[发明专利]用于光学终点控制优化的机器系统以及相关方法

说明书

本发明提供具有光学终点控制的机器系统以及用于保持恒定光学接触的相关方法。具体而言，所述机器系统包括能够在至少一个方向上移动的机器。配置所述机器，使得在校准阶段期间，将可操纵回射系统安装在机器上以与其移动。控制器被配置成控制机器在至少一个方向上的移动。机器系统可以被配置成在确定定位器将回射器移动到期望位置要求的速度超过某一段进给率阈值之后自动调整机器的进给率，使得入射光束可以在机器从第一位置到第二位置的整个移动过程中与回射器保持恒定接触。

技术领域

本发明涉及用于光学终点控制优化的机器系统以及相关方法。

背景技术

当前机器加工系统可以结合回射器(retroreflector)使用激光追踪系统来在包含校准的制造或加工过程期间精确地确定可移动机器或组件的位置。为了避免在机械工具的移动期间失去与激光追踪系统所发出的激光束的接触，改进的回射器和可操纵回射系统可以用于增加回射器的接收角，使得回射器与激光束保持恒定接触。然而，在机械工具的移动使可操纵回射系统和/或激光追踪系统超过相应系统的轴速度的某些情况下，回射器仍可能失去与激光束的接触。现有解决方案需要机械工具操作者人工地观察回射器的位置和速度，并且在机械工具控制器上使用进给修调来避免激光束中断，由于人机互动会产生误差，增加劳动力需求并且延长机械工具测量时间。因此，需要一种改进的系统和方法以在制造或加工过程期间保持回射系统与光源之间的光学接触。

发明内容

下面提供本发明的简要概述以便提供对本发明的特定实施例的基本理解。本概述并不是本发明的详尽概述，且不标识本发明的关键和重要元素或描绘本发明的范围。其唯一目的在于以简要形式呈现本文所揭示的一些概念作为稍后呈现的更详细描述的序言。

提供用于调整机器进给率以便光学终点控制优化的所配置机器系统和方法。可以实施所描述系统和方法以在包含校准的制造或加工过程期间保持光源与安装的可操纵回射系统之间的恒定光学接触。在各个实施例中，具有光学终点控制的机器系统包括能够在至少一个方向上移动的机器。可以配置所述机器，使得在校准阶段期间，可操纵回射系统安装在机器上以与其一起移动。可操纵回射系统可以包括用于反射入射到其上的至少一些光的回射器以及用于移动所述回射器的定位器。定位器可以包含以下马达中的一个或多个：方位马达和俯仰(elevation)马达。方位马达的旋转轴线垂直于俯仰马达的旋转轴线。

机器系统可以进一步包括控制器，所述控制器被配置成控制机器在至少一个方向上的移动。机器可以包括一个或多个可旋转接头。机器系统可以被配置成基于机器的一个或多个轴线的位置确定而确定回射器的位置，其中每个轴线对应于机器的可旋转接头。

机器系统可以被配置成在确定定位器将回射器移动到期望位置所需要的速度超过某一段进给率阈值之后调整机器的进给率，使得入射光束可以在机器从第一位置移动到第二位置的整个过程中与回射器保持恒定接触。在各个实施例中，调整机器的进给率包含将用于段(segment)(F_j,k)中的机器的进给率限制到通过以下等式确定的值：

其中mag是机器从所述段的起始点到终点行进的距离，其中velMax是定位器的一个或多个马达的最大旋转速度，其中dC2是针对所述段调整回射器所需的方位马达的旋转度，其中dB2是针对所述段调整回射器所需的俯仰马达的旋转度，并且其中normFeed是机器的最大进给率。机器系统可以进一步被配置成在校准阶段发生之前通过预先确定机器的进给率路径来调整机器的进给率。替换地，和/或另外，机器系统可以进一步被配置成自动地实时调整机器的进给率。在此类实施例中，机器系统可以进一步被配置成检测光束从回射器的反射，并且基于反射光确定机器的一部分的位置。

还提供一种用于调整机器进给率的方法。根据各个实施例，方法包括确定机器的第一位置和第二位置。第一位置和第二位置可以限定机器在三维空间中的移动。机器可以包括一个或多个可旋转接头。所述方法进一步包括将机器的移动分割成一个或多个段。每段限定机器在三维空间中的起始点与终点之间的增量运动。