Procedimiento para determinar errores geométricos en una máquina herramienta o máquina de medición.

Un procedimiento para determinar errores geométricos en una máquina herramienta (1) o máquina de medición que comprende una unidad móvil (4) para mover un objetivo en un volumen de medición,

comprendiendo el procedimiento las etapas de:

generar un haz láser a lo largo de una dirección predeterminada en el volumen de medición por medio de un interferómetro láser (13);

mover el objetivo en varios puntos a lo largo de dicha dirección por medio de la unidad móvil (4); medir la abscisa de cada uno de dichos puntos con respecto a un origen situado a lo largo de dicha dirección por medio del interferómetro láser (13);

adquirir las coordenadas de cada uno de dichos puntos por medio de dicha máquina herramienta (1) o máquina de medición;

calcular el baricentro de dichos puntos en base a las abscisas medidas por el interferómetro láser (13); calcular el baricentro de dichos puntos en base a las coordenadas adquiridas por dicha máquina (1); determinar una línea que aproxima la sucesión de puntos en base a las coordenadas adquiridas por dicha máquina (1);

repetir las etapas anteriores para varias direcciones en el volumen de medición; y

determinar parámetros de errores de dicha máquina imponiendo que, para cada dirección:

a) el baricentro de los puntos calculados en base a las coordinadas adquiridas por dicha máquina (1) coincide con el baricentro de los puntos calculados en base a las abscisas medidas por el dispositivo de medición (13); y

b) dicha línea se extiende a lo largo de dicha dirección.

Procedimiento para determinar errores geométricos en una máquina herramienta o máquina de medición.

La presente invención se refiere a un procedimiento para determinar errores geométricos en una máquina herramienta o máquina de medición.

Preferiblemente, aunque no exclusivamente, la invención se aplica a máquinas de mediciones, a las que la siguiente descripción se refiere con fines de claridad.

Se conoce un procedimiento para determinar errores geométricos en máquinas a partir del documento WO2005/019769, en el que la máquina funciona para desplazar un reflector posterior en el volumen de medición a lo largo de una cuadrícula tridimensional orientada con respecto al eje de coordenadas, y se adquieren marcas sucesivas. El reflector se rastrea mediante un dispositivo de seguimiento óptico o "trazador láser" situado en la bancada de máquina y que comprende un interferómetro; la distancia real entre cada marca adquirida y un punto de referencia predeterminado asociado con la fuente láser se mide de forma interferométrica; como se sabe, la distancia puede determinarse a falta del camino muerto del interferómetro, que no se conoce.

La misma secuencia de operaciones se realiza con el trazador láser en diferentes posiciones en la bancada de la 20 máquina de medición.

En base a un modelo cinemático de la máquina, las coordenadas de puntos adquiridos y las distancias medidas por el interferómetro se procesan para calcular los parámetros de errores de la máquina.

El procedimiento conocido que se ha descrito brevemente arriba tiene el inconveniente de requerir un trazador láser extremadamente preciso y, por lo tanto, complejo y con un alto coste capaz de hacer mediciones interferométricas continuas a lo largo de las variaciones de orientación del haz láser.

Además, para cada posición del trazador láser, introduce incógnitas adicionales en la forma del camino muerto del 30 interferómetro, y la posición del trazador láser.

El documento WO 93/08449 desvela un procedimiento de medición de la precisión de una máquina multi-eje usando un interferómetro láser. Un retroreflector montado en la ram de la máquina se desplaza a lo largo de la dirección del haz láser. Las distancias entre los pared de puntos en la dirección del láser medidas con el interferómetro se comparan con las distancias calculadas en base a las lecturas de los ejes de la máquina para calcular los parámetros de errores a través de un modelo matemático.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento mejorado para determinar errores geométricos en una máquina cartesiana. 40 De acuerdo con la presente invención, se proporciona un procedimiento como se ha indicado en la reivindicación 1.

Una realización preferida, no limitante, de la invención se describirá a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra una máquina de medición y un dispositivo de medición interferométrico que funciona de acuerdo con el procedimiento; la figura 2 muestra el dispositivo de medición interferométrico de la figura 1.

Él número 1 en la figura 1 indica como un conjunto una máquina de medición que comprende una bancada plana 2 con un plano de referencia horizontal 3 paralelo a dos ejes horizontales X, Y de un conjunto de tres ejes cartesianos X, Y, Z, y para soportar un objeto (no mostrado) que se va a medir; y una unidad móvil 4.

La unidad 4 comprende un puente 5 móvil a lo largo del eje Y con respecto a la bancada 2 y, a su vez, que 55 comprende dos montantes 6 y 7, y un miembro transversal 8 que se extiende entre los montantes 6 y 7 y paralelo al eje X.

La unidad 4 también comprende un carro 9 equipado y móvil en el miembro transversal 8 a lo largo del eje X; y un cabezal de medición 10 equipado a y móvil con respecto al carro 9 a lo largo del eje Z.

El extremo inferior del cabezal 10 se equipa convenientemente con un dispositivo de articulación de dos ejes conocido 11 para soportar de forma orientable una sonda (no mostrada) en uso, y que comprende convenientemente una "muñeca" de dos ejes con un eje vertical A, es decir paralela al eje Z, y un eje horizontal B,

es decir, paralelo al plano XY.

Para determinar los errores geométricos de la máquina 1 de acuerdo con el procedimiento de la presente invención, el dispositivo de articulación se equipa con un objetivo que comprende un reflector posterior 12, que puede ser de cualquier tipo conocido, por ejemplo, un ojo de gato o prismas cúbicos.

El procedimiento de acuerdo con la presente invención también se implementa usando un dispositivo de medición interferométrico 13, es decir, un instrumento capaz de generar y orientar un haz láser 14 a lo largo de una dirección que es variable con dos grados de libertad rotacional (azimut y elevación) , y para determinar interferométricamente la abscisa, con respecto a un origen predeterminado, de un reflector posterior situado a lo largo de tal dirección.

El dispositivo 13 (figura 2) comprende convenientemente un interferómetro comercial conocido 15; y un deflector de haz 19 con dos grados de libertad. El deflector de haz 19 puede definirse por un cabezal de indexado conocido 16 equipado con un espejo 17 que recibe el haz láser 14 generado por el interferómetro 15, y lo refleja a lo largo de una dirección definida por la orientación del espejo 17.

De acuerdo con el procedimiento de la invención, el dispositivo 13 se ajusta sucesivamente en diferentes posiciones dentro del volumen de medición de la máquina 1; y, en cada posición del dispositivo 13, se generan sucesivamente haces láser 14 a lo largo de diferentes direcciones, cada una indicada en lo sucesivo en el presente documento por un índice variable j.

El número de posiciones sucesivas del dispositivo 13 dentro del volumen de medición, y el número y direcciones de los haces láser generados desde cada posición, se selecciona convenientemente para incluir todo el volumen de medición, como se explica en más detalle a continuación.

La máquina 1 está equipada con una primera unidad de control 18 para controlar los motores eléctricos (no mostrados) que accionan los componentes móviles 5, 9, 10 de la máquina a lo largo de los ejes de coordenadas respectivos, y que también adquiere y memoriza, durante el uso, las coordenadas adquiridas por la sonda.

El dispositivo 13 se controla por una segunda unidad de control 20 para orientar el haz láser 14 a lo largo de una 35 dirección predeterminada, y que puede incorporarse en la primera unidad de control 18, si está diseñada para ello, o puede comunicar con la primera unidad de control 18 con fines de sincronización.

El dispositivo 13 comprende convenientemente un fotorreceptor 21 para generar una señal que depende de la intensidad del haz láser de retorno del reflector posterior. El fotorreceptor 21 está conectado convenientemente por 40 la segunda unidad de control 20 a la primera unidad de control 18, para permitir que ésta mueva el reflector posterior 12 a lo largo de la dirección del haz mediante un control por retroalimentación en base a dicha señal.

A continuación, se describe un ejemplo del modo en el que el procedimiento de acuerdo con la presente invención se pone en práctica.

Después de ajustar el dispositivo 13 en una primera posición en el volumen de medición, se genera un primer haz láser 14 a lo largo de una primera dirección (j = 1) definida por el vector unitario n1.

Entonces, la máquina 1 se maneja para ajustar el reflector posterior 12 en una sucesión de puntos Pi1 a lo largo de la 50 dirección del haz. Para cada punto, se adquiere el vector Pi1 (u) , cuyas componentes son las coordenadas de puntos adquiridas por la máquina 1 y que contiene errores debido a los parámetros de errores u (desconocidos) , y la abscisa li1 de cada punto, con respecto a un origen, medida de forma interferométrica y que cabe suponer que es precisa. El origen puede seleccionarse de forma arbitraria a lo largo de la dirección del haz y, de hecho, se ajusta poniendo a cero el contador del interferómetro en el dispositivo 13.

Cada punto cuya abscisa se mide por el dispositivo 13 se alinea a lo largo de una línea definida por el vector unitario n1, y puede representarse en un sistema de referencia integrado con el dispositivo por el vector preciso li1 = li1n1.

Para comparar el vector li1 con el Pi1 correspondiente medido por la máquina 1 en sus sistema de referencia máquina-eje, ambos deben expresarse en el mismo sistema de referencia, que se hace mediante rotación-traslación definidas por una matriz de rotación desconocida R1 y un el vector de traslación... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para determinar errores geométricos en una máquina herramienta (1) o máquina de medición que comprende una unidad móvil (4) para mover un objetivo en un volumen de medición, comprendiendo 5 el procedimiento las etapas de:

generar un haz láser a lo largo de una dirección predeterminada en el volumen de medición por medio de un interferómetro láser (13) ; mover el objetivo en varios puntos a lo largo de dicha dirección por medio de la unidad móvil (4) ;

medir la abscisa de cada uno de dichos puntos con respecto a un origen situado a lo largo de dicha dirección por medio del interferómetro láser (13) ; adquirir las coordenadas de cada uno de dichos puntos por medio de dicha máquina herramienta (1) o máquina de medición; calcular el baricentro de dichos puntos en base a las abscisas medidas por el interferómetro láser (13) ;

calcular el baricentro de dichos puntos en base a las coordenadas adquiridas por dicha máquina (1) ; determinar una línea que aproxima la sucesión de puntos en base a las coordenadas adquiridas por dicha máquina (1) ; repetir las etapas anteriores para varias direcciones en el volumen de medición; y determinar parámetros de errores de dicha máquina imponiendo que, para cada dirección:

a) el baricentro de los puntos calculados en base a las coordinadas adquiridas por dicha máquina (1) coincide con el baricentro de los puntos calculados en base a las abscisas medidas por el dispositivo de medición (13) ; y b) dicha línea se extiende a lo largo de dicha dirección.

2. Un procedimiento como se ha indicado en la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de determinar parámetros de errores comprende la etapa de minimizar la suma de las diferencias entre las proyecciones de cada punto adquirido por la máquina (1) sobre dicha dirección y las abscisas adquiridas por dicho dispositivo de medición (13) .

3. Un procedimiento como se ha indicado en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicho objetivo es un reflector posterior (12) .

4. Un procedimiento como se ha indicado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado

porque comprende la etapa de generar una sucesión de haces láser (14) a lo largo de diferentes direcciones desviando un haz láser, generado por dicho interferómetro (15) , por medio de un reflector (17) controlado por un dispositivo de accionamiento (16) .

5. Un procedimiento como se ha indicado en una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende al menos dos etapas de adquirir puntos a lo largo de dos direcciones diferentes; estando dicho objetivo montado en dicha unidad móvil (4) con diferentes desfases para las dos etapas.