[发明专利]校准方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于校准设备的方法，该校准设备包括安装在机器上例 如机床上的测量探头。具体而言，本发明涉及用于确定在这种设备中捕获测 量探头数据和机器位置数据的相对延迟的方法。

背景技术

测量探头是已知的，其具有用于接触物体的触针或者探针以及位于探头 主体内的换能器用于测量触针相对于探头主体的任何偏转。这些测量探头通 常称为“模拟”或者“扫描”探头，这种测量探头的一个例子描述在美国专利No. 4084323(McMurtry)。在使用中，扫描探头的主体安装到机器上，并且相对 于物体的表面运动，使得触针扫描物体表面。对测量探头换能器的输出进行 读数(用于检测触针偏转)并且对机器的工作空间内的探头主体的位置进行 读数。结合扫描期间获得的探头偏转数据和机器位置数据，允许在整个扫描 中的非常多点处获得工件表面的位置。

上面描述的类型的模拟或者扫描探头通常被布置成用于产生探头偏转 读数流，该读数流物体表面上的点相对于探头壳体的位置的测量。应当理解， 这种测量探头相当程度不同于所谓的触碰式探头或者触碰触发式探头，触碰 式探头或者触碰触发式探头仅仅用作开关并且在触针偏转超过某一阈值时 发送所谓的触发信号。在触碰触发式探测系统中，触发信号用来冻结携带探 头的机器的测量刻度尺，由此允许当偏转超过阈值时找到探头的位置。对于 触碰式探头，已知可以确定所谓的探头延迟，其证明了事实：在时间T1物 理偏转超过偏转阈值的触碰式探头的触针和在时间T2冻结的机器的刻度尺 之间存在时间延迟。用于确定触碰式探头延迟(T2-T1)的各种校准技术是 已知的，例如，参见专利文献GB2328025；EP420416和US5425180。

在专用的使用扫描探头的坐标测量机器(CMM)中，来自机器的位置 编码器的探头位置信息和来自测量探头的触针偏转数据均被高速捕获。探头 偏转和探头位置数据可以因此容易地结合，以便几乎实时产生物体坐标测 量。在美国专利US6810597中，描述了用于去除在这些设备中可能发生的各 种静态和动态误差的校准技术。美国专利US6810597还描述了用于确定探头 内的任何延迟(例如电子处理延迟)的方法，所述延迟可能延迟探头偏转数 据的产生。

还已知在标准的数控机床的主轴中安装扫描探头。在这种机床中，数字 控制器(NC)从各个位置编码器接收位置信息。机床位置信息(例如，主 轴位置的x，y，z测量)的主要目的是允许NC采用伺服控制反馈环路精确 控制机器运动。位置信息还可以通过NC输出，并且与探头(触针偏转)测 量结合，来确定物体的坐标测量。为了提供更好的机器位置和探头测量的同 步，WO 2005/065884描述了一种主时钟布置，其对于探头偏转和机器位置 数据产生共同的定时信号。

发明内容

因此，根据本发明的第一方面，提供一种用于对设备进行校准的方法， 所述设备包括安装在机器上的测量探头，所述机器能够捕获表示所述测量探 头相对于一制品的位置的机器位置数据，所述测量探头能够捕获表示一表面 相对于所述测量探头的位置的探头数据，所述方法包括如下步骤：

(i)以已知的速度相对于所述制品移动所述测量探头，同时捕获探头 数据和机器位置数据，所述测量探头沿着一路径移动，所述路径使得能够捕 获表示所述制品的表面上的两个或者多个点相对于所述测量探头的位置的 探头数据；以及

(ii)分析在步骤(i)中捕获的机器位置数据和探头数据，并且由此 确定捕获探头数据和机器位置数据的相对延迟。

因此提供了能够用来建立设备中的所谓的系统延迟(即捕获探头数据和 机器位置数据的相对延迟)的方法，所述设备包括安装在机器上的测量探头。 该方法包括第一步骤(i)以已知的优选基本上恒定的速度相对于所述制品 移动所述测量探头，同时从机床收集机器位置数据值并且从探头收集探头数 据值。该速度可以是已知的实际速度(例如测量的速度)或者是已知的要求 速度(即探头被指示来移动的速度)。在该第一步骤中，测量探头被沿着扫 描路径驱动，该扫描路径被选择使得可以获得表示所述制品的表面上的两个 或者多个点相对于所述测量探头的位置的探头数据。