[發明專利]表面感測設備

有效

• 申請號: 201110358458.0
• 申請日: 2007-08-31
• 公開（公告）號: CN102564306A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 戴維·斯文·瓦利亞塞;彼得·海杜基威茲;若弗雷·麥克法蘭
• 申請（專利權）人: 瑞尼斯豪公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京明和龍知識產權代理有限公司 11281
• 代理人: 郁玉成

本專利申請是申請號為200780032763.2(國際申請號為PCT/GB2007/003295)、申請人為“瑞尼斯豪公司”、發明名稱為“表面感測設備”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及用在位置確定裝置中的表面感測設備，位置確定裝置諸如例如坐標測量儀(CMM)、掃描儀、機床，或檢查/測量機器人。

背景技術

這種位置判斷機器(參見例如描述CMM的US-A-3,727,119)用于測量工件，通常包括可以在三個方向x、y、z相對于支撐工件的工作臺移動的臂。臂在每個方向x、y、z的移動由機器上的變送器測量，設置在所述臂上的探頭產生表示指示待測工件表面與所述臂之間關系的信號。由此可以確定工件表面的位置。

在替代的機器中，例如某些類型的機床上，工作臺沿著x和y方向移動，而臂沿著z方向移動。

已經知道提供一種固緊到坐標測量儀上的掃描探頭裝置，正如美國專利申請公開US2006/0010701所描述的那樣。這種掃描探頭裝置包括：探頭頭部，該探頭頭部可以圍繞兩條相互垂直的軸線相對于固定機構旋轉；和包括觸針的探頭組件。在使用過程中，所述頭部安裝在該機器的臂上，使其一條軸線與所述臂的軸線對準。與該頭部每個可旋轉的軸線關聯的變送器確定探頭組件的軸線相對于該機器的所述臂的軸線的取向。

另一個已知的探頭頭部的例子是Renishaw?PH9。PH9是一種兩軸式馬達化的探頭頭部，借助兩個串聯轉子使探頭定向。每個轉子可以占據多個圍繞其旋轉軸線等間隔分布的運動學?？课恢玫钠渲兄弧P0392660涉及可以手工操作的形式的這種探頭頭部，用在不具備計算機控制的機器上。

在掃描操作中，所述機器和/或所述探頭頭部根據機器控制器的指令讓觸針末梢在工件表面上移動，從而收集有關工件表面的數據。從該機器和探頭頭部的測量變送器提供的信號，以及對于表面感測設備維度的知識，可以對觸針末梢位置進行預測(因此可以預測該表面的位置)。常見工件可以例如為車輛發動機組，其具有大量角度不同的孔。希望從工件的整個表面獲取信息，因此觸針必須能到達所有表面。

許多探頭，例如那些帶有球形觸針的探頭，諸如接觸觸發式探頭，為多向探頭，這意味著它們能從多個方向感測工件。但是有些探頭是單向的，諸如光學探頭和表面拋光探頭，這意味著它們僅能從一個方向感測工件，制約了它們所能觸及的表面數量。

由于工件的各種形狀以及探頭頭部運動的物理維度和約束，觸針末梢有時無法到達工件的表面。因此，就無法獲取有關該表面輪廓的信息。

發明內容

本發明的第一方面提供一種用于測量工件表面的裝置，包括：

支撐件；

將所述支撐件連接到機器的可移動臂上的連接部件；

用于感測工件表面的單向探頭或表面拋光探頭；

所述支撐件具有第一構件和第二構件，第一構件被第一馬達促動可以圍繞第一旋轉軸線相對于所述連接部件旋轉，第二構件被第二馬達促動可以圍繞第二旋轉軸線相對于所述第一構件旋轉，其中所述第二旋轉軸線橫穿所述第一旋轉軸線，且所述單向探頭或表面拋光探頭可以連接到所述第二構件從而與其一起旋轉；

其中設置一旋轉部件，用于允許所述單向探頭或表面拋光探頭圍繞第三旋轉軸線相對于所述支撐件旋轉；

其特征在于，所述單向探頭或表面拋光探頭在橫穿第三旋轉軸線的方向上感測表面。

優選設置保持件，用來在所述支撐件相對于所述表面感測設備旋轉時保持所述表面感測設備靜止。

具有優勢的是，在所述保持件和所述表面感測設備其中之一上設置銷，所述銷可以與所述保持件和所述表面感測設備中的另一個上的至少一個凹部嚙合，用來在所述支撐件相對于所述表面感測設備旋轉的過程中保持所述表面感測設備靜止。

優選所述支撐件的所述第一和第二旋轉軸線正交。

具有優勢的是，所述表面感測設備的所述第三旋轉軸線與所述支撐件的所述第二旋轉軸線相交。

在某些情況下，所述表面感測設備的所述第三旋轉軸線是所述表面感測設備的基本上縱向的軸線。但是，替代地，所述第三旋轉軸線例如可以與所述表面感測設備的所述縱向軸線成一定角度。

所述探頭或觸針圍繞所述第三軸線的旋轉可以允許單向探頭用作多向探頭，增加了該單向探頭可以觸及的表面數目。

在某些實施方式中，所述表面感測設備在橫穿或偏離所述第三旋轉軸線的方向上感測一個或多個表面。在另一些實施方式中，所述表面感測設備可以例如在所述表面感測設備的第三旋轉軸線的方向上感測一個或多個表面。