專利名稱：用于重新校準(zhǔn)坐標(biāo)定位設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種坐標(biāo)定位設(shè)備，特別涉及ー種用于快速地重新校準(zhǔn)坐標(biāo)測量機(jī)器(CMM)的方法，所述坐標(biāo)測量機(jī)器包括探針頭和測量探針。
背景技術(shù)：
已知各種類型的坐標(biāo)定位設(shè)備，諸如坐標(biāo)測量機(jī)器、機(jī)床、エ業(yè)機(jī)器人等等。坐標(biāo)定位設(shè)備通常包括傳感器，所述傳感器測量可移動平臺或主軸在所謂的機(jī)器(例如，X、Y、Z)坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置。測量探針附接至可移動平臺或主軸并且通過所述可移動平臺或主軸移動，應(yīng)用所述測量探針測量物體表面上的點的位置。還經(jīng)常期望借助探針頭將測量探針安裝至坐標(biāo)定位設(shè)備的平臺，所述探針頭允許相對于主軸調(diào)節(jié)測量探針的方位。尤其是，應(yīng)用這種探針頭重新確定測量探針相對于平臺的方位這ー能力允許檢查物體的不同方位的表·面。用于坐標(biāo)定位設(shè)備的一種已知類型的接觸式測量探針包括探針殼體和可偏轉(zhuǎn)觸針。典型地，所述探針殼體被安裝至坐標(biāo)定位設(shè)備的可移動平臺或主軸并且移動以便使得觸針的尖端與待測量物體進(jìn)行接觸。一旦接觸物體，觸針就相對于探針殼體偏離其所謂的未偏轉(zhuǎn)、停留或中立位置，并且這種觸針偏轉(zhuǎn)被合適的傳感器感測。這種類型的測量探針可以寬泛地分類為觸摸觸發(fā)式探針或者掃描探針。每當(dāng)觸針偏轉(zhuǎn)超過特定的闕值，觸摸觸發(fā)式探針(也已知為數(shù)字或切換探針)就產(chǎn)生觸發(fā)信號。掃描探針(也已知為模擬探針)產(chǎn)生表示觸針偏離觸針中立位置的大小和方向的探針輸出數(shù)據(jù)；例如，掃描探針可以輸出觸針尖端偏轉(zhuǎn)在其自身局部(a、b、c)坐標(biāo)系統(tǒng)中的測量值。不管是使用觸摸觸發(fā)式探針還是掃描探針，都有必要建立與物體接觸的觸針尖端的點相對于機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的已知點的位置。換言之，當(dāng)觸針尖端與物體接觸時，它的位置需要與在機(jī)器(x、y、z)坐標(biāo)中具有已知位置的原點或其它點聯(lián)系上。因此在將測量探針首次安裝至坐標(biāo)定位設(shè)備上之后并且每當(dāng)改變坐標(biāo)定位設(shè)備的構(gòu)造時，通常應(yīng)用諸如校準(zhǔn)球體等已知參考制品執(zhí)行校準(zhǔn)過程。這種校準(zhǔn)過程提供一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以備隨后位置測量期間使用。對于掃描探針和觸摸觸發(fā)式探針，校準(zhǔn)過程都涉及所謂的基準(zhǔn)化或尖端判定步驟。所述基準(zhǔn)化步驟建立基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)通常描述相對于機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的已知點觸針尖端中心的位置(當(dāng)觸針處于其中立位置吋)。所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)還描述了設(shè)置在觸針尖端處的球的半徑。對于掃描探針，校準(zhǔn)過程(除了基準(zhǔn)數(shù)據(jù)之外)還建立了所謂的探針變換矩陣，所述探針變換矩陣允許在局部探針坐標(biāo)(a、b、c)系統(tǒng)中獲得的觸針偏轉(zhuǎn)測量值轉(zhuǎn)換或變換成機(jī)器坐標(biāo)(X、Y、z)系統(tǒng)中的偏轉(zhuǎn)測量值。在W000/25087和W002/073128中詳細(xì)描述了用于校準(zhǔn)掃描探針的方法的例子，包括計算探針變換矩陣。執(zhí)行這種校準(zhǔn)過程通常需要測量校準(zhǔn)制品表面上的許多點，尤其是當(dāng)建立用于掃描探針的探針變換矩陣時，這可能是ー個耗時的過程。上述各種校準(zhǔn)過程產(chǎn)生了校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)只有對于它被獲得的測量探針的特定方位才有效。如果應(yīng)用探針頭相對于平臺重新確定測量探針的方位，則有必要對于每個方位建立校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。這就顯著増加了校準(zhǔn)所需的時間。例如，位于英國格洛斯特郡Wotton-Under-Edge的瑞尼斯豪公司所銷售的PHlO探針頭能夠被分度為720個可重復(fù)方位并且對于每個方位收集校準(zhǔn)數(shù)據(jù)明顯是一件非常耗時的任務(wù)。雖然通常對于由分度探針頭提供的測量探針的每個方位獲得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，但是已經(jīng)發(fā)展了各種技術(shù)來減少執(zhí)行校準(zhǔn)所需的時間。例如，可以僅僅對將要在隨后測量中使用的測量探針的方位收集校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。這具有以下缺點，即如果要使用新的測量方位獲得測量值則必須進(jìn)行新的校準(zhǔn)過程。之前也已經(jīng)描述了如何能夠通過在許多探針方位測量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以及由所述被測量的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)出其它探針方位的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，從而在某種程度上簡化以下任務(wù)，即對于應(yīng)用分度頭的測量探針產(chǎn)生一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。例如，EP759534描述了對于測量探針的多個角度方位測量基準(zhǔn)數(shù)據(jù)并且對于中間角度方位推導(dǎo)出基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在W02006/114603中還概括了ー種方法，用于旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，諸如探針變換矩陣，其在ー個探針方位計算以用于另ー個探針方位。然而，推導(dǎo)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的方法通常比直接測量方法精度低些。
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因此，可以看出，當(dāng)使用探針頭時需要對于測量探針的多個方位獲得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)會增加實施校準(zhǔn)過程所需的時間長度。雖然減少執(zhí)行整個校準(zhǔn)所需時間的方法是已知的，例如通過從其它校準(zhǔn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)ー些校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，但是這些方法仍然比較耗時并且在特定情形下可能引入不可接受程度的測量不精確性。在一些情況下，校準(zhǔn)過程因此可能持續(xù)許多分鐘或者甚至許多小吋，并且使坐標(biāo)定位設(shè)備脫機(jī)執(zhí)行校準(zhǔn)可能對于生產(chǎn)過程是破壞性的。如果發(fā)生意外情形(諸如機(jī)器碰撞，使得探針觸針折斷和/或探針頭不對準(zhǔn))則尤其是這種情況，以上意外情形要求在重新開始測量之前重新校準(zhǔn)坐標(biāo)定位設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于重新校準(zhǔn)坐標(biāo)定位設(shè)備的方法，所述坐標(biāo)定位設(shè)備包括平臺、測量探針以及用于相對于平臺重新確定測量探針方位的探針頭，所述方法包括對于坐標(biāo)定位設(shè)備獲得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的步驟，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組包括對于測量探針的多個方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括對于測量探針的第一名義方位的第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，其中，在對坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾之后，所述方法包括更新校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的步驟，其特征在于，所述更新校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的步驟包括以下步驟應(yīng)用坐標(biāo)定位設(shè)備獲得ー個或多個位置測量值；由所述ー個或多個位置測量值計算第一校正，所述第一校正描述在對坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾之后第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的任何變化；以及應(yīng)用所述第一校正更新對于測量探針的多個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。本發(fā)明因此包括用于更加快速地重新校準(zhǔn)坐標(biāo)定位設(shè)備的方法，所述坐標(biāo)定位設(shè)備包括支撐測量探針的鉸接探針頭。首先，獲取ー組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，已經(jīng)以通常方式對于所述坐標(biāo)定位設(shè)備建立所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。尤其是，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組包括對于測量探針的第一名義方位的第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)以及對于測量探針的另外方位的另外基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。對于包括具有球形觸針尖端的可偏轉(zhuǎn)觸針的測量探針，對于每個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以包括信息，該信息描述(未偏轉(zhuǎn))觸針尖端的中心相對于機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的普通點或固定點的位置。在坐標(biāo)定位設(shè)備已經(jīng)受到干擾或者某種破壞(諸如使得設(shè)備不對準(zhǔn)和/或折斷探針觸針的意外的機(jī)器碰撞，從而必須更換觸針)之后，更新校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組。代替以前必須要進(jìn)行的獲取完全新的ー組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，本發(fā)明的方法包括獲取ー個或多個位置測量值(例如，測量校準(zhǔn)制品或者其它特征的位置)以及從這些位置測量值計算第一校正，所述第一校正描述了第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中的任何改變。換言之，進(jìn)行位置測量，以便確定由于對設(shè)備的干擾而產(chǎn)生的對于第一測量探針方位的第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的任何改變或變化。因此，所述第一校正描述了在校準(zhǔn)期間確定的第一校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與在實施重新校準(zhǔn)過程時確定的新的第一校準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間的差異。然后應(yīng)用第一校正(選擇地與以下描述的其它校正數(shù)據(jù)一起使用)來更新對于測量探針的ー個或多個其它方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。例如，所述第一校正可以包括特定的位置移動或偏移矢量，然后使用所述位置移動或偏移矢量來更新對于測量探針的其它方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。對于具有觸針的接觸式探針(所述觸針具有エ件接觸觸針球)，所述第一校正可以包括描述觸針球的表觀半徑改變的數(shù)值。因此本發(fā)明具有以下優(yōu)點相比較完整的校準(zhǔn)過程，可以相對快地建立所述第一偏移，同時能夠提供ー組(校正過的)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對于隨后的測量足夠精確。該方法還可以用于任何初始的、完整的校準(zhǔn)過程并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該方法顯著增加了在機(jī)器碰撞之后的重新校準(zhǔn)的速度，從而減少了機(jī)器停エ的時間并因此減少了對生產(chǎn)過程的破壞。
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支撐測量探針的平臺優(yōu)選可以在坐標(biāo)定位設(shè)備的工作空間中移動。例如，平臺可以包括主軸，主軸能夠沿著三個彼此正交(例如X、Y、Z)的機(jī)器軸線移動。例如通過設(shè)置在機(jī)器軸線的每ー個上的位置編碼器測量平臺在機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置。測量探針優(yōu)選具有參考測量點，諸如位于測量探針的本體上的點或者相對于測量探針的本體位于特定固定位置的點。然后通過測量探針在局部坐標(biāo)系統(tǒng)中獲得位置測量值并且該位置測量值與在局部坐標(biāo)系統(tǒng)中具有不變位置的參考測量點聯(lián)系。所述參考測量點可以限定測量探針的局部坐標(biāo)系統(tǒng)的原點。所述第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)有利地包括矢量或者其它位置數(shù)據(jù)，所述矢量或者其它位置數(shù)據(jù)對于測量探針的第一名義方位描述了測量探針的參考測量點相對于機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的點的位置。機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的所述點可以例如是以下點，其隨著平臺一起移動并且因此是已知的或者與機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的已知或限定點(例如原點)具有特定關(guān)系。有利地,所述第一校正包括第一偏移或第一偏移矢量，所述第一偏移或第一偏移矢量描述了對于測量探針的第一名義方位，測量探針的參考測量點相對于機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的點的變化。換言之，所述第一校正可以描述矢量的改變或變化，所述矢量描述了測量探針的參考測量點相對于機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的點的位置。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了良好的近似，對于測量探針的第一方位所計算的第一偏移可以(在合適的旋轉(zhuǎn)之后)應(yīng)用于測量探針的之前已經(jīng)被校準(zhǔn)的所有其他方位。然后可以應(yīng)用第一偏移更新用于ー個或多個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。以這種方式，之前獲取的一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以被調(diào)節(jié)以便補償由于干擾而造成的探針參考測量點的第一偏移或變化。由坐標(biāo)定位設(shè)備的平臺所支撐的測量探針可以是接觸式測量探針或者非接觸式(例如光學(xué)、電容、電感等等)測量探針。優(yōu)選地，測量探針包括探針殼體。探針殼體可以包括用于將測量探針緊固至探針頭的連接件(例如螺紋凹進(jìn)或突起)。測量探針優(yōu)選包括觸針，所述觸針具有大致球形的觸針尖端或球體。觸針可以從相對于探針殼體限定的中立位置偏轉(zhuǎn)。有利地，當(dāng)觸針處于中立位置時這種測量探針的參考測量點包括球形觸針尖端的中心。因此計算第一校正的步驟包括測量球形觸針尖端中心的表觀位置相對于之前在校準(zhǔn)過程中建立的球形觸針中心位置的偏移。有利地，每個測量探針方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括觸針尖端半徑值。因此計算第一校正的步驟可以包括確定觸針尖端半徑相對于之前在校準(zhǔn)過程中建立的半徑的改變。在對坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾之后執(zhí)行更新校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的步驟。所述干擾可以包括影響或者可能影響設(shè)備的校準(zhǔn)的任何事件或破壞。因此所述干擾可以包括測量探針意外地撞到エ件、所述設(shè)備被運輸或者被重新定位以及操作環(huán)境的改變等等。所述干擾還可以造成不對準(zhǔn)或者鉸接探針頭相對于其所安裝的平臺的運動(例如旋轉(zhuǎn)或平移)。如果設(shè)置接觸式探針，則干擾便利地包括更換測量探針的觸針。例如，這種更換是由于觸針的斷裂(例如機(jī)器碰撞)或磨損引起的。優(yōu)選地，這種觸針更換步驟包括用名義相同的觸針(例如具有相同制造商的零件號和名義尺寸的觸針)更換測量探針的觸針。觸針可以應(yīng)用螺釘螺紋連接附接至測量探針。坐標(biāo)定位設(shè)備可以包括校準(zhǔn)制品。有利地，校準(zhǔn)制品的位置是已知的。應(yīng)當(dāng)注意，具有已知位置的校準(zhǔn)制品可能不是意味著已知校準(zhǔn)制品離坐標(biāo)定位設(shè)備的特定零件的物·理距離(例如，單位是厘米)。在校準(zhǔn)制品的位置已經(jīng)被定義為固定點或原點并且應(yīng)用坐標(biāo)定位設(shè)備獲得的所有隨后位置測量值均與所述固定點或原點聯(lián)系或關(guān)聯(lián)這一意義上，該位置可以是已知的。例如，已經(jīng)通過校準(zhǔn)制品的測量建立校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組，并且校準(zhǔn)制品可以隨后保持固定至設(shè)備的相同的(因此已知的)位置。換言之，校準(zhǔn)制品可以自從校準(zhǔn)過程起就保持固定至設(shè)備的相同的位置。校準(zhǔn)制品的位置還可以通過應(yīng)用不同的測量構(gòu)造測量這個制品而已知。例如，坐標(biāo)定位設(shè)備可以包括一個或多個附加測量探針，所述ー個或多個附加測量探針沒有受干擾的影響并且因此仍然提供位置的已校準(zhǔn)測量值。如果已知校準(zhǔn)制品的位置，則應(yīng)用坐標(biāo)定位設(shè)備獲取ー個或多個位置測量值的步驟優(yōu)選包括將測量探針放置在第一名義方位并且測量校準(zhǔn)制品的第一表觀位置。然后可以通過校準(zhǔn)制品的第一表觀位置與校準(zhǔn)制品的已知(例如，已校準(zhǔn))位置之間的差計算所述第一校正。因此第一校正可以包括描述校準(zhǔn)制品的位置的表觀變化的位置差或矢量。在以上例子中，校準(zhǔn)制品的位置的所述表觀變化因此描述了在干擾之后測量探針的參考測量點(例如，觸針尖端)的位置的改變。如果已知校準(zhǔn)制品的位置，則應(yīng)用坐標(biāo)定位設(shè)備獲取ー個或多個位置測量值的步驟可以進(jìn)ー步包括將測量探針放置在至少ー個另外的名義方位(例如，至少第二名義方位)并且測量校準(zhǔn)制品的至少ー個另外的表觀位置(例如，至少第二表觀位置)。然后可以通過對于所述至少ー個另外的測量探針方位校準(zhǔn)制品的所述至少ー個另外的表觀位置(例如，所述至少ー個第二表觀位置)與校準(zhǔn)制品的已知位置之間的差來計算至少ー個另外的校正(例如，至少ー個第二校正)?？梢酝ㄟ^第一校正與所述至少ー個另外的校正來方便地計算平均校正。然后優(yōu)選應(yīng)用所述平均校正來更新對于測量探針的多個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。以這種方式，可以對于測量探針的多個名義方位計算多個校正(例如，偏移矢量)，并且這些校正的平均值用來校正對于測量探針的多個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。當(dāng)已經(jīng)確定或者可以假設(shè)不存在由于對坐標(biāo)測量設(shè)備的干擾而引起的探針頭相對于平臺的顯著運動(例如平移/旋轉(zhuǎn))吋，以這種方式方便地計算平均校正。
還可以利用第一校正和所述至少ー個另外的校正來確定是否存在由于對坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾而引起的探針頭相對于平臺的旋轉(zhuǎn)和/或平移。尤其是，可以應(yīng)用所述第一校正和所述至少ー個另外的校正來估計任何頭旋轉(zhuǎn)和/或平移的大小，從而表示上述平均校正(或者甚至只是第一校正)是否適于校正對于測量探針的多個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。所述方法可以包括以下另外的步驟通過所述第一校正和所述至少ー個另外的校正來計算頭運動校正以便說明探針頭相對于平臺的任何這種旋轉(zhuǎn)和/或平移。這種頭運動校正可以用來更新對于多個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。以這種方式，可以選擇測量探針的多個名義方位以便對于觸針斷裂、頭旋轉(zhuǎn)和/或頭平移計算單獨的校正(例如校正矢量)。還可以應(yīng)用具有未知位置的校準(zhǔn)制品來實施本發(fā)明。例如，在對坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾之后可以將校準(zhǔn)制品放置在設(shè)備上，以便更新校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組。優(yōu)選地但不是必須地，這個校準(zhǔn)制品與用來建立校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的校準(zhǔn)制品放置在名義相同的位置上或者在估計位置上。在這個例子中，校準(zhǔn)制品的(未知)位置的誤差優(yōu)選與第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的改變分離。這可以通過應(yīng)用坐標(biāo)定位設(shè)備(其中測量探針放置在至少三個不同的名義方位中)獲取ー個或多個位置測量值而實現(xiàn)。然后對于測量探針的至少三個不同名義方位的每ー個測量校準(zhǔn)制品的表觀位置，并且由校準(zhǔn)制品的所述至少三個表觀位置計算第一校正。該技術(shù)將在下面更詳·細(xì)地描述。校準(zhǔn)制品可以是任何已知類型。有利地，校準(zhǔn)制品包括球體。對于球形的校準(zhǔn)制品，測量校準(zhǔn)制品的位置的每ー個步驟便利地包括測量球體表面上的多個點并且由其計算球體中心的位置。雖然以上描述了校準(zhǔn)制品，但是應(yīng)當(dāng)注意，可以通過對被檢查零件進(jìn)行測量而替換地執(zhí)行重新校準(zhǔn)過程。例如，在干擾之后可以重新測量被檢查零件上的點以便獲得第一校正。探針頭可以包括任何已知類型的探針頭。所述探針頭可以包括鉸接探針頭。所述探針頭可以人工地致動和/或發(fā)動。探針頭優(yōu)選允許測量探針相對于平臺圍繞ー個或多個旋轉(zhuǎn)軸線或者更優(yōu)選地圍繞兩個或多個旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。在優(yōu)選實施例中，探針頭允許測量探針圍繞兩個正交旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。測量探針和探針頭可以包括能彼此附接的分離的單元。替換地，測量探針可以與探針頭一體化。有利地，探針頭包括分度探針頭，所述分度探針頭允許測量探針相對于平臺采取多個名義可重復(fù)的分度方位。換言之，探針頭可以允許測量探針分度成多個名義位置。這種分度探針的ー個例子是上述瑞尼斯豪PHlO探針頭。如果提供分度探針頭，則校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組優(yōu)選包括對于測量探針相對于平臺的多個或所有分度方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。這種基準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以對于每個名義方位已經(jīng)分別測量，或者對于名義方位的子集測量并且對于其他方位推導(dǎo)出這種基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在這個例子中，測量探針的第一名義方位優(yōu)選包括其中一個分度位置并且對于其它分度位置將所述第一校正應(yīng)用于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。便利地，測量探針通過所謂的連續(xù)或主動探針頭附接至平臺。所述連續(xù)探針頭便利地允許測量探針在預(yù)定角度范圍內(nèi)自由地旋轉(zhuǎn)或放置到任何方位。優(yōu)選地，所述連續(xù)探針頭包括至少ー個編碼器，用于測量測量探針的方位。在測量之前，測量探針的方位可以被設(shè)置并且固定，或者探針可以在測量(例如掃描)過程期間被重新確定方位。這種主動或連續(xù)探針頭的例子是由瑞尼斯豪公司生產(chǎn)的所謂REVO (注冊商標(biāo))探針頭。如上所述，對于多個不同的測量探針方位應(yīng)用第一校正更新基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，對于包含在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組中的所有不同測量探針方位應(yīng)用第一校正來更新基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。應(yīng)用第一校正對于測量探針的多個不同方位更新基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的步驟優(yōu)選包括應(yīng)用旋轉(zhuǎn)函數(shù)(例如旋轉(zhuǎn)矩陣)以便對于測量探針的不同方位將第一校正應(yīng)用到基準(zhǔn)數(shù)據(jù)上。例如，對于第一測量探針方位計算的第一校正可以旋轉(zhuǎn)至不同的測量探針方位。替換地，對于不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以旋轉(zhuǎn)至第一方位、應(yīng)用第一校正進(jìn)行校正并且然后旋轉(zhuǎn)回到原始方位。有利地，只有當(dāng)預(yù)期對于之前的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組有小的改變時(例如由于用名義相同的觸針更換觸針)才應(yīng)用所述方法。優(yōu)選地，所述方法被用來說明被測量球體中心的變化，所述變化比由于初始校準(zhǔn)過程而發(fā)生的球體中心的變化小很多。例如，當(dāng)預(yù)期被測量球體中心移動(例如由于觸針更換)不超過I毫米時(更優(yōu)選不超過500微米，更優(yōu)選不超過200微米，更優(yōu)選不超過100微米，更優(yōu)選不超過50微米)可以應(yīng)用所述方法。用在該方法中的測量探針可以包括觸摸觸發(fā)式探針。每當(dāng)觸摸觸發(fā)式探針的觸針 偏轉(zhuǎn)時它就發(fā)出所謂的觸發(fā)信號。替換地，測量探針可以包括掃描或模擬探針。掃描或模擬探針輸出其局部坐標(biāo)系統(tǒng)中的觸針偏轉(zhuǎn)測量值。如果提供掃描或模擬探針，則校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組優(yōu)選包括至少ー個探針變換矩陣，用于將在測量探針的局部坐標(biāo)系統(tǒng)中獲得的觸針偏轉(zhuǎn)測量值轉(zhuǎn)換到機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中?？梢詫τ跍y量探針相對于平臺的每個可能的方位或者可能方位的子集便利地設(shè)置單獨的探針變換矩陣?？梢詰?yīng)用已計算的第一校正來校正每個探針變換矩陣。優(yōu)選地，更新校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的步驟不包括更新探針校準(zhǔn)矩陣。獲取校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的步驟可以包括測量或者計算校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組。有利地，獲取校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的步驟包括獲取之前確定的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組。例如，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組可以從與坐標(biāo)定位設(shè)備關(guān)聯(lián)的電子儲存器或其它數(shù)據(jù)儲存區(qū)域獲取?？梢曰蛘咭呀?jīng)可以應(yīng)用合適的校準(zhǔn)技術(shù)確定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組?？梢砸呀?jīng)直接測量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組中的所有數(shù)值，或者已經(jīng)從其它測量值推導(dǎo)出ー些數(shù)值。可以和更新的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組一起儲存原始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。優(yōu)選應(yīng)用原始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組進(jìn)行任何隨后的更新過程(例如，由于進(jìn)一歩的干擾)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，坐標(biāo)定位設(shè)備包括平臺、測量探針和用于相對于平臺重新確定測量探針的方位的探針頭，其中所述設(shè)備包括控制器，該控制器儲存用于坐標(biāo)定位設(shè)備的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組包括對于測量探針的多個方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括對于測量探針的第一名義方位的第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；其中，在對坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾之后，控制器布置成應(yīng)用坐標(biāo)定位設(shè)備獲取ー個或多個位置測量值并且由其計算第一校正，所述第一校正描述在對坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾之后第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的任何改變，控制器還被布置成應(yīng)用第一校正更新對于測量探針的多個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了ー種用于坐標(biāo)定位設(shè)備的重新校準(zhǔn)的方法，所述坐標(biāo)定位設(shè)備具有能以多個方位放置的測量探針，所述方法包括以下步驟確定對于測量探針的第一方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的改變以及應(yīng)用基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的改變來更新對于測量探針的至少ー個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，提供了一種用于重新校準(zhǔn)坐標(biāo)定位設(shè)備的方法，所述坐標(biāo)定位設(shè)備包括支撐具有參考測量點的模擬測量探針的平臺，所述方法包括以下步驟(a)獲取ー組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括利用相對于平臺處于第一名義方位的測量探針獲取的第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)描述了模擬測量探針的參考測量點相對于機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的已知點的位置，
其特征在于，所述方法包括在對坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾之后的以下步驟(b)利用相對于平臺放置在第一名義方位的測量探針進(jìn)行至少ー個測量，并且由其計算測量探針的參考測量點與由步驟(a)的第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)描述的之前確定的參考測量點之間的第一偏移，以及(C)應(yīng)用在步驟(b)中建立的第一偏移校正步驟(a)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組，從而提供更新的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組，所述更新的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組被校正以說明干擾對于坐標(biāo)定位設(shè)備的影響。


下面將僅僅借助例子并參考附圖來描述本發(fā)明，其中圖I顯示了包括觸摸觸發(fā)式測量探針和分度頭的坐標(biāo)測量機(jī)器；圖2顯示了圖I的CMM的幾何形狀；圖3顯示了由觸針更換引起的觸針尖端位置的偏移；圖4a至圖4c顯示了觸針更換、頭平移和頭旋轉(zhuǎn)的不同影響；以及圖5a至圖5e顯示了ー種方法，用于分別確定與由于觸針更換、頭平移和頭旋轉(zhuǎn)引起的觸針移動相關(guān)聯(lián)的矢量。
具體實施例方式參考圖I,顯示了坐標(biāo)測量機(jī)器(CMM) 2形式的坐標(biāo)定位設(shè)備。CMM2包括物體(例如エ件)能放置在其上的基座或工作臺4以及相對于基座4可沿著X和y方向移動的臺架
6。臺架6包括主軸8，主軸8可相對于臺架6沿著z方向移動。在CMM2的每個軸線上設(shè)置位置編碼器以便測量主軸在x、y和z方向的位置。因此在所謂的機(jī)器坐標(biāo)(x、y、z)系統(tǒng)中進(jìn)行主軸位置的測量。主軸8支撐分度探針頭10，諸如瑞尼斯豪公司的PHlO電動探針頭。分度探針頭10包括附接至主軸8的基座附接部和支撐具有可偏轉(zhuǎn)觸針14的掃描探針12的探針附接部?？梢园ㄈ鹉崴购繱P25探針的掃描探針12包括內(nèi)部傳感器，所述內(nèi)部傳感器測量觸針14遠(yuǎn)離所謂中立位置或停歇位置的任何偏轉(zhuǎn)。因此觸針14的任何偏轉(zhuǎn)由掃描探針12在其局部(探針)坐標(biāo)(a、b、c)系統(tǒng)中測量。為了改進(jìn)掃描復(fù)雜物體的能力，分度探針頭10允許掃描探針12相對于主軸圍繞正交軸線A和B旋轉(zhuǎn)并且鎖定在多個分度位置的任何ー個中。在瑞尼斯豪PHlO探針頭的情況下，探針可以分度到720個不同分度位置的任何ー個中?？刂破?6控制CMM的操作。因此在機(jī)器坐標(biāo)(x、y、z)系統(tǒng)中測量主軸的位置，同時掃描探針12在其局部探針坐標(biāo)(a、b、c)系統(tǒng)中測量觸針的偏轉(zhuǎn)。為了利用掃描探針12測量物體表面上的點在機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置，必須執(zhí)行校準(zhǔn)過程以建立設(shè)備的各種幾何關(guān)系。參照圖2，提供了矢量圖以顯示觸針尖端相對于CMM主軸的位置。機(jī)器矢量(M)相對于機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的固定點或原點(O)限定了探針頭上的任意點(h)的位置；因此當(dāng)點(h)隨著主軸移動時，其位置在機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中是已知的。點(h)與觸針尖端(t)的中心間隔開探針矢量(P)。探針矢量(P)包括基準(zhǔn)矢量形式的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述基準(zhǔn)矢量描述當(dāng)觸針位于其中立(即，未偏轉(zhuǎn))位置時點(h)與觸針尖端(t)之間的位置差。對于掃描探針，探針矢量(P)還包括觸針偏轉(zhuǎn)矢量，其描述觸針尖端遠(yuǎn)離中立位置的任何偏轉(zhuǎn)。如上所述，觸針尖端遠(yuǎn)離停歇位置的偏轉(zhuǎn)的測量由掃描探針在局部或探針坐標(biāo)(a，b，c)系統(tǒng)中提供；所謂的探針校準(zhǔn)矩陣(C)因此被提供，其允許從探針坐標(biāo)(a，b，c)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換以提供機(jī)器(X，y, z)坐標(biāo)中的觸針偏轉(zhuǎn)矢量。合成尖端位置矢量(Q)限定觸針尖端(t)的中心在機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置，并因此通過結(jié)合機(jī)器矢量(M)和探針矢量(P)而提供。與待測量物體接觸的球形觸針尖端還具有有限半徑(r)，其也是已知的并且在合適的時候以已知方式被考慮在內(nèi)。在應(yīng)用CMM測量物體之前，已知進(jìn)行一系列校準(zhǔn)測量以便建立校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對于應(yīng)用CMM獲取測量值是必須的。通常，這種校準(zhǔn)測量涉及掃描校準(zhǔn)制品(諸如放置在CMM的平臺上的校準(zhǔn)球)的表面。已知各種校準(zhǔn)技術(shù)，但是任何校準(zhǔn)過程的最終結(jié)果是ー組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，其使得能夠確定在物體表面上的觸針尖端的接觸點。所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的形式和/或格式可以改變，但是有必要包含以下信息，需要所述信息將從CMM編碼器獲得的位置(X，y, z)值與由測量探針輸出的傳感器(a，b, c)讀數(shù)結(jié)合起來以便建立被測量物體表面上的點在機(jī)器(X，y, z)坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置。校準(zhǔn)過程中的一個步驟是所謂的探針判定或探針基準(zhǔn)化。探針基準(zhǔn)化是ー種過·程，通過該過程建立測量探針的參考測量點(例如，未偏轉(zhuǎn)觸針尖端的位置(t))相對于機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的已知點(例如，相對于機(jī)器坐標(biāo)幾何系的原點(O)具有已知位置的頭上的點(h))的位置關(guān)系。例如，探針判定可以包含建立上述觸針偏轉(zhuǎn)矢量形式的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)還包括涉及觸針球形尖端的半徑(r)的數(shù)值。校準(zhǔn)過程的另ー個步驟是建立3X3探針校準(zhǔn)矩陣，用于將在探針坐標(biāo)(a，b, c)系統(tǒng)中測量的觸針偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換到機(jī)器坐標(biāo)(x，y，z)系統(tǒng)中。還可以通過掃描校準(zhǔn)制品(諸如球體)的表面發(fā)現(xiàn)探針矩陣，并且在W000/25087和W002/073128中概括了合適的技術(shù)，這兩篇文獻(xiàn)的內(nèi)容以參考的方式包含在這里。由W000/25087和W002/073128明顯可見，進(jìn)行必要的測量以確定探針矩陣是ー個耗時的過程。另外必須記住，上述校準(zhǔn)過程僅僅對于測量探針相對于CMM主軸的單個方位是有效的。換言之，如果探針頭將測量探針分度至另一位置，則它變得有必要對于那個位置建立校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。正如在EP759534中所描述的，可以在多個方位收集基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并且對于中間方位推導(dǎo)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。類似地，正如在W02006/114603中所描述的，諸如探針變換矩陣等校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以在ー個或幾個方位上被計算并且被旋轉(zhuǎn)以便用于其他方位。雖然簡化了校準(zhǔn)過程，但是這些技術(shù)具有降低測量精度的缺點，并且它還需要花費許多分鐘或小時來獲取測量值以及進(jìn)行計算，這對于產(chǎn)生一組完整的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)是必要的。當(dāng)交付使用CMM或新的測量探針時執(zhí)行一次性的校準(zhǔn)是耗時的，但是這個事件可以被預(yù)先計劃以便使它與生產(chǎn)日程匹配。而且，一旦被校準(zhǔn)，CMM就能用來長時間地獲取測量值。然而，存在以下情況，即由于對機(jī)器的意外干擾而突然需要CMM的重新校準(zhǔn)，諸如造成觸針斷裂和/或探針頭不對準(zhǔn)的碰撞。在這些情況下，操作者不得不使機(jī)器脫機(jī)以便執(zhí)行重新校準(zhǔn)過程，這對于確保保持計量性能是必要的。這能嚴(yán)重地破壞生產(chǎn)過程。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，代替執(zhí)行完整的重新校準(zhǔn)，可以在之前已校準(zhǔn)的機(jī)器受到干擾的情況下執(zhí)行特別短的重新校準(zhǔn)過程。例如，如果測量探針的觸針斷裂，則可以用新的(例如名義相同的)觸針代替斷裂的觸針。然后執(zhí)行測量，以建立舊的(例如斷裂的)觸針與新的觸針的(未偏轉(zhuǎn))觸針尖端中心位置之間的偏移。應(yīng)用對于舊的(例如斷裂的)觸針?biāo)@取的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)以及利用新的觸針?biāo)M(jìn)行的新的測量來建立所述偏移，下面將更加詳細(xì)地進(jìn)行描述。重要的是，不是必須對探針頭的每個分度位置建立這種偏移。事實上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在一個或者選擇地在幾個分度位置建立所述偏移就足夠了。然后應(yīng)用所述偏移值來調(diào)節(jié)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組以便產(chǎn)生更新的或已校正的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組，這些校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組被用來利用新的觸針進(jìn)行測量。參考圖3，參考圖I描述的掃描探針12被顯示為其(第一)觸針14附接其上。還以虛線顯示了第二、更新的觸針30。CMM被完全地校準(zhǔn)，其中第一觸針14附接于掃描探針12的觸針支架。換言之，應(yīng)用第一觸針14獲取ー組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，包括對于測量探針的多個方位的每ー個的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和探針變換矩陣，所述多個方位由分度探針頭提供。需要花費許多小時收集所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組，但是它允許以高水平的精度獲得隨后的測量值。在第一觸針14斷裂并移除之后(例如如果CMM碰撞)，將第二觸針30附接至測量 探針的觸針支架。第二觸針30與第一觸針14名義上相同，但是在第一觸針14的尖端(11)的中心與第二觸針30的尖端(t2)的中心之間具有偏移。(未偏轉(zhuǎn))觸針尖端位置的該偏移是小的，但是它足以使測量精度降低至不可接受的水平。在本發(fā)明的當(dāng)前例子中，測量探針被放置在第一名義方位(例如，探針頭的分度位置的所選擇ー個)，其中在之前的校準(zhǔn)過程期間應(yīng)用第一觸針14收集第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。該第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)描述了在基準(zhǔn)化過程期間所確定的尖端位置tl。然后可以建立尖端位置tl和t2之間的偏移，例如以下面兩種方法中的任ー種。在第一例子中，應(yīng)用在機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中具有已知位置的校準(zhǔn)制品(諸如球體)確定尖端位置的偏移。所述校準(zhǔn)球體可以已經(jīng)在初始校準(zhǔn)過程期間固定至CMM并且在隨后的測量期間保持在合適位置。因此在初始校準(zhǔn)期間建立的球體中心的位置S是已知的。替換地，當(dāng)需要時將校準(zhǔn)制品放置在CMM上，并且通過應(yīng)用具有校準(zhǔn)(該校準(zhǔn)沒有受到對CMM干擾的影響)的不同的測量探針和/或觸針組合進(jìn)行測量，從而球體中心位置變得已知。例如，CMM的測量探針可以是模塊化類型，其包括保持模塊和觸針模塊?？梢蕴峁└鞣N觸針模塊(例如，具有不同的觸針構(gòu)造、長度、彈簧カ等等)，它們在可重復(fù)的位置分別附接至保持模塊。對于這種模塊化測量探針，必須對于每個觸針模塊組合執(zhí)行単獨的校準(zhǔn)過程。如果其中ー個觸針模塊需要被更換或者重新構(gòu)造(例如由于斷裂的觸針)，則可以使用校準(zhǔn)對其仍然有效的另ー個觸針模塊來建立球體中心的位置。這就允許在在初始校準(zhǔn)之后從機(jī)器移除校準(zhǔn)制品并且只有在將要執(zhí)行重新校準(zhǔn)過程時才將校準(zhǔn)制品放置在CMM上(優(yōu)選放置在與校準(zhǔn)期間被使用的位置名義相同的位置上)。應(yīng)當(dāng)注意，如果由于干擾(碰撞等)探針頭不對準(zhǔn)，這將影響安裝在其上的所有探針的校準(zhǔn)，從而如果球體中心是未知的，通常有必要應(yīng)用下面描述的替換的重新校準(zhǔn)過程，該過程不需要知道實際球體位置。在簡單的例子中，已知的或校準(zhǔn)的球體中心位置(S)與表觀的或再測量的球體中心位置(C)的關(guān)系如以下表達(dá)式所示C-P,{'II
し fVxrrrni ^I り其中Peurent是當(dāng)前校準(zhǔn)(S卩，之前應(yīng)用舊的已斷裂的觸針執(zhí)行的校準(zhǔn))的探針矢量，Preal是實際的或真實的探針矢量(即，與新觸針關(guān)聯(lián)的未知的探針矢量)。接著等式(1)，Preal由下式給出
權(quán)利要求
1.一種用于重新校準(zhǔn)坐標(biāo)定位設(shè)備的方法，所述坐標(biāo)定位設(shè)備包括平臺、測量探針和用于相對于所述平臺重新確定所述測量探針的方位的探針頭， 所述方法包括獲得用于所述坐標(biāo)定位設(shè)備的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的步驟，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組包括對于測量探針的多個方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括對于測量探針的第一名義方位的第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)， 其中，在對所述坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾之后，所述方法包括更新所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的步驟，其特征在于，所述更新校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的步驟包括以下步驟 應(yīng)用所述坐標(biāo)定位設(shè)備獲得ー個或多個位置測量值； 由所述ー個或多個位置測量值計算第一校正，所述第一校正描述在對所述坐標(biāo)定位設(shè)備的所述干擾之后第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的任何改變，以及 應(yīng)用所述第一校正更新對于所述測量探針的多個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述平臺能沿著機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)移動并且所述測量探針具有參考測量點，其中 所述第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括矢量，所述矢量描述對于所述測量探針的第一名義方位所述測量探針的所述參考測量點相對于所述機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的點的位置；以及 所述第一校正包括第一偏移矢量，所述第一偏移矢量描述對于所述測量探針的第一名義方位所述測量探針的所述參考測量點相對于所述機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的點的變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述測量探針包括探針殼體和具有大致球形觸針尖端的觸針，其中所述觸針能從中立位置偏轉(zhuǎn)，并且當(dāng)所述觸針處于所述中立位置時所述測量探針的所述參考測量點包括所述球形觸針尖端的中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，對所述坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾包括更換所述測量探針的所述觸針。
5.根據(jù)前面任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述坐標(biāo)定位包括已知位置的校準(zhǔn)制品，并且所述應(yīng)用坐標(biāo)定位設(shè)備獲得ー個或多個位置測量值的步驟包括將所述測量探針放置在所述第一名義方位并且測量所述校準(zhǔn)制品的第一表觀位置，其中通過所述校準(zhǔn)制品的所述第一表觀位置與所述校準(zhǔn)制品的所述已知位置之間的差來計算所述第一校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述應(yīng)用坐標(biāo)定位設(shè)備獲得ー個或多個位置測量值的步驟包括將所述測量探針放置在至少ー個另一名義方位并且測量所述校準(zhǔn)制品的至少ー個另ー表觀位置，其中通過所述校準(zhǔn)制品的所述至少ー個另ー表觀位置與所述校準(zhǔn)制品的所述已知位置之間的差來計算至少ー個另一校正，其中通過所述第一校正與所述至少ー個另一校正來計算平均校正，應(yīng)用所述平均校正來更新對于所述測量探針的多個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述應(yīng)用坐標(biāo)定位設(shè)備獲得ー個或多個位置測量值的步驟包括將所述測量探針放置在至少ー個另一名義方位并且測量所述校準(zhǔn)制品的至少ー個另ー表觀位置，其中通過所述校準(zhǔn)制品的所述至少ー個另ー表觀位置與所述校準(zhǔn)制品的所述已知位置之間的差來計算至少ー個另一校正，其中應(yīng)用所述第一校正和所述至少ー個另一校正來確定是否由于對所述坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾已經(jīng)存在探針頭相對于平臺的旋轉(zhuǎn)和/或平移。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，包括計算頭運動校正以說明探針頭相對于平臺的旋轉(zhuǎn)和/或平移的步驟，其中應(yīng)用所述頭運動校正來更新對于多個不同方位的所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任意一項所述的方法，其中，之前通過測量所述校準(zhǔn)制品建立所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組，自從所述校準(zhǔn)過程起所述校準(zhǔn)制品一直保持在相同的位置固定至所述設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任意一項所述的方法，其中，所述坐標(biāo)定位設(shè)備包括位于未知位置的校準(zhǔn)制品，并且所述應(yīng)用坐標(biāo)定位設(shè)備獲得ー個或多個位置測量值的步驟包括將所述測量探針放置在至少三個不同的名義方位并且對于所述測量探針的所述至少三個不同的名義方位的每ー個測量所述校準(zhǔn)制品的表觀位置，其中通過所述校準(zhǔn)制品的所述至少三個表觀位置計算所述第一校正。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任意一項所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)制品包括球體，并且測量所述校準(zhǔn)制品的位置的每個步驟包括測量所述球體表面上的多個點并且由其計算所述球體中心的位置。
12.根據(jù)前面任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述探針頭包括分度探針頭，其允許所述測量探針相對于所述平臺采取多個名義可重復(fù)的分度方位。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任意一項所述的方法，其中，所述探針頭包括允許所述測量探針自由地旋轉(zhuǎn)到不同方位的連續(xù)探針頭，所述連續(xù)探針頭包括用于測量所述測量探針的方位的至少ー個編碼器。
14.根據(jù)前面任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述應(yīng)用第一校正更新對于測量探針的多個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的步驟包括應(yīng)用旋轉(zhuǎn)函數(shù)以便將第一校正應(yīng)用于對于測量探針的不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)前面任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述測量探針包括模擬探針，并且所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組包括至少ー個探針變換矩陣，用于將在局部坐標(biāo)系統(tǒng)中通過模擬探針獲得的測量值轉(zhuǎn)換成機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的測量值，其中所述至少ー個探針變換矩陣在更新所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的步驟期間保持不變。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至14中任意一項所述的方法，其中，所述測量探針包括觸摸觸發(fā)式探針。
17.根據(jù)前面任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述獲取校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的步驟包括重新獲得之前確定的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組。
18.—種坐標(biāo)定位設(shè)備，包括平臺、測量探針以及用于相對于所述平臺重新確定所述測量探針的方位的探針頭，其中所述設(shè)備包括控制器，所述控制器儲存用于所述坐標(biāo)定位設(shè)備的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組包括用于所述測量探針的多個方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括對于測量探針的第一名義方位的第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；其中在對所述坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾之后，所述控制器被布置成應(yīng)用所述坐標(biāo)定位設(shè)備獲取ー個或多個位置測量值并且由其計算第一校正，所述第一校正描述在對坐標(biāo)定位設(shè)備的干擾之后第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的任何變化，所述控制器還被布置成應(yīng)用所述第一校正更新對于所述測量探針的多個不同方位的所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
19.ー種用于坐標(biāo)定位設(shè)備的重新校準(zhǔn)的方法，所述坐標(biāo)定位設(shè)備具有能以多個方位放置的測量探針，所述方法包括以下步驟確定對于測量探針的第一方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的改變，以及應(yīng)用所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的改變來更新對于所述測量探針的至少ー個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
全文摘要
描述了一種方法,用于在諸如觸針更換等干擾之后重新校準(zhǔn)坐標(biāo)定位設(shè)備(2)。所述坐標(biāo)定位設(shè)備包括平臺(8)、測量探針(12)以及用于相對于所述平臺(8)重新確定測量探針(12)的方位的探針頭(10)。對于坐標(biāo)定位設(shè)備(2)獲得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組，包括對于測量探針的多個方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)至少包括對于測量探針的第一名義方位的第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在對坐標(biāo)定位設(shè)備(2)的干擾之后，通過獲得一個或多個位置測量值并且從所述一個或多個位置測量值計算第一校正而更新所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組。所述第一校正描述了在干擾之后第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的任何變化并且被用來更新對于測量探針(12)的多個不同方位的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。還描述了相應(yīng)的設(shè)備。
文檔編號G01B21/04GK102971605SQ201180032328
公開日2013年3月13日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者利奧·克里斯托弗·薩默維爾 申請人:瑞尼斯豪公司