[發明專利]測量系統和測量方法

有效

• 申請號: 201710902871.6
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107883831B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: T.赫爾德
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司工業測量技術有限公司
• 主分類號: G01B5/008
• 分類號: G01B5/008;G01B11/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王蕊瑞

1.測量系統(100)，用于在尺寸上測量工件(20)，具有：

-測量工具(10)，該測量工具用于掃描所述工件(20)且具有探針本體(28)和光學標記(24)；

-相機(12)，該相機用于記錄與該測量工具(10)相關的圖像數據；以及

-評估與控制單元(14)，該評估與控制單元被設置成用于評估由該相機(12)所捕捉到的圖像數據，并且從這些數據確定該光學標記(24)的位置和取向，

該評估與控制單元(14)還被設置成用于基于該光學標記(24)的位置和取向針對該測量工具(10)的沒有力的狀態計算該探針本體(28)的位置，以及計算由于外部機械荷載作用在該測量工具(10)上而造成的該測量工具(10)的變形、并且通過針對該沒有力的狀態所計算出的該探針本體(28)的位置與該測量工具(10)的所計算出的變形的疊加來計算該探針本體(28)的空間位置坐標。

2.根據權利要求1所述的測量系統，該評估與控制單元(14)被設置成用于基于簡化的機械替代模型來計算該測量工具(10)的變形，其中該測量工具(10)被建模為機械系統，該機械系統具有至少兩個剛性本體(36，38)以及將所述兩個剛性本體(36，38)彼此相連的第一彈性節點(N₁)。

3.根據權利要求2所述的測量系統，所述變形在該機械替代模型中被建模為所述兩個剛性本體(36，38)相對于彼此的平移和/或旋轉并且是借助于等式來計算的，其中在各自的情況下以矢量形式描述了所述變形、并且描述了該外部機械荷載，并且N是順應性矩陣，該順應性矩陣描述了該彈性節點(N₁)由于該外部機械荷載而展現出的順應性特征。

4.根據權利要求3所述的測量系統，該探針本體(28)的空間位置坐標是借助于以下等式來計算的：

其中并且

其中

其中在各自的情況下在固定慣性系統中以矢量形式描述了該探針本體(28)的空間位置坐標、并且描述了該光學標記(24)的空間位置坐標，其中M_s是變換矩陣、用于將矢量從關于測量工具(10)的固定本體上的坐標系變換到該固定慣性系統中，其中在固定本體上的坐標系中以矢量形式描述了該彈性節點(N₁)的空間位置坐標，其中在固定本體上的坐標系中描述了該彈性節點(N₁)相對于該探針本體(28)的矢量，其中v_0x、v_0y、v_0z是變形矢量的平移分量，并且δ_rx、δ_ry、δ_rz是該變形矢量的旋轉分量，并且其中R_x、R_y、R_z在歐幾里得空間中描述了與所述旋轉分量δ_rx、δ_ry、δ_rz的旋轉有關的旋轉矩陣。

5.根據權利要求2至4中任一項所述的測量系統，該彈性節點(N₁)在該機械替代模型中在位置上被安排在該探針本體(28)與該光學標記(24)之間。

6.根據權利要求1至4中任一項所述的測量系統，作用在該測量工具(10)上的、被該評估與控制單元(14)考慮在內來用于計算該測量工具(10)的變形的外部機械荷載包括：作用在該測量工具(10)上的重量力、作用在該測量工具(10)上的慣性力、和/或作用在該探針本體(28)上的接觸力。

7.根據權利要求1至4中任一項所述的測量系統，該測量系統(100)具有用于測量作用在該測量工具上的外部機械荷載的力測量裝置。

8.根據權利要求7所述的測量系統，該力測量裝置具有力傳感器，該力傳感器集成在該測量工具(10)中或者被安排在其上。