用于测量三维物体的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于测量三维物体（10、10a、10a'、10h）的方法，包括：位置固定地将物体（10、10a、10a'、10h）固定在能围绕旋转轴线（R）旋转的支架（12）上，借助探测器（20）扫描所述物体（10、10a、10a'、10h）的至少一个面（22、22'、24、26、26a'、28、28a），其中，所述物体（10、10a、10a'、10h）围绕所述旋转轴线（R）旋转并且所述支架（12）和探测器（20）相对于彼此运动，以及检测所述探测器（20）的位置（b（X、Y）），其特征在于，所述支架（12）和探测器（20）线性地沿平移轴线（T）相对于彼此运动，所述平移轴线与所述支架（12）的旋转轴线（R）成锐角并且形成一个平面，所述探测器（20）能在该平面内运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于测量三维物体（10、10a、10a'、10h）的方法，包括：位置固定地将物体（10、10a、10a'、10h）固定在能围绕旋转轴线（R）旋转的支架（12）上，借助探测器（20）扫描所述物体（10、10a、10a'、10h）的至少一个面（22、22'、24、26、26a'、28、28a），其中，所述物体（10、10a、10a'、10h）围绕所述旋转轴线（R）旋转并且所述支架（12）和探测器（20）相对于彼此运动，以及检测所述探测器（20）的位置（b（X、Y）），其特征在于，所述支架（12）和探测器（20）线性地沿平移轴线（T）相对于彼此运动，所述平移轴线与所述支架（12）的旋转轴线（R）成锐角并且形成一个平面，所述探测器（20）能在该平面内运动。【专利说明】
本专利技术涉及一种，包括:位置固定地将物体固定在可围绕旋转轴线旋转的支架上，借助探测器扫描所述物体的至少一个面，其中，所述物体围绕旋转轴线旋转并且所述支架和探测器相对于彼此运动，以及检测所述探测器的位置。
技术介绍
EP1103781B1公开一种用于测量要测量的物体的V形槽的方法，该测量通过将物体固定在旋转台上并且在物体在旋转台上旋转期间使用扫描探针测量位置进行。利用该已知的方法可以测量物体上的外表面、尤其是外螺纹，其中这样使用用于扫描两侧面接触的控制装置，使得测量元件与两个侧面接触，以便模拟V形槽。在制造典型地作为旋转部件制造的且可以分别具有螺纹的机器元件时，根据所选择的公差等级或制造公差需要测量被制造的机器元件的几何特征尺寸、尤其是螺纹特征尺寸。同样值得期望的是测量平面的平整度，这是因为端跳无法利用常规的、在多部件制造中使用的测试方法测量。以简单的方式实施的端跳测量在制造许多机器元件时也允许要实施的对相应制造公差的确定并且因此能够保证高的制造质量。有时端跳的测量构成竞争优势。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提供一种可以简单的机构实施的、在制造许多物体、如机器元件时可使用的方法，该方法允许对相应物体的几何特征尺寸、尤其是平面走向的确定。该任务通过在整体上具有权利要求1的特征的方法解决。按照本专利技术的方法的特征在于，支架和探测器线性地沿平移轴线相对于彼此运动，所述平移轴线与支架的旋转轴线成锐角并且形成一个平面，探测器可在该平面内运动。`通过按照本专利技术将旋转轴线和平移或运动轴线布置在一个平面中实现到该平面中的投影，换句话说，要测量的坐标从3到2减少一个维度。因此不必使用昂贵的、有时要求长的测量周期的、用于三维检测的工具。减少为两个要检测的维度允许使用简单的便宜的工具来在二维的、由旋转轴线和平移轴线形成的平面中以及以缩短的测量周期检测探测器的位置。适宜地，探测器的位置的检测在一个坐标系中进行，并且平移轴线平行于该坐标系、典型地包括X轴、Y轴和Z轴的笛卡尔坐标系的一个坐标轴延伸。按照本专利技术，发生例如按照z=o到由X轴和Y轴形成的平面中的投影。在支架的旋转轴线和X轴之间的角度φ以及在旋转轴线上的点与坐标系的零点的径向距离r描述在柱坐标中的相应位置。基于角度φ和物体围绕旋转轴线的旋转速度ω以及支架和探测器的相对运动的速度可以确定或计算要测量的物体的完全的三维构造。证实特别有利的是，在平移轴线和旋转轴线之间的角度为15°。例如要测量的物体、如调节螺母或螺纹环可以装配在倾斜15°的平台上。在按照本专利技术的方法的一种变型中，借助探测器扫描物体的横向于旋转轴线设置的平面。在螺母的旋转和探测器的移动运动同时进行的情况下，借助作为轮廓测量装置的部件的探测器扫描调节螺母和其平面的螺纹。平面指的是圆柱形的端面，该端面设置成或应该设置成横向于、理想地垂直于调节螺母的旋转轴线。从螺纹的几何结构的计算首先确定理想地与旋转轴线重合的参考轴的位置；随后计算平面轮廓以用于关于参考轴的端跳。由此尤其是获得如下希望的信息，即，是否所述平面平坦地构成并且垂直于螺纹的旋转轴线或参考轴延伸地设置。在另一种变型中，借助探测器扫描物体的尤其是平行于旋转轴线延伸的内表面或外表面。在这里可以扫描在内表面或外表面上设置的螺纹。按照本专利技术的方法除了确定相应螺纹的形状或相应面的结构以外还能够报告所述面关于旋转轴线的旋转对称或确定对应的参考轴或旋转轴线。据此按照本专利技术的方法优选用于如下物体，所述物体具有相对于旋转轴线旋转对称的形状、尤其是圆柱形，这是因为在这里按照本专利技术可以在制造与此相应的物体时实施质量控制。要测量的物体典型地是机器元件、如调节螺母或螺纹环并且优选作为旋转部件制造。在支架的确定的旋转运动和在支架和探测器之间的确定的平移运动期间检测探测器的位置，由该位置可以确定物体的几何特征尺寸、如对应的面的轮廓形状、参考轴、总端跳、同轴度和总径跳。使用者特别关心的是螺纹的轮廓形状公差、端面或平面相对于参考轴或旋转轴线的角度、平面的平整度、平面相对于参考轴的垂直度、相对于参考轴的总端跳。本专利技术此外涉及一种用于实施按照上述权利要求之一所述的方法的装置。按照本专利技术的装置的特征在于相对少的结构耗费。支架典型地是夹紧装置的部件，借助该夹紧装置可以根据希望的角度调节倾斜以及可以选择每分钟0-60转的恒定转速。端跳和径跳精度为少于0.1 μ m ;直径典型地为150-200_。另一个组成部件典型地是轮廓测量装置，该轮廓测量装置具有<0.1mm每秒的恒定进给速度并且具有盘探测器，该盘探测器以0.Ιμπι的分辨率输出例如在笛卡尔坐标系中的XY坐标。作为所述装置的第三组成部件的分析单元可以在输入进给、转速、云点和螺纹数据之后部分地以及总体地输出参考轴、支承侧面、支承和固定侧面以及特征尺寸。总之可以确定，按照本专利技术提供一种用于直接地确定参考轴和尤其是螺纹的制造公差和关于螺纹的端跳的方法。利用按照本专利技术的方法不仅可以检测按照DIN ENIS012180-2的圆柱形的几何结构而且可以检测按照DIN EN IS012781-2的平面几何结构。利用实施到该装置中的分析逻辑，基于检测的几何结构确定形状和位置偏差以及对应的参考。按照本专利技术的方法可以利用由于简单的构造而高精确且同时价格便宜的装置或机器实施。复杂的几何结构的检测可以在没有附加的改装耗费的情况下与简单的几何结构的测量组合，从而可以在相对少的耗费下实现高精确性。【专利附图】【附图说明】本专利技术的其他的优点和特征由接着的说明和附图得出。上述和进一步列举的特征可以按照本专利技术分别单独地或以任意的组合实现。在附图中示出的特征是纯示意性并且不应按比例理解。附图中:图1示出用于实施按照本专利技术的方法的装置的侧视图；图2示出按照本专利技术的布置结构在坐标系中的形象说明；图3a示出要测量的三维物体；图3b示出图3a的物体的剖面，包括贴靠在其上的探测器以便按照本专利技术进行测量;图4示出探测器的借助在图3b中示出的布置结构测量的位置或轨道曲线；图5示出按照本专利技术的方法的流程图，包括确定要测量的三维物体的几何特征尺寸；图6a和6b分别示出用于形象说明按照本专利技术的方法的分析步骤的测量数据曲线.-^4 ，图7a_7h分别示出具有要按照本专利技术测量的内部几何结构的三维物体的剖面；图8a_8h分别示出具有要按照本专利技术测量的外部几何结构的三维物体的剖面；图9a_9d分别示出要按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量三维物体（10、10a、10a'、10h）的方法，包括：‑位置固定地将所述物体（10、10a、10a'、10h）固定在能围绕旋转轴线（R）旋转的支架（12）上，‑借助探测器（20）扫描所述物体（10、10a、10a'、10h）的至少一个面（22、22'、24、26、26a'、28、28a），其中，所述物体（10、10a、10a'、10h）围绕所述旋转轴线（R）旋转并且所述支架（12）和探测器（20）相对于彼此运动，以及‑检测所述探测器（20）的位置（b（X、Y）），‑其特征在于，所述支架（12）和探测器（20）线性地沿平移轴线（T）相对于彼此运动，所述平移轴线与所述支架（12）的旋转轴线（R）成锐角并且形成一个平面，所述探测器（20）能在该平面内运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·阿尔克斯内特，
申请(专利权)人：斯比特机械部件有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE