[發(fā)明專利]用于測量三維物體的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280051239.0
• 申請日: 2012-10-02
• 公開（公告）號: CN103890535B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H·阿爾克斯內(nèi)特
• 申請（專利權(quán)）人: 斯比特機(jī)械部件有限及兩合公司
• 主分類號: G01B5/20
• 分類號: G01B5/20
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 閆娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于測量三維物體的方法，包括：位置固定地將物體固定在可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的支架上，借助探測器掃描所述物體的至少一個面，其中，所述物體圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)并且所述支架和探測器相對于彼此運(yùn)動，以及檢測所述探測器的位置。

背景技術(shù)

EP 1 103 781 B1公開一種用于測量要測量的物體的V形槽的方法，該測量通過將物體固定在旋轉(zhuǎn)臺上并且在物體在旋轉(zhuǎn)臺上旋轉(zhuǎn)期間使用掃描探針測量位置進(jìn)行。利用該已知的方法可以測量物體上的外表面、尤其是外螺紋，其中這樣使用用于掃描兩側(cè)面接觸的控制裝置，使得測量元件與兩個側(cè)面接觸，以便模擬V形槽。

在制造典型地作為旋轉(zhuǎn)部件制造的且可以分別具有螺紋的機(jī)器元件時，根據(jù)所選擇的公差等級或制造公差需要測量被制造的機(jī)器元件的幾何特征尺寸、尤其是螺紋特征尺寸。同樣值得期望的是測量平面的平整度，這是因為端跳無法利用常規(guī)的、在多部件制造中使用的測試方法測量。以簡單的方式實施的端跳測量在制造許多機(jī)器元件時也允許要實施的對相應(yīng)制造公差的確定并且因此能夠保證高的制造質(zhì)量。有時端跳的測量構(gòu)成競爭優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種可以簡單的機(jī)構(gòu)實施的、在制造許多物體、如機(jī)器元件時可使用的方法，該方法允許對相應(yīng)物體的幾何特征尺寸、尤其是平面走向的確定。

該任務(wù)通過一種用于測量三維物體的方法解決，該方法包括：位置固定地將所述物體固定在能圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的支架上，借助探測器掃描所述物體的至少一個面，其中，所述物體圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)并且所述支架和探測器相對于彼此運(yùn)動，以及檢測所述探測器的位置，其中，所述支架和探測器線性地沿平移軸線相對于彼此運(yùn)動，所述平移軸線與所述支架的旋轉(zhuǎn)軸線成銳角并且形成一個平面，所述探測器能在該平面內(nèi)運(yùn)動；根據(jù)本發(fā)明，借助所述探測器掃描所述物體的橫向于所述旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置的平面，并且首先確定所述物體的參考軸的位置，隨后計算平面輪廓以用于所述物體關(guān)于參考軸的端跳。按照本發(fā)明的方法的特征在于，支架和探測器線性地沿平移軸線相對于彼此運(yùn)動，所述平移軸線與支架的旋轉(zhuǎn)軸線成銳角并且形成一個平面，探測器可在該平面內(nèi)運(yùn)動。

通過按照本發(fā)明將旋轉(zhuǎn)軸線和平移或運(yùn)動軸線布置在一個平面中實現(xiàn)到該平面中的投影，換句話說，要測量的坐標(biāo)從3到2減少一個維度。因此不必使用昂貴的、有時要求長的測量周期的、用于三維檢測的工具。減少為兩個要檢測的維度允許使用簡單的便宜的工具來在二維的、由旋轉(zhuǎn)軸線和平移軸線形成的平面中以及以縮短的測量周期檢測探測器的位置。

適宜地，探測器的位置的檢測在一個坐標(biāo)系中進(jìn)行，并且平移軸線平行于該坐標(biāo)系、典型地包括X軸、Y軸和Z軸的笛卡爾坐標(biāo)系的一個坐標(biāo)軸延伸。按照本發(fā)明，發(fā)生例如按照Z＝0到由X軸和Y軸形成的平面中的投影。在支架的旋轉(zhuǎn)軸線和X軸之間的角度以及在旋轉(zhuǎn)軸線上的點與坐標(biāo)系的零點的徑向距離r描述在柱坐標(biāo)中的相應(yīng)位置。基于角度和物體圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)速度ω以及支架和探測器的相對運(yùn)動的速度可以確定或計算要測量的物體的完全的三維構(gòu)造。

證實特別有利的是，在平移軸線和旋轉(zhuǎn)軸線之間的角度為15°。例如要測量的物體、如調(diào)節(jié)螺母或螺紋環(huán)可以裝配在傾斜15°的平臺上。

在按照本發(fā)明的方法的一種變型中，借助探測器掃描物體的橫向于旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置的平面。在螺母的旋轉(zhuǎn)和探測器的移動運(yùn)動同時進(jìn)行的情況下，借助作為輪廓測量裝置的部件的探測器掃描調(diào)節(jié)螺母和其平面的螺紋。平面指的是圓柱形的端面，該端面設(shè)置成或應(yīng)該設(shè)置成橫向于、理想地垂直于調(diào)節(jié)螺母的旋轉(zhuǎn)軸線。從螺紋的幾何結(jié)構(gòu)的計算首先確定理想地與旋轉(zhuǎn)軸線重合的參考軸的位置；隨后計算平面輪廓以用于關(guān)于參考軸的端跳。由此尤其是獲得如下希望的信息，即，是否所述平面平坦地構(gòu)成并且垂直于螺紋的旋轉(zhuǎn)軸線或參考軸延伸地設(shè)置。

在另一種變型中，借助探測器掃描物體的尤其是平行于旋轉(zhuǎn)軸線延伸的內(nèi)表面或外表面。在這里可以掃描在內(nèi)表面或外表面上設(shè)置的螺紋。按照本發(fā)明的方法除了確定相應(yīng)螺紋的形狀或相應(yīng)面的結(jié)構(gòu)以外還能夠報告所述面關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)對稱或確定對應(yīng)的參考軸或旋轉(zhuǎn)軸線。據(jù)此按照本發(fā)明的方法優(yōu)選用于如下物體，所述物體具有相對于旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)對稱的形狀、尤其是圓柱形，這是因為在這里按照本發(fā)明可以在制造與此相應(yīng)的物體時實施質(zhì)量控制。