[其他]用于多轴线测量设备的实时数据采集装置

说明书

从多轴线测量设备上收集数据用的一种实时数据收集装置包括激光干涉计，用来输出从测量设备各轴线来的位置测量数据。有一个探头可以产生作为偏移函数的输出信号。从激光干涉计和探头测得的数据按照数据采集信号同时进行收集。同时收集的数据输入到一个数据分析计算机中以便进行处理。

本发明是关于精密测量装置，特别是关于从一台多轴线的自动测量设备上采集数据的实时数据采集装置。

精密测量设备，如穆尔特殊工具公司（Moore Special Tool Co，Inc，本发明的受让人）制造的万用测量设备是用来检查工件的各种尺寸的，所检查的工件包括航空和航天工业部门所用的精密机械零件。上述设备也在标准局和计量试验室里，用来精确测量小到百万分之一英寸的微小增量。

近年来，用基于计算机的坐标测量机在市场上迅速增加。随着价格低廉的微处理机的出现，已使上述系统的采用成为可能。在多数的这种系统中，是在设备的测量元件与数字显示装置之间配置一个微处理机式数据处理电路，数字显示装置把测量数据送给设备的操作者。这样做的结果是使坐标测量设备具有价格低廉的数字读出装置，并具有内部数据采集和分析的功能。在“美国机械师”（American Machinist），1982年10月第749期特刊第145-160页上刊登的乔治.夏菲尔（George Schaffer）的一篇文章，题为“从坐标测量设备上采集数据”（Taking The Measure of CMMS），在这篇文章中为这种坐标测量设备（“CMMS”）提供了一个很好的背景。

在一些测量工作中，特别是在要求测量精度非常高的情况下，希望在测量设备上采用模拟探头，以提供一个与其偏转成比例的精确的一定范围的线性输出信号。在使用这种装置时，探头相对于工件移动，直到与工件接触为止。把设备坐标读数与探头读数相加得出测量结果，这里，探头数据代表与测得的坐标数据的实际偏移，不过，为了得到精确的结果，测得的坐标数据和探头数据，必须是同时得到的。以往的坐标测量设备都不是精确的、实时的同时进行数据采集，而这是为这类设备使用者提供所需要的高精密度所必需的。本发明就是要提供一种可以同时从测量设备各条轴线，以及探头上采集或锁存数据的系统，以便得到高精度。

当探头接触到工件时，从数字式探头上采集数据的技术在过去已经使用。比如在一本会议录“（Proceedings of Southeastcon'80）（Nashville，Tennesee）（IEEE，1980年4月）”上，约翰安里斯和哈路得（John W.Ayres and Harold S.James）发表的一篇题为“用于XYZ坐标测量机的电接触探头”“（Eelctrical Touch Probe For XYZ Coordinate Measuring Machine）”的论文中介绍了这种技术。从数字式探头上测得的数据，直接显示出设备的坐标。因此，不存在模拟探头数据与各个设备坐标数据的同时读出问题。另外一项采集探头数据的技术发表在美国专利No3，551，649上，题为“位置测量系统”（Position Measuring System）。这里也没有提到同时读出各分立设备的坐标传感器和一个模拟探头来的数据。而是将数据定时，把各个探头测得的探头数据输入寄存器，每个探头的数据单独存储。在题为“表面探测装置”“（Surface Sensing Apparatus）”的美国专利No3481，042中公开了类似的装置，探头数据仅仅是从探头与工件接触时测得。

在美国专利No4，181，958中，发表了一个“多探头检测系统”的示意图，其多个探头的模拟输出信号，是依次采样、数字化和储存的。然后储存的信息由微处理机进行处理，所产生的数字信号是被选探头模拟输出信号的一个函数。与上述的其他文献一样，这项专利也没有揭示一种可以同时采集坐标测量数据和探头数据，以便得到高精度测量的系统。

过去已经制造过使用激光干涉测量术的精密测量系统，用来进行多轴线测量。这种装置的一例是题为“单干涉计多轴线激光测量系统”（Single Interferometer Multiple Axis Laser Measuring System）所述的美国专利No3，661，463。不过，在这项专利中所说明的测量设备上，也没有设置探头用来测量激光系统所测得坐标的微小偏差。