[发明专利]用于控制表面扫描坐标测量机的方法和设备

说明书

优先权

本专利申请要求名称为“METHOD FOR CONTROLLING A SURFACE SCANNING COORDINATE MEASURING MACHINE（用于控制表面扫描坐标测量机的方法）”并且指定Paul Racine为发明人的于2010年9月13日提交的临时美国专利申请号61/382,126的优先权，该临时美国申请的全部公开内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明一般涉及控制表面扫描坐标机，并且更具体地，本发明涉及控制表面描述坐标机的探针运动。

背景技术

其中，坐标测量机（“CMM”，也称为表面扫描测量机）测量未知表面轮廓，或检验已知表面的外形。例如，CMM可以测量推进器的拓扑轮廓以确保其表面为其指定任务（例如，以预指定速度使24英尺小船移动通过盐水）被适当地确定尺寸并成形。为此，常规CMM通常具有支撑探针末端（也称为“触针”）的探头，该探针末端直接接触被测量的物体的表面并且沿该表面移动。

在末端开始接触物体的表面之后，探头朝向物体表面被驱动以阻尼振动并且准备好用于随后的扫描（常常称为“下沉”探头）。在下沉之后，探针末端沿着预限定扫描路径移动，从而记录其在一维、二维或三维空间中的运动。与CMM相关联的逻辑记录该运动以产生所测量的物体的相应的表面拓扑图。

在典型扫描期间，CMM可以多次移动探针末端使其与表面接触和不接触从而避免已知的深凹处或其他表面特征。然而，与表面的起始和最后接触两者都形成大量性能挑战。具体地，在起始接近表面时，CMM具有尽可能快地接近而同时避免硬着陆的竞争目标。许多常规的CMM通过牺牲速度做到这点，它们沿着法向矢量缓慢地接近表面，在与表面接触之前和之后都停止。该接近因此降低生产量，提高成本。

另一个技术使末端沿着与表面的非常浅的角与该表面接触，并且看来像是在以该浅角移动的同时下沉。当试图减轻硬着陆问题时，该技术仍是费时的，这是因为它花费冗长的时间来接近表面。另外，浅角使得下沉更具挑战性。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，提供一种提高表面扫描测量机的速度同时使对被测量的物体的表面的末端着地冲击最小的方法。具体地，所述方法控制具有探头的表面扫描测量机，该探头具有接触待测量的物体的表面的远端探针末端。为此，所述方法选择具有法向矢量的名义起始接触点（在所述表面上），然后沿着接近路径朝向所述名义起始接触点移动远端探针末端。所述接近路径具有大致线性部，该线性部从所述名义起始接触点大致线性地延伸到与所述表面隔开的某非接触点。所述大致线性部与所述法向矢量形成在大约20度至大约60度之间的角度。

所述方法还可将所述远端探针末端从接触点（与所述名义起始接触路径相关）沿着偏移路径移动并移至起始扫描点，然后将所述远端探针末端沿着扫描路径从所述起始扫描点移动并且将所述远端末端沿着所述物体的所述表面移动。所述远端探针末端优选地沿着所述接近路径、所述偏移路径和所述扫描路径在这些路径之间连续地移动。所述大致线性部还可以与所述法向矢量形成在大约20度至大约55度之间的角度。

一些实施方式沿着在所述扫描路径之后开始的释放路径移动所述远端探针末端，在所述释放路径中所述末端移动远离与所述物体的所述表面的接触移动。所述远端探针末端在该实施方式中可以沿着所述扫描路径和所述释放路径在该扫描路径和该释放路径之间连续移动。另外，所述方法可以在所述表面上选择第二名义起始接触点（具有第二法向矢量）。在从所述释放路径移动所述远端探针末端之后，所述方法可以沿着第二接近路径将所述远端探针末端移动成与第二接触点（与所述第二名义起始接触点相关）接触。所述第二接近路径具有第二大致线性部，该第二大致线性部从所述第二接触点大致线性地延伸至与所述表面隔开的某第二非接触点。该第二大致线性部与所述第二法向矢量形成在大约20度至大约59度之间的角度。所述远端探针末端可以沿着所述释放路径和所述第二接近路径在该释放路径和该第二接近路径之间连续移动。

所述方法可以向下移动所述探头并且在将所述远端探针末端移动成与接触点接触之后以一偏移下沉所述探头。在该时间期间，所述探头可以在以所述偏移下沉之前超调该偏移。另选地，所述探头可以在以所述偏移下沉之前在该偏移的上下振荡。