[發(fā)明專利]用于位置確定設(shè)備的表面檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210492061.5
• 申請(qǐng)日: 2006-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN102997843B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 若弗雷·麥克法蘭;凱維恩·巴里·喬納斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瑞尼斯豪公司
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 高偉;陸弋

分案申請(qǐng)

本申請(qǐng)是2006年4月26日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?00680014249.1、發(fā)明名稱為“帶有光學(xué)傳感器的表面檢測(cè)裝置”的中國專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于例如坐標(biāo)測(cè)量?jī)x（CMM）、掃描儀、機(jī)床或測(cè)量機(jī)器人的位置確定設(shè)備的表面檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

這樣的儀器用于測(cè)量工件，并且典型地包括相對(duì)于支撐工件的臺(tái)面在X、Y、Z三個(gè)方向上可移動(dòng)的臂或其它部件。在該儀器上的傳感器測(cè)量可移動(dòng)臂或其它部件在X、Y、Z方向的每個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)，使得能夠確定可移動(dòng)部件相對(duì)于基準(zhǔn)位置的位置。

本發(fā)明特別涉及的表面檢測(cè)裝置是一種模擬或測(cè)量探針，具有帶接觸工件的尖端的細(xì)長觸針。在使用中，如在我們的美國專利No.5040306中所述，它可以安裝在鉸接探頭上以用于高速掃描操作。該探頭安裝在儀表的可移動(dòng)部件上，并且具有能夠關(guān)于旋轉(zhuǎn)的兩正交軸線確定探測(cè)器觸針的軸線的取向的電機(jī)或致動(dòng)器。與這些可旋轉(zhuǎn)的軸線相關(guān)聯(lián)的傳感器確定取向的方向。

在掃描操作期間，儀表和/或探測(cè)頭根據(jù)來自儀表控制器的指令，使觸針尖端在工件表面上運(yùn)動(dòng)，以收集關(guān)于該工件表面輪廓的數(shù)據(jù)。從儀表和探測(cè)頭的傳感器提供的信號(hào)，并從探測(cè)觸針的維度信息，可以估計(jì)被掃描的表面上的點(diǎn)的位置。但是，只有在觸針制成足夠剛性時(shí)才能具有所需的精度，而這是不切實(shí)際的。

我們的美國專利No.6633051（對(duì)應(yīng)于國際專利申請(qǐng)No.WO00/60310）示出了這樣的探測(cè)器。其包括相對(duì)柔軟、中空的觸針，它在觸針尖端和工件表面之間的接觸力以及加速時(shí)的慣性力的作用下橫向彎曲。提供一種光學(xué)系統(tǒng)，它用于測(cè)量由這樣的彎曲導(dǎo)致的觸針尖端的橫向位移。然后將其與來自儀表傳和探測(cè)頭的傳感器的測(cè)量相結(jié)合。

所述光學(xué)系統(tǒng)包括沿中空的觸針穿過的光束。然后，該光束由在尖端上或接近尖端的光學(xué)部件沿觸針反射回去。觸針尖端的橫向位移引起返回光束的橫向或傾斜位移，該橫向或傾斜位移由位置敏感檢測(cè)器測(cè)量。

在US6633051中示出的探測(cè)器只能測(cè)量觸針尖端的橫向位移。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于位置確定設(shè)備的表面檢測(cè)裝置，其包括：

探測(cè)器本體；

具有檢測(cè)工件的觸針尖端的細(xì)長觸針；

所述觸針被可互換地連接到所述探測(cè)器本體并且被安裝到所述探測(cè)器本體以用于縱向位移；

在所述探測(cè)器本體中用于測(cè)量所述縱向位移的設(shè)備；

所述觸針尖端經(jīng)受橫向位移；

與所述可互換的觸針相關(guān)聯(lián)的傳感器系統(tǒng)，用于測(cè)量所述尖端的所述橫向位移。

另外，本發(fā)明提供一種用于位置確定設(shè)備的表面檢測(cè)裝置，包括：

具有檢測(cè)工件的觸針尖端的細(xì)長觸針；

光學(xué)元件，所述光學(xué)元件位于該尖端處或在該尖端附近或連接到該尖端，以經(jīng)受尖端的橫向位移；

光學(xué)傳感器系統(tǒng)，所述光學(xué)傳感器系統(tǒng)在光學(xué)元件和檢測(cè)器之間投射光束，由此測(cè)量尖端的所述橫向位移；

其中，所述觸針安裝在表面檢測(cè)裝置中用于進(jìn)行縱向位移；并且

提供用于測(cè)量所述縱向位移的設(shè)備。

在一些優(yōu)選實(shí)施例中，用于測(cè)量觸針的縱向位移的設(shè)備是光學(xué)的。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖舉例說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中：

圖1是帶有表面檢測(cè)裝置的鉸接頭的示意圖；

圖2A和圖2B是表面檢測(cè)裝置的第一實(shí)施例的截面圖；

圖3是表面檢測(cè)裝置的第二實(shí)施例的截面圖；和

圖4、5、6和7表示用于這種裝置的可選觸針組件。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考圖1，其中示出了一種鉸接探測(cè)頭。該探測(cè)頭包括適于連接到位置確定設(shè)備（未示出）的第一外殼部分10，并且第一外殼部分10包含電機(jī)或致動(dòng)器12以提供軸14繞第一軸線Z的旋轉(zhuǎn)。連接到軸14的是第二外殼部分16，該第二外殼部分16包含第二電機(jī)或致動(dòng)器18，以提供第二軸20繞正交的第二軸線X的旋轉(zhuǎn)。連接到第二軸20用于隨之旋轉(zhuǎn)的是外殼24，該外殼包含用于包括探測(cè)器22和觸針組件26的表面檢測(cè)裝置的支撐件。角度傳感器和軸線X和Z相關(guān)聯(lián)，以測(cè)量旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并向控制器提供反饋。