量所述设备中的第一位置处的设备温度，第二温度传感器（925），所述第二温度传感器配置为测量空气温度，第一热源（932，934），所述第一热源配置为响应于第一电流的施加来将热量注入到所述设备中，以及处理器（980），所述处理器配置为控制作为时间的函数的所述第一电流；在开始时间利用所述第一温度传感器来测量第一设备温度（1330）；在所述开始时间利用所述第二温度传感器来测量第一空气温度（1320）；至少部分地基于所述第一设备温度和所述第一空气温度来确定第一分布线（1350），所述第一分布线表示作为时间的函数所施加的第一电流的量，所述第一分布线被选择为提供在加热时间内的设备性能的预测水平；根据所述第一分布线来施加所述第一电流（1370）；以及在所述开始时间向操作者提供所述设备的加热时间的数值（1380），其中所述加热时间至少部分地基于所述第一设备温度和所述第一空气温度。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.14 US 61/496,6731.一种加热第一设备的方法，所述方法包括以下步骤: 提供设备(1310)，所述设备包括: 光源，所述光源配置为发射光束(46 )， 光束控制装置(10)，所述光束控制装置配置为将所述光束指向第一方向，所述第一方向基于所述光束控制装置关于第一轴(20)和第二轴(18)的旋转， 测距仪(926)，所述测距仪配置为测量所述光束从所述设备行进到目标(26)上的点的距离， 第一温度传感器(925)，所述第一温度传感器配置为测量所述设备中的第一位置处的设备温度， 第二温度传感器(925)，所述第二温度传感器配置为测量空气温度， 第一热源(932，934)，所述第一热源配置为响应于第一电流的施加来将热量注入到所述设备中，以及 处理器(980)，所述处理器配置为控制作为时间的函数的所述第一电流； 在开始时间利用所述第一温度传感器来测量第一设备温度(1330); 在所述开始时间利用所述第二温度传感器来测量第一空气温度(1320); 至少部分地基于所述第一设备温度和所述第一空气温度来确定第一分布线(1350)，所述第一分布线表不作为时间的函数所施加的第一电流的量，所述第一分布线被选择为提供在加热时间内的设备性能的预测水平； 根据所述第一分布线来施加所述第一电流(1370);以及 在所述开始时间向操作者提供所述设备的加热时间的数值(1380)，其中所述加热时间至少部分地基于所述第一设备温度和所述第一空气温度。2.如权利要求1所述的方法，其中，在提供设备的所述步骤(1310)中，所述第一热源是第一电机(932)。3.如权利要求1所述的方法，其中，确定第一分布线的所述步骤(1350)进一步包括确定所述第一分布线的快速加热部分和弛豫部分，所述快速加热部分表示电流到所述第一热源的相对快速的施加，以便相对快速地提高所述设备的平均温度并且所述弛豫部分表示电流的相对较低的施加，以便允许所述设备在所述设备的体积的各处更接近地趋近热平衡。4.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·G·克拉默，肯尼斯·斯特菲，小约翰·M·霍费尔，
申请(专利权)人：法罗技术股份有限公司，
类型：
国别省市：