铰接式测量臂及用于使用其测量部件的方法技术

铰接式测量臂及用于使用其测量部件的方法。一种用于使用铰接式测量臂(1)测量部件的方法，所述铰接式测量臂(1)具有设置有指向构件的测量头(9)和安装有至少一个旋转编码器(12、13、14、15)的至少一个接头，所述方法包括以下步骤：聚焦在所述部件上的第一测量点上，所述测量臂(1)采用第一测量位置；将所述测量臂(1)移动到第二测量位置以聚焦在所述部件的第二测量点上，以便基于这些测量点捕获所述部件的几何特征；确定根据所述测量臂的所述第一位置和所述第二位置所进行的所述几何特征的捕获精确度。铰接式测量臂(1)能够执行根据本发明专利技术的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及坐标计量学领域，并且更具体地涉及三维测量臂。
技术介绍
三维测量机器是在尺寸计量学中使用的测量仪器，该测量仪器被设计用于捕获待测量部件的不同点的坐标，以便例如检查该部件的尺寸、几何结构(geometry)和/或形状的一致性。这些机器通常包括基座(base)，在该基座上安装有测量臂，在该测量臂的端部有测量头。测量臂通常包括例如使用设置有编码器的枢轴和/或球接头链接在一起的刚性部段(segment)，这些编码器精确测量这些部段相对于彼此的移动。测量头具有用于捕获待测量物体上的点的装置。存在两种主要类型的测量头，它们通过是与部件接触还是不与部件接触进行测量来区分。对于接触测量头，测量头具有与部件接触的探针(probe)。坐标的捕获或是自动通过检测探针与部件表面之间的接触来命令，或是由操作者使用命令按钮(当探针与部件的期望区域接触时，操作者致动该命令按钮)来命令。对于非接触测量头，测量头包含光学传感器(扫描器)，该光学传感器通常包括：激光二极管指向器(pointer)，其照亮待测量部件的表面的小区域；和相机，其捕获反射光，通过计算所发射的光信号与由待测量部件的表面反射的光信号之间的延迟来获得其距离测量。可以连续地或者由操作者使用命令按钮(当传感器与部件的期望区域接触时，操作者致动该命令按钮)根据需要发出捕获命令。当发出捕获命令时，测量臂的不同部段的相对位置被保存在链接至该测量臂的处理单元的存储器中。设置该处理单元以基于部段的尺寸、部段的相对位置以及测量头信息确定通常附接到基座的参考系统中的测量点的坐标。正确处理这些坐标使得能够获得待测量部件的尺寸、形状和几何结构。附接到刚性部段的端部的角编码器(angular encoder)是例如点编码器。这些编
码器通常具有标有若干等距点的圆形板，这些等距点全都位于单个圆上。在一次转动期间，传感器(根据这些点的性质，其可以是磁传感器或光学传感器)对在其计数单元前面经过的点的数目进行计数，由此计算所实现的转动的幅度。测量臂通常具有四个角编码器：第一编码器测量测量臂的第一刚性部段相对于刚性基座的绕垂直轴的转动；第二编码器测量测量臂的第一刚性部段相对于刚性基座的绕水平轴的转动；第三编码器测量测量臂的第二刚性部段相对于与其铰接的测量臂的第一刚性部段的绕水平轴的转动；第四编码器测量测量头相对于其被安装在的测量臂的第二刚性部段的绕水平轴的转动。存在易于影响测量精度的许多因素，包括：臂接头的轴承的轴中的轴向游隙(play)和径向游隙；不提供绝对刚度的部段的弯曲；各编码器的分辨率。由这些不同因素产生的误差会随着测量臂的不同元件(element)的移动的幅度而增加。通常，构成臂的元件(部段、接头、编码器等)中的每一个的位置变化越大，则测量误差的负面影响就越大。因此，当从一个测量点移动到另一个测量点时，来自所有源的不精确将被累积，从而在测量点的坐标的确定以及因此期望测量的几何特征(诸如测量点之间的差异)的确定方面造成总体的不精确。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是增加与使用测量臂捕获测量点的坐标有关的精度。为此目的，提供了一种用于使用铰接式(articulated)测量臂测量部件的方法，所述铰接式测量臂具有设置有指向(pointing)构件的测量头和至少一个旋转编码器，所述方法包括以下步骤：聚焦在所述部件上的第一测量点上，所述测量臂采用第一测量位置；将所述测量臂移动到第二测量位置以聚焦在所述部件的第二测量点上，以便基于这些测量点捕获所述部件的几何特征；确定根据所述测量臂的所述第一位置和所述第二位置所进行的捕获的精确度。因此，测量臂的操作者具有与他们刚才已进行的测量的精度有关的信息，使得他们能够适应他们如何着眼于减小这种不精确来移动所述测量臂。根据一个有利的实施方式，根据本专利技术的测量方法包括以下附加步骤：将与所确定的精确度有关的指示器(indicator)发送到负责移动所述铰接式测量臂的操作者。所述操作者随后能够确定是否有必要在更改臂的第二测量位置的同时重新进行测量，以便获得大于预定阈值的捕获精确度。根据另一个实施方式，根据本专利技术的方法包括以下附加步骤：确定所述铰接式测量臂的导致大于预定阈值的捕获精确度的第二测量位置。一旦该移动被确定并发送到操作者，他们就具有这样的信息：该信息可用于使得能够在移动测量臂的同时重新进行测量以采用所确定的位置并达到期望的精确度。本专利技术还涉及一种铰接式测量臂，所述铰接式测量臂具有测量头和至少一个旋转编码器，所述测量头和所述至少一个旋转编码器两者都链接到处理单元，所述处理单元被设置用于实现以上阐述的方法。附图说明参照附图，其中：图1是实现根据本专利技术的方法的第一实施方式的测量臂的示意性立体图；图2是测量臂在根据本专利技术的方法的第一实施方式的继图1中的步骤之后的步骤期间的示意性立体图；图3是根据本专利技术的方法的第一实施方式的步骤的流程图；图4是实现根据本专利技术的方法的第二实施方式的测量臂的示意性立体图；图5是测量臂在根据本专利技术的方法的第二实施方式的继图4中的步骤之后的步骤期间的示意性立体图；图6是根据本专利技术的方法的第二实施方式的步骤的流程图。具体实施方式参照图1，根据本专利技术的铰接臂(总体上由1指示)包括固定基座2，该固定基座2附接到支撑元件(诸如台或地面)并支承垂直轴3，在该垂直轴3上可旋转地安
装轴承4。第一臂部段5的第一端部通过水平轴枢轴链接件(link)6与轴承4铰接。第一臂部段5的第二端部接纳(receive)第二臂部段7，该第二臂部段7在其端部中的一个处绕水平轴枢轴8铰接。测量臂1的第二部段7的另一个端部接纳指向器头9(在该情况下是具有探针11的头)，该指向器头9还绕水平轴枢轴10铰接。在该情况下，测量臂1是手动臂，因为它由移动指向器头9的操作者来移动并且其接头都不是机动的。垂直轴3以及各臂部段5和7分别具有刚度K3、K5和K7，这些刚度是当设计测量臂时建立并且使用在测量臂1的制造期间进行的测量来验证的。轴承4以及枢轴6、8和10分别设置有绝对光学旋转编码器12、13、14和15，该绝对光学旋转编码器12、13、14和15分别测量测量臂1的接头中的每个的转动角度θ12、θ13、θ14和θ15。这些编码器链接到处理单元16，该处理单元16进而链接到显示装置(在该情况下是屏幕17)。处理单元16接收值θ12、θ13、θ14和θ15，并且基于测量臂部段5和7的尺寸、垂直轴3的尺寸以及探针11的端部与臂部段7的端部之间的距离的尺寸来确定被捕获的测量点在连接到固定基座2的正交坐标系统Oxyz中的坐标。使用若干个点的坐标，处理单元16计算这些测量点之间的距离和/或所测量的部件的几何结构。轴承4以及枢轴6、8和10具有至少一个铰接轴线，其中，在制造期间确定和校准相应的轴向游隙和径向游隙Jax6/Jrad6、Jax8/Jrad8和Jax10/Jrad10。参照图1至图3，在以下应用中描述根据本专利技术的方法：测量臂1被用于通过捕获平行六面体部件20的八个顶点A、B、C、D、E、F、G和H的坐标来执行该平行六面体部件20的尺寸检查。按照根据本专利技术的测量方法的第一步骤30，操作者移动测量臂1，以使探针11的端部与顶点A接触。测量臂于是处在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用铰接式测量臂(1)测量部件的方法，所述铰接式测量臂(1)具有设置有指向构件的测量头(9)和安装有至少一个旋转编码器(12、13、14、15)的至少一个接头，所述方法包括以下步骤：聚焦在所述部件上的第一测量点上，所述测量臂(1)采用第一测量位置；将所述测量臂(1)移动到第二测量位置以聚焦在所述部件的第二测量点上，以便基于这些测量点捕获所述部件的几何特征；确定根据所述测量臂的所述第一位置和所述第二位置所进行的所述几何特征的捕获的精确度。

【技术特征摘要】
1.一种用于使用铰接式测量臂(1)测量部件的方法，所述铰接式测量臂(1)具有设置有指向构件的测量头(9)和安装有至少一个旋转编码器(12、13、14、15)的至少一个接头，所述方法包括以下步骤：聚焦在所述部件上的第一测量点上，所述测量臂(1)采用第一测量位置；将所述测量臂(1)移动到第二测量位置以聚焦在所述部件的第二测量点上，以便基于这些测量点捕获所述部件的几何特征；确定根据所述测量臂的所述第一位置和所述第二位置所进行的所述几何特征的捕获的精确度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过考虑以下特征中的至少一个来确定所述捕获的精确度：所述编码器的转动的幅度；臂部段的弯曲；所述接头的轴中的游隙。3.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括以下附加步骤：将与所确定的精确度有关的指示器发送到负责移动所述铰接式测量臂(1)的操作者。4.根据权利要求3所述的方法，其中，与...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·德福奇，
申请(专利权)人：海克斯康计量公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR