[发明专利]用于物体自动测量的测量器和测量方法

说明书

本发明涉及一种测量器，更具体地说，涉及一种坐标测量器(CMM)，以及用于自动测量物体和检测物体的特征和物体的存储在数据库中的计算机辅助设计(CAD)数据之间差异的方法。具体地，该测量器包括一个可以沿三个相互垂直的轴进行移动的探头，探测系统包括一个与探头相连的探针和用于确定物体特征的三维坐标的测量功能。测量器还包括与测量器连接的或其本身作为测量器一部分的本地计算机终端、用于存储包括CAD数据的数据库的分配的存储单元、和用于控制测量器的分配的测量软件程序的集合。

在生产工件之后，为保证工件质量的普遍做法就是检查测量器上的工件，如具有可移动探头的坐标测量器。

在常规的三维测量器中，探头可沿三个相互垂直的轴(X、Y、Z方向)运动。探头包括作为探针的例如触觉或光学测量装置这样的合适的传感器，用来确定探头相对于机器基座的位置并且确定接近探针的物体测量点的坐标。

传统坐标测量器的功能通常被如下构造：

测量器被设计为满足特定的性能需求，如尺寸，测量精度和速度。机器动力学被设计为允许满足这些需求。可根据需要的性能参数提供用于运行机器的机器控制器，包括满足机器规范的集合的校准。通常，传统的坐标测量器提供有系统软件包，其包括一基础软件包以及实现基础包的一个或多个附加功能软件包。

采用测量器测量物体的常规过程如下：

假定被测物体的CAD数据在测量准备时是可用的，在满足这个条件下，选择被测物体特征。这通常首先意味着要选择如何测量被选特征的方法，并选择合适的探测系统。如果需要数据，接着选择实现这个数据的方式。最后在准备阶段，选择一部分程序，这可以意味着不同程度的自动化，从完全手动到部分程序的全自动生成。

完成准备阶段后，常规的测量过程的执行阶段包括以下步骤：

根据要求的测量精度和所需的进一步测量参数及性能参数，在开始，选择合适的测量器。接着被测物体被放置到测量器并伴随着对选定的探测系统进行校准、设定测量器参数(具体为目标测量精度和速度)的步骤。执行阶段的最后一步包括运行测量部件程序，并且最后确定CAD数据和实际部分的测量数据之间的偏差。

测量器进行物体测量的准备需要大量的时间和精力。另外，任何类型物体特征的精确测量需要多种专用测量工具或部件，以及大量不同测量程序的可用性。

DE 101 30 737 B4公开了一种系统，其中采用多个工位来测量和调整应用在计算机数控(CNC)设备上的刀具。该部件有测量系统、控制轴，并采用本地和远程软件连接本地控制器。远程软件通过互联网连接到中央计算机。DE 101 30 737 B4的发明致力于提供一种可调整的设备，能够以灵活的方式解决和低成本执行多个不同的测量任务。为此，根据DE 101 30 737 B4，部分的系统软件不存在于用于装置控制的本地计算机上，但在外部的中央计算机中，从而减少对本地控制系统的要求。用户可以通过互联网出售或出租，或以任何其他方式，获得测量器的远程软件包，仅仅当需要这些“附加的智能”时，这些软件被保存并可从外部服务器来使用。

因此，减少了在用户站点实现的系统要求，但不能提高测量器的工作效率，特别是在测量准备步骤的过程中。

JP 9 178 469公开了一种设有自动选择部分程序的圆度测量器，其中在部分程序中并入了工件的测量步骤，在判别工件固定夹具的上述测量之后选择该部分程序，例如以识别孔的形式。这样，减少了因错误选择测量工具或零件损坏引发的潜在危险。在公开的例子中，根据孔洞的X-Y方向的大小和位置作为夹具识别的构成部分来选择部分程序。然而，JP 9 178 469的发明没有提供进一步支持测量准备工作的步骤。

本发明的目的是提供一种提高了测量器性能的控制系统，具体地提高了测量器的工作效率，并且减少了测量准备的工作负荷。

这一目标通过测量器来实现，具体地是根据权利要求1的坐标测量器和根据权利要求8的方法，其用于物体的自动测量以及物体的特征和物体的CAD数据之间的差异的自动检测，所述CAD数据存储在数据库中。