表面輪廓的測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種表面輪廓的測量方法，包括：步驟S10、提供測量裝置，所述測量裝置包括一個測量設(shè)備及至少一個運動裝置，所述測量設(shè)備安裝于所述運動裝置上；步驟S20、提供標(biāo)準(zhǔn)件，所述標(biāo)準(zhǔn)件具有至少一個光滑平面；步驟S30、所述運動裝置驅(qū)動所述測量設(shè)備按照預(yù)設(shè)的路徑對所述標(biāo)準(zhǔn)件的光滑平面進(jìn)行測量，得到補正數(shù)據(jù)；步驟S40、按上述步驟S30，至得到對應(yīng)所有預(yù)設(shè)路徑的補正數(shù)據(jù)，生成數(shù)據(jù)組；步驟S50、提供待測量工件，并選擇路徑對所述待測量工件進(jìn)行測量，得到第一測量數(shù)據(jù)；步驟60、在所述數(shù)據(jù)組中調(diào)取與所述選擇路徑相匹配的或覆蓋所述選擇路徑的預(yù)設(shè)路徑對應(yīng)的補正數(shù)據(jù)，并將所述補正數(shù)據(jù)補正到所述第一測量數(shù)據(jù)中。
【專利說明】表面輪廓的測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及表面輪廓測量領(lǐng)域，尤其涉及一種表面輪廓的測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002]對于表面形狀或輪廓的測量裝置的測量，現(xiàn)有的普遍技術(shù)主要把注意力放在各軸運動沿著該軸的坐標(biāo)準(zhǔn)確性，某兩個軸運動平面或三個軸運動空間的坐標(biāo)與理想坐標(biāo)的對應(yīng)性，例如用激光干涉儀測量校準(zhǔn)某軸步長，用一個帶格子或圖案的標(biāo)準(zhǔn)平面來校準(zhǔn)平面坐標(biāo)定位的誤差等，應(yīng)用一個三維標(biāo)準(zhǔn)件和三軸復(fù)合運動校準(zhǔn)三維空間坐標(biāo)。相對于普通精度的測量來說，配合精密的運動部件這些方法已經(jīng)可以達(dá)到精度要求，但對于精度要求更高的測量，某個軸的運動可能會由于重心移動、構(gòu)件如導(dǎo)軌絲桿等對基礎(chǔ)受力變化等諸多原因，會對其他的軸產(chǎn)生輕微的影響。對于沿軸校準(zhǔn)的方法，其缺點是沒有考慮到該軸的移動會對其他的測量軸的影響。對于復(fù)合運動和標(biāo)準(zhǔn)件的空間誤差校準(zhǔn)，首先沒有把每個軸分離開來，也沒有把被校準(zhǔn)軸置于靜止，運動本身就已經(jīng)包含有交互影響而且該影響可能和實際使用時差異較大，被校準(zhǔn)軸運動本身就會有誤差而且含有相當(dāng)一部分誤差不具有可重復(fù)性，不具有重復(fù)性的這部分誤差就不能被校準(zhǔn)。特別是在亞微米級別的測量領(lǐng)域，光靠精密機(jī)械構(gòu)件實現(xiàn)高精度是困難的，及時實現(xiàn)成本也會大幅增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于提供一種表面輪廓的測量方法，旨在解決現(xiàn)有的測量方法精度相對較低的技術(shù)問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種表面輪廓的測量方法，包括如下步驟:
[0005]步驟S10、提供測量裝置，所述測量裝置包括一個測量設(shè)備及至少一個運動裝置，所述測量設(shè)備安裝于所述運動裝置上；
[0006]步驟S20、提供標(biāo)準(zhǔn)件，所述標(biāo)準(zhǔn)件具有至少一個光滑平面；
[0007]步驟S30、所述運動裝置驅(qū)動所述測量設(shè)備按照預(yù)設(shè)的路徑對所述標(biāo)準(zhǔn)件的光滑平面進(jìn)行測量，得到補正數(shù)據(jù)；
[0008]步驟S40、按上述步驟S30，至得到對應(yīng)所有預(yù)設(shè)路徑的補正數(shù)據(jù)，生成數(shù)據(jù)組；
[0009]步驟S50、提供待測量工件，并選擇路徑對所述待測量工件進(jìn)行測量，得到第一測量數(shù)據(jù)；
[0010]步驟60、在所述數(shù)據(jù)組中調(diào)取與所述選擇路徑相匹配的或覆蓋所述選擇路徑的預(yù)設(shè)路徑對應(yīng)的補正數(shù)據(jù)，并將所述補正數(shù)據(jù)補正到所述第一測量數(shù)據(jù)中。
[0011]優(yōu)選地，所述測量設(shè)備在步驟S30的測量過程中沿所述測量設(shè)備的主測量軸方向保持靜止。
[0012]優(yōu)選地,所述步驟S30具體包括:
[0013]步驟S31、所述運動裝置驅(qū)動所述測量設(shè)備按照預(yù)設(shè)的路徑對所述標(biāo)準(zhǔn)件的光滑平面進(jìn)行測量，得到第二測量數(shù)據(jù)；
[0014]步驟S32、將所述第二測量數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較運算，得到對應(yīng)所述預(yù)設(shè)路徑的補正數(shù)據(jù)。
[0015]優(yōu)選地，在步驟S32之前，還包括:
[0016]步驟S33、重復(fù)步驟31，得到對應(yīng)同一預(yù)設(shè)路徑的數(shù)組第二測量數(shù)據(jù)；
[0017]步驟S34、將數(shù)組所述第二測量數(shù)據(jù)中對應(yīng)各同一測量點的數(shù)值進(jìn)行平均，得到所述補正數(shù)據(jù)。
[0018]優(yōu)選地，在步驟S34之前，還包括:
[0019]步驟S35、判斷對應(yīng)同一測量點的數(shù)值是否超出預(yù)設(shè)的誤差范圍；
[0020]步驟S36、是，則刪除超出預(yù)設(shè)的誤差范圍的數(shù)值；否，則執(zhí)行步驟S34。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述步驟S40與步驟S50之間，還包括:
[0022]步驟S70、將所述數(shù)據(jù)組存儲于儲存設(shè)備的對應(yīng)位置；所述儲存設(shè)備為移動儲存設(shè)備或固態(tài)存儲設(shè)備。
[0023]優(yōu)選地,所述步驟S60具體包括:
[0024]步驟S61、根據(jù)所述選擇路徑內(nèi)的測量點或測量區(qū)域查找對應(yīng)的預(yù)設(shè)路徑；
[0025]步驟S62、讀取對應(yīng)所述預(yù)設(shè)路徑的補正數(shù)據(jù)；
[0026]步驟S63、將所述補正數(shù)據(jù)補正到所述第一測量數(shù)據(jù)中。
[0027]優(yōu)選地，所述所有預(yù)設(shè)路徑組成一平面或曲面。
[0028]優(yōu)選地，在預(yù)設(shè)所述預(yù)設(shè)路徑時，讓預(yù)設(shè)路徑等同或覆蓋將要測量的被測量工件的測量路徑。
[0029]優(yōu)選地，所述測量裝置為非接觸式位置傳感器。
[0030]本發(fā)明的表面輪廓的測量方法，通過將安裝在對應(yīng)測量方向上的測量設(shè)備在測量方向上固定，并使得測量設(shè)備在非測量方向上運動，進(jìn)而獲得該測量方向上的補正數(shù)據(jù)，對該測量方向上的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行補正，以保證該測量方向的測量精度，然后再獲得其他方向上的補正數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對其他方向的測量數(shù)據(jù)的補正，進(jìn)而保證每個測量方向上的測量精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明表面輪廓的測量方法的第一實施例的流程圖；
[0032]圖2為實現(xiàn)本發(fā)明表面輪廓的測量方法的測量裝置的一實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為圖1中所述的步驟S30的第一實施例的具體步驟流程圖；
[0034]圖4為圖1中所述的步驟S30的第二實施例的具體步驟流程圖；
[0035]圖5為圖1中所述的步驟S30的第三實施例的具體步驟流程圖；
[0036]圖6為本發(fā)明表面輪廓的測量方法的第二實施例的流程圖；
[0037]圖7為圖1中所述的步驟S60的一實施例的具體步驟流程圖。
[0038]本發(fā)明目的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

【具體實施方式】
[0039]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0040]本發(fā)明提供一種表面輪廓的測量方法，參照圖1至圖3，在一實施例中，所述表面輪廓的測量方法包括如下步驟:
[0041]步驟S10、提供測量裝置，所述測量裝置包括一個測量設(shè)備200及至少一個運動裝置400，所述測量設(shè)備200安裝于所述運動裝置400上。
[0042]具體的，所述測量設(shè)備200為非接觸式位置傳感器。所述運動裝置400為帶動所述測量設(shè)備200做直線運動與曲線運動。在本實施例中，所述測裝置為三坐標(biāo)測量裝置，所述測量設(shè)備200固定安裝于一測量軸(如Z軸)上，且所述測量設(shè)備200在步驟S30中在Z軸方向上固定，只能沿著X軸與/或Y軸做平面運動。
[0043]步驟S20、提供標(biāo)準(zhǔn)件600，所述標(biāo)準(zhǔn)件600具有至少一個光滑平面。
[0044]具體的，所述標(biāo)準(zhǔn)件600 —般是一個固體的，尺寸相對穩(wěn)定，具有一定硬度的預(yù)先設(shè)計的部件或組件，通過安裝或擺放的方法附著在測量裝置通常放置被測物的位置。
[0045]步驟S30、所述運動裝置400驅(qū)動所述測量設(shè)備200按照預(yù)設(shè)的路徑對所述標(biāo)準(zhǔn)件600的光滑平面進(jìn)行測量，得到補正數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述測量設(shè)備200在測量過程中沿所述測量設(shè)備200的主測量軸方向保持靜止。在預(yù)設(shè)所述預(yù)設(shè)路徑時，讓預(yù)設(shè)路徑等同或覆蓋將要測量的被測量工件的測量路徑。
[0046]其具體包括:
[0047]步驟S31、所述運動裝置400驅(qū)動所述測量設(shè)備200按照預(yù)設(shè)的路徑對所述標(biāo)準(zhǔn)件600的光滑平面進(jìn)行測量，得到第二測量數(shù)據(jù)。
[0048]具體的，所述預(yù)設(shè)路徑為所述測量設(shè)備200進(jìn)行測量時所走過的形成，即X軸與/或Y軸的行進(jìn)路線，其可以通過用戶現(xiàn)場指定的方式獲取、或用戶通過在程序中預(yù)設(shè)的多個路徑中選擇的方式獲取、或以默認(rèn)的方式獲取。
[0049]步驟S32、將所述第二測量數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較運算，得到對應(yīng)所述預(yù)設(shè)路徑的補正數(shù)據(jù)。
[0050]具體的，所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表示所述標(biāo)準(zhǔn)件600的光滑平面的理論值，如，測量點為五個，各測量點的標(biāo)準(zhǔn)值分別為55、55、55、55、55 ;而實際測量值(即所述的第一測量數(shù)據(jù))分別為55、56、55、54、55，那么，對應(yīng)五個測量點的補正數(shù)據(jù)則分別為0、1、0、_1、0。
[0051]步驟S40、按上述步驟S30，至得到對應(yīng)所有預(yù)設(shè)路徑的補正數(shù)據(jù)，生成數(shù)據(jù)組。
[0052]盡可能的將所述測量設(shè)備200能行進(jìn)的路線全部設(shè)置為預(yù)設(shè)路徑，那么所有預(yù)設(shè)路徑則組成一個平面或曲面。具體的，當(dāng)所述預(yù)設(shè)路徑只有一條時，則不需要執(zhí)行步驟S40，當(dāng)所述預(yù)設(shè)路徑有數(shù)條時，則重復(fù)步驟S30，至得到對應(yīng)所有預(yù)設(shè)路徑的補正數(shù)據(jù)。
[0053]步驟S50、提供待測量工件(未圖示)，并選擇路徑對所述待測量工件進(jìn)行測量，得到第一測量數(shù)據(jù)。
[0054]具體的，所述選擇路徑為對應(yīng)的預(yù)設(shè)路徑的一部分或與所述對應(yīng)的預(yù)設(shè)路徑完全相同，即與所述選擇路徑相匹配的預(yù)設(shè)路徑覆蓋所述選擇路徑。但在現(xiàn)實操作中，所述選擇路徑可以與所述對應(yīng)的預(yù)設(shè)路徑稍有偏差。
[0055]步驟60、在所述數(shù)據(jù)組中調(diào)取與所述選擇路徑相匹配的或覆蓋所述選擇路徑的預(yù)設(shè)路徑對應(yīng)的補正數(shù)據(jù)，并將所述補正數(shù)據(jù)補正到所述第一測量數(shù)據(jù)中。
[0056]具體的，將待測量工件置于所述標(biāo)準(zhǔn)件的位置，然后根據(jù)所述選擇路徑對所述待測量工件的表面輪廓進(jìn)行測量，比如，五個測量點的測量值(即第一測量數(shù)據(jù))分別為92、88、76、63、59。然后將上述的補正數(shù)據(jù)與所述第一測量數(shù)據(jù)做差值運算，以補正所述第一測量數(shù)據(jù)的誤差，即 92-0 = 92，88-1 = 87,76-0 = 76,63-(-1) = 64,59-0 = 59，那么，所述待測量工件的對應(yīng)所述五個測量點的實際高度分別為92、87、76、64、59。其中，在所述測量的過程一般通過與測量裝置相配的測量軟件控制測量裝置進(jìn)行，所述測量軟件安裝于測量裝置的控制系統(tǒng)中。
[0057]本發(fā)明的表面輪廓的測量方法，通過將安裝在對應(yīng)測量方向上的測量設(shè)備200在測量方向上固定，并使得測量設(shè)備200在非測量方向上運動，進(jìn)而獲得該測量方向上的補正數(shù)據(jù)，對該測量方向上的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行補正，以保證該測量方向的測量精度，然后再獲得其他方向上的補正數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對其他方向的測量數(shù)據(jù)的補正，進(jìn)而保證每個測量方向上的測量精度。
[0058]進(jìn)一步地參照圖4，圖4為圖1中所述的步驟30的第實施例的具體步驟流程圖。
[0059]在本實施例中，在步驟S32之前，還包括:
[0060]步驟S33、重復(fù)步驟31，得到對應(yīng)同一預(yù)設(shè)路徑的數(shù)組第二測量數(shù)據(jù)。
[0061]步驟S34、將數(shù)組所述第二測量數(shù)據(jù)中對應(yīng)各同一測量點的數(shù)值進(jìn)行平均，得到所述補正數(shù)據(jù)。
[0062]具體的，為了保證補正數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，通過多次測量后求平均值的方式來確定補正數(shù)據(jù)，進(jìn)一步保證了測量的精確度。
[0063]進(jìn)一步地，參照圖5，圖5為圖1中所述的步驟30的第三實施例的具體步驟流程圖。
[0064]在本實施例中，在步驟S34之前，還包括:
[0065]步驟S35、判斷對應(yīng)同一測量點的數(shù)值是否超出預(yù)設(shè)的誤差范圍；
[0066]步驟S36、是，則刪除超出預(yù)設(shè)的誤差范圍的數(shù)值；否，則執(zhí)行步驟S34。
[0067]具體的，步驟S33之后，將測量到的各測量點的第二測量數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的誤差范圍的邊界值進(jìn)行比較，如果有第二測量數(shù)據(jù)超出所述預(yù)設(shè)誤差范圍的，則可認(rèn)為該第二測量數(shù)據(jù)無效，將其刪除后，將剩余的第二測量數(shù)據(jù)進(jìn)行平均后，與所述各測量點的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較運算，得到對應(yīng)該測量點的補正數(shù)據(jù)。
[0068]進(jìn)一步地，參照圖5，本發(fā)明表面輪廓的測量方法的第二實施例的流程圖。
[0069]在本實施例中，所述步驟S40與步驟S50之間，還包括:
[0070]步驟S70、將所述數(shù)據(jù)組存儲于儲存設(shè)備的對應(yīng)位置；所述儲存設(shè)備為移動儲存設(shè)備或固態(tài)存儲設(shè)備。
[0071]具體的，所述數(shù)據(jù)組中的每一補正數(shù)據(jù)設(shè)有標(biāo)識，所述標(biāo)識根據(jù)所述預(yù)設(shè)路徑內(nèi)的測量點或測量區(qū)域設(shè)定。如所述預(yù)設(shè)路徑按照某個測量點或某個測量區(qū)域位置相關(guān)的特定規(guī)律存儲進(jìn)行儲存。
[0072]進(jìn)一步地，參照圖7，圖7為圖1中所述的步驟S60的一實施例的具體步驟流程圖。
[0073]在本實施例中，所述步驟S60具體包括:
[0074]步驟S61、根據(jù)所述選擇路徑內(nèi)的測量點或測量區(qū)域查找對應(yīng)的預(yù)設(shè)路徑。
[0075]步驟S62、讀取對應(yīng)所述預(yù)設(shè)路徑的補正數(shù)據(jù)。
[0076]步驟S63、將所述補正數(shù)據(jù)補正到所述第一測量數(shù)據(jù)中。
[0077]具體的，如果所述數(shù)據(jù)組存儲于固態(tài)存儲設(shè)備中，直接在所述測量裝置的內(nèi)部存儲器中去讀所述補正數(shù)據(jù)。如果所述數(shù)據(jù)組存儲于移動存儲設(shè)備中，現(xiàn)在將移動存儲設(shè)備與所述與測量裝置通信連接，在讀取移動存儲設(shè)備中的補正數(shù)據(jù)。本發(fā)明將所述補正數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存，在同一測量設(shè)備上只需要生成一次補正數(shù)據(jù)即可，實現(xiàn)后續(xù)各種工件的測量，有效提升了測量效率。
[0078]綜上所述，本發(fā)明的表面輪廓的測量方法，通過將安裝在對應(yīng)測量方向上的測量設(shè)備在測量方向上固定，并使得測量設(shè)備在非測量方向上運動，進(jìn)而獲得該測量方向上的補正數(shù)據(jù)，對該測量方向上的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行補正，以保證該測量方向的測量精度，然后再獲得其他方向上的補正數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對其他方向的測量數(shù)據(jù)的補正，進(jìn)而保證每個測量方向上的測量精度。
[0079]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種表面輪廓的測量方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟S10、提供測量裝置，所述測量裝置包括一個測量設(shè)備及至少一個運動裝置，所述測量設(shè)備安裝于所述運動裝置上； 步驟S20、提供標(biāo)準(zhǔn)件，所述標(biāo)準(zhǔn)件具有至少一個光滑平面； 步驟S30、所述運動裝置驅(qū)動所述測量設(shè)備按照預(yù)設(shè)的路徑對所述標(biāo)準(zhǔn)件的光滑平面進(jìn)行測量，得到補正數(shù)據(jù)； 步驟S40、按上述步驟S30，至得到對應(yīng)所有預(yù)設(shè)路徑的補正數(shù)據(jù)，生成數(shù)據(jù)組； 步驟S50、提供待測量工件，并選擇路徑對所述待測量工件進(jìn)行測量，得到第一測量數(shù)據(jù)； 步驟60、在所述數(shù)據(jù)組中調(diào)取與所述選擇路徑相匹配的或覆蓋所述選擇路徑的預(yù)設(shè)路徑對應(yīng)的補正數(shù)據(jù)，并將所述補正數(shù)據(jù)補正到所述第一測量數(shù)據(jù)中。
2.如權(quán)利要求1所述的表面輪廓的測量方法，其特征在于，所述測量設(shè)備在步驟S30的測量過程中沿所述測量設(shè)備的主測量軸方向保持靜止。
3.如權(quán)利要求1所述的表面輪廓的測量方法，其特征在于，所述步驟S30具體包括: 步驟S31、所述運動裝置驅(qū)動所述測量設(shè)備按照預(yù)設(shè)的路徑對所述標(biāo)準(zhǔn)件的光滑平面進(jìn)行測量，得到第二測量數(shù)據(jù)； 步驟S32、將所述第二測量數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較運算，得到對應(yīng)所述預(yù)設(shè)路徑的補正數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的表面輪廓的測量方法，其特征在于，在步驟S32之前，還包括: 步驟S33、重復(fù)步驟S31，得到對應(yīng)同一預(yù)設(shè)路徑的數(shù)組第二測量數(shù)據(jù)； 步驟S34、將數(shù)組所述第二測量數(shù)據(jù)中對應(yīng)各同一測量點的數(shù)值進(jìn)行平均，得到所述補正數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的表面輪廓的測量方法，其特征在于，在步驟S34之前，還包括: 步驟S35、判斷對應(yīng)同一測量點的數(shù)值是否超出預(yù)設(shè)的誤差范圍； 步驟S36、是，則刪除超出預(yù)設(shè)的誤差范圍的數(shù)值；否，則執(zhí)行步驟S34。
6.如權(quán)利要求1所述的表面輪廓的測量方法，其特征在于，所述步驟S40與步驟S50之間，還包括: 步驟S70、將所述數(shù)據(jù)組存儲于儲存設(shè)備的對應(yīng)位置；所述儲存設(shè)備為移動儲存設(shè)備或固態(tài)存儲設(shè)備。
7.如權(quán)利要求6所述的表面輪廓的測量方法，其特征在于，所述步驟S60具體包括: 步驟S61、根據(jù)所述選擇路徑內(nèi)的測量點或測量區(qū)域查找對應(yīng)的預(yù)設(shè)路徑； 步驟S62、讀取對應(yīng)所述預(yù)設(shè)路徑的補正數(shù)據(jù)； 步驟S63、將所述補正數(shù)據(jù)補正到所述第一測量數(shù)據(jù)中。
8.如權(quán)利要求1所述的表面輪廓的測量方法，其特征在于，所述所有預(yù)設(shè)路徑組成一平面或曲面。
9.如權(quán)利要求1所述的表面輪廓的測量方法，其特征在于，在預(yù)設(shè)所述預(yù)設(shè)路徑時，讓預(yù)設(shè)路徑等同或覆蓋將要測量的被測量工件的測量路徑。
10.如權(quán)利要求1所述的表面輪廓的測量方法，其特征在于，所述測量裝置為非接觸式位置傳感器。
【文檔編號】G01B21/20GK104344802SQ201410659987
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】劉杰波 申請人:劉杰波