本发明专利技术涉及一种用于用安装在座标定位机1上的接触探针3测量零件4的方法及装置。该方法包括当该零件4及该接触探针3两者均在该座标定位机1内的不同位置之间连续移动时，测量该零件4上的多个点PC。该探针3相对于该零件4沿着扫描路径20移动，从而在该机器1中的相对远离位置处及在沿该扫描路径SC的相对远离位置处，测量沿着被测量的曲线或表面紧密定位在一起的基本一致点。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于测量零件的方法及装置。本专利技术具体地应用于使用座标定位机(诸如机床或座标测量机)测量零件。
技术介绍
在机床中，已知通过沿着路径移动接触探针，使得探针在表面上的多个点上接触零件的表面而使用接触探针测量零件。可以根据来自机床及接触探针的信号来判定接触点的位置及将合适形状拟合至这些点以获得表示表面。亦已知在接触探针被固定在适当位置的情况下旋转零件。此等方法的实例描述于US3866829。在US3866829中，接触探针可平行于旋转轴移动以在零件的不同高度处取得测量值。但是，亦已知在垂直于旋转轴的方向上移动接触探针，使得零件的内圆及外圆可被测量，举例而言，如EP0744678中所揭示。测量值的误差会导致所产生表示的不准确。具体而言，在零件被旋转且接触探针固定的情况中，无法直接测量圆柱形/圆形零件的直径，但是所测量的位置必须与零件的中心有关以判定直径。旋转可提供有关零件关于旋转中心的偏摆(runout)的信息，但是无法直接判定旋转中心的位置，且亦无法判定零件相对于旋转中心的偏心误差。亦无法将零件的第一级圆度与零件的轴心漂移或偏心误差分开。US4852402揭示一种测量方法，其中接触探针在齿轮旋转的同时移动。接触探针在正交于与接触探针接触的齿轮齿之表面上的点的移动方向的方向上移动。记录离齿的理想渐开线形状的偏差。US6154713揭示一种方法，其中在测量与接触探针的移动同时旋转的零件时判定接触探针的路径，使得表面的测量总是在垂直于该表面的较佳测量方向上发生。US6327788揭示一种方法，其中通过以下步骤用标称平直接触探针在指定高度处测量圆柱形零件的一组径向值，即，当探针定位在第一固定径向位置时，相对于探针旋转零件以获得第一组径向值；且随后将探针移动至与第一位置直径相反的第二固定径向位置且旋转零件以获得第二组径向值。可在多个不同高度处获得各径向位置上的组值。以此方式，针对零件上的各点，获得半径的两个测量结果。获得各点处的半径的测量结果的平均值以补偿接触探针的平直度的误差。在一替代实施例中，取代对各点上的半径的测量值进行平均，而是使用最小平方演算法将每组径向值拟合至一圆。获得经拟合圆的平均值。随后从平均圆中减去一组径向值组的经拟合圆，并将结果加至该组的原始径向值。图1a至图1c针对单个高度示意说明此方法，其中具有半径Rl的第一圆被拟合至针对接触探针的第一位置获得的径向值且具有半径R2的第二圆被拟合至针对接触探针的第二位置获得的径向值。针对值Rl及R2获得平均半径AV。平均半径AV与针对一组数据组的Rl示出的半径之间的差值随后被加至具有半径Rl的圆被拟合至的半径值以获得表示最终形状的数据组。据揭示，此第二实施例减小角相位误差，角相位误差可在接触探针的两个位置的角距无法准确获知的情况下发生(即，针对接触探针的两个位置所测量的“相同点”，由于各位置上的角度测量中的误差而实际上可为稍微不同的点。因此，由于测量值是针对稍微不同的点，所以针对各点的径向位置的简单平均可能是假平均。)此方法可消除由于缺少接触探针的平直度而产生的误差，但是来自其它源的误差(诸如零件从旋转轴偏心、测量系统的其它零件的变形或偏摆)仍可能在零件的测量中产生显著不准确。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种用安装在座标定位机上的接触探针测量零件的方法，该方法包括在零件及接触探针各定位在座标定位机内的多个不同位置上的情况下测量该零件的表面上的多个点。探针可相对于零件沿着扫描路径移动，使得在机器中的相对远离位置上及在沿着扫描路径的相对远离位置上测量沿着被测量的曲线或表面紧密定位在一起的基本一致点。扫描路径可包括基本相同扫描路径的多次扫描，在基本相同扫描路径的单独扫描上测量一致点。因此，可在扫描路径的不同横越期间通过探针测量零件上的相同点或紧靠在一起的点。零件及接触探针在座标测量机中的移动(该移动使得相同扫描路径相对于零件的不同横越)包括接触探针相对于座标测量机沿着不同路径的行进(因为零件也相对于座标测量机移动)。以此方式，可在扫描路径的不同横越期间，在探针针对各测量而定位在座标测量机中的相对远离位置上的情况下，来测量零件上紧靠在一起的点。扫描路径可包括围绕零件的多个完整巡行，在零件的单独完整巡行上测量一致点。每一完整巡行可围绕零件的相同周边。每一完整巡行可在一方向上偏移另一(其它)完整巡行。扫描路径可为围绕零件的螺旋线或三维螺旋环。该方法可包括在测量在被测量曲线或表面上相对紧靠在一起的基本一致点的间隔期间，测量在被测量曲线或表面上比基本一致点彼此相距更远的其它点。该方法可包括在零件及接触探针两者在不同位置之间连续移动时，测量多个点。相对于移动零件一次及/或移动接触探针一次而言，该方法实现在短时间周期内沿着扫描路径及/或在一系列离散移动中进行大量的“独立的”测量。可在假设点的误差是不相关的且为正态分布的情况下，一起分析在零件及接触探针处于机器中的不同位置上而获得的所测量点的云(cloud)。更具体而言，测量在机器体积中处于基本不同位置的零件上紧靠彼此定位的点可减小测量不确定性，因为各测量可被视作“独立的”，其中存在不多的(若有的话)测量常见的系统误差。在独立测量的情况下，测量不确定性落入I/ V N的内，其中N是各点的测量次数。接触探针可为多轴接触探针，其中可通过在多个测量方向的任一者上偏转探针的触针来执行测量，探针产生指示偏转的幅度及方向两者的信号，该方法包括移动接触探针及零件，使得接触探针在至少两个测量方向上通过触针的偏转而执行测量。以此方式，可避免归因于探针的单个测量方向的系统误差。该方法可包括将分析曲线或表面拟合至多个点以获得表面的表示。各测量的误差将取决于探针及零件在座标定位机内的位置。将分析曲线或表面拟合至多个点可找到最佳拟合所测量的点的曲线或表面，该曲线或表面“平均化”所发生的误差(或换言之，拟合形成逼近函数，其试图撷取零件的形状，同时平滑归因于误差的变化)。“平均化”的类型将取决于用于评估最佳拟合多个点的分析曲线或表面的方法。举例而言，最小平方演算法将使点与分析曲线或表面之间的距离的平方和最小化。因此，表面的所得表示将考虑来自不同源的误差，诸如接触探针及/或座标定位机的变形及偏摆。方法可包括在座标定位机内在不同位置之间旋转零件。连续运动可包括在非正交方向上移动探针及零件。举例而言，在获得测量结果(measurements)的持续时间内，可沿着闭合路径在相反方向(顺时针/逆时针)上移动零件及接触探针两者。可在相反方向上旋转零件及接触探针。此外或替代地，方法可包括在不同位置之间平移(替代旋转或除旋转外)零件。方法可包括将座标定位机的座标系(下文中称作“测量座标系”)中的各点的位置变换为界定零件上的点的相对位置的零件座标系中的位置。零件在座标定位机中的位置可在测量各点时判定，使用所判定的零件的位置将测量座标系内的点的位置变换为零件座标系中的位置。在零件已被旋转的情况中，变换包括基于零件已从参考位置旋转过的角度的位置的旋转变换。—旦点已被变换至零件座标系中，即可将曲线或表面拟合至该点。分析曲线或表面的拟合可包括最小平方拟合、自由表面建模技术(诸如非均匀有理b样条(NURBS)演算法)或其它适当拟合演算法。该方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用安装在座标定位机上的接触探针测量零件的方法，该方法包括当该零件及该接触探针两者在该座标定位机内的不同位置之间连续移动时，测量该零件上的多个点，该探针相对于该零件沿着扫描路径移动，使得在该机器的相对远离位置上及在沿着该扫描路径的相对远离位置上测量沿着被测量曲线或表面紧密定位在一起的基本一致点。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·乌尔德，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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