[發明專利]具有攝像頭的坐標測量機

有效

• 申請號: 201280060489.0
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103988049B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發明（設計）人: 波·佩特爾松;克努特·西爾克斯;E·沃伊特;J·辛德林;貝內迪克特·澤布霍塞爾;克勞斯·施奈德;帕斯卡爾·喬迪爾
• 申請（專利權）人: 赫克斯岡技術中心
• 主分類號: G01B21/04
• 分類號: G01B21/04;G05B13/00;G06F3/01;G05B19/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;劉久亮

本發明總體上關于能夠確定測量點的至少空間坐標的坐標測量機，并且更具體地說，關于具有測距攝像頭的坐標測量機，所述測距攝像頭包括測距圖像傳感器。

在工件的生產之后進行檢查以確定生產工藝的精度(也就是說，工件尺寸、角度的正確性等)是常規做法。例如，可通過坐標測量機執行這種測量。

為了檢查，將工件放置在這種坐標測量機的基臺上，并且可相對于基臺運動的探頭被領導到工件的預定測量點，以獲得這些點的確切坐標數據。因此，可確定工件的生產精度。

在常規3D測量機中，支承探頭以使其沿著三條互相垂直的軸線(沿著方向X、Y和Z)運動。因此，可將探頭引導至坐標測量機的工作空間中的任何任意點。

為了確定坐標，采用了已知測量裝置，其能夠確定探頭與已知原點相距的距離。例如，針對該目的，使用刻度尺或其它合適的測量裝置。隨后，獲得的坐標數據可被存儲在諸如RAM的存儲器中，并且用于進一步處理。

然而，由于工件的相當復雜的結構，出現了將探頭引導至選擇的目標點麻煩的問題。也就是說，需要適時地減小探頭的運動速度，以防止當探頭緊靠工件時由于過于強的撞擊而損壞探頭或工件。特別地，全自動坐標測量機可出現這種問題。

因此，需要能夠實現快速確定選擇的目標點的坐標數據并且能夠減小損壞探頭或待測量的工件的風險的坐標測量機。本發明的一個目的是提供這樣的坐標測量機。

本發明的另一目的是提供這樣一種坐標測量機，其使得用戶能夠在不接觸的情況下控制坐標測量機的測量處理。

通過根據權利要求1、20和24和/或本發明的從屬權利要求所述的坐標測量機實現這些目標的至少一個。

根據本發明的第一方面，一種用于確定待測對象的測量點的至少一個空間坐標的坐標測量機，包括：基臺；探頭，適用于接近測量點；驅動機構，其適用于按照使探頭能夠相對于基臺運動以接近測量點的方式驅動探頭。所述CMM還包括框架結構，探頭附著于該框架結構，該框架結構沿著水平和豎直方向可動。此外，根據本發明的坐標測量機具有第一攝像頭。所述攝像頭適用于指向測量空間，以提供測量空間的至少第一部分的至少第一圖像，其中，所述測量空間表示其中根據所述坐標測量機的設計，特別地根據探頭的提供的可移動性，可確定測量點的至少一個空間坐標的特定空間。而且，坐標測量機的控制器適用于基于從至少第一圖像得到的圖像數據來控制所述驅動機構。

根據本發明的特定實施方式，第一攝像頭被構建成第一測距攝像頭，其具有帶有傳感器陣列的測距圖像傳感器。測距攝像頭適用于指向待測對象，并且能夠提供至少第一圖像作為待測對象的測距圖像。測距圖像的測距像素對應于待測對象的目標點的3D位置，并用作圖像數據，以生成待測對象的點云。此外，坐標測量機的控制器用于基于目標點的3D位置來控制驅動機構。

通常，已知測距成像是一種用于產生示出從特定點與場景中的點相距的距離的2D圖像的技術。得到的圖像通常被稱作測距圖像，具有對應于對象處的各目標點的距離的像素值。

例如，較亮的值意指較短的距離，或反之亦然。甚至能夠準確地校準傳感器，以產生這種測距圖像，其使得可按照諸如米的物理單位直接提供這種像素值。針對測距圖像的像素(測距像素)的每個，指派能夠測量距離的一個單獨的傳感器。由于指派給各傳感器(像素)的目標點的距離已知，因此可確切地確定目標點的3D位置。

因此，通過利用測距成像技術，可識別待測對象的每個測量點，以及甚至確定每個測量點的3D數據。然而，雖然因為測距圖像的像素數量可能有限所以通過這種方式確定的3D位置可能不夠精確，但是，信息足以確定測距圖像中的待測對象的形狀。

因此，通過使用目標點的3D位置，控制器可按照避免可能損壞探頭的嚴重撞擊的方式來調整用于驅動探頭的驅動機構。此外，通過利用目標點的3D位置，探頭可以相對低的速度接近待測對象，而在沒有撞擊風險的區域，也就是說，在距待測對象較大距離處，探頭可以相對高的速度移動。為了克服可用的圖像點數量有限帶來的精度問題，有利的是，測距圖像可被待測對象的真實圖像覆蓋。

因此，可在較短時間內執行對待測對象的測量點的測量，這是因為構成待測對象的測量點的3D位置是已知的。因此，當靠近這些測量點之一時，驅動探頭的驅動機構的速度可被最小化，可改變探頭的運動方向，或可進行其它合適的測量。

有利的是，坐標測量機可包括探頭位置確定裝置。該探頭位置確定裝置能夠確定探頭的3D位置以及運動方向。通過學習探頭的位置，控制器通過控制與探頭的3D位置和運動方向關聯的驅動機構甚至更加能夠控制探頭的運動速度。