[发明专利]坐标测量机器

说明书

本发明涉及一种根据权利要求1所述的坐标测量机器以及一种根据权利要求17所述的通过使用这种坐标测量机器测定目标对象的方法。

通常，坐标测量机器(简称CMM)具有用于测定目标对象的表面的接触探头或光学探头。光学探头或接触探头可移动地固定在铰接臂处(如例如在EP2283311A1中针对接触探头所示的情形)或门架处(如例如在WO2008/135530A1中针对光学探头所示的情形)，从而探头能够在目标对象的表面上移动。为了准备这种测量，通常必须借助参考对象对CMM进行校准，并且必须编写限定用于测量探头的轨迹的程序。在刚要能够开始测量之前，必须检查目标对象是否适当地固定在正确位置以及在测量探头的路径上是否存在障碍物。这意味着除了测量本身之外，在进行测量之前还必须进行耗时的校准，并且只有受到专业训练的用户才能执行测量。

在工业上，测量时间被认为是非生产时间，因为在该期间并没有生产可供销售的部件。因此，测量任务必须尽可能快地进行。因而，高测量速度和短的准备时间，包括待测定对象的快速固定和CMM的短的校准时间，都具有高的商业重要性。在这种情况下，可以理解的是，不仅关心测量探头相对于目标对象的最大运动速度(这主要对于大部件以及测量探头需要行进较长距离比较重要)，而且关心最大加速度和减速度，这对较小工件来说比较重要，因为其允许将测量探头相对于目标对象非常快速地定位在所关心的位置。

因此，在过去已经采取了若干措施来增加测量速度。例如，通常利用光学探头而不是接触探头进行测量能够增加测量速率并且能够避免目标对象表面处的磨损影响。

另一个增加测量速率的选择是使用摄像机作为测量探头，并且以“飞行”模式使用该摄像机，如在WO2008/135530A1中公开的。在“飞行”测量模式期间，摄像机在目标对象上连续地运动，并且仅在所关心的位置处拍摄照片，而不在此处停留。用于每幅图像的位置数据从位置编码器发出并与相应的图像存储在一起。所关心位置的闪光灯照明确保了清晰的照片，而不管摄像机的运动速度如何。由于摄像机并不停留在所关心位置，必须进行较小的减速和加速动作，这降低了测量时间。然而，为了获知所关心位置并且为了沿着包括所有关心位置的最佳轨迹移动摄像机，通常必须根据参考对象对CMM进行校准，并且随后对包括限定的应该拍摄照片的所关心位置的轨迹进行编程。

然而，使用具有标准尺寸光学器件的节约成本的标准摄像机当以足以到达必要精度的放大率使用时显示出了较小的视野。由于视野较小，必须拍摄许多图像，这意味着为了看到所有关心特征，摄像机必须进行许多运动。因此，具有铰接臂或门架结构的商用CMM的生产量—不管是以飞行模式使用还是不以飞行模式使用—由于其低速度和低加速度都仍然不是令人满意。为了面对这种不令人满意的情形，如今许多CMM都提供有设置大直径物镜的摄像机，从而对于相同放大率来说显示出更大的视野。结果，对于测量较小目标对象来说无需任何运动，涵盖较大目标对象仅需要较少的运动的较少的图像。然而，这些CMM比较昂贵，因为具有这种大物镜的摄像机的价格较高。

最新的发展是通过使用所谓的德尔塔(Delta)机器人而不是门架结构或铰接臂移动接触测量探头来增加测量速率(Renishaw的小册子“Equator 300 Mess-System”，2011年7月出版)。