[发明专利]坐标测量机

说明书

本发明涉及一种坐标测量机。该坐标测量机包括：托架(12，30，31)，用于作为目标的末端执行器(40)的支撑定位结构，末端执行器(40)能以至少三个自由度移动并由托架(12，30，31)定位；固定式计量台(35)，作为可能目标对象的支撑；和控制单元，该控制单元控制由托架(12，30，31)进行的末端执行器(40)的移动。CMM进一步包括：至少一个特别是至少两个成像检测器(33)，用于在六个自由度上测量并确定可能目标对象的位置；和分析单元，用于处理由成像检测器(33)传送的电子信号和/或数据。根据本发明，成像检测器(33)被牢固地安装至计量台(35)并与托架(12，30，31)机械地分离。

本申请是申请日为2016年1月20日、申请号为201610037061.4、发明名称为“坐标测量机”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种坐标测量机(简称为“CMM”)，其包括：托架，所述托架作为用于末端执行器(作为目标)的支撑和定位结构，所述末端执行器能在至少三个自由度、特别是最多六个自由度上移动并且能由所述托架定位；固定式计量台，所述固定式计量台作为对一可能目标对象的支撑；以及控制单元，所述控制单元控制着经由所述托架对所述末端执行器的移动。所述CMM进一步包括：至少两个成像检测器，特别是至少三个成像检测器，用于在六个自由度上测量并确定所述可能目标对象的位置；以及分析单元，用于处理由所述成像检测器传送的电子信号和/或数据。

背景技术

通常的做法是紧随在坐标定位设备(诸如CMM)上生产之后检查工件，以便检查预定对象参数(比如对象的尺寸和形状)的正确性。

在常规3-D坐标测量机中，支撑着探头使之沿着三个相互垂直的轴线(在X、Y和Z的方向上)移动。由此，探头可以被引导到CMM测量体积的空间中的任何的任意点，并且对象能利用由探头承载的测量传感器(探针)进行测量。

在简单形式的机器中，与每个轴线平行安装的合适的换能器能够确定探头相对于机器基座的位置，因此能够确定位于传感器所逼近的对象上的测量点的坐标。为了提供探头的可移动性，典型的坐标测量机可包括布置有探头的框架结构以及用于使框架结构的框架部件相对于彼此移动的装置。

通常，CMM具有用于计量目标对象表面的触觉探针或光学探针。光学或触觉探针如针对触觉探针(即EP 2283311 A1中)示出地以可移动的方式固定在铰接臂处，或者如针对光学探针(即WO 2008/135530 A1)示出地固定在门架处，使之可以在目标对象的表面上移动。

为了测量表面变化，基于使用触觉传感器和光学传感器的测量原理均是已知的。

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。为了实现刚硬和刚性的机器设计，框架结构或其至少部分常常由诸如花岗岩的石材制成。除了所有积极效果，比如高的热稳定性和良好的阻尼性能，花岗岩或其它刚硬材料还使机器和可移动框架元件颇重。另一侧上较高的重量还需要高的力来适应合适的加速度。

适当的校准可以使这样的途径工作得非常好，但机械学的所有非重复性缺陷都完全影响了最终的准确度。因此，例如，如果在第一轴线和第二轴线之间存在一些间隙，为确定传感器位置而施用的线性刻度或角度编码器都将不能识别这样的间隙。

作为另一重要方面，重量减少是关系到新颖的坐标测量机设计的主要议题。如果将机器部件构建为包括更小重量(与更小刚度关联)，可以实现更快地定位各个部件，同时导致更少的力影响到坐标测量机。另一方面，连同这些部分的重量减少，因减少刚度并(更快)移动机器部件导致的机器振动和扭转的影响增加。因而，得到的测量值的不确定性以及此种变形和振动发生的误差相应地增加。

因此，尤其是关于重量减少，但也针对常规机器，准确的误差处理是重要的方面。