[發(fā)明專利]用于測量工件的特征的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580067568.8
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN107208996B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 拉爾夫·克里斯多佛;英格瑪·施密特;沃爾克·韋格納;馬蒂亞斯·安德拉斯;烏爾里希·諾伊舍費(fèi)爾-魯貝;安德烈亞斯·艾特邁爾;穆罕默德·德米萊爾;薩賓·林茨-迪特里希;本杰明·霍普
• 申請（專利權(quán)）人: 沃思測量技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B5/012
• 分類號(hào): G01B5/012;G01B11/00;G01B11/245
• 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: 張建濤;車文

本發(fā)明涉及一種用于幾何地確定工件的特征的方法和設(shè)備，其包括圖像處理傳感器和光學(xué)分光器，圖像處理傳感器具有第一光束路徑，所述第一光束路徑包括面對待測量工件的至少一個(gè)前光學(xué)單元，光學(xué)分光器被安裝在前光學(xué)單元的背向工件的一側(cè)。所述光學(xué)分光器將第二光束路徑連接至圖像處理光束路徑，形成公共光束路徑，并且所述第二光束路徑與第二光學(xué)傳感器相關(guān)聯(lián)，圖像處理傳感器和第二傳感器被設(shè)計(jì)成直接測量工件的表面。前光學(xué)單元被形成為非球面鏡和/或具有縱向彩色瑕疵。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的目標(biāo)在于一種用于測量工件的一個(gè)或者更多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)段上的幾何特征和結(jié)構(gòu)的方法。

本發(fā)明的另外的目標(biāo)在于一種用于確定幾何特征和/或結(jié)構(gòu)的設(shè)備。

背景技術(shù)

為了測量復(fù)雜幾何形狀的尺寸，使用各種觸覺、觸覺光學(xué)、光學(xué)或者計(jì)算斷層攝影傳感器。優(yōu)選地，所述傳感器在坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)中操作，并且也在一個(gè)機(jī)器中組合多個(gè)傳感器(多傳感器CMM)。

特別地，為了測量所謂的微特征，即諸如在至少一個(gè)方向上具有顯著小于1毫米的尺寸諸如孔直徑或者間隙寬度的孔、凹部、間隙等的特征，需要對應(yīng)地具有小接觸形狀元件、諸如球體、盤體、尖端等的傳感器。當(dāng)探針必須進(jìn)入工件中非常遠(yuǎn)，使得待測量區(qū)段存在于遠(yuǎn)在特定區(qū)域或者特征中的可直接觸及表面下方時(shí)，出現(xiàn)特定挑戰(zhàn)。

這些微特征的典型問題是燃料噴射器上、特別是用于乘用車和商用車輛的柴油燃料噴射器，或者用于乘用車的汽油燃料噴射器上的噴射孔口。噴射孔口通常通過諸如博世(Bosch)公司的DE10360080A1中所述的電火花放電加工(EDM)，或者諸如激光鉆孔的激光加工生產(chǎn)。如博世公司的EP2753821A1中所發(fā)現(xiàn)的，之后進(jìn)行硬化。進(jìn)口半徑，即燃料噴射器的內(nèi)部(下文也稱為通道)和噴射孔口之間的過渡部分通常諸如通過研磨膏而磨圓，因此噴射孔口的形狀誤差減小，或者如西門子公司的WO2004004973A1中所述，通過水侵蝕磨圓法而磨圓。

柴油燃料噴射器的噴射孔口向內(nèi)成錐形，即其直徑增大。使用所謂的錐度系數(shù)(K系數(shù))來描述錐角，并且錐度系數(shù)(K系數(shù))通常以每1mm長度直徑增大10μm步長的尺寸單位給出。因此，K＝1意指對于每毫米的向內(nèi)深度半徑增加10μm。典型的燃料噴射器具有0-7范圍內(nèi)的K系數(shù)，例如K＝5。例如，在文獻(xiàn)中也存在涉及噴射孔口的進(jìn)口和出口直徑的不同定義。K系數(shù)也能夠被指示用于汽油燃料噴射器，但是通常指示錐角或者半錐角，因?yàn)殚L度通常小于1mm，并且K系數(shù)不實(shí)用。汽油燃料噴射器通常具有向外增大直徑，該向外增大直徑具有從3°至10°，通常為5°的錐角，并且通常在外部區(qū)域中具有凹部以擴(kuò)大噴灑噴口。由于噴射孔口的長度短，即錐軸短，所以為了確定錐角需要非常高的測量精確度。

必須在豎直柱形表面或者接近豎直或者均勻底切的柱形表面，即錐形表面上記錄噴射孔口的測量點(diǎn)，并且必須從所述點(diǎn)確定直徑、形狀誤差和粗糙度。由于噴射孔口在約90μm(乘用車的柴油燃料噴射器)或者約250μm(商用車的柴油燃料噴射器)或者約100μm至200μm(乘用車的汽油燃料噴射器)范圍內(nèi)的小直徑，以及對于各種深度的直徑的約5μm至20μm范圍內(nèi)的低公差，其中最大深度延伸至約0.7mm或者也延伸至1.2mm(乘用車的柴油燃料噴射器)，或者延伸至約1.4mm或者也延伸至約1.5mm(商用車的柴油燃料噴射器)，或者延伸至約0.2mm或者也延伸至約0.4mm(乘用車的汽油燃料噴射器)，所以當(dāng)前僅通過使用機(jī)械探測以所需精確度進(jìn)行上述過程是可能的，其中僅允許非常小的偏轉(zhuǎn)以便防止軸接觸。因此，適合的傳感器包括存在于針軸上的接觸形狀元件(也一起稱為針延伸體)，該針軸接觸將被測量的工件的區(qū)段并且為了記錄測量點(diǎn)而偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)的確定或者是純觸覺的，即通過借助撓曲剛性針軸將偏轉(zhuǎn)傳遞至針軸上方的傳感器單元(評(píng)價(jià)單元)，或者是光學(xué)的，特別是通過捕捉與所述元件相關(guān)聯(lián)或者存在于針軸上的接觸形狀元件或者目標(biāo)標(biāo)記的圖像處理傳感器。前者觸覺傳感器是本領(lǐng)域技術(shù)人員充分已知的。在申請人的下列說明書中描述了后者觸覺/光學(xué)傳感器。