SE467804B - Fleraxlig anording med organ foer felbestaemning paa grund av termisk distorsion - Google Patents

Description

20 25 30 35 467 804 2 slutningen vilka är svåra att avlägsna, och/eller vilka tem- peraturgradienter uppträder endast kortvarigt medan mätningen eller provet utföres och är svåra att detektera. Det är där- för önskvärt att undanröja behovet att åstadkoma en tempera- turkontrollerad inneslutning.

En konstant temperaturändringshastighet från referenstempera- turen, likformigt genom hela mekanismen, förorsakar längdänd- ringar längs längdaxlarna för mekanismens beståndsdelar. Om- fattningen och riktningen av varje sådan ändring i längd av delarna kan beräknas enkelt medelst lämpliga organ anordnade för detta ändamål inom anordningen och från lämpliga, sam- tidigt detekterade temperaturer inom mekanismen. De motsvar- ande felen i rörelserna kan enkelt beräknas från de således beräknade längdändringarna för delarna, också medelst lämp- liga organ anordnade för detta ändamål inom anordningen, och dessa organ omfattar också lämpligen organen för beräkning av längdändringarna hos eventuella mätskalor som ingår i meka- nismen.

Det är dock vanligt att inte försöka att bestämma omfattning- en och riktningen av någon relevant aspekt av termisk distor- sion inom mekanismen p g a temperaturskillnader på tvären över mekanismens beståndsdelar, och sådana relevanta aspekter av termisk distorsion kan förorsaka betydande fel i rörelser.

För en mekanism med'sex frihetsgrader finns det relevanta as- pekter av termisk distorsion i förhållande till möjligen mo- mentana translationsförflyttningar, och i förhållande till tre momentana möjliga rotationsrörelser som hör ihop med varje punkt inom mekanismen.

Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkom- ma en anordning med en mekanism för att utföra rörelser, in- begripet möjligen också utförande av mätningar eller prov, i förhållande till ett flertal axlar som hör ihop med mekanis- men, och med lämpliga organ varigenom omfattningen och rikt- ningen av den förutbestämda eller varje förutbestämd relevant aspekt av termisk distorsion inom mekanismen p g a tempera- turskillnader som uppkomer på tvären över mekanismens be- 10 15 20 25 30 35 467 804 ståndsdelar kan beräknas, så att kompensation för motsvarande utvalda fel i rörelserna kan beräknas, lämpligen medelst näm- nda organ för beräkning, och från omfattningen och riktningen av den förutbestämda eller varje förutbestämd aspekt av ter- misk distorsion inom mekanismen, beräknat med nämnda organ för beräkning. 3 Enligt föreliggande uppfinning föreslås en anordning med en mekanism för att utföra rörelser i förhållande till ett fler- tal axlar som hör ihop med mekanismen, vilken anordning har organ för att beräkna omfattningen och riktningen av den fö- rutbestämda eller varje förutbestämd aspekt av termisk dis- torsion som kan förekomma inuti mekanismen p g a temperatur- skillnader på tvären över var och en av ett valt flertal be- ståndsdelar av mekanismen, vilka organ omfattar åtminstone ett par temperaturdetektorer anordnade individuellt för vart och ett av de valda flertalen delar, varvid varje par av tem- peraturdetektorer är anordnat för att avkänna skillnader i temperatur i förhållande antingen till en enda lämplig tvär- riktning eller till en av två lämpliga tvärriktningar under räta vinklar mot varandra över den tillhörande delen.

Det har visat sig att omfattningen och riktningen av den för- utbestämda eller varje relevant förutbestämd aspekt av ter- misk distorsion inom mekanismen kan beräknas helt enkelt ge- nom detektering av temperaturskillnader på tvären över endast utvalda delar av mekanismen, och vid endast några få ställen inom mekanismen. Speciellt är detta möjligt om mekanismen har konstruerats kinematiskt, så att formerna av oundvikliga dis- torsioner inom mekanismen är åtminstone väsentligen förut- bestämda. Åtminstone en av de relevanta aspekterna av termisk distor- sion, och de motsvarande erforderliga ställena för tempera- turdetektorerna, bestämes i förväg från en preliminär un- dersökning av mekanismen, och omfattningen och riktningen av den förutbestämda eller varje förutbestämd relevant aspekt av termisk distorsion inom mekanismen kan beräknas från samtid- igt detekterade tvärgående temperaturskillnader, med använd- 10 15 20 25 30 35 467 804 4 ande av algoritmer uttänkta såsom ett resultat av den preli- minära undersökningen av mekanismen. Kompensation för mot- svarande utvalda fel i rörelserna, inbegripet möjligen också kompensation för eventuella mätningar eller prov; kan också beräknas lämpligen medelst nämnda organ för beräkning, och från omfattningen och riktningen av den förutbestämda eller varje förutbestämd aspekt av termisk distorsion inom mekanis- men beräknat medelst nämnda organ för beräkning. Åtminstone en algoritm, uttänkt med avseende på beräkningen av omfattningen och riktningen av den förutbestämda eller varje förutbestämd aspekt av termisk distorsion inom meka- nismen, kan bestämas på empirisk väg.

När det gäller fel p g a termisk distorsion inom mekanismen, är det inte nödvändigt att ta hänsyn till någon utgångspunkt för den termiska distorsionen utan det är tillräckligt att ta hänsyn till ändringar i omfattningen och riktningen av den förutbestämda eller varje förutbestämd aspekt av den termiska distorsionen som förorsakas av detekterade ändringar i tem-g peraturskillnader på tvären över vart och ett av de utvalda flertalen av mekanismens beståndsdelar.

Vanligen så finns det åtminstone tre utvalda delar inom meka- nismen; och åtminstone en av dessa utvalda delar kan omfatta en balkdel.

Mekanismen kan, då den omfattar en mätmekanism eller prov- mekanism, innefatta ett arbetsbord på vilket ett arbetsstycke som skall mätas eller provas skall placeras, en brygga med en balk som vid sina ändar är monterad på stolpar och sträcker sig över arbetsbordet, vilken brygga är fri att röra sig i förhållande till arbetsbordet, en sondhållare som är monterad på bryggbalken och är fri att röra sig längs bryggbalken, och en sondspets vid änden av en pelare, vilken pelare bäres upp av sondhållaren och är fri att röra sig utmed sin längdaxel i förhållande till sondhållaren, varvid nämnda flertal av ut- valda delar inom mekanismen innefattar en stolpe för brygg- 10 15 20 25 30 35 467 804' 5 balken, bryggbalken, och pelaren som har sondspetsen vid en ände.

Temperaturdetektorerna kan ha varje lämplig form.

Temperaturdetektorerna omfattar lämpligen elektriska tempera- turdetektorer.

Bara ett enda par av temperaturdetektorer kan erfordras för att detektera en temperaturskillnad i förhållande till en tvärriktning över en vald del.

Alternativt är den termiska distorsion som sannolikt upp- komer i mekanismen sådan, att det kräves att det finns ett flertal par av temperaturdetektorer i förhållande till en tvärgående riktning över åtminstone en vald del, varvid dessa par av temperaturdetektorer är åtskilda från varandra utmed delens längdaxel. Nämnda flertal av par av temperaturdetek- torer kan vara kopplade i serie. När dessa temperaturdetek- torer omfattar elektriska temperaturdetektorer, så åstadkom- mer de en förstärkt elektrisk signal representativt för me- delvärdet, utmed delens längdaxel, av temperaturskillnader med avseende på den tvärgående riktningen över delen. I öv- rigt är arrangemanget sådant, att eventuella temperaturskill- nader skall detekteras, i förhållande till nämnda tvärgående riktning över delen, individuellt för ett flertal ingående sektioner av delen, vilka sektioner är fördelade längs delens längdaxel. Åtminstone en av de valda delarna av mekanismen kan lämpligen omfatta en balkdel med en ihålig typ av konstruktion, exem- pelvis med en lådkonstruktion med en rektangulär eller kva- dratiskt formad tvärsnittssektion, och det tillhörande eller varje tillhörande par av temperaturdetektorer är placerat in- om den ihåliga balkdelen, när temperaturdetektorerna omfattar elektriska temperaturdetektorer, så sträcker sig elektriska ledare från temperaturdetektorerna längs balkdelens längd- axel, för au: nå ut till det yu-.re av balkdelen. 10 15 20 25 30 35 467 804 6 Varje par av temperaturdetektorer är anslutet differentiellt för att detektera varje skillnad i temperatur med avseende på en tvärgående riktning över den tillhörande delen. Åtminstone ett par av temperaturdetektorer, omfattande elektriska tem- peraturdetektorer, kan således innefatta ett par termoelement eller termokors anordnade rygg-mot-rygg, varvid en längd av ett termoelementmaterial sträcker sig mellan de två anslut- ningspunkterna, och två ledare av det andra termoelement- materialet sträcker sig individuellt från de två anslutnings- punkterna.

Qm felet p g a termisk distorsion inom mekanismen troligen komer att variera med tiden, är det önskvärt att beräkna felet för åtminstone vad som kan anses vara den momentant beräknade omfattningen och riktningen av de förutbestämda aspekterna av mekanismens termiska distorsion, i realtid.

Felet kan således beräknas efter varje rörelse av mekanismen, eller efter varje detektering av en signifikant ändring av en relevant tvärgående temperaturskillnad inom mekanismen.

Alternativt så kan beräkning av felen p g a termisk distor- sion inom mekanismen i förhållande till en serie rörelser göras periodiskt, medan serien av rörelser utföres.

Fel inom mekanismen, omfattande omfattningen och riktningen av den förutbestämda eller varje förutbestämd aspekt av ter- misk distorsion inom mekanismen, och beräknade i enlighet med föreliggande uppfinning, eller motsvarande härledda fel i rörelser beräknade från de beräknade felen p g a termisk dis- torsion inom mekanismen, kan lämpligen innefattas i en aktiv felkarta, möjligen lagrad i en dator som ingår i anordningen.

En sådan aktiv felkarta kan anses representera de algoritmer som uttänkts såsom ett resultat av den preliminära undersök- ningen av mekanismen och som ovan omtalats i samband med beräkningen av omfattningen och riktningen av varje förut- bestämd aspekt av termisk distorsion inom mekanismen, i en- lighet med föreliggande uppfinning.

Beräknade fel inom mekanismen, inbegripet omfattningen och 10 15 20 25 30 35 467 804 7 riktningen av varje förutbestämd aspekt av termisk distorsion inom mekanismen, eller motsvarande härledda fel i rörelser beräknade från de beräknade felen p g a termisk distorsion inom mekanismen, kan med fördel överlagras på en känd geomet- risk felkarta, möjligen lagrad i en dator som ingår i anord- ningen. Man kan följaktligen anse att de algoritmer som ut- tänkts såsom ett resultat av den preliminära undersökningen av mekanismen överlagras på de algoritmer som anses innefat- tade i en känd geometrisk felkarta.

Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas medelst ex- empel och under hänvisning till de bifogade ritningarna, där: Fig. 1 är en perspektivisk vy av en del av en anordning innefattande en mekanism som omfattar en känd koordinatmät- maskin, vilken anordning kan modifieras så att, i enlighet med föreliggande uppfinning, en beståndsdel av till anord- ningen hörande organ för bestämning av sondspetslägesfel, som inte visas i Fig. 1, kan anordnas att bestäma fel p g a tem- peraturskillnader på tvären över valda beståndsdelar av meka- nismen, Fig. 2 är en schematisk vy av en balkdel av mekanismen, om- fattande en som lådkonstruktion utförd beståndsdel med kva- dratiskt tvärsnitt, och indikerar hur varje temperaturskill- nad mellan varje par av motstående ytor hos balkdelen detek- teras.

Anordningen till vilken föreliggande uppfinning hänför sig innefattar en mekanism, omfattande en koordinatmätmaskin som visas i Fig. 1, varvid rörelser skall förekoma inom mekanis- men, vilken mekanism har ett horisontellt arbetsbord 10 som är rektangulärt i planet, och på vilket arbetsbord ett icke visat arbetsstycke, som skall mätas, är uppburet. Mekanismen har också en sond. Mätningar göres med avseende på arbets- stycket genom att sondspetsen placeras i kontakt med olika ställen på ytan av arbetsstycket.

Den del av den sonduppbärande mekanismen som är monterad på bordet 10 omfattar en brygga 12, som sträcker sig över bordet 4-67 804 10 15 20 25 30 35 8 och omfattar en horisontell balk 14 som vid ändarna bäres upp' av vertikala stolpar 16 och 17. Den nedre änden av en stolpe 16 är utförd i ett stycke med en del 18 som har ett stort L- format tvärsnitt och är avsedd att vara förskjutbar längs en angränsande kant 19 av bordet 10. Speciellt så samverkar den inåtgående delen av L-sektionsdelen 18 med bordskanten 19.

Luftlager, antydda vid 20, är fästa vid den inåtgående delen av delen 18 och säkerställer att det sker en korrekt styrning_ av bryggan 12 över bordet 10. Den nedre änden av den andra stolpen 17 är uppburen på ett luftlager 22, intill kanten 24 av bordet.

En sondhållare 26 är monterad på bryggans 12 horisontella balk 14. Balken 14 passerar genom en horisontellt förlöpande öppning 27 i sondhållaren 26 och sondhållaren är uppburen på balken med icke visade där emellan anordnade luftlager. Sond- hållaren 26 kan alltså röra sig fritt längs balkens 14 längd- axel.

Sondspetsen 30 befinner sig vid den nedre änden av en i tvär- snitt kvadratisk, vertikalt inriktad pelare 32. Pelaren 32 är uppburen av sondhållaren 26 i en vertikalt förlöpande öppning 34 i sondhållaren, vilken öppning är förskjuten i sidled åt ena sida av den horisontella balken 14. Icke visade luftlager är anordnade mellan pelaren och sondhållaren 26. Pelaren 32 kan röra sig fritt inuti öppningen 34 under påverkan från ett icke visat ställdon. Det finns alltså tre axlar som hör ihop med mekanismen som omfattar koordinatmätmaskinen.

Sondspetsen 30 har tre momentana rotationsrörelser och tre momentana möjliga translationsförskjutningar p g a termisk distorsion inom mekanismen, till följd av temperaturskill- nader inom mekanismen. Om någon sådan rörelse eller förskjut- ning eller relevant aspekt av den termiska distorsionen är signifikant, så är det önskvärt och erforderligt att dess storlek bestämes, och därför behöver anordningen ha organ för beräkning av fel i sondspetsens lägen p g a denna aspekt av termisk distorsion hos mekanismen. 10 15 20 25 30 35 9 457 804 Ändringar längs längdaxlarna av mekanismens beståndsdelar,. p g a en konstant temperaturändringahastighet från en refe- renstemperatur likformig genom mekanismen, kan enkelt beräk- nas. Motsvarande fel i sondspetsens läge kan enkelt beräknas och lämpliga organ för att genomföra sådana beräkningar kan ingå i anordningen. Sättet att göra dylika beräkningar av sondspetslägesfel beskrives dock ej.

Det är svårare att beräkna omfattningen och riktningen av den förutbestämda eller varje signifikant förutbestämd aspekt av distorsion inom mekanismen p g a temperaturskillnader på tvä- ren över mekanismens beståndsdelar, och att beräkna de mot- svarande felen i läget av sondspetsen 30. I enlighet med fö- religgande uppfinning erfodras det att organ anordnas i an- ordningen för att beräkna sondspetslägesfel förorsakade av temperaturskillnader i tvärled över utvalda beståndsdelar av mekanismen.

Förvånande nog har det visat sig att sondspetslägesfel kan bestämas genom detektering vid enbart ett eller högst några få ställen temperaturskillnader på tvären över utvalda delar av mekanismen och individuellt beräknande av åtminstone om- fattningen och riktningen av den motsvarande eller varje mot- svarande förutbestämd aspekt av distorsion hos mekanismen.

Detta är speciellt möjligt om mekanismen har konstruerats ki- nematiskt så att formerna av oundvikliga distorsioner inom mekanismen är åtminstone väsentligen förutbestämda. De er- forderliga lägena för temperaturdetektorerna bestämmes från en preliminär undersökning av mekanismen.

Från en undersökning av den visade mekanismen, annan än arbetsbordet 10, är det möjligt att bestäma att tvärgående temperaturskillnader över endast tre beståndsdelar resulterar i signifikanta sondspetslägesfel. Dessa tre delar omfattar stolpen 16 för bryggan 12, den horisontella balkdelen 14 hos bryggan 12, och balkdelen som omfattar sondpelaren 32.

Tvärgående temperaturskillnader över bryggans 12 stolpe 17 förorsakar inte signifikanta sondspetslägesfel. 10 15 20 25 30 35 467 _2304 10 Var och en av de valda delarna 14, 16 och 32 är antingen rek- tangulär eller kvadratiskt formad i tvärsnitt, och har två par motstående ytor. Varje temperaturskillnad mellan ett el- ler båda paren av motstående ytor hos de valda delarna kan detekteras, för att detektera varje temperaturskillnad med avseende på två tvärgående riktningar som bildar räta vinklar mot varandra, över varje vald del 14, 16, och 32.

Till att börja med så kan man anse att det endast är nödvän- digt att bestämma varje temperaturskillnad i förhållande till varje lämplig tvärgående riktning över en vald del, mellan ett par motstående ytor, genom detektering av eventuell tem- peraturskillnad vid endast en punkt utmed delens längdaxel.

För stolpen 16 är det önskvärt att detektera någon horison- tell temperaturskillnad i förhållande till de två tvärrikt- ningarna under räta vinklar, och vid ett tvärplan till delen åtskilt utmed stolpens längd från L-sektionsdelen 18. För sondpelaren 32 är det önskvärt att detektera varje horison- tell temperaturskillnad i förhållande till de två tvärrikt- ningarna vid räta vinklar, och vid ett tvärplan till balkdel- en åtskilt från sondhållaren 26 längs pelarens längd. För den horisontella balkdelen 14 är det önskvärt att detektera var- je horisontell tvärtemperaturskillnad vid ett tvärplan till balkdelen åtskilt längs balkdelens längd från stolpen 16, och att detektera varje vertikal tvärtemperaturskillnad vid balk- delens tvärgående mittplan.

Om en temperaturskillnad uppträder i förhållande till en lämplig tvärriktning över någon av de valda delarna 14, 16 och 32 mellan ett motstående par av delens ytor, så anses det också att delen distorderar så att den böjes till en jämn cirkulär båge. Distorsionen sker i ett plan under räta vink- lar mot det motstående paret av ytor. Detta plan innefattar såväl delens längdaxel som den lämpliga tvärriktningen över delen. Ju större temperaturskillnaden är desto mindre är krökningsradien för delens båge i detta plan.

Det är lämpligt att beakta distorsionen för var och en av de tre valda delarna och i förhållande till vart och ett av de 10 15 20 25 30 35 467 804 ll två motstående paren av ytor individuellt, och att beräkna omfattningen av distorsionen av delen individuellt i vart och ett av de två planen som innefattar de två lämpliga tvärrikt- ningarna under räta vinklar mot varandra.

I enlighet med föreliggande uppfinning gäller således för den visade koordinatmätmaskinen att det erfordras att man har par av temperaturdetektorer anordnade att detektera varje tempe- raturskillnad mellan de relevanta paren av motstående ytor som omtalats ovan. Det är lämpligt, men inte väsentligt, att temperaturdetektorerna omfattar elektriska temperaturdetek- torer.

Också lämpligtvis, men inte nödvändigtvis, så har de valda balkdelarna 14 och 32 vardera en lådkonstruktion, såsom visas vid A i Fig. 2. Varje sådan balkdel har styvhet. Vidare gäl- ler att lådkonstruktionen för en vald balkdel tillåter att par av elektriska temperaturdetektorer inrymmes inom balkdel- en under det att de detekterar skillnader mellan temperatur- erna hos bägge motstående paren av ytor hos balkdelen vid det önskade tvärplanet eller planen för balkdelen. Det är dock utan betydelse huruvida temperaturerna för de invändiga eller utvändiga ytorna av lådkonstruktionen detekteras.

De elektriska temperaturdetektorerna kan ha varje lämplig form, och måste anslutas differentiellt, för att bestäma varje skillnad i temperatur mellan ett motstående par av ytor för en vald del 14, 16 och 32. Såsom visas för den som låd- konstruktion utförda balkdelen A i Fig. 2, omfattar ett par temperaturdetektorer ett par termoelement eller termokors anordnade rygg-mot-rygg, med de kalla anslutningspunkterna eliminerade. Kalibreringen av ett par termoelement förenklas alltså. Såsom visas i Fig. 2 sträcker sig en kort längd 50 eller 52 av det dyrbara termoelementmaterialet, såsom kon- stantan, mellan anslutningspunkterna på de motstående paret av invändiga ytor av balkdelen A. Varje par av termoelement fullbordas av två långa ledare 54 resp. 56 av det andra ter- moelementmaterialet, såsom koppar, som sträcker sig från de två anslutningspunkterna på de motstående paren av ytor hos 467 804- 10 15 20 25 30 35 12 balkdelen. Paret av ledare 54 och 56 sträcker sig utmed in- sidan av den som lådkonstruktion utförda balkdelen_A, för att befinna sig på utsidan av balkdelen. Eftersom termoelementen är anslutna differentiellt så tager vissa fel i termoelement- en ut varandra, emedan termoelementen mäter temperaturskill- nader, och inte absoluta temperaturer. Om koordinatmätmaskin- en är kalibrerad med termoelementen verksama, så gäller att endast ändringar i termoelementparets skillnader är relevan- ta, vilket ytterligare minskar kraven på termoelementens nog- grannhet.

Vidare gäller att från den preliminära undersökningen av den visade mekanismen kan man sluta sig till att det också kräves att man detekterar eventuella tvärgående temperaturskillnader för tre delar inom arbetsbordet 10. Omfattningarna och rikt- ningarna för de motsvarande aspekterna av termisk distorsion i arbetsbordet kan således bestämas individuellt, och mot- svarande sondspetslägesfel kan beräknas.

Hed fördel så omfattar arbetsbordet 10 ett granitblock. Det är emellertid nödvändigt att beakta omfattningarna och rikt- ningarna av de förutbestämda aspekterna av den termiska dis- torsionen hos arbetsbordet 10 i förhållande till valda tvär- riktningar därav. Speciellt så kräves det att man beaktar att granitarbetsbordet 10 omfattar en tydlig första vertikal del, som sträcker sig i längdled väsentligen under räta vinklar mot bryggbalken 16 och under lagret 20, en tydlig andra ver- tikal del, som sträcker sig i längdled, väsentligen med räta vinklar mot bryggbalken 16 och under lagret 22, och överlag- rat på den första delen, en tydlig tredje horisontell del, som sträcker sig i längdled väsentligen med räta vinklar mot bryggbalken 16 och sträcker sig i tvärled över bordet. Det erfordras alltså att man detekterar varje tvärgående tempera- turskillnad vid det horisontella tvärgående medelplanet för den tydliga tredje delen vid det vertikala tvärgående medel- planet för den tydliga första delen, och vid varje vertikalt ß ltvärgående medelplan för den tydliga andra delen.

Oberoende av huruvida temperaturdetektorerna omfattar elek- 10 15 20 25 30 35 13 467 804 triska temperaturdetektorer eller inte, och oberoende av huruvida åtminstone en av de utvalda reella eller tydliga delarna av mekanismen omfattar, eller kan anses omfatta, en ihålig balkdel eller inte, så kan temperaturdetektorerna an- bringas på utvändiga ytor av de verkligen valda delarna, el- ler synbart valda delarna. Den avkännande delen av varje så- dan temperaturdetektor kan återfinnas inuti den tillhörande valda delen, åtskilt från dennas yta. För varje sådant ar- rangemang krävs det att varje parti av den avkännande delen av temperaturdetektorn vilket skjuter ut från delens yta är termiskt isolerat. Det är möjligt att med sådana arrangemang så kommer temperaturdetektorerna att reagera oönskat snabbt på alla ändringar av temperaturgradienterna över de valda delarna. Följaktligen erfordras det att det inrättas en för- dröjning på något lämpligt sätt innan några signaler, som är representativa för detekterade ändringar av temperaturgradi- enterna över de valda faktiska eller synbara delarna, använts i anordningen i enlighet med föreliggande uppfinning.

Elektriska temperaturdetektorer är fördelaktiga eftersom elektriska signaler, som uppkomer på ledarna från varje sam- verkande par av elektriska temperaturdetektorer, är represen- tativa för varje detekterad relevant temperaturskillnad inom ' den sondbärande mekanismen.

Analoga signaler, åstadkomna av paren av elektriska tempera- turdetektorer, tillföres till åtminstone en analogdigital- omvandlare, vars utsignaler i form av motsvarande digitala signaler tillföres till en känd form av mikroprocessor, ex- empelvis Z80-mikroprocessorn som tillverkas av Zilog, Inc. och är anordnad att verka på digitala signaler.

Mikroprocessorn är programerad i enlighet med förutbestämda algoritmer, så att mikroprocessorn, som svar på mottagandet av elektriska signaler från paren av temperaturdetektorer, är anordnad att individuellt bestämma de möjliga omfattningarna och riktningarna av förutbestämda aspekter av termisk distor- sion hos mekanismen orsakad av de detekterade temperatur- skillnaderna. ésv 804 10 15 20 25 30 35 14 Mikroprocessorn är vidare också programmerad att ge en ut- signal från vilken de momentana, motsvarande sondspetsläges- felen kan beräknas.

Sondspetslägesfelen kan bestämas vid vilken som helst lämp- lig tidpunkt efter att erforderliga sondspetslägesmätningar har gjorts. Alternativt så erfordras realtidsbestämningar av sondspetslägesfelen om koordinatmätmaskinen arbetar i en slu- ten kretsmod, såsom när maskinen är inrättad att avkänna kon- tinuerligt med en analog sond. ' Bestämningen av riktningarna och omfattningarna av de förut- bestämda aspekterna av termisk distorsion inom mekanismen kan göras med mikroprocessorn antingen periodiskt eller i relati- on till varje mätning som skall utföras medelst anordningen.

Om den göres periodiskt så kan bestämningen av riktningarna och omfattningarna av de förutbestämda aspekterna av den ter- miska distorsionen göras efter varje detektering av en sig- nifikant ändring av en relevant tvärgående temperaturskillnad inom den sonduppbärande mekanismen. I ett sådant fall, och även i det fallet när bestämningarna med avseende på de för- utbestämda aspekterna av den termiska distorsionen görs i relation till varje mätning, så används det momentant detek- terade sondspetsläget direkt för beräkningen av sondspets- lägesfelen. Åtminstone mikroprocessorn kan alltså anses ar- bete i realtid i förhållande till åtminstone vad som kan an- ses vara de momentant bestämda riktningarna och omfattningar- na av de förutbestämda aspekterna av termisk distorsion hos den sonduppbärande mekansimen.

Alternativt så kan bestämningarna med avseende på de förut- bestämda aspekterna av den termiska distorsionen hos den sonduppbärande mekanismen göras periodiskt och oberoende av varje signifikant ändring av en relevant tvärgående tempera- turskillnad inom den sonduppbärande mekanismen. I ett sådant fall så används det momentant detekterade sondspetsläget inte å direkt vid beräkningen av de momentana sondspetslägesfelen.

För att mikroprocessorn skall kunna anses arbeta i realtid i förhållande till varje bestämning medelst mikroprocessorn av u; 10 15 20 25 30 35 15 na av termisk distorsion hos den sonduppärande mekanismen, finns det i mikroprocessorn lagrat en karta över sondspets- lägesfel. Felkartan är åstadkommen i relation till ett fler- tal diskreta sondspetslägen, i en tvådimensionell uppställ- ning eller en tredimensionell matris av sådana sondspetsläg- en. En sådan felkarta kan representeras av en utsignal från mikroprocessorn, från vilken utsignal fel i sondspetsläget bestämes när senare sondspetslägena detekteras. Alternativt kan arrangemanget vara sådant att felkartan lagras i mikro- processorn, och denna lagrade information bearbetas i kombi- nation med information om varje senare detekterat sondspets- läge. Som svar på en sådan operation är mikroprocessorn in- rättad att åstadkomma en utsignal som antingen är represen- tativ för sondspetslägesfelen för det då momentant detekte- rade sondspetsläget, eller representativ för det korrekta sondspetsläget.

I varje arrangemang i vilket en felkarta alstras, anses fel- kartan vara aktiv, och de algoritmer som kan anses vara inne- fattade i kartan kan också användas till att bestämma de mo- mentana sondspetslägesfelen.

Fel i mätningarna som görs medelst mekanismen och beror på geometriska eller mekaniska fel inom mekanismen, och som har kända storlekar kan beräknas, och det är känt att beräkna en aktiv felkarta i detta hänseende. Den aktiva geometriska fel- kartan kan lämpligen lagras i en mikroprocessor som ingår i anordningen, och kan vara åstadkommen med hänsyn till felen inom mekanismen eller de motsvarande felen i mätningarna.

Beräknade fel inom mekanismen p g a de förutbestämda aspekt- erna av termisk distorsion eller motsvarande fel i de därav beräknade mätningarna, kan lämpligtvis ingripas i en aktiv felkarta över kända geometriska eller mekaniska fel inom me- kansimen, eller av motsvarande fel i de därav beräknade mät- ningarna. Man kan alltså anse att algoritmerna som uttänkts såsom ett resultat av den preliminära undersökningen av meka- nismen och i relation till de förutbestämda aspekterna av 467 804" riktningarna och omfattningarna av de förutbestämda aspekter-' 10 15 20 25 30 35 467 804 16 termisk distorsion, är överlagrade på algortimerna som anses ingå i den aktiva felkartan över kända geometriska eller me- kaniska fel inom mekanismen.

Arrangemanget kan vara sådant att åtminstone en av de valda delarna inte distorderar, åtminstone ensam, så att den böjer sig till en jämn cirkulär båge i ett plan som innefattar både en lämplig tvärgående riktning över delen och delens längd- axel. Det är alltså nödvändigt att beräkna formen på distor- sionen förutom omfattningen av distorsionen, och algoritmerna i enlighet med vilka mikroprocessorn är programmerad måste vara sådana att den ytterligare beräkningen utföres. Åtminstone en algoritm, i enlighet med vilken mikroprocessorn är programerad, kan vara bestämd helt empiriskt.

Möjligen av detta skäl, eller på annat sätt, så kan i stället för ett enda par av temperaturdetektorer för att detektera _varje temperaturskillnad mellan ett motstående par av ytor hos en vald del i relation till en lämplig tvärriktning över delen, ett flertal av par av temperaturdetektorer anordnas, fördelade utmed delens längdaxel.

Speciellt om formen på distorsionen hos en vald del i ett plan innefattande en lämplig tvärriktning över delen skall beräknas, så anslutes nämnda flertal av par av temperatur- detektorer fördelade längs delens längdaxel så att de in- dikerar varje temperaturskillnad för olika sektioner av del- en fördelade längs delens längdaxel. Alternativt så anslutes nämnda flertal av par av elektriska temperaturdetektorer för- delade längs delens längdaxel för att detektera varje tempe- raturskillnad i förhållande till en lämplig tvärgående rikt- ning tvärs över delen, i serie, för att ge en förstärkt elek- trisk signal representativ för det relevanta medelvärdet, ut- med delens längdaxel, av de detekterade temperaturskillnader- na.

I ett sådant arrangemang för termoelementen är det fördelakt- igt att vissa fel i termoelementen tager ut varandra, och att 10 15 20 25 30 467 804 17 så sker beror på att termoelementen mäter ändringar av tem- peraturskillnader, och inte absoluta temperaturer. I ett så- dant arrangemang gäller annars att termoelementfelen kommer att vara kumulativa.

En vald del kan ha varje lämpligt åstadkomen form i tvär- snitt.

Den sonduppbärande mekanismen kan vara av vilken som helst konstruktiv form. ' Den sonduppbärande mekanismen behöver inte innefatta ett arbetsbord för uppbärande av ett arbetsstycke, och/eller behöver inte innefatta en brygga.

Anordningen i enlighet med föreliggande uppfinning behöver inte ha en sonduppbärande mekanism, utan kan i stället om- fatta någon annan form av mekanism lämplig till att göra en önskad mätning.

Anordningen enligt föreliggande uppfinning kan också omfatta provutrustning.

Helt allmänt kan anordningen i enlighet med föreliggande uppfinning ha vilken som helst form innefattande en mekanism, inom vilken rörelser skall utföras, möjligen också inbegripet utförande av mätningar eller prov, i förhållande till ett flertal axlar som hör ihop med mekanismen. En sådan anordning som inte bara utför mätningar eller prov skulle exempelvis kunna omfatta ett maskinverktyg.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 4-67 804 18 Patentkrav

1. Anordning med en mekanism för att utföra rörelser i för- hållande till ett flertal axlar som hör ihop med mekanismen, har organ för att beräkna omfattningen och riktningen av den förutbestämda eller varje förutbestämd aspekt av termisk dis- torsion som kan förekomma inuti mekanismen p g a temperatur- skillnader på tvären över var och en av ett valt flertal be- ståndsdelar av mekanismen, k ä n n e t e c k n a d av åt- minstone ett par temperaturdetektorer anordnade individuellt för vart och ett av de valda flertalen delar, varvid varje par av temperaturdetektorer är anordnat att avkänna skillnad- er i temperatur i förhållande antingen till en enda lämplig tvärriktning eller till en av två lämpliga tvärriktningar un- der räta vinklar mot varandra över den tillhörande delen.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone en av de valda delarna av mekanismen omfattar en balkdel.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av en mätnings- eller provningsmekanism innefattande ett arbetsbord på vilket ett arbetsstycke som skall mätas eller provas skall placeras, en brygga med en balk som vid sina ändar är monte- rad på stolpar och sträcker sig över arbetsbordet, vilken brygga är fri att röra sig i förhållande till arbetsbordet, en sondhållare som är monterad på bryggbalken och är fri att röra sig längs bryggbalken och en sondspets vid änden av en pelare, vilken pelare bäres upp av sondhållaren och är fri att röra sig utmed sin längdaxel i förhållande till sondhåll- aren, varvid nämnda flertal av valda delar inom mekanismen innefattar en stolpe för bryggbalken, bryggbalken, och pela- ren som har sondspetsen vid en ände.

4. Anordning enligt.något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k - n a d av att temperaturdetektorerna omfattar elektriska tem- åperaturdetektorer. t-u 10 15 20 25 30 35 467 804 19 -

5. Anordning enligt något eller några av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att det är anordnat ett flertal av par av temperaturdetektorer i förhållande till en tvär- gående riktning över åtminstone en vald del, varvid detta flertal av par av temperaturdetektorer är åtskilda från varandra längs delens längdaxel. k ä n n e t e c k n a d av att nämnda flertal av par av temperaturdetektorer är kopplade iv serie.

6. Anordning enligt krav 5,

7. Anordning enligt krav 5, k ä_n n e t e c k n a d av att arrangemanget är sådant, att detektering skall ske av even- tuella temperaturskillnader i förhållande till tvärriktningen över delen, individuellt, för ett flertal av delens ingående sektioner, som är fördelade längs med delens längdaxel.

8. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att åtminstone en av de valda delarna av mekanismen omfattar en balkdel med en ihålig form av kon- struktion, och det tillhörande eller varje tillhörande par av temperaturdetektorer är placerat inom den ihåliga balkdelen, när temperaturdetektorerna omfattar elektriska temperatur- detektorer, varvid ledningar från temperaturdetektorerna sträcker sig längs balkdelens längdaxel för att nå ut till det yttre av balkdelen.

9. Anordning enligt något av föregående krav, t e c k n a d av att åtminstone ett par temperaturdetektor- k ä n n e - er, omfattande elektriska temperaturdetektorer, innefattar ett par termoelement anordnade rygg-mot-rygg, varvid en längd av ett termoelementmaterial sträcker sig mellan de två an- slutningspunkterna och två ledare av det andra termoelement- materialet sträcker sig individuellt från de två anslutninga- punkterna.

10. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att beräknade fel inom mekanismen, omfat- tande omfattningen och riktningen av den förutbestämda eller 10 467 304 20 varje förutbestämd aspekt av termisk distorsion inom mekanis- men, eller motsvarande härledda fel i rörelser beräknade från de beräknade felen p g a termisk distorsion inom mekanismen, innefattas i en aktiv felkarta.

11. Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att beräknade fel inom mekanismen, omfattande omfattningen och riktningen av var och en av de förutbestämda aspekterna av termisk distorsion inom mekanismen, eller motsvarande här- ledda fel i rörelser beräknade från beräknade fel p g a ter- misk distorsion inom mekanismen, är överlagrade på en geomet- risk felkarta.