本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種用于用安裝在座標(biāo)定位機(jī)1上的接觸探針3測(cè)量零件4的方法及裝置。該方法包括當(dāng)該零件4及該接觸探針3兩者均在該座標(biāo)定位機(jī)1內(nèi)的不同位置之間連續(xù)移動(dòng)時(shí)，測(cè)量該零件4上的多個(gè)點(diǎn)PC。該探針3相對(duì)于該零件4沿著掃描路徑20移動(dòng)，從而在該機(jī)器1中的相對(duì)遠(yuǎn)離位置處及在沿該掃描路徑SC的相對(duì)遠(yuǎn)離位置處，測(cè)量沿著被測(cè)量的曲線或表面緊密定位在一起的基本一致點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及用于測(cè)量零件的方法及裝置。本專(zhuān)利技術(shù)具體地應(yīng)用于使用座標(biāo)定位機(jī)(諸如機(jī)床或座標(biāo)測(cè)量機(jī))測(cè)量零件。
技術(shù)介紹
在機(jī)床中，已知通過(guò)沿著路徑移動(dòng)接觸探針，使得探針在表面上的多個(gè)點(diǎn)上接觸零件的表面而使用接觸探針測(cè)量零件。可以根據(jù)來(lái)自機(jī)床及接觸探針的信號(hào)來(lái)判定接觸點(diǎn)的位置及將合適形狀擬合至這些點(diǎn)以獲得表示表面。亦已知在接觸探針被固定在適當(dāng)位置的情況下旋轉(zhuǎn)零件。此等方法的實(shí)例描述于US3866829。在US3866829中，接觸探針可平行于旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)以在零件的不同高度處取得測(cè)量值。但是，亦已知在垂直于旋轉(zhuǎn)軸的方向上移動(dòng)接觸探針，使得零件的內(nèi)圓及外圓可被測(cè)量，舉例而言，如EP0744678中所揭示。測(cè)量值的誤差會(huì)導(dǎo)致所產(chǎn)生表示的不準(zhǔn)確。具體而言，在零件被旋轉(zhuǎn)且接觸探針固定的情況中，無(wú)法直接測(cè)量圓柱形/圓形零件的直徑，但是所測(cè)量的位置必須與零件的中心有關(guān)以判定直徑。旋轉(zhuǎn)可提供有關(guān)零件關(guān)于旋轉(zhuǎn)中心的偏擺(runout)的信息，但是無(wú)法直接判定旋轉(zhuǎn)中心的位置，且亦無(wú)法判定零件相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心的偏心誤差。亦無(wú)法將零件的第一級(jí)圓度與零件的軸心漂移或偏心誤差分開(kāi)。US4852402揭示一種測(cè)量方法，其中接觸探針在齒輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)移動(dòng)。接觸探針在正交于與接觸探針接觸的齒輪齒之表面上的點(diǎn)的移動(dòng)方向的方向上移動(dòng)。記錄離齒的理想漸開(kāi)線形狀的偏差。US6154713揭示一種方法，其中在測(cè)量與接觸探針的移動(dòng)同時(shí)旋轉(zhuǎn)的零件時(shí)判定接觸探針的路徑，使得表面的測(cè)量總是在垂直于該表面的較佳測(cè)量方向上發(fā)生。US6327788揭示一種方法，其中通過(guò)以下步驟用標(biāo)稱(chēng)平直接觸探針在指定高度處測(cè)量圓柱形零件的一組徑向值，即，當(dāng)探針定位在第一固定徑向位置時(shí)，相對(duì)于探針旋轉(zhuǎn)零件以獲得第一組徑向值；且隨后將探針移動(dòng)至與第一位置直徑相反的第二固定徑向位置且旋轉(zhuǎn)零件以獲得第二組徑向值。可在多個(gè)不同高度處獲得各徑向位置上的組值。以此方式，針對(duì)零件上的各點(diǎn)，獲得半徑的兩個(gè)測(cè)量結(jié)果。獲得各點(diǎn)處的半徑的測(cè)量結(jié)果的平均值以補(bǔ)償接觸探針的平直度的誤差。在一替代實(shí)施例中，取代對(duì)各點(diǎn)上的半徑的測(cè)量值進(jìn)行平均，而是使用最小平方演算法將每組徑向值擬合至一圓。獲得經(jīng)擬合圓的平均值。隨后從平均圓中減去一組徑向值組的經(jīng)擬合圓，并將結(jié)果加至該組的原始徑向值。圖1a至圖1c針對(duì)單個(gè)高度示意說(shuō)明此方法，其中具有半徑Rl的第一圓被擬合至針對(duì)接觸探針的第一位置獲得的徑向值且具有半徑R2的第二圓被擬合至針對(duì)接觸探針的第二位置獲得的徑向值。針對(duì)值Rl及R2獲得平均半徑AV。平均半徑AV與針對(duì)一組數(shù)據(jù)組的Rl示出的半徑之間的差值隨后被加至具有半徑Rl的圓被擬合至的半徑值以獲得表示最終形狀的數(shù)據(jù)組。據(jù)揭示，此第二實(shí)施例減小角相位誤差，角相位誤差可在接觸探針的兩個(gè)位置的角距無(wú)法準(zhǔn)確獲知的情況下發(fā)生(即，針對(duì)接觸探針的兩個(gè)位置所測(cè)量的“相同點(diǎn)”，由于各位置上的角度測(cè)量中的誤差而實(shí)際上可為稍微不同的點(diǎn)。因此，由于測(cè)量值是針對(duì)稍微不同的點(diǎn)，所以針對(duì)各點(diǎn)的徑向位置的簡(jiǎn)單平均可能是假平均。)此方法可消除由于缺少接觸探針的平直度而產(chǎn)生的誤差，但是來(lái)自其它源的誤差(諸如零件從旋轉(zhuǎn)軸偏心、測(cè)量系統(tǒng)的其它零件的變形或偏擺)仍可能在零件的測(cè)量中產(chǎn)生顯著不準(zhǔn)確。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的第一方面，提供一種用安裝在座標(biāo)定位機(jī)上的接觸探針測(cè)量零件的方法，該方法包括在零件及接觸探針各定位在座標(biāo)定位機(jī)內(nèi)的多個(gè)不同位置上的情況下測(cè)量該零件的表面上的多個(gè)點(diǎn)。探針可相對(duì)于零件沿著掃描路徑移動(dòng)，使得在機(jī)器中的相對(duì)遠(yuǎn)離位置上及在沿著掃描路徑的相對(duì)遠(yuǎn)離位置上測(cè)量沿著被測(cè)量的曲線或表面緊密定位在一起的基本一致點(diǎn)。掃描路徑可包括基本相同掃描路徑的多次掃描，在基本相同掃描路徑的單獨(dú)掃描上測(cè)量一致點(diǎn)。因此，可在掃描路徑的不同橫越期間通過(guò)探針測(cè)量零件上的相同點(diǎn)或緊靠在一起的點(diǎn)。零件及接觸探針在座標(biāo)測(cè)量機(jī)中的移動(dòng)(該移動(dòng)使得相同掃描路徑相對(duì)于零件的不同橫越)包括接觸探針相對(duì)于座標(biāo)測(cè)量機(jī)沿著不同路徑的行進(jìn)(因?yàn)榱慵蚕鄬?duì)于座標(biāo)測(cè)量機(jī)移動(dòng))。以此方式，可在掃描路徑的不同橫越期間，在探針針對(duì)各測(cè)量而定位在座標(biāo)測(cè)量機(jī)中的相對(duì)遠(yuǎn)離位置上的情況下，來(lái)測(cè)量零件上緊靠在一起的點(diǎn)。掃描路徑可包括圍繞零件的多個(gè)完整巡行，在零件的單獨(dú)完整巡行上測(cè)量一致點(diǎn)。每一完整巡行可圍繞零件的相同周邊。每一完整巡行可在一方向上偏移另一(其它)完整巡行。掃描路徑可為圍繞零件的螺旋線或三維螺旋環(huán)。該方法可包括在測(cè)量在被測(cè)量曲線或表面上相對(duì)緊靠在一起的基本一致點(diǎn)的間隔期間，測(cè)量在被測(cè)量曲線或表面上比基本一致點(diǎn)彼此相距更遠(yuǎn)的其它點(diǎn)。該方法可包括在零件及接觸探針兩者在不同位置之間連續(xù)移動(dòng)時(shí)，測(cè)量多個(gè)點(diǎn)。相對(duì)于移動(dòng)零件一次及/或移動(dòng)接觸探針一次而言，該方法實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間周期內(nèi)沿著掃描路徑及/或在一系列離散移動(dòng)中進(jìn)行大量的“獨(dú)立的”測(cè)量。可在假設(shè)點(diǎn)的誤差是不相關(guān)的且為正態(tài)分布的情況下，一起分析在零件及接觸探針處于機(jī)器中的不同位置上而獲得的所測(cè)量點(diǎn)的云(cloud)。更具體而言，測(cè)量在機(jī)器體積中處于基本不同位置的零件上緊靠彼此定位的點(diǎn)可減小測(cè)量不確定性，因?yàn)楦鳒y(cè)量可被視作“獨(dú)立的”，其中存在不多的(若有的話)測(cè)量常見(jiàn)的系統(tǒng)誤差。在獨(dú)立測(cè)量的情況下，測(cè)量不確定性落入I/ V N的內(nèi)，其中N是各點(diǎn)的測(cè)量次數(shù)。接觸探針可為多軸接觸探針，其中可通過(guò)在多個(gè)測(cè)量方向的任一者上偏轉(zhuǎn)探針的觸針來(lái)執(zhí)行測(cè)量，探針產(chǎn)生指示偏轉(zhuǎn)的幅度及方向兩者的信號(hào)，該方法包括移動(dòng)接觸探針及零件，使得接觸探針在至少兩個(gè)測(cè)量方向上通過(guò)觸針的偏轉(zhuǎn)而執(zhí)行測(cè)量。以此方式，可避免歸因于探針的單個(gè)測(cè)量方向的系統(tǒng)誤差。該方法可包括將分析曲線或表面擬合至多個(gè)點(diǎn)以獲得表面的表示。各測(cè)量的誤差將取決于探針及零件在座標(biāo)定位機(jī)內(nèi)的位置。將分析曲線或表面擬合至多個(gè)點(diǎn)可找到最佳擬合所測(cè)量的點(diǎn)的曲線或表面，該曲線或表面“平均化”所發(fā)生的誤差(或換言之，擬合形成逼近函數(shù)，其試圖擷取零件的形狀，同時(shí)平滑歸因于誤差的變化)。“平均化”的類(lèi)型將取決于用于評(píng)估最佳擬合多個(gè)點(diǎn)的分析曲線或表面的方法。舉例而言，最小平方演算法將使點(diǎn)與分析曲線或表面之間的距離的平方和最小化。因此，表面的所得表示將考慮來(lái)自不同源的誤差，諸如接觸探針及/或座標(biāo)定位機(jī)的變形及偏擺。方法可包括在座標(biāo)定位機(jī)內(nèi)在不同位置之間旋轉(zhuǎn)零件。連續(xù)運(yùn)動(dòng)可包括在非正交方向上移動(dòng)探針及零件。舉例而言，在獲得測(cè)量結(jié)果(measurements)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，可沿著閉合路徑在相反方向(順時(shí)針/逆時(shí)針)上移動(dòng)零件及接觸探針兩者。可在相反方向上旋轉(zhuǎn)零件及接觸探針。此外或替代地，方法可包括在不同位置之間平移(替代旋轉(zhuǎn)或除旋轉(zhuǎn)外)零件。方法可包括將座標(biāo)定位機(jī)的座標(biāo)系(下文中稱(chēng)作“測(cè)量座標(biāo)系”)中的各點(diǎn)的位置變換為界定零件上的點(diǎn)的相對(duì)位置的零件座標(biāo)系中的位置。零件在座標(biāo)定位機(jī)中的位置可在測(cè)量各點(diǎn)時(shí)判定，使用所判定的零件的位置將測(cè)量座標(biāo)系內(nèi)的點(diǎn)的位置變換為零件座標(biāo)系中的位置。在零件已被旋轉(zhuǎn)的情況中，變換包括基于零件已從參考位置旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度的位置的旋轉(zhuǎn)變換。—旦點(diǎn)已被變換至零件座標(biāo)系中，即可將曲線或表面擬合至該點(diǎn)。分析曲線或表面的擬合可包括最小平方擬合、自由表面建模技術(shù)(諸如非均勻有理b樣條(NURBS)演算法)或其它適當(dāng)擬合演算法。該方本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用安裝在座標(biāo)定位機(jī)上的接觸探針測(cè)量零件的方法，該方法包括當(dāng)該零件及該接觸探針兩者在該座標(biāo)定位機(jī)內(nèi)的不同位置之間連續(xù)移動(dòng)時(shí)，測(cè)量該零件上的多個(gè)點(diǎn)，該探針相對(duì)于該零件沿著掃描路徑移動(dòng)，使得在該機(jī)器的相對(duì)遠(yuǎn)離位置上及在沿著該掃描路徑的相對(duì)遠(yuǎn)離位置上測(cè)量沿著被測(cè)量曲線或表面緊密定位在一起的基本一致點(diǎn)。
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：約翰·烏爾德，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：瑞尼斯豪公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：英國(guó);GB
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。