[发明专利]在机床上测量的方法以及相应的机床设备

说明书

一种方法，其应用安装在机床上的模拟探针扫描物体，以便沿着物体表面上的名义测量线收集扫描的测量数据，所述模拟探针具有优选的测量范围。所述方法包括控制所述模拟探针和/或物体以便根据相对运动路线执行扫描操作，所述相对运动路线被构造成使得基于物体表面的假设特性，将使所述模拟探针沿着所述物体表面上的名义测量线获得在其优选测量范围内的数据，并且使得所述模拟探针移出其优选测量范围。

技术领域

本发明涉及一种测量制品的方法，尤其涉及一种应用安装在机床上的模拟测量工具扫描制品的方法。

背景技术

已知将测量探针安装在机床主轴中，用于相对于工件运动，以便测量所述工件。实践中，所述探针通常是接触触发式探针，例如如美国专利No.4,153,998(McMurtry)中所描述的，它在所述探针的触针接触工件表面的时候产生触发信号。获得所述触发信号以进行机床的数字控制器(NC)的所谓的“跳跃”式输入。作为响应，停止物体和工件的相对运动，并且所述控制器获得机器位置的瞬时读数(即，主轴和探针相对于机器的位置)。这从机器的测量装置(诸如编码器)中获得，所述编码器在用于机器运动的伺服控制环路中提供位置反馈信息。应用这种系统的缺陷是：测量过程相对较慢，从而如果需要很多数目的测量点，则需要较长的测量时间。

还已知模拟测量探针(通常也称为扫描探针)。接触式模拟探针通常包括用于接触工件表面的触针，以及位于所述探针内的传感器，所述传感器测量所述触针相对于探针本体的偏转。美国专利No.4,084,323(McMurtry)中显示了一个例子。在使用中，所述模拟探针相对于工件的表面移动，从而所述触针扫描所述表面，并且获得所述探针传感器的连续读数。将所述探针的偏转输出与所述机器的位置输出结合起来，就允许获得坐标数据，从而允许在整个扫描期间在非常多的点处发现工件表面的位置。因此，相比较应用接触触发式探针实际可能获得的测量，模拟探针允许获得对工件表面形状的更详细的测量。

正如将要理解的以及下面结合图2更详细解释的，模拟探针具有有限的测量范围。而且，所述模拟探针可以具有优选的测量范围。所述模拟探针能够获得在其优选测量范围之外的数据，但是在这个范围之外所获得的数据可能是较不优选的，例如因为它可能被认为相比较在优选测量范围内所获得的数据较不精确。优选测量范围的边界可以根据许多不同因素改变，包括探针的类型、所使用的校准常规，甚至例如被测量的物体。在许多情况下，优选确保当模拟探针沿着工件表面扫描时，使模拟探针保持在其优选测量范围内。接触式模拟探针的优选测量范围可以例如在任何给定尺寸下是+/-0.8毫米或者更小，例如在某些情况下小至在任何给定尺寸下是+/-0.3毫米。可以从触针的静止位置测量这些数值。另外，实际优选的测量范围可以比以上给出的数字甚至更小，因为可能需要最少量的偏转来输入优选测量范围。因此，虽然从所述静止位置所述优选测量范围可能是+/-0.5毫米，但是至少偏转的第一个+/-0.05毫米或者例如偏转的第一个+/-0.1毫米可能不在所述优选测量范围之内(这将在下面结合图2更详细地解释)。因此，正如将理解的，需要对探针/工件的位置关系进行实时的管理，以便避免以下情况：模拟探针落到其优选测量范围之外。

这就是为什么即使已经已知模拟探针本身很多年了，但模拟探针通常只是用于专用坐标测量机器(CMMs)。这是因为CMM具有专用的实时控制回路，以允许对探针偏转进行这种管理。特别地，在CMM中，提供一种控制器，所述控制器中装载有程序，所述程序限定测量探针相对于工件运动的预定运动路线。所述控制器由所述程序产生电机控制信号，所述控制信号被用来触发电机以便导致测量探针的运动。所述控制器还从机器的编码器接收实时位置数据，以及从模拟探针接收偏转数据(在接触式探针的情况下)。为了适应工件的材料条件的变化，存在专门的控制回路布置。这包括反馈模块，上述电机控制信号和偏转数据被供应到所述反馈模块中。所述反馈模块应用逻辑运算，以(基于所述偏转数据)连续地更新偏移控制矢量，进而在将所述偏移控制矢量发送至CMM的电机之前应用它调节从所述程序产生的上述电机控制信号，以便在模拟探针扫描工件时试图保持探针偏转位于所述优选测量范围内。这均发生在闭合控制环路内，并且反应时间小于1-2ms。例如在WO2006/115923中对此进行了描述。