[发明专利]校正使用坐标定位设备所获得的测量的误差

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的设备和方法，用来校正使用坐标定位设备所获得的测量的误差，该坐标定位设备包括测量探针。

背景技术

坐标定位设备（诸如坐标测量机（CMM）和数控机床）是熟知的，并且广泛用在工业检查过程中。具体地说，已知使用坐标定位设备来测量零件（例如，工件）表面上的多个点的位置，以确认它已经制造得在希望公差内。用任何坐标定位设备获得的测量将始终具有特定水平的不确定性，并且在过去几年已经开发了多种不同的校准技术，以改进在零件表面上的点位置可被测量的精度。

US5426861（Shelton）描述了误差校正技术的例子，在该误差校正技术中，用实验室CMM可实现的精度用来改进车间地面（shop floor）CMM的测量精度，该实验室CMM保持在清洁、温度受控的环境中。具体地说，基准零件由基于实验室的第一CMM测量，并且也由第二CMM测量，该第二CMM布置在生产环境中。第一CMM因而可获得具有高精度的测量，而第二CMM易受由于温度变化等而造成的测量不准确度。由第一和第二CMM获得的表面测量的比较允许建造逐点误差图。第二CMM然后用来测量在生产零件表面上的点，这些生产零件名义上与基准零件相同，并且使用误差图来校正测量表面点的位置。然后可以使用误差图来校正应用第二CMM获得的生产零件的表面位置测量，这些生产零件名义上与基准零件相同。

逐点校正过程（例如如在US5426861中描述的那样）要求巨大误差图的创建，该误差图包括用于每个测量点的条目。本发明人已经发现，为提供位置校正而产生这样一种误差图以及以后使用该图通常难以实施。例如，在US5426861中描述的技术要求相同的或至少非常相似的测量控制软件安装在第一和第二CMM上，以允许比较用不同测量机获得的测量点，以建立逐点误差图。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种操作坐标定位设备的方法，该坐标定位设备具有测量探针，该方法按任何适当顺序包括如下步骤：

（i）在一系列名义相同零件中取得第一零件，与第一零件的一个或多个特征相关联的至少第一基准几何特性是已知的，

（ii）使用坐标定位设备来测量第一零件的一个或多个特征，并且由此确定第一测量几何特性，该第一测量几何特性与第一基准几何特性相对应，

（iii）确定第一特性校正值，该第一特性校正值描述第一基准几何特性与第一测量几何特性之间的差别，

（iv）使用坐标定位设备来测量在一系列名义相同零件中的一个或多个另外零件的一个或多个特征，并且对于每个另外零件，确定另外的测量几何特性，该另外的测量几何特性与第一基准几何特性相对应，以及

（v）将第一特性校正值应用于每个另外的测量几何特性。

因此本发明包括一种方法，该方法用来校正当使用坐标定位设备测量一系列零件时产生的测量误差，该坐标定位设备包括测量探针。在方法的步骤（i）中，取得在一系列名义相同零件中的第一零件，该第一零件具有一个或多个特征；例如，第一零件可以是金属工件，一个或多个特征（例如，孔、凸台等等）已经加工到该金属工件中。与第一零件的一个或多个特征相关联的第一基准几何特性是已知的（例如，由设计数据，或者由使用不同测量设备获得的第一零件的测量）。第一基准几何特性可以包括例如与单个特征相关联的几何特性（例如，圆柱形孔的直径或圆度），或描述多个特征之间的关系的几何特性（例如，两个特征（诸如表面）的倾斜度、平行度或垂直度）。

第一零件仅仅是使用坐标定位设备要测量的一系列名义相同零件中的一个零件。所述系列中的第一和另外零件，尽管打算是相同的，但由于在它们的生产中涉及的各种制造公差，实际上不必实体相同。所述系列的第一和另外零件例如每个已经通过名义相同的方法（例如，通过运行相同切削程序的机床）生产。然而，应该注意，这里所使用的术语“第一零件”不是仅指在制造生产运行中首先制成的零件；术语“第一零件”仅仅指在所述系列中选中的一个零件。例如也可能的是，在零件系列中的第一零件在无关紧要方面与在系列中的以后零件稍微不同；例如，第一零件可以不包括非关键特征或标记，这些非关键特征或标记可以存在于所述系列中的其它零件上。