[發明專利]具有雙重結構的三維目標、具有該三維目標的光學測量裝置和方法

有效

• 申請號: 201880090072.6
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN112119280B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: P·雅科;S·拉波特
• 申請（專利權）人: 驅動責任資金投入公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;B23Q17/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 代易寧;王麗輝

本發明涉及一種能夠用作定位參考的三維目標（200），其在有用面（202）上包括：*限定平參考面（212）的第一結構（210），所述平參考面在至少如下部分之間分布：?第一部分（214），其表面根據漫反射是反射性的，和?第二部分（216），其表面根據鏡面反射是反射性的，所述第二部分（216）沿著定位于第一部分（214）中的一系列局部區域（217）而分布；以及*第二結構（220），其具有相對于所述平參考面傾斜的面（222）。本發明用于第一物體和第二物體之間的相對位置的三維光學測量。

技術領域

本發明涉及光學測量第一物體和第二物體之間的相對位置的領域。

更具體地，本發明涉及第一物體和第二物體之間的相對位置的三維光學測量。這種類型的測量在許多應用尺寸度量的領域中使用，尤其包括但不限于工件機加工領域，尤其是通過機床的工件機加工或通過材料去除進行的任何其他機加工的領域。

在機床領域中，需要準確地知道刀具夾具和工件夾具之間的相對位置，以確保機加工范圍符合在調整期間制定的機加工計劃。

借助于機加工模塊（機床），特別是自動車床、自動車削機器、車削-銑削中心、銑床、機加工中心和轉移機，工件生產通常包括三個不同的階段。

在第一調整（或預設）階段，操作員（例如自動車床操作員）在機加工模塊上定義并測試機加工計劃，也就是說，獲得待機加工的期望工件所需的操作順序和軸位移的順序。例如，操作者要小心謹慎，以獲得最有效的可能的機加工計劃，也就是說，該計劃可以以最少的操作機加工給定的工件，并避免刀具之間或與工件的碰撞。他或她選擇要使用的刀具，并檢查所獲得工件的質量，例如表面狀況、符合公差等。

在第二生產階段，利用在調整過程中定義的參數，在預設的機加工模塊上生產一系列工件。這個階段是唯一的生產階段；它經常一天24小時執行，機加工模塊借助于自動料盒進料或塊料（未機加工的工件）裝載機提供原材料。

可能會中斷一系列工件的生產，例如更換磨損的刀具，在同一機加工模塊上生產另一種類型的工件，進行機器維護等，隨后重新啟動。在這種情況下，需要準備階段來應用在調整期間先前定義的參數。這個準備階段比調整要快。

在準備期間，經常需要用另一套適合要執行的機加工的刀具替換安裝在機器上的刀具。這些刀具的定位精度決定了機加工質量，但很難在連續的準備階段復制。

另外，在生產階段，隨著新工件的機加工不斷發展，尤其對于長期運行，刀具夾具和工件夾具之間的位置偏移（尤其是由于機器熱膨脹引起的偏移）并非不可能。

背景技術

因此，在現有技術中已經提出了各種解決方案，以保證在生產階段和準備期間在刀具夾具和工件夾具之間的正確相對定位，也就是說，與調整期間的刀具夾具和工件夾具之間的相對位置一致的相對定位。

機床中使用的許多原位測量技術旨在測量工件或工件夾具與刀具本身之間的相對位置。然而，在這種情況下，工件或工件夾具與刀具之間的相對位置的測量受到刀具的磨損和機床在其操作期間的熱偏移的影響。

此外，如在文獻DE202016004237U中那樣，這種相對位置測量通常在兩個維度上，即在兩個方向上進行。

由于在工件或工件夾具與刀具之間的這種相對配準限于二維（例如，Y和X，分別為側向方向和垂直方向），因此它不充分詳盡以確保正確的相對位置，使得不得不使用另一種技術來測量第三個維度（例如Z，工件夾具的前進/后退方向，也稱為“材料方向”）。這種情況不僅增加了測量技術的成本，而且增加了其實施時間，并且還由于同時使用兩個系列的測量而增加了誤差。