用于活节臂坐标测量机的测量方法技术

在用于结合坐标测量机１确定探测件６测量位置的测量方法中，坐标测量机具有底座和多个可相对于底座且相对于彼此移动的节段，其中一个节段作为探测节段ＴＧ具有探测件６，探测件６能在一个规定的空间体积内自由运动，在此，由探测件６占据测量位置，通过测量与该节段的测量位态相关联的测量参数来测定一个测量参数组，其中该测量位态通过节段彼此相对位置以及其中一个节段相对于底座的位置来定，相对于该底座确定该测量位置。根据本发明专利技术，在探测件位置固定在测量位置上的状态中，产生许多不同测量位态Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，对于这些测量位置，分别重新进行所述测定，从而对于每个测量位态Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３记录下至少一个测量参数组。结合对记录下的测量参数组的统计计算来进行所述确定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1前序部分的用于坐标测量机的测量方法、根据权利 要求13前序部分的坐标测量机以及计算机程序产品。
技术介绍
在许多应用领域中，要求以高精度测量物体表面的测量点，进而测量该物体。 这尤其适用于加工行业，对于加工行业，工件表面的测量和检查是至关重要的。一系列测量仪用于这些应用场合，它们是为专门目的而设计的，大多被称为坐 标测量仪或坐标测量机。测量仪如此测量表面，即产生与待测测量点的机械接触。举例 而言，例如DE4325337或者DE4325347描述便携式测量机。另一种系统基于采用铰臂， 其安置在由多个部分构成的臂的端头上的测头可接触到表面测量点。例如US5402582或 者EP1474650描述这一类型的三维坐标测量铰臂。被称为“活节臂”或“便携式CMM” 的相似系统例如由罗美尔公司以商品名Sigma、Flex或Omega和由CimCore公司以商品 名Infinite或Stinger提供。三维坐标测量铰臂具有一个在一参考坐标系中已知且被定下 来的底座作为铰臂一端和一个对置的活动测量端，测量端上设有测头。作为标准测头， 可以采用感触式探头，其例如由装在测杆上的刚玉球构成。或者，作为探测件还知道了 光学传感器，其例如可以设计为点测元件或探测件，即例如线性地连续扫描物体表面。 尤其是，作为这样的光学传感器可以采用三角形传感器。此外，例如在欧洲专利申请号 07124101.2中描述了以摄像机作为探测件，设计用于接收或者说掌握待测物体表面，其 安装在铰臂的活动端上。结合铰臂式坐标测量机，能以高精度确定摄像机在空间中的位 置和取向。在铰臂两端之间设有多个可相对摆动和/或转动地以及或许可相对移动地联接 的节段或臂段，从而装有测头且被称为测量节段的测量端可在一个空间区域中自由运 动。为此，该臂的这些节段借助转动接头、球节和/或转动接头以及或许借助允许直线 移动的悬挂件相互联接。另外，接头或者说悬挂件配有位态测量机构，因此可以分别测 量节段状态，就是说各节段之间的相对位置。例如，为此采用光电角度测量器和光电长 度测量器，以及尤其是特殊的光电位置测量器，其设计用于确定通过球轴承相互联接的 节段的相对位置。根据对节段瞬间测量位置的掌握，即节段的各相对位置以及其中一个节段相对 于底座的位置，可得到测头相对于底座的位置，进而得到由测头接触的测量点相对于底 座的位置并绘制在参考坐标系中。位置确定一般通过分析计算单元完成，它掌握由各位 态测量机构确定的测量参数并由此推导测量点位置。例如，为此尤其可以采用针对该用 途被编程的计算机或计算单元。通常，在这样的坐标测量机尤其是铰臂系统中，测量点按照单独测量法测定， 其中，每个被接触的测量点各进行一次瞬时节段位置的测量。虽然已经可以通过采用高精度光电位置测量仪在测量点坐标确定方面获得高精5度，但许多应用场合需要用于位置确定的更高精度、尤其是更高的可靠性。例如，接头 中的磨擦可能导致连接件弯曲，进而导致测量误差。此外，接头轴承中的磨擦也可能造 成所谓的滑粘效应，结果同样会出现测量误差。此时，滑粘效应是指相对运动的固体的 后滑，在此，总是进行粘附、扭曲、分离和滑开一系列动作。公开文献W098/08050公开一种铰臂式坐标测量机，具有振动探测器和/或温度 传感器，用于尽量减小或补偿测量误差。另一个已知的提高坐标测量机的点测精度和可靠性的方法规定，不是一次接触 一个表面的待测点，而是通过将测头降低和重新抵靠测量点，即通过同一测量点的重新 独立测量过程，执行第二次和或许第三次控制测量。该方法允许识别点测量的粗略测量 误差，例如通过比较针对同一测量点(结合单独执行的测量过程)来确定的测量点位置。 但对此事实证明不利的是，执行控制测量是比较麻烦的。同样有以下危险，在控制测 量中，测头没有抵靠恰好同一测量点，因此最初的精确第一次测量因控制测量结果而失 真，导致不精确的位置确定。还要强调，与只执行唯一一次测量相比，通过执行一次或两次控制测量没有或 者很不明显地提高了测量点位置确定的精度。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是提供一种用于利用坐标测量机确定测量点位置、尤其在 此时可获得的精度和可靠性方面得以改善的测量方法。具体说，该测量方法应还能简单 操作。本专利技术的另一个任务是提供一种改进的坐标测量机。尤其是，坐标测量机应能 在硬件改动方面成本不高的情况下实现精确可靠且同时易操作的测量点位置确定。具体 说，位置确定的总精度同坐标测量机的多个独立位态测量机构的各自可获得的测量精度 之比应得以改善。上述任务将通过实现独立权利要求的特征部分特征来完成。可从从属权利要求 中得到以有利或替代的方式改进本专利技术的特征。根据本专利技术的用于利用坐标测量机确定测量点位置的测量方法摆脱了应用在现 有技术方法中的条件，即对于一个测量过程要精确测量坐标测量机节段的实际位置。相 反，根据本专利技术，记录下多次尤其是很多次测量结果以确定一个测量点的位置。从在不 同测量位态上的多次测量中，在这里尤其是至少10次、尤其是至少约100次或至少约 1000次的测量，可以借助统计计算分析法以提高许多的精度和可靠性来确定所寻求的测 量点位置。为此，坐标测量机的探测件被带入测量位置，例如接触到物体表面的待测点。 探测件或者尤其是具有探测件的探测节段被保持在该测量位置，从而测量位置一直保持 一段时间。在位置固定的探测件或者说探测节段的状态下，按照本专利技术，产生该节段的 多个不同测量位态。此时，不同测量位态是指至少其中两个节段的变化的空间相对位 置，即相对坐标测量机的一个在参考坐标系中位置已知的固定底座的相对位置。此时，这些不同测量位态利用总是测量节段彼此相对位置的位态测量机构来测 定。这通过记录下各自用于一个测量位态的至少一个测量参数组来实现，从而存储多个测量参数组。一个测量参数组在此分别由针对一个测量位态测定的多个测量参数组成， 它们通过位态测量机构来测定。例如按照已知方式，作为测量参数，利用作为位态测量 机构的角度测量器或长度测量器来测量摆动角度或转动角度以及或许两个节段之间的长度。通过按照本专利技术在该探测件被固定在测量位置上的情况下产生尤其是节段的大 量不同相对位态，可以记录下相应多的测量参数组来确定唯一测量点的位置。所有的测 量参数组此时描述同一位置。就是说，理想的是，仅从理论上讲，在单独计算每个独立 测量参数组时，总是推导出完全相同的位置，在这里，这些测量参数组可以说只分别描 述底座至这个测量点的不同路径。此外，由于在实际中存在的各位态测量机构的测量精 度以及上述因接头轴承中的磨擦引起的测量误差如由滑粘效应引起的测量误差，针对节 段的不同相对位置确定的测量总是彼此略有不同。因为现在在多次测量中小测量误差 (统计上看)理想地相互抵消，所以按照本专利技术，能够以比唯一一次测量高许多的精度来 计算出位置。为此，所获得的测量参数组优选利用平衡计算被统计计算，由此推导出所 寻求的测量点位置。此外，为了产生不同测量位态，可以重复进行或者说进行经过一段时间持续进 行的节段位态变化，为此，可以执行至少其中一个节段的各种各样偏离实际空间位置的 偏移。例如为此可以对其中一个节段施力，从而改变节段的彼此相对位置。在简单的 情况下，唯一的、例如直线形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于利用坐标测量机（１）确定探测件（６）的测量位置（ＰＯ）的测量方法，其中该坐标测量机（１）具有底座（４）和多个可相对于底座（４）且相对于彼此移动的节段（５ａ－５ｇ），其中一个节段（５ａ－５ｇ）作为探测节段（ＴＧ）具有探测件（６），从而该探测件（６）能在一个规定的空间体积内自由运动，该方法包括以下步骤：　　－由探测件（６）占据（５１）该测量位置（ＰＯ），　　－通过测量与该节段（５ａ－５ｇ）的测量位态（Ｍｉ）相关的测量参数（α↓［ｉ］，β↓［ｉ］，γ↓［ｉ］，δ↓［ｉ］，ε↓［ｉ］，ａ↓［ｉ］，ｂ↓［ｉ］，ｃ↓［ｉ］）来测定（５３）一个测量参数组（Ｓｉ），其中该测量位态（Ｍｉ）通过节段（５ａ－５ｇ）彼此的相对位置以及其中至少一个节段（５ａ－５ｇ）相对于底座（４）的位置来确定，　　－相对于该底座（４）确定（５４）该测量位置（ＰＯ），　　其特征在于，　　－在探测件（６）的位置固定在测量位置（ＰＯ）上的状态（ＦＩＸ）中，产生（５２）许多不同测量位态（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３．．．Ｍｉ．．．Ｍｎ），其中对于这些测量位态，分别重新进行所述测定（５３），从而对于每个测量位态（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３．．．Ｍｉ．．．Ｍｎ）记录下至少一个测量参数组（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３．．．Ｓｉ．．．Ｓｎ），　　－利用对记录下的测量参数组（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３．．．Ｓｉ．．．Ｓｎ）的统计计算来进行所述确定（５４）。...

【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：海因茨利普纳，克努特西尔克斯，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH