[发明专利]坐标定位设备以及操作方法

说明书

一种对接触式探针进行校准的方法，该接触式探针具有可偏转触针并且被配置用于提供至少一个指示该触针的偏转程度的信号，该接触式探针安装在坐标定位机上，该坐标定位机有助于该接触式探针围绕至少一个轴线重新取向。该方法包括：取得测量数据，该测量数据是利用围绕至少一个轴线定位在多个不同取向上的接触式探针获得的；以及根据测量数据确定至少一个增益变化模型，该增益变化模型对至少一个探针信号的增益的任何表观变化进行建模，该增益的任何表观变化取决于该接触式探针围绕至少一个轴线的取向。

本发明涉及一种坐标定位设备，具体地涉及一种操作坐标定位设备的方法。

已知有多种不同类型的比如坐标测量机、机床、工业机器人等坐标定位设备。坐标定位设备通常包括换能器，换能器在所谓的机器坐标系(例如C_X、C_Y、C_Z)中对可移动平台或套管轴的位置进行测量。使用测量探针来对物体表面上的点的位置进行测量，该测量探针附接至可移动平台或套管轴并通过该移动平台或套管轴四处移动。还经常期望通过探针的头部将测量探针安装到坐标定位设备的可移动平台/套管轴上，该探针的头部允许相对于平台/套管轴来调节测量探针的取向。具体地，使用这种探针的头部相对于平台/套管轴对测量探针进行重新取向的能力允许对物体的不同取向的表面进行检查。

一种已知类型的与坐标定位设备一起使用的接触式测量探针包括探针壳体和可偏转触针。通常，探针壳体被安装到坐标定位设备的可移动平台或套管轴上，并且移动以便使得触针的尖端与待测量物体接触。在接触物体时，触针偏离其所谓的“未偏转”、“静止”或“中性”位置，并且由适当的传感器对该触针偏转进行感测。这种类型的测量探针可以宽泛地分类为触摸触发式探针或模拟探针(也称为扫描探针)。每当触针偏转超过某个阈值时，触摸触发式探针(也称为数字或切换探针)就会产生触发信号。模拟探针产生了指示触针偏转远离触针的中性/静止位置的幅度/范围(可选地还有方向)的探针信号。例如，扫描/模拟探针可以包括一个或多个换能器，并且可以输出一个或多个指示触针偏转的信号。在一些探针中，探针信号可以是汇总偏转值，并且可以独立于方向/维度。在一些探针中，探针信号依赖于方向/维度。如果触针可以在不只一个维度上偏转，则可以为每个维度提供单独的信号。例如，探针信号可以指示在至少一个维度上、可选地在二维上、例如在三维上的偏转。这些维度可以相互正交。正如所理解的，术语“模拟”用来指探针提供指示触针的偏转程度的信号的事实、而不是描述探针的信号的类型/形式。相应地，正如所理解的，指示偏转程度的信号可以是模拟的或数字的形式。

对于扫描/模拟探针，有必要对探针进行校准，以便确定用于将探针信号转化/转换成空间测量值的所谓的转换模型。通常，这包括将探针信号转换成探针的局部坐标系(P_X，P_Y，P_Z)中的空间测量值。这还可以包括将探针信号转换成机器的坐标系(C_X，C_Y，C_Z)中的空间测量值，例如当探针安装在能够使探针围绕至少一个轴线旋转的定位设备上时。在WO00/25087、WO 02/073128、WO 2006/114603、WO 2012/004555中详细描述了用于对扫描探针进行校准的方法的实例，包括对探针转换矩阵进行计算。

如在WO 2006/114603中所解释的那样，如果探针安装在铰接式头部上并且在不同的取向上使用，则传统上针对每个取向执行校准过程。这样显著地增加了校准所需的时间。例如，由英国格洛斯特郡(Gloucestershire)沃顿安德埃奇(Wotton-Under-Edge)的雷尼绍公司(Renishaw plc)所销售的PH10探针的头部能够被分度成720个可重复的取向，并且针对每个取向收集校准数据显然是一项非常耗时的任务。

当探针安装在连续式头部上时，比如由英国格洛斯特郡沃顿安德埃奇的雷尼绍公司所销售的REVO探针的头部，针对所有可能的取向进行校准也是不现实的，因为这种连续式头部提供的不是离散数量的取向，而是仅受系统分辨率的限制的所谓的“接近无限”数量的取向。因此，WO 2006/114603提供了一种解决方案，其中在一个取向上确定探针转换矩阵，然后取决于探针的取向进行旋转。