本發(fā)明涉及用于檢查工件尺寸的測量設(shè)備和方法，并且更具體地，涉及坐標(biāo)測量設(shè)備。所述坐標(biāo)測量設(shè)備包括：例如，坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)、機(jī)床、手動(dòng)坐標(biāo)測量臂以及檢查機(jī)器人。

背景技術(shù)：

在生產(chǎn)出工件之后，在坐標(biāo)測量機(jī)器(CMM)上檢查它們是慣常做法，所述坐標(biāo)測量機(jī)器(CMM)具有支撐探頭的可移動(dòng)構(gòu)件，其可以在機(jī)器的三維工作體積內(nèi)被驅(qū)動(dòng)。

所述CMM(或其它坐標(biāo)測量設(shè)備)可以是所謂的笛卡爾機(jī)器，其中支撐探頭的可移動(dòng)構(gòu)件通過三個(gè)串行連接的托架進(jìn)行安裝，所述托架分別在三個(gè)正交定向X、Y、Z上可移動(dòng)?？蛇x地，所述CMM可以是非笛卡爾機(jī)器，例如包括三個(gè)或六個(gè)可伸長的支柱，這些支柱彼此平行地連接在可移動(dòng)構(gòu)件與相對固定的底座構(gòu)件或框架之間。隨后通過調(diào)整所述三個(gè)或六個(gè)支柱的相應(yīng)伸長，來控制可移動(dòng)構(gòu)件(以及由此探頭)在X、Y、Z工作體積內(nèi)的移動(dòng)。非笛卡爾機(jī)器的實(shí)例在專利號為US 5,813,287(McMurtry等)和US7,241,070(McMurtry)的美國專利中示出。

專利號為US 5,426,861(Shelton)的美國專利描述一種比較測量技術(shù)，以便檢查在生產(chǎn)工藝中生產(chǎn)的一系列標(biāo)稱相同的工件。這將參照附圖中的圖9來進(jìn)行討論。

在步驟100中，從一系列工件中取出一個(gè)工件作為參考工件。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的外部CMM上對其測量(步驟102)，產(chǎn)生工件表面上的點(diǎn)的參考坐標(biāo)測量值組。然后，在步驟104中，在位于受制于熱和其它誤差的生產(chǎn)環(huán)境中的車間CMM上再次測量該參考工件。這將產(chǎn)生表面上的點(diǎn)的對應(yīng)的測得的坐標(biāo)值組。在步驟106中將兩組值逐點(diǎn)進(jìn)行比較，產(chǎn)生測量校正值組(步驟108)。

在正常生產(chǎn)期間，在車間CMM上測量所述系列中另外的工件(步驟110)，產(chǎn)生各自的測得的坐標(biāo)值組。然后，在步驟112中，使用測量校正值來校正這些測得值，并且在步驟114中輸出和/或存儲結(jié)果。校正值校正車間機(jī)器的誤差，特別是那些由車間環(huán)境中的熱膨脹或收縮引起的誤差。

專利號為US 7,079,969(Taylor等)的美國專利描述了在圖9中所示的類型的另一種比較測量技術(shù)。它將在較精確的CMM上所做的測量與在較不精確CMM上所做的測量進(jìn)行比較，產(chǎn)生它們之間的誤差映射或誤差函數(shù)。特別地，它使得生產(chǎn)工件能夠以比在較為精確的CMM上的參考測量更快的速度進(jìn)行測量，并且校正所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)誤差。Taylor的專利提出了可以校準(zhǔn)的工件的尺寸和形式。在實(shí)踐中，正如Shelton的專利中那樣，這通過將在每個(gè)CMM上取得的坐標(biāo)測量值組逐點(diǎn)地進(jìn)行比較而實(shí)現(xiàn)。

在圖9中所示的Shelton和Taylor的技術(shù)中，外部測量步驟102需要產(chǎn)生一組坐標(biāo)值，其隨后將與步驟104中在車間CMM上測量的對應(yīng)值逐點(diǎn)地進(jìn)行比較。因此，所述外部測量也必須在諸如CMM的坐標(biāo)測量設(shè)備上執(zhí)行。它還需要使用者注意外部測量(步驟102)的點(diǎn)的位置確實(shí)對應(yīng)于隨后將在車間CMM上測量(步驟104)的點(diǎn)的位置。就使用者而言存在需要技巧的問題。

在公開號為US 2012/0317826(Jonas)的美國專利申請中還示出了一種比較測量技術(shù)。這將參照附圖10來進(jìn)行討論。

同樣地，從一系列標(biāo)稱相同的生產(chǎn)工件中取出一個(gè)工件，并且將其用作參考工件(步驟120)。在步驟122中，從生產(chǎn)工藝中使用的車間CMM外部對其進(jìn)行測量。這確定了所述工件的特征部的幾何性質(zhì)的參考值(步驟124)。幾何性質(zhì)可以例如是：所述特征部的半徑或直徑，或諸如在兩個(gè)特征部之間的角度的性質(zhì)。

在步驟126中，在車間CMM上測量所述參考工件，產(chǎn)生所述工件表面上的點(diǎn)的經(jīng)測量坐標(biāo)值組。在步驟128中使用這些測得的坐標(biāo)值，以確定上述幾何性質(zhì)的測得值。在步驟130中將其與參考值進(jìn)行比較，產(chǎn)生針對所述工件特征部的幾何性質(zhì)的校正值(步驟132)。應(yīng)當(dāng)注意的是，這種幾何性質(zhì)值的比較不同于Shelton和Taylor專利(圖9)的逐點(diǎn)比較。

在正常生產(chǎn)期間，在車間CMM上測量所述系列中另外的工件(步驟134)，產(chǎn)生各自的測得的坐標(biāo)值組。在步驟136中使用這些測得的坐標(biāo)值組，以確定上述幾何性質(zhì)的測得值。然后，在步驟138中，使用來自步驟132的特征部性質(zhì)的校正值來校正該測得值，并且在步驟140中輸出和/或存儲結(jié)果。

Jonas專利申請(圖10)的技術(shù)優(yōu)于Shelton和Taylor技術(shù)(圖9)，因?yàn)槭褂弥T如CMM的外部坐標(biāo)測量設(shè)備并不是必要的。盡管將外部CMM描述為實(shí)例，但是可以使用諸如卡尺或其它手持量規(guī)的其它實(shí)例作為替代。即使使用外部CMM，也不再需要熟練的使用者以留意將外部測量的點(diǎn)的位置與將在車間CMM上測量的點(diǎn)的位置相對應(yīng)。然而，存在輸出較不詳細(xì)的問題，這是由于其僅輸出針對特征部的幾何性質(zhì)的校正值。它不能用于檢查工件特征部的詳細(xì)形式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，一種操作坐標(biāo)測量設(shè)備的方法包括：

采用參考工件，所述參考工件為待檢查的一系列標(biāo)稱相同的工件中的一個(gè)，所述參考工件具有至少一個(gè)特征部，所述特征部具有與其相關(guān)聯(lián)的形狀，

使用坐標(biāo)測量設(shè)備在多個(gè)測量點(diǎn)上測量所述參考工件的所述特征部，產(chǎn)生經(jīng)測量坐標(biāo)值的組，并且生成與所述測得的坐標(biāo)值的組中的相應(yīng)值相關(guān)聯(lián)的測量校正值的組，其特性在于：

確知與所述特征部相關(guān)聯(lián)的形狀為實(shí)質(zhì)上不偏離理想形式，

從在坐標(biāo)測量設(shè)備外部對特征部的測量而確知用于界定與所述特征部相關(guān)聯(lián)的形狀的大小、位置或定向的值，并且從所述測得的坐標(biāo)值，從所確知的與所述特征部相關(guān)聯(lián)的形狀的大小、位置或定向的值，以及從所確知的所述形狀為實(shí)質(zhì)上不偏離理想形式的事實(shí)，來生成測量校正值。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法包括使用坐標(biāo)測量設(shè)備來測量該系列的一個(gè)或多個(gè)另外的工件，產(chǎn)生該一個(gè)或多個(gè)另外的工件的測得值；以及使用該校正值或由該校正值形成或?qū)С龅恼`差映射或誤差函數(shù)來校正該一個(gè)或多個(gè)另外的工件的測得值。

通過在坐標(biāo)測量設(shè)備外部(例如在外部坐標(biāo)測量機(jī)器上)對參考工件測量，可以確知與參考工件的特征部相關(guān)聯(lián)的形狀實(shí)質(zhì)上不偏離理想形式。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，并不需要將詳細(xì)測量數(shù)據(jù)從此類外部CMM傳輸至坐標(biāo)測量設(shè)備。位于已確知的理想形式上的坐標(biāo)值可以從與特征部相關(guān)聯(lián)的形狀的大小、位置或定向來生成。

因而，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可以生成用于工件上的對應(yīng)測得的點(diǎn)的校正的一組測量校正值，而不需要外部地來測量參考工件上的整組對應(yīng)點(diǎn)。在其它實(shí)施例中，即使外部地來測量參考工件上這樣的一組點(diǎn)，也不必需熟練的使用者以確保它們的位置對應(yīng)于在坐標(biāo)測量設(shè)備上所測量的點(diǎn)的位置。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖說明描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中：

圖1示出了坐標(biāo)測量設(shè)備的操作部件；

圖2示出了待測工件的實(shí)例；

圖3到圖7示出了圖2的工件的特征部；

圖8是用于測量工件的優(yōu)選方法的流程圖；以及

圖9和圖10是測量工件的現(xiàn)有技術(shù)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1是坐標(biāo)測量設(shè)備的部件的圖示。該設(shè)備是如本專利申請人Renishaw公共有限公司銷售的商標(biāo)為EQUATOR的比較測定機(jī)。其包括固定平臺30，該固定平臺30通過平行動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)連接至可移動(dòng)平臺32。在本實(shí)例中，該平行動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括三個(gè)平行在固定平臺和可移動(dòng)平臺之間起作用的支柱34。該3個(gè)支柱34穿過三個(gè)相應(yīng)致動(dòng)器36，它們可以通過該相應(yīng)致動(dòng)器36被伸長并縮回。每個(gè)支柱34的一端通過通用樞轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)安裝到可移動(dòng)平臺32，并且致動(dòng)器36同樣地通用樞轉(zhuǎn)地安裝到固定平臺30。

致動(dòng)器36各自包括用于伸長和縮回支柱的馬達(dá)和測量相應(yīng)支柱34的伸展的換能器。在每個(gè)致動(dòng)器36中，換能器可以為包括刻度尺和讀取頭的編碼器，并具有用于讀頭輸出的計(jì)數(shù)器。每個(gè)馬達(dá)和換能器形成相應(yīng)伺服環(huán)路的一部分，該伺服環(huán)路由控制器或計(jì)算機(jī)8所控制。

平行動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)還包括3個(gè)無源抗旋轉(zhuǎn)裝置38、39，其也在固定平臺和可移動(dòng)平臺之間并行起作用。

每個(gè)抗旋轉(zhuǎn)裝置包括鉸接到固定平臺30的剛性板39以及通用樞轉(zhuǎn)地連接在剛性板39和可移動(dòng)平臺32之間的平行間隔開的一對桿38。抗旋轉(zhuǎn)裝置協(xié)作以約束可移動(dòng)平臺32在所有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度上的移動(dòng)。因此，可移動(dòng)平臺32被約束為僅能在3個(gè)平移自由度X、Y、Z上移動(dòng)。通過要求支柱34的合適伸長，控制器/計(jì)算機(jī)8可以產(chǎn)生可移動(dòng)平臺的任何需要的X、Y、Z位移或X、Y、Z定位。

這樣的平行動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的原理在我們的專利號為US 5,813,287(McMurty等)的美國專利中進(jìn)行了描述。其為具有三腳機(jī)構(gòu)(具有三個(gè)伸長支柱34)的實(shí)例?？梢允褂闷渌\(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，例如具有三腳或六腳平行動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)。

三個(gè)致動(dòng)器的換能器合起來形成位置測量系統(tǒng)。這將通過在控制器或計(jì)算機(jī)8中的適當(dāng)計(jì)算來確定可移動(dòng)平臺32相對于固定平臺30的X、Y、Z位置。這些計(jì)算是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。如同所有測量設(shè)備，由此通過位置測量系統(tǒng)來確定的位置無論如何都受制于誤差。下面將討論當(dāng)使用機(jī)器來測量工件時(shí)的此類誤差的校正方法。

通常指針式探頭16安裝在機(jī)器的可移動(dòng)平臺32上，該指針式探頭16具有帶工件接觸尖端22的可偏轉(zhuǎn)觸針20，盡管可以使用其它類型的探頭(包括接觸觸發(fā)式探頭)。機(jī)器相對于工作臺12上的工件14來移動(dòng)探頭16，以便執(zhí)行對工件特征部的測量。通過伺服系統(tǒng)中的結(jié)合指針式探頭16之輸出的換能器的計(jì)算來推導(dǎo)出在工件表面上的點(diǎn)的X、Y、Z位置。這全部由控制器/計(jì)算機(jī)8來控制?？蛇x地，利用接觸觸發(fā)式探頭，信號(該信號指示探頭已經(jīng)與工件的表面相接觸)使得由根據(jù)換能器的輸出而計(jì)算的X、Y、Z位置值固定不同，并且計(jì)算機(jī)獲得工件表面的坐標(biāo)的讀數(shù)。如果需要，諸如機(jī)器人(未示出)的自動(dòng)設(shè)備可以將成批生產(chǎn)中實(shí)質(zhì)上標(biāo)稱相同的一連串工件中的每一個(gè)都放置在工作臺上至少標(biāo)稱相同的位置與定向上。

圖1的機(jī)器僅僅是可以在本發(fā)明中使用的測量機(jī)器類型的實(shí)例。另一種實(shí)例為傳統(tǒng)的串行連接的笛卡爾CMM。無論使用哪種類型的機(jī)器，通常將其放置在車間環(huán)境中，以便檢查來自自動(dòng)化制造工藝的生產(chǎn)工件。

圖2示出了將要在生產(chǎn)一系列標(biāo)稱相同的工件的生產(chǎn)工藝中被制造的工件50的實(shí)例。當(dāng)從制造工藝得到這些工件，需要在圖1的測量機(jī)器上檢查它們。

工件50包括許多待檢查的特征部，諸如具有平坦形狀的表面52、諸如具有圓形或圓柱形形狀的孔口54、56的表面以及也具有圓形或圓柱形形狀的孔口56的埋頭孔58。還需要檢查這些特征部之間的關(guān)系，例如，標(biāo)稱同心圓柱56、58之間的同心度；或者孔口54、56的標(biāo)稱平行軸線64、66之間的偏移；或者平坦表面52和水平基準(zhǔn)表面60之間的平行度；或者軸線62、64相對于水平基準(zhǔn)表面60的垂直度；或者那些軸線相對于彼此或者相對于垂直基準(zhǔn)表面62的角度和平行度。

在圖8的流程圖中示出了優(yōu)選的步驟。

在步驟70中，來自標(biāo)稱相同的一系列工件中的一個(gè)工件50作為參考工件。如下所述，其將用作所述系列的其它工件在它們的檢查期間所對照比較的參考標(biāo)準(zhǔn)。

參考工件50可以已經(jīng)相比于所述系列的其余工件而言依照更苛刻的標(biāo)準(zhǔn)被制造，以獲得其特征部52到62實(shí)質(zhì)上不偏離理想形式的把握?；蛘呤褂谜吡硗饪梢杂邪盐者@些形狀以不超過適合于檢查測量(將要執(zhí)行的)的公差而沒有偏離理想形式。

這種情形在圖8中的72處指出。例如，如在圖3和圖4中所概略地說明，圓柱形孔口54確知為具有實(shí)質(zhì)上圓形形狀，并且平坦表面52確知為具有實(shí)質(zhì)上平坦形式。如果生產(chǎn)機(jī)器是機(jī)床，那么這可以通過在比正常使用慢的切削速度下運(yùn)行機(jī)床而實(shí)現(xiàn)?；蛘呷绻５貋碚f是通過銑削來產(chǎn)生平坦表面52的，那么在參考工件上可以通過研磨來更為精確地產(chǎn)生該平坦表面?；蛘呷绻５貋碚f是在機(jī)床的NC控制器中使用圓弧插補(bǔ)法例程來產(chǎn)生圓形路徑而精銑圓柱形孔口54的，那么在參考工件上可以通過鉸孔來更精確地產(chǎn)生該圓柱形孔口?；蛘呤褂谜呖梢院唵蔚剡x擇假定所述參考工件遵照其設(shè)計(jì)標(biāo)稱值(即，如在該工件的文件或CAD繪圖中所指定的其標(biāo)稱尺寸)。

在圖8的步驟74中，在圖1的測量機(jī)器的外部來測量參考工件50。由此來確定界定了特征部52到62的大小和/或位置和/或定向的一個(gè)或多個(gè)參考值(步驟76)。例如，在平坦表面52的情況下，這些值可以是表面52經(jīng)過的點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)和/或該表面的法線的定向角度θ、所有這些值均相對于該工件的適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)坐標(biāo)測量系統(tǒng)而言。在圓柱形孔口54、56、58的情況下，測量值可以是孔口的半徑或直徑；和/或它們的軸線64、66經(jīng)過的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)；和/或軸線64、66的定向角度θ、

通過使用諸如卡尺、測微規(guī)、分厘表等手持儀器，可以手動(dòng)地完成對這些值的外部測量。或者，例如，可以在可能位于溫度受控的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的諸如CMM的更精確測量機(jī)器上來執(zhí)行該外部測量。如果對孔口54、56、58的圓度(真圓度)有把握，則可以從繞其表面的至少三個(gè)點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)來確定在給定測量平面中它的半徑或直徑以及其軸線的位置。如果對表面52的平坦度有把握，則可以通過測量在該表面上的最少三個(gè)點(diǎn)來確定其位置和定向角度θ、這樣的測量可以例如通過使用內(nèi)嵌在與CMM一起提供的軟件中的例程來完成。

如果事先并不確知(或者不能假定)參考工件特征部的形狀不偏離它們的理想形式，那么圖8中的步驟78示出了步驟72的替代步驟。在這種情況下，可以在步驟74的外部測量期間更詳細(xì)地進(jìn)行測量特征部52到62的形狀。即使參考工件50依照與所述系列的工件的其余工件一樣的標(biāo)準(zhǔn)來制造(例如，如果它只是在正常生產(chǎn)工藝期間所生產(chǎn)的常規(guī)工件)，這仍將檢驗(yàn)所述形狀在預(yù)定的公差內(nèi)而沒有偏離它們對應(yīng)的理想形式。這種更詳細(xì)的測量可以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下溫度受控的CMM上執(zhí)行，其比圖1的機(jī)器更精確?；蛘咂淇梢栽趯Ｓ眯问綔y量機(jī)器上執(zhí)行，例如，真圓度測量機(jī)器或用來檢驗(yàn)平坦度的表面輪廓度測量機(jī)器。合適的機(jī)器有由英國萊斯特的Taylor Hobson有限公司以商標(biāo)Talyrond和Talysurf銷售。

例如，圖5示出了孔口54的圓度(正圓度)遵循落在較窄預(yù)定公差帶t1內(nèi)的圓形形式。也就是說，外部測量表明在給定測量平面中在孔口54的表面上的所有點(diǎn)都落在以公差t1間隔開的兩個(gè)理論上的同心圓55、57內(nèi)。類似地，圖6示出了表面52遵循落在較窄預(yù)定公差帶t2內(nèi)的平坦形式。也就是說，外部測量表明在表面52上的所有點(diǎn)都位于以公差t2間隔開的兩個(gè)理論上的平行平面51、53內(nèi)。在步驟76和步驟78中，在參考工件52上的足夠的點(diǎn)被測量以檢驗(yàn)諸如52和54的形狀沒有以超過公差t1、t2而偏離所需的理想平坦或圓形形式。在同一測量過程期間，還確定界定該形狀的大小、位置和/或定向值的值(例如，X、Y、Z、θ、)(步驟76)。(可以理解到的是，圖5和圖6所示視圖示中公差帶t1、t2已被放大用于說明。)

在以72或78所指示的任一情形下，我們現(xiàn)在確知參考工件的特征部(諸如孔口54和表面52)的形狀實(shí)質(zhì)上不偏離理想圓形或平坦形式(例如，在公差帶t1、t2內(nèi))。并且我們得到界定該平坦或圓形表面的形狀的大小、位置或定向的一個(gè)或多個(gè)值(例如，X、Y、Z、θ、)，如在步驟76中所計(jì)算的。

現(xiàn)在在步驟80中使用此事實(shí)和這些值以生成取決于表面(例如，表面52或54)的理想平坦或圓形形式的一組坐標(biāo)值。此步驟可以通過在圖1的測量機(jī)器的計(jì)算機(jī)8中運(yùn)行的軟件來執(zhí)行，或者在更精確的外部測量機(jī)器(如果有的話)的計(jì)算機(jī)中執(zhí)行，或者在單獨(dú)的計(jì)算機(jī)中執(zhí)行。在72或78處所表明的表面的形式是理想的假定下，從如驟76中所確定的所述表面的大小、位置和/或定向的值來計(jì)算取決于表面的坐標(biāo)值。例如，憑著假定平坦表面并且確知其以定向θ、穿過點(diǎn)X、Y、Z，可以直接地計(jì)算全部取決于平坦表面的一組坐標(biāo)值。類似地，憑著假定圓形形式并且確知其相關(guān)聯(lián)的軸線的位置(以及或許還有定向)，可以直接地計(jì)算全部取決于圓形形式的一組坐標(biāo)值。

在步驟80中所生成的這些坐標(biāo)值的位置不需要對應(yīng)于在步驟74中外部地測量的坐標(biāo)點(diǎn)。有利地，它們可以替代地對應(yīng)于將在圖1的車間機(jī)器上測量的坐標(biāo)點(diǎn)。它們不需要對應(yīng)于由內(nèi)嵌在外部CMM或其它外部測量設(shè)備中的測量例程所指定的點(diǎn)的位置。

在步驟82中，現(xiàn)在將參考工件50放置在圖1的車間測量機(jī)器上。機(jī)器的計(jì)算機(jī)8運(yùn)行測量參考工件的軟件例程。對于特征部52到62中的每一個(gè)，這將產(chǎn)生一組測得的坐標(biāo)值。隨后將該測量值與相應(yīng)的所生成的值進(jìn)行比較(如84處所指示的)，以產(chǎn)生一組相應(yīng)的坐標(biāo)測量校正值(如由86所指示的)。為了便于該比較，如上所述，這些測得值可以位于表面上的與在步驟80中所生成的理想形式上的值相對應(yīng)的位置處。

當(dāng)在圖1的機(jī)器上測量該系列的每一個(gè)隨后的生產(chǎn)工件時(shí)，在與參考工件的相應(yīng)特征部上的測量點(diǎn)對應(yīng)的測量點(diǎn)處產(chǎn)生一組測得的坐標(biāo)值(步驟88)。隨后通過使用相應(yīng)測量校正值來校正這些值(步驟90)。在步驟92中，校正坐標(biāo)值可以被輸出和/或存儲在機(jī)器的計(jì)算機(jī)8的存儲器中。校正坐標(biāo)值還可以用于計(jì)算并輸出和/或存儲所測量的工件的特征部的尺寸和/或形式。

如果步驟82和步驟88測量到參考工件和生產(chǎn)工件處于車間熱環(huán)境中的實(shí)質(zhì)上相同的溫度下，則隨后針對在外部實(shí)驗(yàn)室測量和車間測量之間的任何溫度差異來對校正輸出值進(jìn)行補(bǔ)償。這正如專利號為US 5,426,861(Shelton)的美國專利中所描述的。此外，在步驟82和步驟88中可以以同樣的相對較快速度來執(zhí)行測量，該速度可以比在外部CMM上進(jìn)行的測量更快。隨后可以針對由與外部測量相比較而言較快速度而引入的動(dòng)態(tài)誤差來補(bǔ)償該校正輸出值。這正如專利號為US 7,079,969(Taylor等)的美國專利中所描述的。

在步驟86中，可以將坐標(biāo)校正值用作誤差映射，或者可以由該坐標(biāo)校正值形成或?qū)С稣`差映射或誤差函數(shù)(例如，多項(xiàng)式誤差函數(shù))。這隨后在步驟90中可以用于校正隨后的工件的測量。

如果在步驟82中所測量的參考工件的坐標(biāo)值并不位于表面上的與在步驟80中所生成的理想形式上的值相對應(yīng)的位置處，那么隨后或者對所生成的值內(nèi)插以用于與步驟84中的測得值進(jìn)行比較，或者對測得值內(nèi)插以用于與所生成的值進(jìn)行比較。這些內(nèi)插過程的任一個(gè)都可以用于在步驟86中生成測量校正值組。

然而，優(yōu)選地在步驟80中僅在所需標(biāo)稱位置處生成值，而不用內(nèi)插。安排車間測量機(jī)器在完全相同的標(biāo)稱位置處進(jìn)行測量可能是困難和不便的，在這種情況下在步驟82中對測得值進(jìn)行內(nèi)插。很有可能，在步驟88中需要對該系列的每個(gè)隨后的工件的測量值來重復(fù)這樣的內(nèi)插。

圖3到圖6已經(jīng)說明了外部測量步驟74、76可以確定平坦表面或諸如孔口的圓形特征部的參考幾何性質(zhì)值(大小、位置和/或定向)。然而，本發(fā)明并不局限于這樣的簡單特征部。它們可以被視為最基本的特征部，并且參考工件的其它更復(fù)雜特征部可以例如被視為是這些特征部的組合。還可以確定更復(fù)雜特征部的形狀的參考幾何性質(zhì)值，而不用將其分解成基本的圓形或平坦表面。

作為一個(gè)實(shí)例，圖7說明了在步驟78中可以檢驗(yàn)參考工件50的一個(gè)孔口(例如，孔口54)的圓柱度。外部測量檢驗(yàn)在孔口的圓柱形表面上的所有點(diǎn)都位于以公差t3間隔開的兩個(gè)理論上的同軸柱面63、65之間。這可以例如通過以兩個(gè)或多個(gè)圓圈來測量在孔口的表面上的點(diǎn)而進(jìn)行檢驗(yàn)，該兩個(gè)或多個(gè)圓圈在測量平面上沿孔口的軸線間隔開。在步驟76中確定的幾何性質(zhì)可以是：孔口的半徑或直徑，其軸線的定向角度θ、以及在軸線上的點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)。

本領(lǐng)域讀者會容易地了解可以按類似方式檢驗(yàn)任何工件的其它更復(fù)雜特征部。

當(dāng)已經(jīng)測量了生產(chǎn)系列的隨后的工件的特征部時(shí)，接著可以確定它們之間的關(guān)系。例如，參看圖2，可以確定在平坦表面52和基準(zhǔn)表面60之間的平行度。當(dāng)已經(jīng)確定了孔口54、56的軸線64、66的位置時(shí)，可以確定它們之間的偏移。當(dāng)已經(jīng)確定那些軸線的定向時(shí)，可以確定它們之間的有角度或平行度。對于那些軸線的每一個(gè)，可以確定與水平基準(zhǔn)表面60的垂直度，或者與基準(zhǔn)表面62的斜度或平行度。類似地，可以確定孔口56和埋頭孔58之間的同心度?？梢源_定在諸如孔口的圓形特征部與基準(zhǔn)軸線之間的圓跳動(dòng)。也可以確定在工件的其它表面之間的傾斜度、垂直度、平行度等。

應(yīng)當(dāng)注意的是，確定以上的一些關(guān)系(諸如圓跳動(dòng)度或圓柱度)需要關(guān)于工件特征部的形式的信息。這可以從步驟90中的經(jīng)校正坐標(biāo)測量值獲得。這是相對于圖10中所示的現(xiàn)有技術(shù)的方法所具有的優(yōu)點(diǎn)，該現(xiàn)有技術(shù)的方法在步驟138中僅給出了特征部的幾何性質(zhì)的經(jīng)校正值。

在圖9中，現(xiàn)有技術(shù)的步驟102被虛線96所包圍。步驟102外部地測量參考工件，以獲得在工件表面上的點(diǎn)的一組完整的坐標(biāo)值。這些點(diǎn)的位置必須對應(yīng)于隨后在步驟104和步驟110中在車間機(jī)器上測量的點(diǎn)，以利于它們的比較。

這可以與圖8中圍著步驟72、步驟78和步驟80的虛線94進(jìn)行比較和對比。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，這些步驟自動(dòng)地生成參考工件表面上的點(diǎn)的一組完整的坐標(biāo)值，而不是測量它們。在外部測量步驟74期間，使用者沒有必要再確保坐標(biāo)值是在隨后將在步驟82和步驟88中在車間機(jī)器上測量的參考工件上的相同位置處取得的。作為替代，在步驟80中可以由軟件重建對應(yīng)于在車間機(jī)器上將要測量的位置的坐標(biāo)值。或者可以如上所述進(jìn)行內(nèi)插，而同樣也不需要使用者的參與。

因此，實(shí)際優(yōu)點(diǎn)是使用者僅僅需要在步驟74和步驟76中從外部測量獲得表面的大小、位置和/或定向的簡單值。無論步驟74中的外部測量是否涉及手動(dòng)測量，或者無論其涉及僅僅獲得足夠的坐標(biāo)值以確定針對圓形或平坦形狀的參考值的外部CMM還是獲得一組完整的坐標(biāo)值的計(jì)算機(jī)控制的CMM，都依然如此。

這使得能夠在步驟92中輸出工件的詳細(xì)經(jīng)校正測量值。該經(jīng)校正輸出測量值可以例如包括關(guān)于工件特征部的形式的一組坐標(biāo)值和信息。它們不限制為諸如特征部的半徑或角度的特定幾何性質(zhì)，如圖10所示的現(xiàn)有技術(shù)的方法的步驟122、124中所外部地測量的。

另一實(shí)際優(yōu)點(diǎn)如下所述。在根據(jù)圖9的現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)從外部CMM的計(jì)算機(jī)輸出測得的坐標(biāo)值時(shí)，使用者可能遇到困難，這是由于這些測得的坐標(biāo)值可能采用了與車間機(jī)器的計(jì)算機(jī)8所能接受的格式不同的格式。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例克服了這個(gè)缺陷，因?yàn)閮H僅需要輸出大小、位置和/或定向性質(zhì)而不是整組的測量坐標(biāo)值。如果需要的話，可以容易地從打印自外部CMM的測量報(bào)告來讀取這些值，并且手動(dòng)地輸入到計(jì)算機(jī)8中。

此外，如在以上已經(jīng)指出，如果參考工件是通過諸如鉸孔的精確加工工藝所生產(chǎn)的，那么可以假定形式為實(shí)質(zhì)上理想的(步驟72)。步驟78隨后生成一組基于所述假定的參考坐標(biāo)值。在圖9中所示的美國專利號為US5,426,861(Shelton)的現(xiàn)有技術(shù)的方法中，這樣的實(shí)質(zhì)上理想的工件替代地將在外部實(shí)驗(yàn)室CMM上進(jìn)行測量。在參考坐標(biāo)值組中引入來自所述測量工藝的不準(zhǔn)確性似乎是符合預(yù)期的，這是因?yàn)橹T如鉸孔的精確生產(chǎn)工藝能夠產(chǎn)生比由典型實(shí)驗(yàn)室CMM進(jìn)行的形式測量值更為精確的圓形形式。因此，圖8的方法的另一優(yōu)點(diǎn)在于：因?yàn)橥獠緾MM僅需要測量諸如大小、位置或定向的幾何性質(zhì)，所以可以減少這樣的不準(zhǔn)確性。它不需要測量表示工件特征部的形式的一組完整的坐標(biāo)值。

圖8的步驟78和步驟80中的計(jì)算可以通過軟件來執(zhí)行，該軟件可以是圖1車間測量機(jī)器的計(jì)算機(jī)8所固有的并在該計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，或者在控制外部CMM的計(jì)算機(jī)上(如果有的話)，或者在某個(gè)單獨(dú)的計(jì)算機(jī)上。同樣，在適當(dāng)情況下，可以將對理想形式的認(rèn)識(步驟72)輸入到這個(gè)軟件。無論在哪里運(yùn)行軟件都能獲得以上切實(shí)可行的優(yōu)點(diǎn)。可以通過圖1機(jī)器的計(jì)算機(jī)8所固有的和運(yùn)行的軟件來執(zhí)行步驟82到92。此軟件全部可以預(yù)裝在計(jì)算機(jī)8上，或者它可以記錄在諸如光盤或記憶棒的機(jī)器可讀介質(zhì)上或因特網(wǎng)服務(wù)器上(從該因特網(wǎng)服務(wù)器可以下載此軟件)。