测量工件的装置和方法制造方法及图纸

一种利用安装在扫描头部上的表面感测设备来测量表面的方法和装置，所述扫描头部位于坐标定位装置的构件上。所述坐标定位装置可以操作，以在扫描头部和所述表面轮廓之间产生相对运动，并且所述扫描头部包括驱动件，以使表面感测探针围绕一个或多个轴线转动。在所述表面感测设备将要跟踪的表面上限定所需测量轮廓，以及当表面感测设备沿所述测量轮廓运动时，限定所述表面感测设备的方位的希望运动。这些数据用来推算坐标定位装置的所述构件和所述表面之间相对运动的所需路径，以使所述表面感测设备指示沿着所述测量轮廓的轨迹。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用安装在坐标定位装置诸如坐标测量仪(CMM )、机床、 手动坐标测量臂和4企查机器人上的马达驱动的扫描头部测量工件表面的方法。
技术介绍
从国际专利申请公开WO90/07097知道，将马达驱动的扫描头部安装在坐 标测量仪上。马达驱动的扫描头部能让安装在马达驱动的扫描头部上的触针围 绕两个正交轴线转动。该触针可以关于这两条轴线角度定位，同时该马达驱动 的扫描头部可以借助坐标定位仪定位在该仪器工作空间内的任何位置。这种马达驱动的扫描头部提供了一种扫描灵活性更大的坐标定位仪，因 为马达驱动的扫描头部可以将触针定位在许多不同方位。该申请公开了测量顺序，其中坐标定位装置的简单运动与马达驱动的扫 描头部的运动相结合，测量形状规则的零件。例如，通过沿着中心线移动 CMM的主轴，同时马达驱动的扫描头部沿着环形轮廓移动触针尖端以产生 螺旋运动，由此来测量孔。同样，以恒速平行于平面表面来移动CMM的主 轴，同时马达驱动的扫描头部执行摆动运动，由此来测量平面表面。该申请还公开了扫描锥体表面，所述锥体的轴线平行于CMM的Z轴。 沿着环形路径驱动主轴，同时扫描头部的马达导致表面感测设备被偏压而围 绕Z轴抵靠所述锥体。在测量工件的传统方法中，触针尖端位置距离主轴固定的偏移值，并且 乂人探针校准中可以知道。对于5轴系统，触针尖端位置取决于扫描头部的角度(即，围绕A1轴 线和A2轴线)以及探针长度，所以随着扫描头部的角度变化，触针尖端位 置相对于主轴位置恒定变化。在这种情况下，实际尖端位置受到扫描头部的^^差影响。因此，必须固 定主轴，并且允许触针尖端位置从其标称位置发生变化，以适应所述公差，或者釆用相反的设置。
技术实现思路
本专利技术第 一方面提供一种利用安装在扫描头部上的表面感测设备来测 量表面的方法，所述扫描头部位于坐标定位装置的构件上，可以操作所述坐 标定位装置，以在扫描头部和所述表面轮廓之间产生相对运动，并且所述扫 描头部包括驱动件，用于使表面感测探针围绕一个或多个轴线转动，所述方法包括以下步骤(a) 在所述表面感测设备将要跟踪的表面上限定希望的测量轮廓；(b) 当所述表面感测设备沿步骤(a)中的测量轮廓运动时，限定所述 表面感测设备的方位的希望运动；(c) 利用步骤(a)和(b)中确定的数据来推算坐标定位装置的所述 构件和所述表面之间的相对运动的所需路径，以使所述表面感测设备指示沿 着所述测量轮廓的轨迹。表面感测设备的测量轮廓可以是线性的或非线性的。步骤(b)中向量的运动可以包括函数，该函数在表面感测设备沿着测 量轮廓运动的过程中确定所述向量。可以通过沿着所述测量轮廓在离散的点 上限定所述向量并在这些点之间进行插值来确定步骤(b)中的向量的运动。步骤(b)中的向量的运动可以使得所述向量相对于表面法线发生变化。可以选择步骤(b)中的向量，以定位所述表面感测设备，使得其滞后 于所述头部，超前于所述头部，或者与所述表面法线对准。从一种向量到另 一种向量可以存在过渡区。可以选择步骤(a)中的测量路径和步骤(b)中的向量运动，从而在坐 标定位装置的构件和所述表面之间提供希望的相对运动。可以通过在所述表面轮廓上确定两个或多个离散测量点来确定步骤(a) 中的测量轮廓。步骤(a)的测量轮廓可以由函数限定。在部分测量轮廓期间，可以冻结沿着至少一个轴的运动。在部分测量轮 廓中，可以冻结扫描头部的运动。在部分测量轮廓中，可以冻结坐标定位仪 的运动。所述方法可以包括利用步骤(a)、 (b)和(c)中的数据来测量表面的步骤。围绕扫描头部的至少 一个轴线的运动可以用来将表面感测设备保持在 其测量范围内。扫描头部可以沿着目标向量伺服，以使表面感测设备保持在 其测量范围内。坐标定位装置的构件和所述表面之间的相对运动可以用来保 持表面感测设备跟踪所述表面的希望平面。本专利技术的第二方面提供一种计算机程序，用于为安装在扫描头部上的表 面感测设备编制测量路径，所述扫描头部位于坐标定位装置的构件上，可以 」捧作所述坐标定位装置，以在扫描头部和所述表面轮廓之间产生相对运动， 并且扫描头部包括驱动件，用于4吏表面感测探针围绕一个或多个轴线转动， 所述计算机程序包括代码，其适配成在计算机上运行时，执行权利要求l至 14任一项所述的方法的步骤。优选所述计算机程序设置在载体上，诸如CD、 USB棒或其他介质，当 装载到计算机时，执行本专利技术。所述计算机程序还可以直接从互联网上下载。本专利技术的第三方面提供一种装置，利用安装在扫描头部上的表面感测设 备来测量表面轮廓，所述扫描头部位于坐标定位装置的构件上，可以操作所 述坐标定位装置，以在扫描头部和所述表面轮廓之间产生相对运动，并且所 述扫描头部包括驱动件，用于4吏表面感测探针围绕一个或多个轴线转动，所 述装置包括用于实施以下步骤的计算机(a) 在所述表面感测设备将要跟踪的表面上限定希望的测量轮廓；(b) 当所述表面感测设备沿步骤(a)中的测量轮廓运动时，限定所述 表面感测设备的方位的希望运动；(c) 利用步骤(a)和(b)中确定的数据来推算坐标定位装置的所述 构件和所述表面之间的相对运动的所需路径，以使所述表面感测设备指示沿着所述测量轮廓的轨迹。所述装置还包括利用步骤(a)、 (b)和(c)中的数据测量表面的步骤。附图说明现在将参照附图说明本专利技术的优选实施方式，其中 图1是根据本专利技术包括扫描装置的坐标测量仪的正视图； 图2是马达驱动的扫描头部的横截面图；图3是以曲柄触针测量涡轮叶片的透视图； 图4是图3所示涡轮叶片的平面图； 图5是根据本专利技术测量涡轮叶片的透视图； 图6是图5所示涡轮叶片的平面图；图7是涡轮叶片的立体图，示出了触针尖端位置和头部角度处于不同位置；图8是涡轮叶片的立体图，示出了摆动扫描； 图9是传统方法的直线扫描路径的平面图； 图IO是根据本专利技术扫描直线的平面图； 图11示出了以传统方法测量凹部； 图12示出了根据本专利技术来测量凹部；图13是在扫描头与凸台轴线对准的情况下测量凸台的立体图；图14示出了分成若干区段的凸台的立体图；图15示出了方形内表面扫描轮廓的透视图；图16是扫描XY线的两种机制的示意图；图17示出了沿着直线扫描过程中的扫描头部的运动；图18示出了扫描凸台外表面的过程中，扫描头部的运动；图19是以传统接触式触发技术测量孔的立体图；图20是以本专利技术的方法测量图17所示的孔的立体图；图21是接受测量的涡轮叶片在XY平面的平面图；图22是接受测量的涡轮叶片在XZ平面的平面图；图23是接受测量的衬垫的平面图。具体实施方式图1示出了一种安装在坐标测量仪(CMM)上的马达驱动的扫描头部。 需要测量的工件10安装在CMM14的工作台12上，且马达驱动的扫描头部 16安装到CMM14的主轴18上。可以通过马达以已知方式相对于工作台沿 着X、 Y、 Z方向驱动心轴。如图2所示，马达驱动的扫描头部16包括由基 体或壳体20形成的固定部件，该固定部件由轴22形式的移动部件支撑，所 述轴22可以借助马达M1围绕轴线A1相对于壳体20转动。轴22固紧到另外的壳体24,该另外的壳体24又支撑轴26,轴26可以借助马达M2围绕 与轴线Al垂直的轴线A2相对于壳体24转动。具有触针29的探针28安装到马达驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用安装在扫描头部上的表面感测设备来测量表面的方法，所述扫描头部位于坐标定位装置的构件上，其中，可以操作所述坐标定位装置，以在扫描头部和表面轮廓之间产生相对运动，并且所述扫描头部包括驱动件，用于使表面感测探针围绕一个或多个轴线转动，所述方法包括以下步骤：　（ａ）在所述表面感测设备将要跟踪的表面上限定希望的测量轮廓；　（ｂ）当所述表面感测设备沿步骤（ａ）中的测量轮廓运动时，限定所述表面感测设备的方位的希望运动；　（ｃ）利用步骤（ａ）和（ｂ）中确定的数据来推 算坐标定位装置的所述构件和所述表面之间的相对运动的所需路径，以使所述表面感测设备指示沿着所述测量轮廓的轨迹。

【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：史蒂文保罗亨特，若弗雷麦克法兰，凯维恩巴里乔纳斯，哈立德马穆尔，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]