CN104344802A - 表面轮廓的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种表面轮廓的测量方法，包括：步骤S10、提供测量装置，所述测量装置包括一个测量设备及至少一个运动装置，所述测量设备安装于所述运动装置上；步骤S20、提供标准件，所述标准件具有至少一个光滑平面；步骤S30、所述运动装置驱动所述测量设备按照预设的路径对所述标准件的光滑平面进行测量，得到补正数据；步骤S40、按上述步骤S30，至得到对应所有预设路径的补正数据，生成数据组；步骤S50、提供待测量工件，并选择路径对所述待测量工件进行测量，得到第一测量数据；步骤60、在所述数据组中调取与所述选择路径相匹配的或覆盖所述选择路径的预设路径对应的补正数据，并将所述补正数据补正到所述第一测量数据中。
Description
技术领域
本发明涉及表面轮廓测量领域，尤其涉及一种表面轮廓的测量方法。
背景技术
对于表面形状或轮廓的测量装置的测量，现有的普遍技术主要把注意力放在各轴运动沿着该轴的坐标准确性，某两个轴运动平面或三个轴运动空间的坐标与理想坐标的对应性，例如用激光干涉仪测量校准某轴步长，用一个带格子或图案的标准平面来校准平面坐标定位的误差等，应用一个三维标准件和三轴复合运动校准三维空间坐标。相对于普通精度的测量来说，配合精密的运动部件这些方法已经可以达到精度要求，但对于精度要求更高的测量，某个轴的运动可能会由于重心移动、构件如导轨丝杆等对基础受力变化等诸多原因，会对其他的轴产生轻微的影响。对于沿轴校准的方法，其缺点是没有考虑到该轴的移动会对其他的测量轴的影响。对于复合运动和标准件的空间误差校准，首先没有把每个轴分离开来，也没有把被校准轴置于静止，运动本身就已经包含有交互影响而且该影响可能和实际使用时差异较大，被校准轴运动本身就会有误差而且含有相当一部分误差不具有可重复性，不具有重复性的这部分误差就不能被校准。特别是在亚微米级别的测量领域，光靠精密机械构件实现高精度是困难的，及时实现成本也会大幅增加。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种表面轮廓的测量方法，旨在解决现有的测量方法精度相对较低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种表面轮廓的测量方法，包括如下步骤：
步骤S10、提供测量装置，所述测量装置包括一个测量设备及至少一个运动装置，所述测量设备安装于所述运动装置上；
步骤S20、提供标准件，所述标准件具有至少一个光滑平面；
步骤S30、所述运动装置驱动所述测量设备按照预设的路径对所述标准件的光滑平面进行测量，得到补正数据；
步骤S40、按上述步骤S30，至得到对应所有预设路径的补正数据，生成数据组；
步骤S50、提供待测量工件，并选择路径对所述待测量工件进行测量，得到第一测量数据；
步骤60、在所述数据组中调取与所述选择路径相匹配的或覆盖所述选择路径的预设路径对应的补正数据，并将所述补正数据补正到所述第一测量数据中。
优选地，所述测量设备在步骤S30的测量过程中沿所述测量设备的主测量轴方向保持静止。
优选地，所述步骤S30具体包括：
步骤S31、所述运动装置驱动所述测量设备按照预设的路径对所述标准件的光滑平面进行测量，得到第二测量数据；
步骤S32、将所述第二测量数据与预设的标准数据进行比较运算，得到对应所述预设路径的补正数据。
优选地，在步骤S32之前，还包括：
步骤S33、重复步骤31，得到对应同一预设路径的数组第二测量数据；
步骤S34、将数组所述第二测量数据中对应各同一测量点的数值进行平均，得到所述补正数据。
优选地，在步骤S34之前，还包括：
步骤S35、判断对应同一测量点的数值是否超出预设的误差范围；
步骤S36、是，则删除超出预设的误差范围的数值；否，则执行步骤S34。
优选地，所述步骤S40与步骤S50之间，还包括：
步骤S70、将所述数据组存储于储存设备的对应位置；所述储存设备为移动储存设备或固态存储设备。
优选地，所述步骤S60具体包括：
步骤S61、根据所述选择路径内的测量点或测量区域查找对应的预设路径；
步骤S62、读取对应所述预设路径的补正数据；
步骤S63、将所述补正数据补正到所述第一测量数据中。
优选地，所述所有预设路径组成一平面或曲面。
优选地，在预设所述预设路径时，让预设路径等同或覆盖将要测量的被测量工件的测量路径。
优选地，所述测量装置为非接触式位置传感器。
本发明的表面轮廓的测量方法，通过将安装在对应测量方向上的测量设备在测量方向上固定，并使得测量设备在非测量方向上运动，进而获得该测量方向上的补正数据，对该测量方向上的测量数据进行补正，以保证该测量方向的测量精度，然后再获得其他方向上的补正数据，实现对其他方向的测量数据的补正，进而保证每个测量方向上的测量精度。
附图说明
图1为本发明表面轮廓的测量方法的第一实施例的流程图；
图2为实现本发明表面轮廓的测量方法的测量装置的一实施例的立体结构示意图；
图3为图1中所述的步骤S30的第一实施例的具体步骤流程图；
图4为图1中所述的步骤S30的第二实施例的具体步骤流程图；
图5为图1中所述的步骤S30的第三实施例的具体步骤流程图；
图6为本发明表面轮廓的测量方法的第二实施例的流程图；
图7为图1中所述的步骤S60的一实施例的具体步骤流程图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种表面轮廓的测量方法，参照图1至图3，在一实施例中，所述表面轮廓的测量方法包括如下步骤：
步骤S10、提供测量装置，所述测量装置包括一个测量设备200及至少一个运动装置400，所述测量设备200安装于所述运动装置400上。
具体的，所述测量设备200为非接触式位置传感器。所述运动装置400为带动所述测量设备200做直线运动与曲线运动。在本实施例中，所述测装置为三坐标测量装置，所述测量设备200固定安装于一测量轴(如Z轴)上，且所述测量设备200在步骤S30中在Z轴方向上固定，只能沿着X轴与/或Y轴做平面运动。
步骤S20、提供标准件600，所述标准件600具有至少一个光滑平面。
具体的，所述标准件600一般是一个固体的，尺寸相对稳定，具有一定硬度的预先设计的部件或组件，通过安装或摆放的方法附着在测量装置通常放置被测物的位置。
步骤S30、所述运动装置400驱动所述测量设备200按照预设的路径对所述标准件600的光滑平面进行测量，得到补正数据。优选地，所述测量设备200在测量过程中沿所述测量设备200的主测量轴方向保持静止。在预设所述预设路径时，让预设路径等同或覆盖将要测量的被测量工件的测量路径。
其具体包括：
步骤S31、所述运动装置400驱动所述测量设备200按照预设的路径对所述标准件600的光滑平面进行测量，得到第二测量数据。
具体的，所述预设路径为所述测量设备200进行测量时所走过的形成，即X轴与/或Y轴的行进路线，其可以通过用户现场指定的方式获取、或用户通过在程序中预设的多个路径中选择的方式获取、或以默认的方式获取。
步骤S32、将所述第二测量数据与预设的标准数据进行比较运算，得到对应所述预设路径的补正数据。
具体的，所述预设的标准数据表示所述标准件600的光滑平面的理论值，如，测量点为五个，各测量点的标准值分别为55、55、55、55、55；而实际测量值(即所述的第一测量数据)分别为55、56、55、54、55，那么，对应五个测量点的补正数据则分别为0、1、0、-1、0。
步骤S40、按上述步骤S30，至得到对应所有预设路径的补正数据，生成数据组。
尽可能的将所述测量设备200能行进的路线全部设置为预设路径，那么所有预设路径则组成一个平面或曲面。具体的，当所述预设路径只有一条时，则不需要执行步骤S40，当所述预设路径有数条时，则重复步骤S30，至得到对应所有预设路径的补正数据。
步骤S50、提供待测量工件(未图示)，并选择路径对所述待测量工件进行测量，得到第一测量数据。
具体的，所述选择路径为对应的预设路径的一部分或与所述对应的预设路径完全相同，即与所述选择路径相匹配的预设路径覆盖所述选择路径。但在现实操作中，所述选择路径可以与所述对应的预设路径稍有偏差。
步骤60、在所述数据组中调取与所述选择路径相匹配的或覆盖所述选择路径的预设路径对应的补正数据，并将所述补正数据补正到所述第一测量数据中。
具体的，将待测量工件置于所述标准件的位置，然后根据所述选择路径对所述待测量工件的表面轮廓进行测量，比如，五个测量点的测量值(即第一测量数据)分别为92、88、76、63、59。然后将上述的补正数据与所述第一测量数据做差值运算，以补正所述第一测量数据的误差，即92-0＝92，88-1＝87、76-0＝76、63-(-1)＝64、59-0＝59，那么，所述待测量工件的对应所述五个测量点的实际高度分别为92、87、76、64、59。其中，在所述测量的过程一般通过与测量装置相配的测量软件控制测量装置进行，所述测量软件安装于测量装置的控制系统中。
本发明的表面轮廓的测量方法，通过将安装在对应测量方向上的测量设备200在测量方向上固定，并使得测量设备200在非测量方向上运动，进而获得该测量方向上的补正数据，对该测量方向上的测量数据进行补正，以保证该测量方向的测量精度，然后再获得其他方向上的补正数据，实现对其他方向的测量数据的补正，进而保证每个测量方向上的测量精度。
进一步地参照图4，图4为图1中所述的步骤30的第实施例的具体步骤流程图。
在本实施例中，在步骤S32之前，还包括：
步骤S33、重复步骤31，得到对应同一预设路径的数组第二测量数据。
步骤S34、将数组所述第二测量数据中对应各同一测量点的数值进行平均，得到所述补正数据。
具体的，为了保证补正数据的准确性，通过多次测量后求平均值的方式来确定补正数据，进一步保证了测量的精确度。
进一步地，参照图5，图5为图1中所述的步骤30的第三实施例的具体步骤流程图。
在本实施例中，在步骤S34之前，还包括：
步骤S35、判断对应同一测量点的数值是否超出预设的误差范围；
步骤S36、是，则删除超出预设的误差范围的数值；否，则执行步骤S34。
具体的，步骤S33之后，将测量到的各测量点的第二测量数据与预设的误差范围的边界值进行比较，如果有第二测量数据超出所述预设误差范围的，则可认为该第二测量数据无效，将其删除后，将剩余的第二测量数据进行平均后，与所述各测量点的标准值进行比较运算，得到对应该测量点的补正数据。
进一步地，参照图5，本发明表面轮廓的测量方法的第二实施例的流程图。
在本实施例中，所述步骤S40与步骤S50之间，还包括：
步骤S70、将所述数据组存储于储存设备的对应位置；所述储存设备为移动储存设备或固态存储设备。
具体的，所述数据组中的每一补正数据设有标识，所述标识根据所述预设路径内的测量点或测量区域设定。如所述预设路径按照某个测量点或某个测量区域位置相关的特定规律存储进行储存。
进一步地，参照图7，图7为图1中所述的步骤S60的一实施例的具体步骤流程图。
在本实施例中，所述步骤S60具体包括：
步骤S61、根据所述选择路径内的测量点或测量区域查找对应的预设路径。
步骤S62、读取对应所述预设路径的补正数据。
步骤S63、将所述补正数据补正到所述第一测量数据中。
具体的，如果所述数据组存储于固态存储设备中，直接在所述测量装置的内部存储器中去读所述补正数据。如果所述数据组存储于移动存储设备中，现在将移动存储设备与所述与测量装置通信连接，在读取移动存储设备中的补正数据。本发明将所述补正数据进行储存，在同一测量设备上只需要生成一次补正数据即可，实现后续各种工件的测量，有效提升了测量效率。
综上所述，本发明的表面轮廓的测量方法，通过将安装在对应测量方向上的测量设备在测量方向上固定，并使得测量设备在非测量方向上运动，进而获得该测量方向上的补正数据，对该测量方向上的测量数据进行补正，以保证该测量方向的测量精度，然后再获得其他方向上的补正数据，实现对其他方向的测量数据的补正，进而保证每个测量方向上的测量精度。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种表面轮廓的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S10、提供测量装置，所述测量装置包括一个测量设备及至少一个运动装置，所述测量设备安装于所述运动装置上；
步骤S20、提供标准件，所述标准件具有至少一个光滑平面；
步骤S30、所述运动装置驱动所述测量设备按照预设的路径对所述标准件的光滑平面进行测量，得到补正数据；
步骤S40、按上述步骤S30，至得到对应所有预设路径的补正数据，生成数据组；
步骤S50、提供待测量工件，并选择路径对所述待测量工件进行测量，得到第一测量数据；
步骤60、在所述数据组中调取与所述选择路径相匹配的或覆盖所述选择路径的预设路径对应的补正数据，并将所述补正数据补正到所述第一测量数据中。
2.如权利要求1所述的表面轮廓的测量方法，其特征在于，所述测量设备在步骤S30的测量过程中沿所述测量设备的主测量轴方向保持静止。
3.如权利要求1所述的表面轮廓的测量方法，其特征在于，所述步骤S30具体包括：
步骤S31、所述运动装置驱动所述测量设备按照预设的路径对所述标准件的光滑平面进行测量，得到第二测量数据；
步骤S32、将所述第二测量数据与预设的标准数据进行比较运算，得到对应所述预设路径的补正数据。
4.如权利要求3所述的表面轮廓的测量方法，其特征在于，在步骤S32之前，还包括：
步骤S33、重复步骤S31，得到对应同一预设路径的数组第二测量数据；
步骤S34、将数组所述第二测量数据中对应各同一测量点的数值进行平均，得到所述补正数据。
5.如权利要求4所述的表面轮廓的测量方法，其特征在于，在步骤S34之前，还包括：
步骤S35、判断对应同一测量点的数值是否超出预设的误差范围；
步骤S36、是，则删除超出预设的误差范围的数值；否，则执行步骤S34。
6.如权利要求1所述的表面轮廓的测量方法，其特征在于，所述步骤S40与步骤S50之间，还包括：
步骤S70、将所述数据组存储于储存设备的对应位置；所述储存设备为移动储存设备或固态存储设备。
7.如权利要求6所述的表面轮廓的测量方法，其特征在于，所述步骤S60具体包括：
步骤S61、根据所述选择路径内的测量点或测量区域查找对应的预设路径；
步骤S62、读取对应所述预设路径的补正数据；
步骤S63、将所述补正数据补正到所述第一测量数据中。
8.如权利要求1所述的表面轮廓的测量方法，其特征在于，所述所有预设路径组成一平面或曲面。
9.如权利要求1所述的表面轮廓的测量方法，其特征在于，在预设所述预设路径时，让预设路径等同或覆盖将要测量的被测量工件的测量路径。
10.如权利要求1所述的表面轮廓的测量方法，其特征在于，所述测量装置为非接触式位置传感器。
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