[发明专利]用于对机床上的工件进行测量的方法和仪器

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过测量头对机床上的工件进行测量的方法和仪器，所述机床具有附接至其上的测量头，所述测量头能够相对于工件进行移动和回转，所述测量头包括三维偏置(offset)。

背景技术

对于诸如加工中心或者多轴车削中心的机床，已经提出了在加工之后不从机床拆卸工件的情况下对附接至该机床的工件的表面形状进行测量的多种技术。

相应地，测量头附接至机床，通过使得测量头相对于工件移动而对工件进行测量。附接至机床的测量头的长度通常通过使用接触式传感器或仪表来单独地进行测量。

此外，还可以在机床的预定位置以高精度安装参考对象，例如参考球，并且通过使用测量头对参考对象进行测量而获取测量头的长度。然而，在这种情况下，参考对象不得不通过使用千分表或类似物进行初步测量。

日本公布专利申请No.4-203917描述了一种三维测量仪表的标定方法。这种技术涉及用于测量自由形式表面(例如，非球面透镜)的形状的三维测量仪表。该测量仪表通过使用探头(等同于本发明的测量头)来进行测量。

然而，这种三维测量仪表并不适合于通过使用探头来测量探头本身的长度。虽然这种基于常规技术的标定方法使用了参考球形表面，但其还是必须单独地使用另一测量仪表来对参考球形表面进行测量。

本发明的目的是，提供一种用于对机床上的工件进行测量的方法和仪器，设想本发明的目的是为了解决上述问题。所述方法和仪器能够有效地使用测量头固有的测量功能来对工件进行测量，以获取测量头本身的三维偏置，并且能够通过在任意位置简单地安装参考对象(例如参考球)通过测量头对工件进行测量，而无需单独地使用另一测量仪表(例如接触式传感器或者千分表)。在这里，上述术语“偏置”是一个向量，其具有测量头的固有机器坐标和测量头的测量参考位置坐标之间的长度和方向。

发明内容

为了达到上述目的，根据本发明提供了一种通过包括三维偏置的有线或无线测量头来对工件进行测量的第一方法，其中附接至机床的所述测量头能够相对于所述工件沿着三条垂直轴线或两条垂直轴线移动，并且能够通过一个或更多回转主轴而相对于所述工件改变角度方向，

所述方法包括以下步骤：

在由所述测量头改变的相对角度方向上对放置在任意位置的参考对象进行多次测量；

根据沿着三条垂直轴线从相对角度方向测量的测量结果的改变计算所述测量头的三维偏置；以及

随后，通过使用所述测量头本身的三维偏置通过所述测量头而对所述工件进行测量。

特别地，提供了一种通过包括三维偏置的有线或无线测量头来对工件进行测量的第二方法，其中附接至机床的所述测量头能够相对于所述工件沿着三条垂直轴线或两条垂直轴线回转和移动，

所述方法包括以下步骤：

使得所述测量头回转预定角度，以通过所述测量头分别从第一方向和第二方向对放置在任意位置的参考对象进行测量，从而获取所述参考对象的固有特定点的坐标；

基于所述测量头从所述第一方向对所述参考对象的特定点进行测量时的所述测量头的第一机器坐标以及所述测量头从所述第二方向对所述参考对象的特定点进行测量时的所述测量头的第二机器坐标而对所述测量头的三维偏置进行计算；以及

随后，通过使用所述测量头本身的三维偏置通过所述测量头而对所述工件进行测量。

提供了一种通过使用包括三维偏置的有线或无线测量头通过激光束来对工件进行测量的第三方法，其中附接至机床的所述测量头能够相对于所述工件沿着三条垂直轴线的除了所述测量头并不沿着移动的一条轴线之外的两条轴线回转和移动，

所述方法包括以下步骤：

使得所述测量头回转预定角度，以通过所述测量头分别从第一方向和第二方向对放置在任意位置的参考对象进行测量，从而获取所述参考对象的固有特定点的坐标；

根据所述测量头从所述第一方向对所述参考对象的特定点进行测量时的所述测量头的第一机器坐标以及所述测量头从所述第二方向对所述参考对象的特定点进行测量时的所述测量头的第二机器坐标，获取在所述测量头沿着移动的两条垂直轴线的方向上的各个偏置；

通过预定装置获取所述激光束的倾斜角度，并且利用所述激光束的倾斜角度计算在所述测量头并不沿着移动的所述一条轴线的方向上的偏置；

基于在所述测量头沿着移动的两条垂直轴线的方向上的各个偏置并且基于在所述测量头并不沿着移动的一条轴线的方向上的偏置，计算所述测量头的三维偏置；以及

随后，通过使用所述测量头本身的三维偏置通过所述测量头而对所述工件进行测量。