[发明专利]控制坐标测量仪的方法

说明书

本发明涉及一种控制坐标测量仪的方法和一种坐标测量仪。

坐标测量仪用于采集在测量物体的表面上的测量点的空间坐标。为此，坐标测量仪(KMG)具有用于容纳测量物体的基础结构以及多个可驱动的轴，由此坐标测量仪的探测头可以在测量范围内被置于相对于测量物体的任意位置。坐标测量仪尤其可以包括三个相互重叠安置的、彼此垂直的轴，用于探测头在三个空间方向上线性地移动。探测头可以有用于接触探测工件表面的探测器或者例如用于非接触探测工件表面的光学传感器。坐标测量仪的轴具有比例尺和位置检测器，控制装置根据该位置检测器的信号获得探测头的位置，并且还连同探测器或传感器的信号获得在物体表面上的测量点的坐标。坐标测量仪也可以具有一个或多个转轴，以便通过旋转运动将工件相对于探测器或传感器定向。

已知一种既接通又进行测量的探测头用于探测工件表面。接通的探测头在接触工件表面的一刻发出信号。根据同时所读取的坐标测量仪的轴的位置检测器的信号以及借助已知的探测器的长度和方向，坐标测量仪可以计算工件表面上的已探测的点。对于测量的探测头，例如通过探测器与工件表面接触并且探测头在测量范围内沿工件表面的方向移动的方法，测量相对于探测头的工件表面的位置。根据探测头的偏移(根据通过轴的位置检测器所确定的探测头的位置记录该偏移)，同样可以计算工件表面上的探测点的坐标。测量的探测头也可以是非接触的、尤其是光学的传感器，该传感器例如用于确定物体表面上的测量的距离。在这种情况下，由测量出的至探测头的距离和已知的传感器的方向，与坐标测量仪的轴的位置检测器的数据共同计算出测量点的坐标，而无需在探测时进行探测头的移动。

由于对测量工件表面的全面性和速度的要求不断提高，因此代替单个点的采集而沿工件表面的测量线进行持续的测量点采集，是有利的；这种测量方法被称为“扫描”。由此，尤其适用于测量的探测头。在此，探测器保持与工件表面的接触并且沿着测量线移动，其中，持续地或者以较短的时间周期采集测量点。根据探测头的相应偏移和坐标测量仪的轴的位置检测器的所属数据、计算出每个测量点的坐标。也可以通过非接触的、尤其光学的传感器进行扫描。

如果没有提供待扫描的外形的数据，则可以根据测量线的已测量部分的方向确定探测头的继续移动的方向。然而在此，探测头的所限定的测量范围和坐标测量仪的机械部件的惯性限制了扫描移动的速度。如果已经提供了待扫描的外形的额定数据，则探测头能够以较高的速度在如此预设的轨迹上被导引，使得探测器保持持续接触工件表面。随后，根据探测头的偏移确定实际的工件外形。在此所需要的是，监测探测头允许的测量范围，因为在实际外形与规定外形的偏差中，偏差大于测量范围或者甚至探测器从工件表面上抬起是无法进行测量的。当由于探测头的定位的失准所导致的探测头实际位置与规定位置误差，也是这样的。

探测头的定位误差，既可能产生静态的、几何外形上的偏差，例如轴的直线性偏差或角度偏差，也可能出现尤其由探测头的加速和制动以及坐标测量仪的机械结构所导致的动态变形。由于增加的测量速度和不断深化的坐标测量仪的轻型结构，使得动态偏差成为越来越重要的因素并且可能明显超过静态偏差的重要性。

已知例如在坐标测量仪的第一次运行调试中实施校准时，测量坐标测量仪的静态的、几何形状的偏差，并且在测量物体时相应地修正所采集到的坐标值。但是这种方式无法顾及坐标测量仪的几何偏差的改变，这种改变由在校准后例如通过导轨的磨损或温度影响所发生的变化所引起。

在John A.Bosch,Coordinate Measuring Machines and Systems(坐标测量仪和系统),New York1995中第279至300页的Kunzmann等人的文章中，描述了一种由坐标测量仪所采集的坐标值中计算修正值的方法。在此可以对坐标测量仪的三个轴的实时的运动误差进行采集，以便测量几何偏差的改变。由此，并没有避免探测头的实际位置与规定位置的偏差。

根据DE 195 18 268 A1，通过探测头在测量范围内对检测物体的多个位置的接触确定坐标测量仪的弹性弯曲性能。根据对于弯曲性能的测量值计算得出并保存修正值。在测量未知工件时，将坐标测量仪的测量软件中所保存的修正值与例如由比例尺传送的坐标测量值和设置的测量力共同计算。

由DE 10 2005 040 223 A1已知，通过主动的减振器抑制探测头的振动。该减振器包括可自主移动的主体和使主体反向于振动而运动的调节线路。然而由此会造出设计费用升高以及坐标测量仪的相互重叠安置的轴出现所不希望的整体运动的质量增加。此外，也无法完全消除所有出现的动态变形。