[发明专利]测量方法和设备

说明书

描述了一种用于使用机床和扫描探针(4)来测量物体(6；62)的方法。沿扫描路径(70)相对于物体驱动扫描探针(4)，同时扫描探针(4)获取探针数据，该探针数据描述物体(6；62)的表面上相对于扫描探针(4)的一系列位置。扫描路径(70)至少包括第一扫描路径区段(78)，该第一扫描路径区段用于产生可以被分析以测量物体(6；62)的探针数据。扫描路径(70)还被布置以将多个可识别的探针运动(76)赋予扫描探针(4)，该多个可识别的探针运动可以从所获取的探针数据(90，92)中单独地识别。使用每个可识别的探针运动(76)来界定时间标记。这允许将探针数据结合至围绕扫描路径(70)的受命令的或标称位置。

本发明涉及一种测量物体的方法和相关联的设备。具体地讲，本发明涉及一种技术，该技术包括将可识别的运动给予扫描探针所遍历的扫描路径以引入时间标记，这些标识允许通过探针数据单独分析来测量物体。

用于制造工件的机床是已知的。还已知的是，可以在这种机床的主轴上安装测量探针，以允许使用机床来测量工件的某些特征。可以使用这种测量来在机加工处理之前建立工件的位置和/或切割工具的尺寸。还可以执行测量来检查机加工的工件以验证切割操作已被正确地执行。

使用机床来对工件进行测量的一种已知的方式是使用主轴安装式扫描探针，该扫描探针包括可偏转触针以及一个或多个换能器，该一个或多个换能器用于测量在局部(探针)坐标系中的触针偏转。通过这种扫描探针获取的触针偏转测量值典型地称为“探针数据”，并且测得的扫描探针在机床坐标系中的位置典型地被称作“机器位置数据”。在使用中，扫描探针沿某一扫描路径相对于物体移动。随着遍历扫描路径而产生的机器位置数据与对应的探针数据组合以建立物体的表面上的点的位置。

先前已经设计了将探针数据与对应的机器位置数据进行组合的多种不同技术。例如，US 7970488描述了可以如何使用机床和扫描探针系统二者所接收的时间(同步)信号来在探针数据和机器位置数据进行组合之前确保它们临时对齐。US 7866056还描述了用于精确地测量探针测量值与机器测量值之间的系统延迟的技术。出于多种原因，将探针数据和机器位置数据加以组合的过程在实践中不易于在大多数机床系统上实施。例如，即使机床不包括用于向外部处理系统传递信息的外部数据链(例如RS-232，文件轮询或软件连接)也可能会出现困难。具体地讲，这种数据链可能通常难以配置，并且典型的机床数据链相对较慢，这负面地影响了循环时间。在传递相当大量的典型地在扫描过程期间产生的机器位置数据时，提供慢的机床数据链是特定的问题。

以前也已经使用多种方法来避免对使用全部机器位置数据的需要。US 7523561描述了如何可以将探针数据与假定的机器位置数据加以组合，而不是使用机床所输出的实际机器位置数据。已经发现的是，在某些情况下，这些技术可能易受针对不同测量而采集的探针数据集的变化的影响。例如，在试图比较一系列测量时，给进速率或启用扫描探针的时间的改变可能会引入误差。

因此，本发明尝试通过提供将时间信息和/或位置信息编码到所获取的探针数据自身中的方式来消除上述缺点中的至少某些缺点。

根据第一方面，本发明提供了一种用于使用包括扫描探针的机床设备来测量物体的方法，该方法包括在沿着扫描路径相对于该物体来驱动该扫描探针的同时，该扫描探针获取探针数据，该探针数据用于描述该物体的表面上相对于该扫描探针的一系列位置，该扫描路径至少包括第一扫描路径区段，该第一扫描路径区段用于产生探针数据，该探针数据可以被分析以测量该物体，其特征在于，该扫描路径还被布置以将多个可识别的探针运动赋予该扫描探针，该多个可识别的探针运动可以从所获取的探针数据单独地识别，每个可识别的探针运动界定时间标记。

因此，本发明的方法采用了用于扫描探针的扫描路径，该扫描路径已经被配置成包括可以被分析以测量物体的区段或部分。扫描路径还包括用作记号或时间标记的多个可识别的探针运动。这些时间标记允许从探针数据单独地识别扫描路径的相关部分的例如起始点、终止点、或其他点。换言之，每个可识别的探针运动发生在遍历扫描路径期间的已知的时间，并且因此用作时间标记。在识别扫描路径内的某些受命令的位置或标称位置时也可以考虑该时间标记。