專利名稱：用于控制表面掃描坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于控制表面掃描坐標(biāo)機(jī)的方法。
背景技術(shù)：
在表面掃描裝置的技術(shù)領(lǐng)域中，所謂的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)常常用于測(cè)量未知表面的輪廓或用于檢驗(yàn)已知表面的外形。為此目的，常用方法是建立與待由具有探針末端的探頭測(cè)量的表面接觸和將該末端沿著預(yù)定路徑移動(dòng)。當(dāng)末端被移動(dòng)時(shí)，描述末端的位置和因此描述表面的外形的位置數(shù)據(jù)被產(chǎn)生并且被記錄。在該技術(shù)領(lǐng)域中主要的問題在于探頭至待測(cè)量的表面并且在測(cè)量掃描之間的運(yùn)動(dòng)。一方面任何運(yùn)動(dòng)都必須盡可能快地被執(zhí)行以便保持行進(jìn)時(shí)間短。另一方面與表面的接觸的建立必須以避免任何碰撞或硬沖擊的方式被執(zhí)行。另一問題是在沒有振動(dòng)的情況下建立測(cè)量條件，即，末端和探頭的位置，并且所述測(cè)量條件為獲得數(shù)據(jù)而被最優(yōu)化。在至表面的典型接近路徑期間，若干振動(dòng)和其它消極影響作用于探頭。那些影響通過末端與表面的物理接觸而增大。當(dāng)前掃描路徑接近方法通常包括將將局部表面法線用作接近矢量，借助控制伺服回路沿著該矢量移至遠(yuǎn)離表面的空間中的預(yù)擊點(diǎn)，移向表面法線直到形成局部表面接觸，然后繼續(xù)直到達(dá)到限定的掃描探針偏移。該方法保持運(yùn)動(dòng)平行且垂直于表面法線，分離的表面法線意味著用于移動(dòng)探頭的長距離。在建立接觸之后，掃描探針偏移由于來自控制伺服回路的“超調(diào)”而通常被繞過。于是系統(tǒng)遠(yuǎn)離局部表面，然后朝向局部表面引導(dǎo)以a)下沉探針和坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)并且以b)獲得限定的掃描探針偏移。在這一點(diǎn)上，限定的掃描路徑運(yùn)動(dòng)能開始。該方法導(dǎo)致暫停，這些暫停在獲得所需的最快速的生產(chǎn)量中無效。該常規(guī)的方法的典型順序能在圖8中看到。在US5，895，444中，公開了不同的方法，該方法涉及用于控制坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的方法，其中該設(shè)備的探頭和探針銷根據(jù)期望的數(shù)據(jù)被控制驅(qū)動(dòng)。探針銷以可移動(dòng)的方式附接至探頭并且能在待測(cè)量的工件的表面上觸地或能升離該表面。測(cè)量的速度通過選擇在觸地時(shí)或在升起時(shí)探頭的運(yùn)動(dòng)方向以及朝向與觸地點(diǎn)中的工件表面相切的平面的運(yùn)動(dòng)方向的投影之間的角度小于30°而被增大。盡管該方法導(dǎo)致幾乎平行于表面的切平面的運(yùn)動(dòng)并且因此避免了上面提及的一些問題，但是它導(dǎo)致一些缺點(diǎn)。第一點(diǎn)是用于建立掃描探針偏移的增大的時(shí)間間隔，該掃描探針偏移要求平行于表面法線的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)US5，895，444，這能通過利用具有其控制驅(qū)動(dòng)銷的活動(dòng)探頭來保障。然而，探頭的該能力增加了該部分的復(fù)雜性和重量。另一缺點(diǎn)是在接觸表面的點(diǎn)處平行于切平面的主要運(yùn)動(dòng)時(shí)的情況。因此由平行于表面法線起作用的力引起的效果不是有效的不且因此不能被校正。因此本發(fā)明的目的在于改善表面掃描機(jī)(具體地為坐標(biāo)測(cè)量機(jī))的控制。另一目的在于提供這樣的方法，該方法允許在接觸表面時(shí)或在接觸表面之后立即獲得可用數(shù)據(jù)。本發(fā)明的具體目的在于減少對(duì)探頭的負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容
這些目的通過實(shí)現(xiàn)限定能被組合的若干發(fā)明的幾個(gè)獨(dú)立權(quán)利要求中的一些或所有獨(dú)立權(quán)利要求的特征來實(shí)現(xiàn)。以另選或有利方式進(jìn)一步改進(jìn)本發(fā)明的特征在從屬權(quán)利要求中描述。盡管所有獨(dú)立發(fā)明的組合將改善控制表面掃描裝置的方法，但是主要的是可以以獨(dú)立和無關(guān)方式使用單個(gè)發(fā)明或不同發(fā)明的子集。這些發(fā)明的第一組的概念是從>30°的角度使限定路徑掃描與坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)合成一體和分開，以便消除正規(guī)化矢量方法的暫停(停頓)并且從探針和CMM減振。在每個(gè)限定的路徑掃描之前，CMM在不存在銳角轉(zhuǎn)角以使運(yùn)動(dòng)減慢的路徑中在測(cè)量部之間以定位速度移動(dòng)探頭。然后，探針被移到遠(yuǎn)離與掃描方向相反的局部表面定位的空間中的點(diǎn)，優(yōu)選地在預(yù)限定或預(yù)設(shè)接觸點(diǎn)處與表面的表面矢量切線或切平面>30°且〈80° (或甚至〈70° )。在混合接近路徑中，點(diǎn)矢量被設(shè)定為零以使觀察器功能的影響無效，也就是說，探針的至伺服回路中的反饋以改變限定的掃描路徑。當(dāng)建立接觸時(shí)，末端以特定偏移移動(dòng)。因此，從空間中的起始點(diǎn)，CMM控制伺服系統(tǒng)引導(dǎo)探針以在預(yù)定掃描速度下沿著預(yù)描述的混合接近路徑立即掃描，直到如圖6所示附接至探針的探針銷(即觸針)接觸如由探針的偏轉(zhuǎn)借助其傳感器測(cè)量的局部表面并且繼續(xù)直到達(dá)到限定的掃描探針偏轉(zhuǎn)。為了清楚這在附圖中如虛線所表示，但是它實(shí)際上是探針偏轉(zhuǎn)(探針偏轉(zhuǎn)=掃描探針偏移)。然后預(yù)限定路徑被自動(dòng)修改，由此控制系統(tǒng)改變限定的掃描路徑以獲得:a)限定的掃描偏移jPb)使探針和/或坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的任何振動(dòng)衰減的最佳方法。具有表面法向矢量的限定的掃描路徑于是在所述掃描探針偏移下且在預(yù)限定掃描速度下產(chǎn)生。與現(xiàn)有技術(shù)方案形成對(duì)比，該方法包括這樣的路徑，該路徑的接近速度具有法向速度分量和切向速度分量，該法向速度分量平行于接觸點(diǎn)處的表面法線，該切向速度分量平行于接觸點(diǎn)處的表面的切平面，并且其中法向速度分量與切向速度分量的關(guān)系在2:1至1:2的范圍內(nèi)，或者換言之，接觸點(diǎn)處的接近路徑的矢量和接觸點(diǎn)處的切平面之間的角度在大于30°至80°的范圍內(nèi)，例如，合適的路徑能具有基本上45°的角度。要點(diǎn)在于沿兩個(gè)方向(與表面法線相切和與表面法線垂直)，保持顯著的速度分量。通過那些速度，沿兩個(gè)方向起作用的力的影響存在并且能在一個(gè)單個(gè)接近中被補(bǔ)償。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于避免了任何靜摩擦或粘附摩擦，這允許立即測(cè)量并且抑制由于從靜摩擦到滑動(dòng)的轉(zhuǎn)變而引起的振動(dòng)。第二方法包括標(biāo)記數(shù)據(jù)，即，記錄描述或注釋所獲得的位置數(shù)據(jù)的附加數(shù)據(jù)。因此，返回點(diǎn)被標(biāo)記為它們的預(yù)期精度并且參考具體的掃描段以有利于改善分析。該發(fā)明方法的細(xì)節(jié)在本文關(guān)于圖11來實(shí)現(xiàn)和說明。


參考附圖中示意地示出的工作示例,僅僅通過示例在下面更詳細(xì)地描述或說明根據(jù)本發(fā)明的幾個(gè)方法。具體地，圖8示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于掃描表面的方法；圖9示出了現(xiàn)有技術(shù)方案與當(dāng)前發(fā)明的比較；圖1OA至C示出了在不同位置處用于與表面接觸的接觸點(diǎn)的接近路徑；圖11示出了用于一起記錄用于探針的位置數(shù)據(jù)和指示路徑的具體類型的數(shù)據(jù)的示例；
圖12示出了將所有獨(dú)立發(fā)明結(jié)合成一個(gè)組合方法，該組合方法用于控制用于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的表面掃描，以及圖13示出了能與本發(fā)明一起使用的觸針的示例。
具體實(shí)施例方式圖8示出了現(xiàn)有技術(shù)的方法，其中探頭的末端從垂直于表面的起始位置I被移動(dòng)。在建立在接觸點(diǎn)2處與表面接觸的物理接觸之后，末端被移至預(yù)定偏移并且隨后掃描開始。在停止點(diǎn)3處末端被豎直移開至升起位置4，被移至另一起始點(diǎn)5并且再次開始該過程。因此，該方法能分成不同順序步驟。1.CMM移至預(yù)擊點(diǎn)并且暫停直到滿足“就位區(qū)”區(qū)和探針振蕩標(biāo)準(zhǔn)。2.CMM沿著表面法線向下移動(dòng)探針至所述部分并且暫停，直到在可接受振動(dòng)限度內(nèi)滿足命令掃描探針偏移。3.CMM利用觀察器沿著命令掃描路徑掃描以保持命令掃描探針偏移。在掃描結(jié)束時(shí)的暫停通常來自控制器的在掃描速度下傳送所請(qǐng)求點(diǎn)密度、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳送速度的能力。4.CMM收回到收回點(diǎn)。5.CMM移到下一個(gè)掃描順序的預(yù)擊點(diǎn)并且重復(fù)該過程。圖9示出了現(xiàn)有技術(shù)方案與當(dāng)前發(fā)明的比較以便示出在掃描時(shí)CMM下沉?xí)和５南?。如上所述，該方法的目的在于消除所有暫停時(shí)間(停頓)并且具有進(jìn)出掃描路徑的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，其中要點(diǎn)是在從起始局部表面接觸至限定掃描探針偏移下沉探針和CMM的同時(shí)暫?！，F(xiàn)有技術(shù)方法在預(yù)擊點(diǎn)21處開始并且等待下沉探針I(yè)。然后CMM控制伺服在限定掃描速度下沿著局部表面矢量10朝向局部表面2驅(qū)動(dòng)探針I(yè)并且繼續(xù)直到達(dá)到限定的掃描探針偏移5。然后系統(tǒng)遠(yuǎn)離和朝向局部表面搜索，直到探針和CMM已下沉到預(yù)定量。然后測(cè)量限定掃描路徑。根據(jù)本發(fā)明的方法的目的之一是監(jiān)控探針X、Y和Z輸出，同時(shí)朝向局部表面(接近路徑)掃描，并且在探針的輸出達(dá)到預(yù)定值24時(shí)，伺服控制起動(dòng)朝向掃描方向25的CMM運(yùn)動(dòng)。在沿掃描方向25的該運(yùn)動(dòng)期間，探針比限定的路徑偏移5更進(jìn)一步地被驅(qū)動(dòng)到局部表面2中并且將探針的偏移逐漸減小到限定的掃描偏移5。該下沉路徑6用于下沉探針和CMM以防止局部表面上的運(yùn)動(dòng)振動(dòng)和“跳動(dòng)”。振動(dòng)量受許多因素影響，這些因素包括，但不限于限定的掃描速度、限定的掃描探針偏移、局部表面光潔度等。假定控制器伺服控制認(rèn)識(shí)到這些(和其它)確定振動(dòng)量的因素，則針對(duì)多種情況能得出特定下沉路徑。在一些情況下下沉路徑可以要求探針遠(yuǎn)離局部表面被驅(qū)動(dòng)，并且，在沒有離開表面接觸的情況下，使前述路徑26相反。圖1OA至IOC示出了例如不同位置處的接觸點(diǎn)的接近路徑的細(xì)節(jié)。圖9的說明中所提及的振動(dòng)能通過以不同于表面矢量10的角度利用接近掃描3同時(shí)移向局部表面2，或者換言之通過示出沿兩個(gè)方向的重要分量的運(yùn)動(dòng)來減小。因此，接近角度必須大于30°并且能從大于30°到接近表面法線10，或接近80°。這些角范圍原則上對(duì)應(yīng)于在2:1至相反關(guān)系的范圍內(nèi)的法向速度分量與切向速度分量的關(guān)系，優(yōu)選地在
1.7 I至I 1.7的相反關(guān)系的范圍內(nèi)。
如果實(shí)際局部表面未位于如由名義表面2所述的位置則能引起問題。這兩種情況是:.實(shí)際表面位置40不在沿著圖1OB所示的名義表面矢量10的位置上。在該情況下，整個(gè)下沉掃描路徑6和限定的掃描路徑7從它們的名義路徑44被重新定位到這樣的點(diǎn)處，在該點(diǎn)處CMM以與圖9的說明中所述的相同的方式被伺服控制。.實(shí)際表面位置42不在與圖1OBC所示的名義表面矢量10相反的位置上。在該情況下，接近掃描路徑由CMM控制器改變從而形成新的接近路徑43，該新的接近路徑位于從接近角度混合到名義表面矢量的拋物曲線上?？刂扑欧刂碌慕咏窂揭苿?dòng)CMM并且繼續(xù)直到接觸實(shí)際的局部表面42。一旦獲得局部接觸，CMM就以與圖9的說明中所述的相同的方式被伺服控制。圖11示出了用于一起記錄用于作為返回點(diǎn)標(biāo)記的探針銷的位置數(shù)據(jù)和指示路徑的具體類型的數(shù)據(jù)的示例。當(dāng)掃描數(shù)據(jù)從CMM控制器被返回到宿主軟件以用于分析時(shí)，某些標(biāo)記能設(shè)定成允許宿主軟件a)將點(diǎn)分段成多個(gè)部分以便執(zhí)行對(duì)預(yù)定限定掃描路徑的分析而不考慮接近路徑和下沉路徑，并且b)允許對(duì)于關(guān)于每個(gè)點(diǎn)的定性特性進(jìn)行偏差分析。這些標(biāo)記、點(diǎn)和質(zhì)量關(guān)于圖11來限定。對(duì)于每個(gè)掃描段，被分配以唯一的點(diǎn)標(biāo)記號(hào)并且將該點(diǎn)標(biāo)記號(hào)從宿主軟件發(fā)送到控制器。由預(yù)擊點(diǎn)21開始，第一掃描接近段例如將被分配以如用附圖標(biāo)記27表示的“I”的標(biāo)記，并且下沉段將被分配以如用附圖標(biāo)記28表示的“2”的標(biāo)記，限定路徑掃描段將被分配以如用附圖標(biāo)記29表示的3的標(biāo)記等等，直到所有的段都被分配。從這些返回標(biāo)記，宿主軟件能區(qū)分掃描段并且只分析相關(guān)的段。一旦期望的掃描段已被分解成單獨(dú)的段，質(zhì)量標(biāo)記就能用于進(jìn)一步分析每個(gè)點(diǎn)。利用限定參數(shù)，來自實(shí)際掃描數(shù)據(jù)組33的每個(gè)點(diǎn)均將被給予質(zhì)量標(biāo)記，這取決于限定的掃描探針偏移被遵循的程度。這樣，當(dāng)分析掃描段時(shí)能忽略無關(guān)的點(diǎn)。例如，如果掃描點(diǎn)落在“良好的”公差帶30內(nèi)，則將被給予O的質(zhì)量標(biāo)記；在下一個(gè)公差帶31內(nèi)但是超過第一個(gè)公差帶的點(diǎn)將被給予5的質(zhì)量標(biāo)記，并且如果點(diǎn)超過最后的公差帶32，則它將被給予9的質(zhì)量標(biāo)記。該質(zhì)量標(biāo)記的分配能被無限地限定。圖12示出了將所有獨(dú)立發(fā)明結(jié)合成一個(gè)組合方法，該方法用于在消除預(yù)擊暫停的情況下用于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的表面掃描。在實(shí)施如圖9至圖11所示的前述發(fā)明的情況下，可以消除在預(yù)擊點(diǎn)21處的暫停，因?yàn)檫@不再在限定的掃描之前對(duì)所形成的下沉有影響。在每個(gè)限定的路徑掃描之前，CMM在不存在銳角轉(zhuǎn)角以使運(yùn)動(dòng)緩慢的路徑中在測(cè)量點(diǎn)之間以定位速度移動(dòng)探針I(yè)至遠(yuǎn)離與掃描方向相反的局部表面2定位的空間中的點(diǎn)，該點(diǎn)距表面矢量切線9>30°且〈80°并且在距待測(cè)量的所述表面的特定偏移dl處。混合接近路徑3將其矢量設(shè)定成O以使觀察器功能無效。從空間中的該點(diǎn)，然后CMM控制伺服系統(tǒng)引導(dǎo)探針I(yè)以以預(yù)限定掃描速度沿著規(guī)定的混合接近路徑3立即掃描，直到如借助其傳感器由探針的偏轉(zhuǎn)4測(cè)量的探針銷8接觸局部表面并且繼續(xù)直到達(dá)到限定的掃描探針偏移5。為了清楚這如虛線所示，但是它實(shí)際上是探針偏轉(zhuǎn)(探針偏轉(zhuǎn)=掃描探針偏移)。然后自動(dòng)修改6預(yù)限定路徑，由此控制系統(tǒng)改變限定掃描7路徑以獲得:a)限定的掃描偏移；和b)使探針和/或坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的任何振動(dòng)衰減的最佳方法。然后具有表面法向矢量10的限定的掃描路徑7在所述掃描探針偏移5處且在預(yù)限定掃描速度下產(chǎn)生。圖13示出了能和本發(fā)明一起使用的用于探頭的觸針的不同實(shí)施方式的示例。附圖中的圖不應(yīng)被認(rèn)為是按比例畫出。發(fā)明思想1.一種用于控制表面掃描坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的方法，所述坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有掃描探頭，該掃描探頭具有用于接觸待測(cè)量的物體的表面的探針銷，并且所述方法具有以下步驟:沿著傳送路徑以定位速度移動(dòng)所述探針銷，沿著接近路徑以接近速度進(jìn)入并移至所述表面，在預(yù)限定的接觸點(diǎn)處接觸所述表面并且建立掃描條件，掃描所述表面，其中，所述接近速度具有平行于所述接觸點(diǎn)處的表面法線的法向速度分量和平行于所述接觸點(diǎn)處的所述表面的切平面的切向速度分量，并且所述法向速度分量與所述切向速度分量的關(guān)系在2:1至1:2的范圍內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述法向速度分量與所述切向速度分量的關(guān)系在1.7:1至1:1.7的范圍內(nèi)。3.一種用于控制表面掃描坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的方法,所述表面掃描坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有:掃描探頭，該掃描探頭具有用于接觸待測(cè)量的物體的表面的探針銷，并且所述方法具有以下步驟:沿著傳送路徑以定位速度移動(dòng)所述探針銷，沿著接近路徑以接近速度進(jìn)入并移至所述表面，在預(yù)限定的接觸點(diǎn)處接觸所述表面并且建立掃描條件，掃描所述表面，其中，所述接近路徑在所述接觸點(diǎn)處的矢量和所述接觸點(diǎn)處的切平面之間的角度在>30°至〈80°的范圍內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述接近路徑在所述接觸點(diǎn)處的所述矢量和所述接觸點(diǎn)處的所述切平面之間的所述角度在>30°至〈70°的范圍內(nèi)或在>30°至〈60°的范圍內(nèi)。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述接近路徑和所述掃描路徑限定預(yù)限定名義路徑，并且當(dāng)在所述預(yù)限定接觸點(diǎn)處錯(cuò)過所述表面的情況下，所述接近路徑被改變以使得形成新的接近路徑，該新的接近路徑位于平行于所述預(yù)限定接觸點(diǎn)處的表面法線的拋物曲線上，該拋物曲線從所述接近路徑的所述矢量和預(yù)限定的所述接觸點(diǎn)處的所述切平面之間的實(shí)際角度混合。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，建立掃描條件結(jié)合有平行于所述表面法線移動(dòng)所述探針銷直到達(dá)到限定的掃描探針偏移。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，平行于所述表面法線移動(dòng)所述探針銷超過所述限定的掃描探針偏移，并且隨后，所述探針銷的偏移沿著下沉路徑被逐漸減小到所述限定的掃描探針偏移，用于使振動(dòng)衰減和/或校準(zhǔn)測(cè)量過程。8.一種用于控制表面掃描坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的方法,所述表面掃描坐標(biāo)測(cè)量機(jī)包括:掃描探頭，該掃描探頭具有用于接觸待測(cè)量的物體的表面的探針銷，并且所述方法具有以下步驟:沿著傳送路徑以定位速度移動(dòng)所述探針銷，沿著接近路徑以接近速度進(jìn)入并移至所述表面，在預(yù)限定接觸點(diǎn)處接觸所述表面并且建立掃描條件，掃描所述表面，其中，所述探針銷的位置數(shù)據(jù)的獲得在所述接近路徑上開始。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述接近路徑和掃描路徑通過連續(xù)獲得所述探針銷的所述位置數(shù)據(jù)而限定預(yù)限定名義路徑。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，所述探針銷的所述位置數(shù)據(jù)與指示路徑的具體類型的數(shù)據(jù)一起被記錄。11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述探針銷的所述位置數(shù)據(jù)被用作數(shù)據(jù)的定性性質(zhì)或可用性的指標(biāo)。附加部分結(jié)束
權(quán)利要求
1.一種用于控制表面掃描坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的方法，所述表面掃描坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有探頭，所述探頭具有遠(yuǎn)端探針末端，所述遠(yuǎn)端探針末端構(gòu)造成用于接觸待測(cè)量的物體的表面，所述方法包括: 在所述表面上選擇名義起始接觸點(diǎn)，所述名義起始接觸點(diǎn)具有法向矢量；并且 沿著接近路徑朝向所述名義起始接觸點(diǎn)移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端，所述接近路徑具有大致線性部，所述大致線性部從所述名義起始接觸點(diǎn)大致線性地延伸到與所述表面隔開的某非接觸點(diǎn)，所述大致線性部與所述法向矢量形成在大約20度至大約60度之間的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括: 沿著偏移路徑移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端并且將所述遠(yuǎn)端探針末端從與所述名義起始接觸點(diǎn)相關(guān)的接觸點(diǎn)移至起始掃描點(diǎn)； 從所述起始掃描點(diǎn)沿著掃描路徑并且沿著所述物體的所述表面移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端， 所述遠(yuǎn)端探針末端沿著所述接近路徑、所述偏移路徑和所述掃描路徑在這些路徑之間連續(xù)移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述大致線性部與所述法向矢量形成在大約20度至大約55度之間的角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括: 沿著釋放路徑移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端，在所述釋放路徑中所述遠(yuǎn)端探針末端遠(yuǎn)離與所述物體的所述表面的接觸移動(dòng)，所述釋放路徑在所述掃描路徑之后開始， 所述遠(yuǎn)端探針末端沿著所述掃描路徑和所述釋放路徑在這兩個(gè)路徑之間連續(xù)運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，該方法還包括: 在所述表面上選擇第二名義起始接觸點(diǎn)，所述第二名義起始接觸點(diǎn)具有第二法向矢量；并且 在從所述釋放路徑移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端之后，沿著第二接近路徑將所述遠(yuǎn)端探針末端移動(dòng)成與所述第二名義起始接觸點(diǎn)接觸，所述第二接近路徑具有第二大致線性部，所述第二大致線性部從所述第二名義接觸點(diǎn)大致線性地延伸到與所述表面隔開的某第二非接觸點(diǎn)，所述第二大致線性部與所述第二法向矢量形成在大約20度至大約59度之間的角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述遠(yuǎn)端探針末端沿著所述釋放路徑和所述第ニ接近路徑在這兩個(gè)路徑之間連續(xù)移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括: 向下移動(dòng)所述探頭，并且在將所述遠(yuǎn)端探針末端移動(dòng)成與和所述名義起始接觸點(diǎn)相關(guān)的接觸點(diǎn)接觸之后以ー偏移下沉所述探頭，所述探頭在以所述偏移下沉之前超調(diào)該偏移。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括: 向下移動(dòng)所述探頭，并且在將所述遠(yuǎn)端探針末端移動(dòng)成與和所述名義起始接觸點(diǎn)相關(guān)的接觸點(diǎn)接觸之后以ー偏移下沉所述探頭，所述探頭在以所述偏移下沉之前在該偏移的上下振蕩。
9.一種控制表面掃描坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的方法，所述表面掃描坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有探頭，所述探頭具有遠(yuǎn)端探針末端，所述遠(yuǎn)端探針末端構(gòu)造成用于接觸待測(cè)量的物體的表面，所述方法包括:在所述表面上選擇名義起始接觸點(diǎn)，所述名義起始接觸點(diǎn)具有法向矢量； 沿著接近路徑朝向所述名義起始接觸點(diǎn)移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端，所述接近路徑具有大致線性部，所述大致線性部從所述名義起始接觸點(diǎn)大致線性地延伸至與所述表面隔開的某非接觸點(diǎn)，所述大致線性部與所述法向矢量形成小于大約60度的角度；并且 沿著偏移路徑將所述遠(yuǎn)端探針末端移至起始掃描點(diǎn)， 所述遠(yuǎn)端探針末端沿著所述接近路徑和所述偏移路徑在這兩個(gè)路徑之間連續(xù)移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述大致線性部與所述法向矢量形成在大約0度至大約5度之間的角度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，該方法還包括將所述遠(yuǎn)端探針末端移動(dòng)成與所述表面上的實(shí)際接觸點(diǎn)接觸，所述實(shí)際接觸點(diǎn)與所述名義起始接觸點(diǎn)相關(guān)，所述偏移路徑在所述實(shí)際接觸點(diǎn)處開始。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，該方法還包括: 在沒有接觸所述實(shí)際接觸點(diǎn)的情況下將所述遠(yuǎn)端探針末端移動(dòng)通過所述名義起始接觸點(diǎn)；并且 在所述遠(yuǎn)端探針末端通過所述名義起始接觸點(diǎn)之后并且在所述遠(yuǎn)端探針末端接觸所述實(shí)際接觸點(diǎn)之前，減小所述接近路徑相對(duì)于所述法向矢量的角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述接近路徑在所述遠(yuǎn)端探針末端通過所述名義起始接觸點(diǎn)之后并且在所述遠(yuǎn)端探針末端接觸所述實(shí)際接觸點(diǎn)之前具有對(duì)數(shù)形狀。
14.一種用于接觸待測(cè)量的物體的表面的表面掃描測(cè)量機(jī)，所述表面掃描測(cè)量機(jī)包 括: 具有遠(yuǎn)端探針末端的探頭； 控制器，所述控制器與所述探頭操作地聯(lián)接，所述控制器構(gòu)造成在所述表面上選擇名義起始接觸點(diǎn)，所述名義起始接觸點(diǎn)具有法向矢量；以及 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述控制器操作地聯(lián)接，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)造成與所述控制器協(xié)作以沿著接近路徑朝向所述名義起始接觸點(diǎn)移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端，所述接近路徑具有大致線性部，所述大致線性部從所述名義起始接觸點(diǎn)大致線性地延伸到與所述表面隔開的某非接觸點(diǎn)，所述大致線性部與所述法向矢量形成在大約20度至大約60度之間的角度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的表面掃描測(cè)量機(jī)，其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)造成與所述控制器協(xié)作以沿著偏移路徑從與所述名義起始接觸點(diǎn)相關(guān)的實(shí)際接觸點(diǎn)移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端并且將所述遠(yuǎn)端探針末端移至起始掃描點(diǎn)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還構(gòu)造成與所述控制器協(xié)作以從所述起始掃描點(diǎn)沿著掃描路徑并且沿著所述物體的所述表面移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端， 所述遠(yuǎn)端探針末端沿著所述接近路徑、所述偏移路徑和所述掃描路徑在這些路徑之間連續(xù)移動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的表面掃描測(cè)量機(jī)，其中，所述大致線性部與所述法向矢量形成在大約20度至大約55度之間的角度。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的表面掃描測(cè)量機(jī)，其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)造成與所述控制器協(xié)作以沿著釋放路徑移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端，在所述釋放路徑中所述遠(yuǎn)端探針末端遠(yuǎn)離與所述物體的所述表面的接觸移動(dòng)，所述釋放路徑在所述掃描路徑之后開始， 所述遠(yuǎn)端探針末端沿著所述掃描路徑和所述釋放路徑在這兩個(gè)路徑之間連續(xù)移動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的表面掃描測(cè)量機(jī)，其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)造成與所述控制器協(xié)作，從而:1)在所述表面上選擇第二名義起始接觸點(diǎn)，所述第二名義起始接觸點(diǎn)具有第ニ法向矢量；并且，2 )在從所述釋放路徑移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端之后，沿著第二接近路徑將所述遠(yuǎn)端探針末端移動(dòng)成與和所述第二名義起始接觸點(diǎn)相關(guān)的第二接觸點(diǎn)接觸，所述第二接近路徑具有第二大致線性部，所述第二大致線性部從所述第二接觸點(diǎn)大致線性地延伸至與所述表面隔開的某第二非接觸點(diǎn)，所述第二大致線性部與所述第二法向矢量形成等于或大于大約20度并且小于大約59度的角度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的表面掃描測(cè)量機(jī)，其中，所述遠(yuǎn)端探針末端沿著所述釋放路徑和所述第二接近路徑在這兩個(gè)路徑之間連續(xù)移動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的表面掃描測(cè)量機(jī)，其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)造成與所述控制器協(xié)作，以向下移動(dòng)所述探頭并且在將所述遠(yuǎn)端探針末端移動(dòng)成與和所述名義起始接觸點(diǎn)相關(guān)的實(shí)際接觸點(diǎn)接觸之后以ー偏移下沉該探頭，所述探頭在以所述偏移下沉之前超調(diào)該偏移。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的表面掃描機(jī)，其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)造成與所述控制器協(xié)作，以向下移動(dòng)所述探頭并且在將所述遠(yuǎn)端探針末端移動(dòng)成與和所述名義起始接觸點(diǎn)相關(guān)的實(shí)際接觸點(diǎn)接觸之后以ー偏移下沉該探頭，所述探頭在以所述偏移下沉之前在該偏移的上下振蕩。
22.一種在用于控制表面掃描測(cè)量機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上使用的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述表面掃描測(cè)量機(jī)具有帶遠(yuǎn)端探針末端的探頭，所述遠(yuǎn)端探針末端構(gòu)造成用于接觸待測(cè)量的物體的表面，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括有形計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，所述有形計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)上具有計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼包括: 在所述表面上選擇名義起始接觸點(diǎn)的程序代碼，所述名義起始接觸點(diǎn)具有法向矢量；和 沿著接近路徑將所述遠(yuǎn)端探針末端移動(dòng)成與所述名義起始接觸點(diǎn)接觸的程序代碼，所述接近路徑具有大致線性部，所述大致線性部從所述名義起始接觸點(diǎn)大致線性地延伸至與所述表面隔開的某非接觸點(diǎn)，所述大致線性部與所述法向矢量形成在大約20度至大約60度之間的角度。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還包括: 沿著偏移路徑從與所述名義起始接觸點(diǎn)相關(guān)的實(shí)際接觸點(diǎn)移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端并且將所述遠(yuǎn)端探針末端移至起始掃描點(diǎn)的程序代碼； 從所述起始掃描點(diǎn)沿著掃描路徑并且沿著所述物體的所述表面移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端的程序代碼， 所述遠(yuǎn)端探針末端沿著所述接近路徑、所述偏移路徑和所述掃描路徑在這些路徑之間連續(xù)移動(dòng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，所述大致線性部與所述法向矢量形成大約20度至大約55度之間的角度。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還包括: 沿著釋放路徑移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端的程序代碼，在所述釋放路徑中所述遠(yuǎn)端探針末端遠(yuǎn)離與所述物體的所述表面的接觸移動(dòng)，所述釋放路徑在所述掃描路徑之后開始，所述遠(yuǎn)端探針末端沿著所述掃描路徑和所述釋放路徑在這兩個(gè)路徑之間連續(xù)移動(dòng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還包括: 在所述表面上選擇第二名義起始接觸點(diǎn)的程序代碼，所述第二名義起始接觸點(diǎn)具有第ニ法向矢量；以及 在從所述釋放路徑移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端之后將該遠(yuǎn)端探針末端沿著第二接近路徑移動(dòng)成與第二實(shí)際接觸點(diǎn)接觸的程序代碼，所述第二接近路徑具有第二大致線性部，所述第二大致線性部從所述第二實(shí)際接觸點(diǎn)大致線性地延伸至與所述表面隔開的某第二非接觸點(diǎn)，所述第二大致線性部與所述第二法向矢量形成等于或大于大約20度并且小于大約59度的角度。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，移動(dòng)的所述程序代碼具有致使所述遠(yuǎn)端探針末端沿著所述釋放路徑和所述第二接近路徑在這兩個(gè)路徑之間連續(xù)移動(dòng)的程序代碼。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還包括: 向下移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針探頭，以在將所述遠(yuǎn)端探針末端移動(dòng)成與和所述名義起始接觸點(diǎn)相關(guān)的實(shí)際接觸點(diǎn)接觸之后以ー偏移下沉所述探頭的程序代碼，所述探頭在以所述偏移下沉之前超調(diào)該偏移。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還包括: 向下移動(dòng)所述探頭以在將所述遠(yuǎn)端探針末端移動(dòng)成與和所述名義起始接觸點(diǎn)相關(guān)的實(shí)際接觸點(diǎn)接觸之后以ー偏移下沉所述探頭的程序代碼，所述探頭在以所述偏移下沉之前在該偏移的上下振蕩。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括: 沿著所述物體的所述表面沿掃描路徑移動(dòng)所述探針遠(yuǎn)端末端； 限定與所述表面隔開的多個(gè)區(qū)；并且 沿著所述掃描路徑為所述物體的所述表面的多個(gè)點(diǎn)分配標(biāo)記，每個(gè)標(biāo)記均作為所述標(biāo)記的點(diǎn)和所述多個(gè)區(qū)的函數(shù)而被分配。
全文摘要
一種改善表面掃描測(cè)量機(jī)速度同時(shí)使對(duì)被測(cè)量物體的表面的末端觸地沖擊最小的方法。具體地，所述方法控制具有探頭的表面掃描測(cè)量機(jī)，所述探頭具有接觸待測(cè)量的物體的表面的遠(yuǎn)端探針末端。為此，所述方法選擇具有法向矢量的(在所述表面上的)名義起始接觸點(diǎn)，然后沿著接近路徑朝向所述名義起始接觸點(diǎn)移動(dòng)所述遠(yuǎn)端探針末端。所述接近路徑具有大致線性部，所述大致線性部從所述名義起始接觸點(diǎn)大致線性地延伸至與所述表面隔開的某非接觸點(diǎn)。所述大致線性部與所述法向矢量形成在大約20度至大約60度之間的角度。
文檔編號(hào)G05B19/19GK103097853SQ201180044019
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者P·P·拉辛 申請(qǐng)人:赫克斯岡技術(shù)中心