[發明專利]用于帶有彼此相切地聯接的輪廓幾何形狀的工件的輪廓測量的輪廓測量儀和方法

有效

• 申請號: 201280034682.7
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN103827628B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: H.韋伯
• 申請（專利權）人: 卡爾.馬爾控股有限公司
• 主分類號: G01B21/04
• 分類號: G01B21/04;G06T17/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 陳浩然,胡斌

技術領域

本發明涉及一種用于輪廓測量的輪廓測量儀以及方法。在此二維地或備選地甚至三維地探測工件的輪廓。輪廓測量儀具有探測裝置(Tasteinrichtung)以用于沿著待探測的工件輪廓測量點。探測裝置可觸覺地或無接觸地(例如光學地)來工作。例如仿形器(Tastschnittger?t)可用作輪廓測量儀，其具有沿著待測量的輪廓的預定的軌道運動的測量測頭(Messtaster)。例如從文件DE 10 2009 020 294 A1中已知仿形器。

背景技術

備選地，輪廓還可利用具有圖象處理部的輪廓測量儀來探測，如這例如從文獻DE 10 2007 016 502 A1中已知的那樣。在此，工件的待探測的輪廓通過攝像機來記錄。然后通過圖象處理部確定工件的輪廓。為此在文獻DE 10 2007 016 502 A1中提出首先設置測量任務。在此，確定測量范圍且使工具模型與測量范圍相關聯。

在輪廓測量時，尤其在使用沿著工件輪廓運動的測量測頭時已經顯示出確定在兩個輪廓幾何形狀之間的過渡部位(輪廓幾何形狀彼此相切地聯接在該過渡部位處)很困難。這例如可為在兩個圓弧狀的輪廓幾何形狀之間的相切的過渡部或在直的輪廓幾何形狀與圓弧狀的輪廓幾何形狀之間的相切的過渡部。在測量工件輪廓時，僅可非常困難地實現以足夠的精度來確定過渡部位。這又導致很難確定在制造工件時是否制成帶有所期望的精度的相切的過渡部。

發明內容

因此，本發明的目的可考慮為提供一種用于輪廓測量的輪廓測量儀(尤其仿形器)和方法，其使得能夠實現準確地確定待探測的工件輪廓的兩個輪廓幾何形狀彼此相切地聯接在該處的過渡部位。

該目的通過帶有專利權利要求1的特征的方法以及帶有專利權利要求13的特征的輪廓測量儀來實現。

待測量的工件具有工件輪廓，其帶有第一輪廓幾何形狀和聯接在第一過渡部位處的第二輪廓幾何形狀。預定成兩個輪廓幾何形狀應彼此相切地聯接在第一過渡部位處。該信息提供給輪廓測量儀或方法。

首先在單一的測量運動中沿著第一輪廓幾何形狀和第二輪廓幾何形狀測量待測量的工件輪廓，其中，探測多個測量點。借助記錄的測量點可區分不同的輪廓幾何形狀。然后使替代元素與每個識別出的輪廓幾何形狀相關聯。如果在輪廓幾何形狀中測量的測量點處在圓弧上，將圓作為替代元素與該輪廓幾何形狀相關聯。如果在輪廓幾何形狀中的測量點處在直線上，使直線與該輪廓幾何形狀相關聯。因為在第一輪廓幾何形狀與第二輪廓幾何形狀之間的第一過渡部位仍然是未知的，所以在一用于確定相應的替代元素的優選的實施例中僅使用這樣的測量點，其具有至過渡部位的測量點的足夠的最小間距，且尤其具有至用于確定聯接的輪廓幾何形狀的替代元素的測量點的足夠的最小間距。

接著在這樣的邊界條件下確定第一替代元素和/或第二替代元素的位置和/或大小，即第一替代元素和第二替代元素在過渡部位處彼此相切地聯接。例如首先將圓或直線確定為第一替代元素。接著在這樣的條件下例如將圓計算為第二替代元素，即該圓相切地聯接到之前確定的第一替代元素處。于是相切的聯接部位為在第一輪廓幾何形狀與第二輪廓幾何形狀之間的第一過渡部位。

根據本發明的方法恰好在僅沿著很小的角形區段(Winkelsegment)延伸的半徑的情況下明顯改善了結果的可重復性。

優選反復地(iterativ)重復第一過渡部位的位置的計算，以提高精度。在此可在每個迭代步驟中使用在所涉及的輪廓幾何形狀中的其他的或附加的測量點以計算相關聯的替代元素。如果在第一過渡部位的兩次連續的位置確定之間的位置變化小于預定的變化閾值，那么優選結束第一過渡部位的位置的迭代的計算。備選于此，還可預定迭代的數量。

待測量的工件還可具有三個或多個輪廓幾何形狀，其中，相應兩個相鄰的輪廓幾何形狀彼此相切地聯接。優選地，在此確定第一輪廓幾何形狀的第一替代元素和第三輪廓幾何形狀的第三替代元素。接著如此計算處在第一替代元素與第三替代元素之間的第二替代元素的位置和/或大小，即第二替代元素相切地聯接到第一替代元素和第三替代元素處。因此在考慮到兩個邊界條件的情況下進行第二替代元素的計算。

此外，如果在確定幾何形狀輔助元素時僅使用關于過渡部位或用于計算聯接的替代元素的測量點具有最小間距的測量點，這是有利的。在此，如果取決于所涉及的過渡部位的已經執行的迭代的位置確定的數量提高在兩個輪廓幾何形狀之間的過渡部位的位置確定的精度，可改變最小間距且使之減小。因此還可在所涉及的過渡部位的后續的迭代的位置計算時考慮這樣的測量點，其在更早的計算時還不可使用。