[发明专利]在工具中心点处使用校准激光头校准坐标测量机

说明书

用于坐标测量机(1)的校准方法，所述坐标测量机(1)包括用于使工具载体(15)相对于基座(11)移动以接近测量点的驱动机构，并包括如此实施并附接至所述工具载体(15)的校准激光头(20)，使得能由所述校准激光头(20，21)发射的激光束(25)能围绕至少两个大致垂直的轴线(X，Y，Z)转动，并且距离变化能借助所述校准激光头(20)以干涉方式测量。一组后向反射器(16a‑16d)布置在相对于所述基座(11)的固定位置中和/或布置到所述基座(11)上。所述方法包括：朝向一组后向反射器(16a‑16d)中的第一后向反射器发射以及引导所述激光束(25)，由此测量路径(26)由所述激光束(25)的取向限定；沿着所述测量路径(26)移动所述校准激光头(20)，使得所述激光束(25)根据所述测量路径(26)朝向所述第一后向反射器(16a)保持引导，并且在所述校准激光头(20)处连续地接收反射激光束；在沿着所述测量路径(26)的多个测量位置处测量与所述第一后向反射器(16a)的距离变化；以及针对所述多个测量位置中的每个测量位置采集机器位置，所述机器位置涉及所述工具载体(15)相对于所述基座(11)的位置。

技术领域

本发明总体涉及一种用于凭借引导激光发射单元和若干固定式后向反射器生成坐标测量机(CMM)的校准数据的方法，其中确定了所述激光发射器与相应后向反射器之间的距离变化。

背景技术

通常的做法是在完成生产之后在诸如坐标测量机(CMM)的坐标定位设备上检查工件，以便检查预定的对象参数的正确性，比如所述对象的尺寸和形状。

在常规三维坐标测量机中，探头被支撑为沿着三个相互垂直的轴线(沿方向X、Y和Z)移动。由此，所述探头可以引导到所述坐标测量机的测量容积的空间内的任何任意一点，并且所述对象能借助由所述探头携带的测量传感器(探针)进行测量。

在简单形式的机器中，平行于每个轴线安装的适合的传感器能够确定所述探头相对于所述机器的基座的位置，因此能够确定所述传感器所接近的所述对象上的测量点的坐标。为了提供所述探头的可移动性，典型的坐标测量机可包括其上布置有所述探头的框架结构，并包括用于使所述框架结构的框架部件相对于彼此移动的驱动装置。

为了测量表面变化，基于利用触觉传感器和光学传感器的两种测量原理是公知的。

一般来说，为了提供具有高测量精度的坐标测量机，其框架结构因此通常设计成具有高静态刚度。为了实现刚硬的机器设计，所述框架结构或至少其一部分常常由诸如花岗石的石料制成。除了所有积极效果，如热稳定性和良好的阻尼性能，花岗石或其它硬质材料还使得所述机器和可移动的框架元件相当重。另一方面，较高的重量还需要较高的力实现较佳的加速度。

然而，减重是涉及坐标测量机设计的主题，构建的所述机器部件包括较轻的重量(以及较低的刚度)，相应部件的更快定位可以通过造成影响所述坐标测量机的力更少来实现。另一方面，因刚度减少以及(更快)移动所述机器部件所造成的对机器振动和扭转的影响随这些部分的减重而增加。因此，从而增加了因这样的变形和振动发生的导出的测量值和误差的不确定性。因此，尤其是鉴于减重而且对于常规的机器，准确的误差处理是重要的方面。

针对两种途径(重量较重和较轻)，相应CMM的初始校准过程尤其对于确定相应系统的静态和可重复误差是有必要的。为了维持稳定和准确的测量要求，由于考虑到外部影响(其随着时间的推移而影响测量系统)，例如环境参数(温度、湿度等)或机械冲击变化，所以这样的校准优选地以限定的时间间隔执行。

CMM的校准可提供模型的改进，模型描述了在某些条件下所述CMM的静态和/或动态行为。由此，当前校准参数可用于实现限定的模型，以便更精确地且适于当前条件地描述所述CMM的行为。