坐标测量机、用于测量坐标的方法和计算机可读介质与流程

本发明总体上涉及一种坐标测量机(cmm)和一种用cmm测量坐标的方法。更具体地，本发明涉及用于主动控制cmm或其部件的温度的热管理系统和方法。根据cmm的实施例，这通过将cmm的结构元件的温度恒定地升高到周围环境的环境温度以上来实现。

背景技术：

1、诸如固定式坐标测量机(cmm)或便携式铰接臂坐标测量机(aacmm)的坐标测量装置或包括激光跟踪器、激光扫描仪和全站仪的基于激光的坐标测量装置用在质量管理和质量保证中的多种应用中。优选地，为了允许高度精确的坐标测量，相应装置的温度应当是已知的，并且优选地应当尽可能恒定和均匀。因此，固定式cmm通常在具有已知和恒定环境温度的环境中操作，使得它们通常可以依赖于外部环境温度稳定系统。不利的是，这种解决方案需要专门准备的空间，例如计量实验室，其中安装有耗能的空调并且空调持续运行。因此，这种解决方案不能在户外使用，并且不利的是，这种解决方案对于在无调节的周围环境中使用诸如便携式或手持式cmm的坐标测量装置是不可行的。期望提供一种cmm，其能够以高测量精度在不同的环境温度下和在变化的环境温度下使用。

2、一些坐标测量装置包括用于将装置冷却到环境温度以下的温度稳定系统。然而，这些系统需要昂贵、灵敏和/或通常难以处理的制冷元件和液体冷却剂回路或被动热导体。希望提供一种坐标测量装置，该坐标测量装置保持恒定的温度，并且可以以较少的花费和减小的重量建造和维护。

3、de 11 2012 002 486 b4公开了一种使用其内部电子元件的激光跟踪器的预热过程。us 7,861,430 b2公开了一种cmm，其包括对cmm的铰接探头的主动加热。

4、期望提供一种功能，其允许在整个测量过程中独立于环境温度将cmm或至少其最重要的部分内的温度保持在已知的、恒定的和均匀的值。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种改进的cmm，其具有与环境温度无关的恒定的、特别高的测量精度。

2、本发明的另一个目的是提供这样一种具有主动温度控制功能的cmm。

3、本发明的另一个目的是提供这样一种cmm，其中，cmm可以是便携式的、手持式的和/或靠电池操作的。

4、本发明的另一个目的是提供这样一种便携式、手持式和/或靠电池操作的cmm，其中，cmm重量轻，并且温度控制功能是节能的。

5、这些目的中的至少一个通过本发明的第一方面的cmm和/或本发明的第二方面的方法来实现。

6、本发明的第一方面涉及一种cmm，该cmm用于确定物体上的测量点的至少一个空间坐标，所述cmm包括结构，该结构包括基座和多个框架元件，其中，探头附接到框架元件中的一个并能相对于基座移动。cmm的温度控制系统被配置成控制所述结构的多个框架元件的温度，并且包括控制单元、一个或更多个温度传感器以及一个或更多个加热元件。温度传感器被配置成产生温度值并且将所述温度值传输到所述控制单元，并且所述控制单元被配置成接收所述温度值并且基于所接收的温度值来控制所述加热元件。

7、根据cmm的一些实施例，控制单元被配置成控制加热元件，使得所述结构的第一框架元件的温度保持恒定，例如至少在持续至少与cmm对测量点的单次测量一样长的时间段内保持恒定。

8、根据cmm的一些实施例，控制单元被配置成控制所述加热元件，使得第一框架元件的温度超过坐标测量机的周围环境的环境温度。

9、在一个实施例中，控制单元被配置成控制加热元件，使得第一框架元件的温度等同于超过环境温度的预定温度。

10、在另一个实施例中，温度控制系统包括被配置成测量环境温度的至少一个温度传感器。

11、根据一些实施例，cmm包括一个或多更个盖，其中，每个盖至少部分地包围框架元件中的一个或更多个框架元件，并被配置成提供被动热绝缘以减少被包括的所述一个或更多个框架元件与坐标测量机的周围环境之间的热交换。例如，至少一个加热元件可以至少部分地设置在其中一个盖内部。

12、根据cmm的一些实施例，所述结构包括作为框架元件的多个连杆和多个接头，其中，接头中的至少一个将连杆中的两个连杆可移动地连接。可选地，接头中的至少一个将连杆中的一个与基座和/或探头可移动地连接。在一个实施例中，至少一个加热元件设置在多个接头的每一个处。

13、在一个实施例中，cmm包括一个或更多个盖，其中，每个盖包围一个或更多个框架元件，并被配置成提供被动热绝缘以减少被包围的所述一个或更多个框架元件与坐标测量机的周围环境之间的热交换。例如，至少一个加热元件可以至少部分地设置在其中一个盖内部。

14、根据一些实施例，该温度控制系统包括：空气引导通道，该空气引导通道由盖中的一个或更多个盖包围：以及一个或更多个风扇，所述风扇被配置成引导被加热的空气穿过该通道，例如，引导来自所述一个或更多个加热元件的被加热的空气。可选地，该控制单元可以被配置成例如基于所接收的温度值来控制所述风扇。

15、在一个实施例中，空气引导通道布置在框架元件中的至少一个周围。可选地，如果该框架元件是由盖包围的连杆，则该空气引导通道可以螺旋地布置在该连杆周围。

16、根据cmm的一些实施例，每个接头包括：驱动单元，该驱动单元包括电动机以相对于彼此致动由接头连接的两个连杆；以及测量单元，该测量单元包括一个或更多个角度传感器以确定由接头连接的两个连杆之间的至少一个角度。优选地，测量单元和驱动单元彼此热分离和/或设置在不同的壳体中。

17、根据cmm的一个实施例，温度控制系统被配置成控制所述结构的框架元件的子集的温度，该子集包括至少两个框架元件，其中，在该子集的每个框架元件处设置有至少一个加热元件。

18、根据cmm的另一个实施例，温度控制系统被配置成控制所述结构的每个框架元件的温度，其中，在所述结构的每个框架元件处设置有至少一个加热元件。

19、根据一些实施例，cmm包括用于相对于基座驱动探头以接近测量点的一个或更多个电动机。例如，一个或更多个电动机是无刷电动机。在一个实施例中，加热元件的至少一个子集是电动机中的一个或更多个。

20、根据一些实施例，温度控制系统包括一个或更多个冷却元件，并且控制单元被配置为基于所接收的温度值来控制冷却元件。

21、根据一些实施例，所述一个或更多个温度传感器包括监测传感器和热状态传感器中的至少一个，其中，监测传感器被配置成监测坐标测量机的至少一个电动机的温度，并且其中，热状态传感器被配置成生成关于坐标测量机的热状态的数据，该数据能用于热效应的基于模型的补偿。特别地，每个监测传感器可以通过单独的电线组连接到控制单元，并且所有热状态传感器可以通过相同的公共电线组连接到控制单元。

22、本发明的第二方面涉及一种用于测量坐标的计算机实现的方法，例如使用根据本发明的第一方面的cmm。上述方法包括：

23、-使用一个或更多个温度传感器测量所述一个或更多个框架元件处的温度；

24、-基于所述测量的而温度生成温度数据并将所述温度数据提供给控制单元；

25、-由控制单元并且基于温度数据来控制在所述一个或更多个框架元件处的多个加热元件，

26、-通过移动所述坐标测量装置的结构的一个或更多个框架元件，随后用所述坐标测量机的所述探头接近物体上的多个测量点；以及

27、-确定测量点的坐标。

28、加热元件被控制成使得所述一个或更多个框架元件的温度至少在探头接近多个测量点时保持恒定。

29、根据一些实施例，该方法包括由控制单元并且基于温度数据来确定对所述一个或更多个框架元件进行加热的需求，其中，控制加热元件是基于所确定的需求进行的。

30、在一个实施例中，确定坐标测量机的周围环境的一个或更多个环境温度，并且还基于所述一个或更多个环境温度来确定所述需求，例如，其中，确定所述一个或更多个环境温度包括一个或多个测量至少一个环境温度的温度传感器。优选地，加热元件被控制成使得所述一个或更多个框架元件的温度超过上一个或更多个环境温度中的每一个。

31、本发明的第三方面涉及一种计算机可读介质，该计算机可读介质存储有用于执行根据本发明的第二方面的方法的计算机可执行指令。

32、本发明的另一方面涉及一种包括程序代码的计算机程序产品，该程序代码存储在机器可读介质上，或者由包括程序代码段的电磁波来实现，并且具有用于执行根据本发明第二方面的方法的计算机可执行指令。