CN107957236B - 用于操作坐标测量机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作坐标测量机的方法，包括：在坐标测量机的控制器或测量计算机中存储关于有待测量的工件的几何信息项，确定工件在坐标测量机的测量空间中的位置和/或对准，在控制器或测量计算机中存储与位置和/或对准相关的信息项，基于关于工件的几何信息项和与工件的位置和/或对准相关的信息项确定工件外部的自由测量体积，开始用于测量工件的坐标的测量操作，坐标测量系统在自由测量体积中移动并测量工件的坐标，在坐标测量机的测量操作过程中通过传感器来监测测量空间或自由测量体积，在监测过程中借助传感器检测异物来确定异物是否存在于自由测量体积中或异物是否被引入自由测量体积中，如存在异物，则使坐标测量系统移动越过异物。

Description

用于操作坐标测量机的方法

技术领域

本发明涉及一种考虑到测量体积中的异物、用于操作坐标测量机的方法。

背景技术

坐标测量机(以下简称为KMG或者CMM)基于坐标度量原理，并包含适合测量空间坐标的测量系统。KMG经常用于质量控制。

在坐标度量中使用附加相机是已知的。因此，例如DE 43 27 250 A1描述的方法中，在借助于连接到摄像机上的监视器的目视控制下，KMG的探测元件驱动至有待被机械感测的工件上的各点。

DE 10 2010 014 423描述的相机指向KMG的测量台上的测量区域，并且在其视场中有工件。该工件从相机图像中被识别，并且该工件在该测量台上的位置可以被确定。可以基于工件标识来选择测量程序，所述测量程序被分配给工件，并且任选地也分配给工件的位置和/或对准。

DE 10 2012 103 627 A1涉及将测量传感器附接到KMG的套筒轴上，通过该套筒轴确定测量用触觉传感器的移动范围，以避免该传感器与该工件之间的碰撞。

然而，在操作坐标测量机时经常出现的问题是异物可能存在于进行坐标测量的测量空间中(所述测量空间又被称为测量体积)，所述异物例如不经意地被放置或忘在那里。在这个意义上，异物是一切非待测量工件的物体。示例性异物是夹具、校准球、探针系统支撑件、探针系统，或者是测量过程中、特别是对测量系统的位移移动可能造成障碍的其他物体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于防止KMG的测量系统与异物的碰撞，并改善该测量系统的行进，以便获得改进的测量过程。

所述技术问题通过一种用于操作坐标测量机的方法解决。在本申请的公开文本中也包含了配属的/附带的优先权文本(在先申请文件副本DE102016220127.1)的全部公开内容。

本发明因此涉及一种用于操作坐标测量机的方法，该方法包括：

-在该坐标测量机的控制器或测量计算机中存储关于有待测量的工件的几何信息项；

-确定该工件在该坐标测量机的测量空间中的位置和/或对准；

-在该控制器或测量计算机中存储与该位置和/或对准相关的信息项；

-基于关于该工件的几何信息项和与该工件的位置和/或对准相关的信息项来确定该工件外部的自由测量体积；

-开始用于测量该工件的坐标的测量操作，其中，坐标测量系统在该自由测量体积中移动并且测量该工件的坐标；

-在该坐标测量机的测量操作过程中通过至少一个传感器来监测该测量空间或该自由测量体积，

其中，在监测过程中借助于该传感器检测异物来确定该异物是否存在于该自由测量体积中或该异物是否被引入该自由测量体积中；

-如果存在该异物，则使该坐标测量系统移动越过该异物。

举例来讲，上述几何信息项可以作为数据记录、例如作为CAD(计算机辅助设计)数据被存储。这些几何信息项可以存储在存储于控制器或测量计算机中的软件中。

该测量空间是KMG中可以进行坐标测量的整个空间。该测量空间又被称为测量体积。

确定工件的位置和/或对准可以通过使用作为KMG的一部分的用于测量坐标的触觉或光学测量系统进行。

在另一个变体中，使用上述传感器确定工件的位置和/或对准。举例来讲，该传感器是相机，并且可以如DE 10 2010 014 423 A1中所述的确定工件的位置和/或对准。

在该方法的变体中，在确定工件的位置和/或对准时，确定第一基准坐标。如以下基于特定方法仍将描述的那样，如果在该方法的过程中工件的位置和/或对准发生变化，这些第一基准坐标可以用于变换关于工件的几何信息项、特别是工件坐标。举例来讲，工件的表面上的三个点(基于这三个点可以确定位置和/或对准)可以用作基准坐标。

上述工件外部的自由测量体积又被称为自由测量空间。它对应于整个测量体积减去该工件的体积。因此，这是该工件不占用的体积。

具体地，可以使用相机、超声波传感器或条纹投影传感器作为传感器。

上述传感器是除了该坐标测量机的坐标测量系统之外还存在的传感器。当使用KMG的光学或触觉坐标测量系统来测量工件的坐标时，该传感器用于监测自由测量体积或测量空间(整个测量体积)。

具体地，开始所阐述的异物被视为异物。人或人的身体部分是另外可能的异物。

在KMG的测量操作过程中，在工件上测量坐标。然而，在该测量操作中还包括测量系统在工件尚未被直接测量但测量系统移位到另一位置时的移动。

如果检测到异物，则可以以不与异物碰撞的方式控制KMG的测量系统的移动。如果KMG的测量系统在测量体积中移位并且异物存在于位移路径上，则会发生特别频繁的碰撞情况。所述异物可以通过传感器来检测，并且异物可以被绕过，即(例如，触觉或光学)坐标测量系统移动越过该异物。因此，防止了碰撞。越过异物的移动优选地在不与异物接触的情况下进行。

在该方法的实施例中，该方法包括：

在使该坐标测量系统移动越过该异物之前，中断该工件的坐标测量，并且在移动越过之后，在该工件的同一点或不同点继续测量该工件的坐标。

在该方法变体中，坐标测量被中断，绕过异物并且随后继续进行坐标测量。特别是如果异物的位置非常靠近或挨着工件，则使用该方法变体。

在可以容易地与上述方法变体组合的方法变体中，异物被安排在该工件处。这个的实例是位于工件的表面上、孔或凹陷中的异物。

坐标测量系统可以以全自动方式移动越过异物，因为异物的形状和优选地还有位置和/或对准也可以由该传感器识别。该传感器可以连接到该坐标测量机的控制器上，以便传送和评估信息项。因此，变体中的方法还包括通过传感器来确定异物的形状，优选地也可以确定异物的位置和/或对准，并确定绕行路线，即传感器在测量操作过程中能够移动越过异物的路径。异物的形状、优选地也可以是异物的位置和/或对准，可以以类似于DE 102010 014 423 A1中描述的用于确定工件的位置和/或对准的方式来确定。

在本发明的一个变体中，在使该坐标测量系统移动越过该异物之后，在工件的不同点测量坐标，随后移除异物，稍后在异物之前所在的点测量该工件的坐标。这是工件上的一个点，当异物仍然存在时，由于该异物而无法对该点进行坐标测量。在除去异物之后，可以容易地在这样的点继续进行测量。这也可以以自动化方式进行，因为可以通过传感器捕获异物的形状和对准。

在一个实施例中，该方法包括在检测到异物之后，减慢坐标测量机的移动部件的移动速度、特别是测量系统的移动速度。这额外提高了安全性。如果该异物是正移动的异物，例如人的身体部位，则通过减慢移动速度，可以大大降低事故和受伤风险。

在一个实施例中，具体说明了一种方法，包括在该测量操作过程中使用该传感器来监测该工件的位置和/或对准是否发生变化，其中，如果该工件的位置和/或对准发生变化，则执行以下步骤中的一个或多个步骤：

-停止该测量操作；

-重新开始该测量操作；

-在位置和/或对准改变的情况下继续该测量操作。

工件位置的变化可能是例如无意的变化，特别是工件在测量台上的移动。

在该方法的一个变体中，在位置和/或对准改变的情况下继续进行该测量操作之前，进行以下步骤：

-确定该工件在该坐标测量机的测量空间中的改变后的位置和/或对准，并在该控制器或测量计算机中存储与该位置和/或对准相关的信息项。

可以基于第二基准坐标确定工件的改变后的位置和/或对准。举例来讲，可以测量该工件表面上的三个点，即，可以确定其坐标。以上，基于一种方法变体已经提到了第一基准坐标。如果在工件的位置和/或对准改变的情况下继续对工件进行坐标测量，即继续进行测量操作的意思，则可以借助于工件上的第一基准坐标和第二基准坐标进行下面的转换，该第一基准坐标和第二基准坐标优选地在工件的相同点测得：借助于第一基准坐标和第二基准坐标将工件的改变后的位置和/或对准转换成第一(之前的)位置和/或对准。同样地，可以以逆向方式将工件的第一位置和/或对准转换成改变后的位置。因此，可以在工件的第一位置和/或对准上确定坐标测量值的一部分，并且可以在工件的改变后的位置和/或对准上确定所述测量值的第二部分。作为上述转换的结果，测量数据可以以这样的方式转换，结果使得在这两个位置和/或对准中的一者上产生工件的总体测量图像。

上述传感器可以附接在坐标测量机的完全不同的位置，或者可以附接在坐标测机量旁边。可能的紧固或安排点位于基座上、柱上、套筒轴上。

附图说明

以下基于示例性实施例对本发明进行描述。在图中：

图1示出了为根据本发明的方法而配备的坐标测量机；并且

图2示出了根据本发明的程序。

具体实施方式

图1中所描绘的坐标测量机1被示意性地描绘。这是一种门架式坐标测量机。工件可以被安排在测量台2上。在所描绘的实例中，工件17与异物18一起安排在测量台2上。

门架的两个向上突出的细长支撑件3a、3b在测量台2的表面上方延伸。如在X方向上延伸的双头箭头所示，支撑件3a、3b可沿第一水平方向移动。该移动由坐标测量机1的控制器10控制。此外，该门架的横梁5已经被放置在支撑件3a、3b上，座标测量机1的套筒轴4在该横梁上以在Y方向上可移动的方式被引导。Y方向同样平行于测量台2的表面对准并垂直于X方向延伸。最后，安排在套筒轴4的底部的触觉探针7通过传感器6联接至套筒轴4，并且所述探针可沿Z方向移动。Z方向与X方向和Y方向均垂直。套筒轴在Y方向上的移动和传感器与探针7一起在Z方向上的移动也由控制器10控制。从控制装置10到套筒轴4的控制连接由虚线表示。

两个相机11a、11b指向测量区域，即测量台2上的局部区域。工件17和异物18位于两个相机11a、11b的视野内。任选地，相机11就其对准而言可以改变，例如，它们各自可以由至少一个马达驱动。此外，相机11可以任选地被设定为各种变焦设置。

相机11a、11b也经由线路连接到控制器10，用于将图像数据传输到控制装置10，所述图像数据对应于分别由相机11a、11b记录的工件17和异物18的图像。

异物18位于工件17中的孔19内。原则上，异物18阻碍了对工件17顶侧的坐标测量，特别是阻碍了对孔19在孔内侧的测量。

以下，参照图1所示的物体对本发明的方法进行说明。这里，该程序在图2中示意性突出显示。

第一步骤S1中，关于工件17的几何信息项在被存储在控制器10中。在这种情况下，这意味着没有加入异物18的几何信息项。

随后，在步骤S2中确定该工件在坐标测量机1的测量空间中的位置和/或对准。测量空间位于测量台2的上方。原则上，探针7、特别是探针头20可以到达测量空间中的每个点。测量空间可以以这种方式定义。几何信息项提供关于工件17的形状的信息，此时还不是以尚未进行的精确坐标测量的方式提供，而是推测已了解的、不太准确的基本形状。在步骤S2中确定工件17在测量空间中的位置和/或对准可以通过相机11a和11b进行，如DE10 2010014 423 A1中所述。

随后，在步骤S3中将与工件的位置和/或对准相关的信息项存储在控制器10中。

整个测量体积或测量空间是已知的，例如也与特定探针7有关。通过测量系统的X方向、Y方向和Z方向上的移动自由度以及与探针7相关的信息项(这可以通过校准过程获得)可以知道整个可能的测量体积。在步骤S4中，从工件17的几何信息项和与工件的位置和/或对准相关的信息项(在步骤S2中确定)可以确定自由测量体积，即围绕工件17的测量体积。这可能是在控制器10中进行的纯计算过程。

随后，在步骤S5中开始工件17的坐标测量，特别地，用探针7、特别是与探针头20一起感测工件17上的表面点。

在步骤S4中确定的自由测量体积由相机11a和11b监测。从相机11a、11b提供的图像中可以识别出异物18位于自由测量体积中。异物18不是已经存储在控制器10中的关于工件17的几何信息项的一部分。通过相机11a、11b监测测量空间或自由测量体积被称为步骤S6。

当相机11a、11b检测到异物18时，探针7能够移动越过异物18，确切地说，先前不接触异物18并不会因此产生测量伪影。在该程序中，该移动越过被称为步骤S7。产生以下优点：工件17的测量和测试方案可以先前已经基于工件17的几何信息项、并且基于工件17的已确定的位置和/或对准被确定或选择(步骤S2)。举例来讲，此测试方案提供了对工件17的表面的扫描，然而没有考虑呈异物18的形状的障碍物。如果探针7以高扫描速度与异物18碰撞，则可能会有损坏。作为根据本发明的方法的结果，探针7移动越过S7异物18，例如横向地移动越过。随后，测量可以在该表面的不同点继续进行。

举例来讲，如果应该测量孔19的内部，异物18就会挡路。根据本发明，则可以首先测量工件17的其他表面点。随后，可以移除异物18，在移除异物18之后，随后可以以自动化方式测量孔19的内部，即先前不可触及的点。

图1还示出了在工件17上以三角形的形状实施的基准标记21。该基准标记不一定是实际显著的特征。它可能是纯粹虚拟的标记，在此情况下是三角形的形状。该三角形的角可以用作基准点。在一个方法变体中，相机11a、11b用于监测在测量操作过程中工件17的位置和/或对准是否变化。如果确定了这一点，则可以随着工件17的位置和/或对准的改变来停止、重新开始测量操作和/或继续进行所述测量操作。借助于基准标记21，依靠在该方法开始时确定的以及在测量台2上的工件17的位置和/或对准改变之后确定的基准标记21(或上述基准点)的位置和/或对准，可以确定工件17的改变后的位置和/或对准。利用相机11a、11b确定的改变后的位置和/或对准因此提示进行例如由探针20完成的基准标记21的重新校准、以及基准标记21的位置和/或对准的确定。获得可以存储在控制器10中的与工件17的位置和/或对准有关的准确信息项。在工件17上继续进行坐标测量之后，新确定的测量值，即在工件17的位置和/或对准发生变化之后确定的测量值，可以借助于基准标记21的新位置和/或对准被转换。

附图标记清单

1 坐标测量机

2 测量台

3a，3b 支撑件

4 套筒轴

5 横梁

6 传感器

7 探针

10 控制器

11a，11b 相机

17 工件

18 异物

19 孔

20 探针头

21 基准标记

Claims (8)

1.一种用于操作坐标测量机(1)的方法，该方法包括：

-(S1)在该坐标测量机的控制器(10)或测量计算机中存储关于有待测量的工件(17)的几何信息项，

-(S2)确定该工件(17)在该坐标测量机的测量空间中的位置和/或对准，

-(S3)在该控制器(10)或测量计算机中存储与该位置和/或对准相关的信息项，

-(S4)基于关于该工件的几何信息项和与该工件(17)的位置和/或对准相关的信息项来确定该工件外部的自由测量体积，

-(S5)开始用于测量该工件(17)的坐标的测量操作，其中，坐标测量系统(7)在该自由测量体积中移动并且测量该工件的坐标，

-(S6)在该坐标测量机的测量操作过程中通过至少一个传感器(11a，11b)来监测该测量空间或该自由测量体积，

其中，所述至少一个传感器(11a，11b)是除了该坐标测量机(1)的坐标测量系统(7)之外还存在的传感器，在该监测过程中借助于该传感器检测异物(18)来确定该异物是否存在于该自由测量体积中或该异物是否被引入该自由测量体积中，

-(S7)如果存在该异物(18)，则使该坐标测量系统(7)移动越过该异物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在使该坐标测量系统移动越过该异物(18)之前，中断该工件的坐标测量，并且在该移动越过之后，在该工件的同一点或不同点继续测量该工件的坐标。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在该坐标测量系统的移动越过之后在该工件的不同点测量坐标，除去该异物，然后于该异物所安排在的点处测量该工件的坐标。

4.根据权利要求1或2所述的方法，包括在该测量操作过程中通过该传感器确定该异物的形状并确定绕行路线。

5.根据权利要求1或2所述的方法，包括在检测到该异物(18)之后减慢该坐标测量机的可移动部件(3a，3b，4，6)的移动速度。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该异物(18)被安排在该工件(17)处。

7.根据权利要求1或2所述的方法，包括在该测量操作过程中使用该传感器(11a，11b)来监测该工件(17)的位置和/或对准是否发生变化，其中，如果该工件的位置和/或对准发生变化，则执行以下步骤中的一个或多个步骤：

-停止该测量操作；

-重新开始该测量操作；

-在位置和/或对准改变的情况下继续该测量操作。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在位置和/或对准改变的情况下继续进行该测量操作之前，进行以下步骤：

-确定该工件(17)在该坐标测量机的该测量空间中的改变后的位置和/或对准，并在该控制器(10)或测量计算机中存储与该位置和/或对准相关的信息项。

Images