[发明专利]用于操作坐标测量机的方法

说明书

公开了一种用于操作包括工件扫描测头的坐标测量机(CMM)的方法。该方法在扫描测头中提供两个不同的测量采样周期持续时间：第一较短的采样周期持续时间提供具有第一精度的较快测量，第二较长的采样周期持续时间提供具有第二(更好)精度的较慢测量。较短的采样持续时间可与较长的采样持续时间重复交错或交替，以便在CMM的正在进行的操作期间为运动控制目的提供足够的精度和响应时间。较长的采样持续时间可以提供高精度的测头测量，以与来自位于CMM的运动轴上的编码器(位于扫描测头外部)的位置坐标值相组合，以在期望的频率或按要求提供高精度的工件测量。测头测量定时子系统可以确定第一和第二采样持续时间的启动时间。

相关申请的交叉引用

本申请是于2016年6月24日提交的、申请号为15/192,799、题为“用于操作坐标测量机的方法”的美国专利申请的部分继续案，通过引用将该美国专利申请的公开全部并入本文。

技术领域

本发明涉及精密计量学，更具体地，涉及与坐标测量机一起使用的测头中的信号。

背景技术

坐标测量机(CMM)可以获得对所检查工件的测量。在美国专利No.8,438,746(‘746专利)中描述了一个示例性现有技术的CMM，将其通过引用全部并入本文，其包括用于测量工件的测头、用于移动该测头的移动机构、以及用于控制该移动的控制器。美国专利No.6,971,183和No.6,487,785也描述了采用机械接触测头的CMM，通过引用将其全部并入本文中。美国专利No.7,652,275描述了包括表面扫描测头的CMM，通过引用将该其全部并入本文中。如这里所公开的，诸如机械接触测头或非接触光学测头的扫描测头可以扫描遍及整个工件表面。

在采用扫描测头的各种CMM中，测量同步触发信号触发来自CMM标尺(scale)或编码器(例如，线性和旋转标尺或编码器)的测量，该CMM标尺或编码器跟踪扫描测头在机器坐标系统中的整体位置和方向(例如，其基座位置)，该测量同步触发信号也触发来自扫描测头的局部表面测量。扫描测头测量是在以扫描测头基座为参考的(或相对于扫描测头基座测量的)局部坐标系中。已知的是，测量同步触发信号锁存CMM标尺的时间和与扫描测头的信号采样周期或定时相关联的时间之间可能存在延迟或偏差。该偏差可以由信号采集延迟、信号处理延迟(包括模数转换)、和信号传输延迟等引起。当这样的定时差异存在时，不可能将CMM标尺测量数据和扫描测头测量数据结合得到精确的测量。上述并入的‘746专利详细描述了此问题和各种现有的解决方案。如‘746专利中所描述的，现有技术解决方案包括向CMM的所有子系统发送全局触发信号、和/或精确地检测和校准各子系统中的各种延迟、和/或“时间戳”、和/或调整来自各子系统的测量数据。‘746专利还提到，当各子系统包括局部数字电子器件和处理时，典型CMM系统中有限数量的可用的电线可能会阻止为每个预期的定时信号提供专用线路或通道。因此，信号传输和/或解码的复杂性和/或成本可能增加。‘746专利指出，即使在所有上述问题得到解决之后，各数字子系统中局部时钟的相位可能在一个时钟周期内也不统一。‘746专利公开了除测量触发信号之外还提供同步信号。该同步信号被用于使各局部时钟相位同步。该触发信号定义了触发由各子系统采集测量值的时刻，然后各子系统以时间量化的方式获取其测量。然而，关于系统改进兼容性(例如，对于新测头)、用于扫描测头的有限的电连接(例如，在铰接测头连接接头处)、以及关于“智能测头”中的处理选项等缺点仍然存在于‘746专利和其他现有的CMM中测量同步技术之中。期望对于CMM扫描测头测量数据同步的进一步改进和替代。