用于測量坐標測量裝置上的工件的坐標的方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種用于測量坐標測量裝置上的工件的坐標的方法，該坐標測量裝置具有探頭(4)，探頭包括探針(3)和與探針關聯的探測傳感器(7)，當探針接觸工件時探測傳感器產生探測信號(23)，通過該探測信號確定了表示探頭在接觸工件時的位置的尺寸值，其中探頭還包括加速度傳感器(65)，加速度傳感器在探頭加速時產生加速信號(67)，其中探測信號和加速度信號饋送至控制和分析單元(68)用于分析，并且其中控制和分析單元確定所述尺寸值，使得通過將探測信號和加速度信號彼此相減來確定分析信號(69)，并且僅使用所述分析信號確定表示探頭在接觸工件時的位置的尺寸值。本發明專利技術還涉及一種相應的坐標測量裝置。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種，所述坐標測量裝置具有探頭，所述探頭包括探測單元和分配給探測單元的探測傳感器，并且在工件與探測單元接觸時，探測傳感器產生探測信號，通過該探測信號確定了表示探頭在接觸工件時的位置的刻度值，其中探頭還包括加速度傳感器，其在探頭加速時產生加速度信號，探測信號和加速度信號饋送至控制及評估單元用于評估。本專利技術還涉及一種用于測量工件的相應的坐標測量裝置。
技術介紹
該方法根據出版物WO 2009/112819A2已知，并且被用來避免所稱的誤接觸(erroneous contact)。在檢驗出版物WO 2009/112819A2中的具體方案之前,首先描述該誤接觸的背景知識。由此，在以往，該坐標測量裝置通常僅具有一個例如采用壓電傳感器或應 變計形式的探測傳感器，其探測信號被評估以確定接觸時間點，且由此確定相關的刻度值。這里，在測量操作期間，探測單元可以在與工件接觸時被探頭的加速度強烈地加速，使得探測傳感器由此產生探測信號，基于該探測信號假設發生接觸。探頭的加速度能夠激發該誤接觸，例如由于坐標測量裝置的振動、由于坐標測量裝置的線性軸向驅動器的加速度、由于旋轉式回轉接頭的旋轉軸向驅動器的加速度、由于結構噪聲或由于空中噪聲可引起探頭的加速。即使坐標測量裝置的引起不光滑行進的弱線性軸向驅動器也會導致該誤接觸。為抑制該誤接觸，在過去已經提供有不同的觸發條件，一般必須累計滿足這些觸發條件使得有效接觸得以發生。除探測信號超出觸發閾值之外，通過示例，已經增加了關于探測信號是否超出觸發閾值達到預定持續時間的檢測的形式的補充觸發條件。但是，在相對持久的加速的情況中，這同樣會導致誤接觸。我們的美國專利US 5，862，604、US 5，526，576和US 5，425，180示出了不僅僅探測信號被用來觸發接觸以激發接觸的情況中的評估電路。相反，探測單元另外還被進一步可偏轉地支撐在探頭上，設置開關元件以在偏轉時輸出開關信號。在此，作為用于有效接觸的觸發條件所需的是，探測信號超過觸發閾值從而輸出開關信號，使得在預定時段內完成超出觸發閾值以及開關信號的輸出。盡管提出了這些觸發條件，但在探頭加速時，在此仍能夠發生誤接觸。當由于探頭的加速，探測信號超出觸發閾值且之后確實即刻發生了接觸并且也由此輸出了開關信號時，即為該情況。由于基于探測信號讀出了刻度值，由此確定的接觸時間點則部分地且清楚地比實際接觸時間點提前，并且這導致有缺陷的測量值。為避免由于加速引起的該誤接觸，文獻WO 2009/112819A2提出了一種方法，其中在工件與探測單元接觸時，除探測傳感器輸出適當的探測信號之外，在探頭中還設置有加速度傳感器，其在提供基于探頭的加速的加速度信號。為避免誤接觸，在加速度傳感器供給加速度信號的情況下，更改刻度值所基于的觸發條件，刻度值表示探頭所依附的位置。具體地，提高探測信號必須超出的預定閾值的水平，將探測信號必須超出閾值的過程的持續時間延長預定時間。由于增大了要被超出的閾值，并且由于在開始接收刻度值之前將必須超出閾值的過程中延伸了預定時間，探頭被“降低敏感性”，并且因此觸發器限定的接觸時間點甚至進一步偏離實際的接觸時間點。另外，由于這一點，使得檢測到接觸的條件作為加速度的函數而變化。由此，接觸變得不精確。
技術實現思路
因此，本專利技術的任務在于提供一種用于具有起始所述類型的坐標測量的方法，其中防止了誤接觸而不用改變檢測到接觸的條件，并且在于提出了相應的實施適當方法的坐標測量裝置。該任務通過具有獨立權利要求I的特征的方法并且通過具有獨立權利要求12的特征的坐標測量裝置加以實現。在此應看出，創造性方案的具體特征在于通過將探測信號和加速度信號彼此相減來確定評估信號，從而控制及評估單元確定所述刻度值，由此該評估信號被用來確定表示探頭在接觸工件時的位置的刻度值。這使得可以至少在較大程度上從探測信號中消除由 于加速度引起的那些成分。由于探測傳感器的探測信號不僅由實際接觸而且由探頭的加速度引起，則相減的結果是具有非常小幅值的信號。探測信號和加速度信號的相減可在時域中進行，或另外在變換域中進行，諸如在頻域中進行。探測信號和加速度信號的相減能夠在控制及評估單元中以時域由模擬減法放大器特別容易地進行，模擬減法放大器將探測傳感器的模擬探測信號與加速度信號的模擬加速度信號彼此相減。減法放大器是運算放大器，其經由電阻器相連使得該運算放大器的輸入端處的兩個信號被彼此相減。 替代地，探測信號和加速度信號在控制及評估單元中的相減當然還能夠以數字方式在時域中進行，具體地由控制及評估單元的微處理器進行。這首先要求通過模數轉換器(A/D轉換器)將信號轉換為數字信號，然后在控制及評估單元的微處理器中或另外地在另一合適的數字模塊中以數值方式執行減法。但是，探測信號和加速度信號的相減還可以發生在頻域中。為此，控制及評估單元首先對探測信號和加速度信號進行Fourier變換，然后通過將Fourier變換后的探測信號和Fourier變換后的加速度信號相減產生評估信號。為檢測接觸，通過相減確定的評估信號能夠在控制及評估單元中與至少一個預定的觸發條件比較。這里考慮最大變化的觸發條件。關于是否在時域中或在頻域中執行相減，作為檢測到接觸的觸發條件在此明顯地相互不同。在相減在時域中進行的情況中，典型的觸發條件是預定的觸發閾值的超出、觸發閾值必須被超出的過程的持續時間或者兩級觸發閾值，在超出較低觸發閾值后的預定時段內，需要最后進行較高觸發閾值。在相減在頻域中進行的情況中，相減的結果是特定頻率下的幅值。例如，一個可能的觸發條件能夠是預定頻帶中的頻率幅值超出預定的觸發閾值。控制及評估單元能夠具有校正功能，其使用評估信號的曲線來確定實際的接觸時間點，其中實際的接觸時間點在評估信號滿足預定觸發條件的時間點之前，控制及評估單元使用該接觸時間點來確定表示探頭在接觸工件時的位置的刻度值。該校正功能是基于如下內容。在常規的有效接觸處理的情況中，通過將探測信號與加速度信號中相減而產生的評估信號超出在以足夠精度與實際接觸時間點對應的時間點處在探頭邏輯單元中設定的閾值。但是，存在下面的情況，其中在接觸時間點處，產生的評估信號非常微弱，使得在接觸時間點處不會超出在探頭邏輯單元中設定的閾值，而僅在稍后超出。其原因能夠是不利的接觸方向，或細長的探針，或接觸在軟性材料上。在這樣的情況中，建議應用如下方法，該方法有助于針對探測信號曲線盡可能有效地確定實際的接觸時間點。舉例來講，在我們的美國專利US5，425，180中所述的方法提出了一種方案，其中探測信號的曲線與存儲的樣本曲線比較或發生關聯，然后從中確定實際的接觸時間點，進而根據該時間點確定刻度值。替代于探測信號，在該專利技術的情況中需要將評估信號與存儲的樣本曲線比較或發生關聯，然后從中確定實際的接觸時間點。由此，參考美國專利US 5，425，180的全部內容。更適用于校正的另一方法是我們的美國專利US 5，862，604中所述的方法。根據該方法，通過將探測信號關于時間微分并使用該探測信號的一階或更高階導數來確定精確的接觸時間點，從而根據探測信號得出實際的接觸時間點。然后，接收該時間點處存在的刻度值x、y和z，用于進一步處理。替代于探測信號，在該專利技術的情況中將需要適當地評估該 本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.04.23 DE 102010018250.81.一種用于測量坐標測量裝置上的工件的坐標的方法，所述坐標測量裝置具有探頭(4)，所述探頭包括探測單元(74)和分配到所述探測單元的探測傳感器(7)，并且在工件(70)與所述探測單元接觸時產生探測信號(23)，所述探測信號有助于確定表示探頭在接觸工件時的位置的刻度值U，y和z)，其特征在于，所述探頭還包括加速度傳感器(65)，所述加速度傳感器基于所述探頭的加速產生加速度信號(67)，所述探測信號和所述加速度信號饋送至控制及評估單元￠8)用于評估，并且通過將所述探測信號和所述加速度信號彼此相減來確定評估信號(69)，從而所述控制及評估單元確定所述刻度值，由此該評估信號用于確定所述表示探頭在接觸工件時的位置的刻度值。2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述探測信號和所述加速度信號的相減在所述控制及評估單元中由模擬減法放大器￠6)執行。3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述探測信號和所述加速度信號在所述控制及評估單元中的相減以數字方式執行，具體地由所述控制及評估單元中的微處理器執行。4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述控制及評估單元首先對所述探測信號和所述加速度信號進行Fourier變換，并且所述評估信號通過Fourier變換后的所述探測信號和Fourier變換后的所述加速度信號相減而產生。5.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其特征在于，所述控制及評估單元將通過所述相減確定的所述評估信號與至少一個預定的觸發條件比較，以檢測接觸。6.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其特征在于，所述控制及評估單元具有校正功能，所述校正功能使用所述評估信號(69)的曲線來確定實際的接觸時間點，所述實際的接觸時間點在所述評估信號￠9)滿足預定觸發條件的時間點之前，所述控制及評估單元使用所述接觸時間點來確定所述表示探頭在接觸工件時的位置的刻度值。7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述探測單元(74)可偏轉地支撐在所述探頭(4)上，并且開關元件(6)設置成在所述探測單元偏轉時輸出開關信號(13)，并且其中，恰好在所述評估信號￠9)滿足觸發條件的時間點與輸出所述開關信號(13)的時間點之間的時間差低于預定值時，所述控制及評估單元開啟所述校正功能。8.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其特征在于，所述探測傳感器(7)的測量拾取頭(7)和所述加速度傳感器￠5)的測量拾取頭(55)具有相同的類型。9.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其特征在于，所述加速度傳感器￠5)具有質量體(56)，所述質量體的加速度由所述加速度傳感器的測量拾取頭(55)確定，所述質量...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A富克斯，R克恩，
申請(專利權)人：卡爾蔡司工業測量技術有限公司，
類型：
國別省市：