[发明专利]接触式探针的校准

说明书

本发明涉及一种校准接触式探针的方法，该接触式探针具有接触式元件。该方法包括用该接触式探针测量已校准加工品(100、200、300、400、500)的第一几何性质和该已校准加工品或另一个已校准加工品(100、200、300、400、500)的第二几何性质。第一和第二几何性质使得该测量值与预期值之间的偏差对于该第一和第二几何性质中的每一个具有相反符号，该偏差由接触式元件的有效直径与用于确定测量值的假定直径之间的差异引起。该方法进一步包括识别接触式元件的有效直径与假定直径的差异，其包括针对第一和第二几何性质中的每一个比较测量值与预期值的偏差以确定该偏差是否存在差异。

技术领域

本发明涉及一种用于校准接触式探针(contact probe)的方法和设备，并且具体来说，用以确定例如触针针尖等接触式元件的尺寸。

背景技术

在已生产工件之后常见的做法是在例如坐标测量机(CMM)等定位设备或其它类型的坐标定位设备上检测工件。此类坐标定位设备通常具有套管轴，接触式探针(例如，接触触发式探针(touch trigger probe)或扫描探针)安装到该套管轴上使得可以在机器的工作体积内以三个正交方向X、Y、Z驱动接触式探针。

第5,189,806号美国专利描述了一种铰接探头，该铰接探头能够以两个旋转自由度定向接触式探针以使得探针能够在操作中用于测量工件表面。一般来说，此类探头包含两个旋转驱动机构，其使得接触式探针能够围绕两个实质上正交的旋转轴线而定向。此类铰接探头可以安装在CMM的套管轴上以使得探针能够以5个自由度(即，由CMM提供的3个线性自由度以及由铰接探头提供的2个旋转自由度)定位。

接触式探针具有接触式元件，例如触针针尖，其用于接触工件的表面以使得探针的触针偏转，探针响应于该偏转生成信号。通常在探针用于测量工件之前校准触针针尖。已知的是通过用探针测量已校准球体(所谓的标准球)来校准触针针尖直径。可以探针的不同定向来执行此测量，例如，如在WO00/25087或WO2011/002501中所公开的。然而，此类方法的缺点是其依赖于坐标定位机和/或探头的精确性并且是耗时的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种校准接触式探针的方法，所述接触式探针具有接触式元件，所述方法包括：用接触式探针测量已校准加工品的第一几何性质和所述已校准加工品或另一个已校准加工品的第二几何性质，第一和第二几何性质使得几何性质的测量值与预期值之间的偏差对于第一和第二几何性质中的每一个具有相反符号，所述偏差由接触式元件的有效直径与用于确定测量值的假定直径之间的差异引起，并且识别接触式元件的有效直径与假定直径的差异包括针对第一和第二几何性质中的每一个比较测量值与预期值的偏差以确定偏差是否存在差异。

根据第一和第二几何性质的测量，可以从由于探针、旋转头和/或探针所附接到的坐标定位机的其它方面所致的偏差中识别(分离)因接触式元件的有效直径与其假定直径之间的差异所致的测量值与预期值的偏差。具体来说，由接触式元件与其假定大小的差异引起的测量误差在测量第一和第二几何性质的几何性质时反转，而由探针的长度与其假定长度的差异、温度与校准加工品时的温度的差异引起的测量误差或源自旋转头和/或坐标定位设备控制接触式探针的移动引起的测量误差在测量几何性质时可不反转。因此，在测量几何性质时在误差中存在反转(视为测量值与预期值的偏差中的差异)可以用来识别接触式元件的有效直径与其假定直径的差异。应理解，若其它误差源具有比由接触式元件的有效直径与其假定直径的差异引起的误差更大的量值，则针对第一和第二几何性质的测量值与预期值的总偏差对于第一和第二几何性质两者可以为正或负。