带有一体形成的线激光扫描仪的便携式坐标测量机制造技术

一种便携式坐标测量机一铰接臂，所述铰接臂具有一些连接起来的臂段，所述铰接臂包括一测量探针，该测量探针具有可旋转安装在其上的一体形成的线激光扫描仪。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种坐标测量机(CMM)，并且尤其涉及一种具有带有一体形成的线激光扫描仪的铰接臂的便携式CMM。
技术介绍
目前，提出了一种作为测量系统的带有主机和应用软件的便携式铰接臂。该铰接臂通常用来对一物体上的一些点进行测量，并且将这些测量到的点与存储在该主机中的计算机辅助设计(CAD)数据进行比较以便确定该物体是否处于位于CAD规范(CAD specification)之内。换句话说，该CAD数据为基准数据，由该铰接臂进行测量后所获得的实际测量值与给基准数据进行比较。主机内也可以含有应用软件来引导操作者进行该检查过程。在涉及复杂应用的多种情况下，这种安排是比较合适的，因为使用者将会在对应用软件中的复杂命令作出响应的同时观察到该主机上的三维CAD数据。美国专利US5402582(下面简称为‘582)披露了一种用于上述测量系统中的现有的便携式CMM的例子，该专利被转让给了本专利技术的受让人，该专利在此以参引方式包含在本申请中。该专利‘582披露了一种普通的三维测量系统，该三维测量系统包括一种可人工操作的具有多个关节的铰接臂，该铰接臂的一端具有一支承基座而在其另一端具有一测量探针。共同转让的美国专利US5611147(下面简称为‘147)也以参引的方式包含在本申请中，该专利‘147披露了一种类似的具有铰接臂的CMM。在该专利‘147中，该铰接臂包括一些重要的特征，包括在该探针末端处的一附加的旋转轴用来为一臂提供一种2-1-3或2-2-3关节结构(后一种情况为一种7轴臂)，以及用于该臂中的轴承的改进的预加载荷的轴承结构。共同转让的美国专利US5978748(下面简称为‘748，在此以参引的方式包含在本申请中)披露了一种具有在板控制器(on-board controller)铰接臂，该在板控制器存储有一个或多个可执行的程序并且为使用者提供指令(例如检查步骤)以及存储作为基准数据的CAD数据。在专利‘748中，一控制器安装在该铰接臂上并运行该可执行程序，该可执行程序指导使用者经过例如象检查步骤一样的过程。在这样一种系统中，可以采用一主机来生成该可执行程序。这些现有的装置的局限在于它们在一空间中一次只能够能够测量一个点。这些已经可以获得产品已经取代了具有线激光扫描仪和电荷耦合器件(CCD)的单点探针，并且这些产品能够同时测量位于由扫描激光所限定的一平面上的物体的表面上的点的轨迹。这种现有技术的一个实例为Perceptronof Plymouth，Michigan USA生产ScanWorksTM。不过，折中现有装置可以花样翻新到现有的便携式CMM的铰接臂上并需要从扫描仪到用来解释CCD所产生的图像数据的主机的外部高带宽数据连接线路以及到达电源的外部连接线路。因此导电线延伸到铰接臂的壳体的外部。而且当采用线激光扫描仪的翻新形式来替代该单点探针时，高精度的单点探针功能就会丢失或至少削弱。专利技术概述根据本专利技术，一种便携式CMM包括一铰接臂，该铰接臂具有多段连接臂段，该铰接臂在其一端具有一测量探针，该测量探针具有一种新颖的一体形成的线激光扫描仪，该扫描仪可旋转地安装在其上。此外，在一优选实施例中，该测量探针具有一体安装的接触触发器探针，该探针可以方便地转换成一种普通的硬探针。该测量探针还包括改进的开关和测量指示灯。该改进的开关包括不同的表面纹路和/或高度，这使得操作者可以容易地将它们区别开来，同时该指示灯也编有颜色以便操作。本领域的普通技术人员将能够根据下面的详细说明和附图理解和认识本专利技术的上述的以及其它的优点和特征。附图简要说明现在参见附图，其中在多幅附图中相同的元件采用相同的数字标记。附图说明图1是本专利技术的便携式CMM的前方透视图，其包括一铰接臂以及相关的主机；图2是图1中的的CMM的后方透视图；图3是图1中的的CMM的右侧视图(其中主机被去掉)； 图3A是图1中的的CMM的右侧视图，其中罩在其中两个长关节(longjoint)上的保护套略有改变；图4是本专利技术的CMM的局部分解透视图，其中表示出了基座和第一铰接臂部分；图5是本专利技术的CMM的局部分解透视图，其中表示出了基座、第一铰接臂部分以及局部分解的第二铰接臂部分；图6是本专利技术的CMM的局部分解透视图，其中表示出了基座、第一铰接臂部分以及局部分解的第三铰接臂部分；图7是一局部分解透视图，其中表示出了一对本专利技术的编码器/轴承机芯，其组装在两个双套筒接头之间；图8是图7中所示的的轴承/编码器机芯和双套筒接头的主视图；图9是本专利技术的较短的轴承/编码器机芯的分解透视图；图9A是与图9相似的透视图，不同的是表示出了单个读出磁头；图9B是与图9相似的分解透视图，不同的是表示出了四个读出磁头；图9C是与图9B相似的组装后的透视图；图9D是与图9相似的分解透视图，不同的是表示出了三个读出磁头；图9E是与图9D相似的组装后的透视图；图10是图9中所示机芯的剖视图；图11是本专利技术的较长的轴承/编码器机芯的分解透视图；图11A是与图11相似的分解透视图，不同的是表示出了单个读出磁头；图12是图11中所示机芯的剖视图；图12A是图12中所示的机芯剖视图，表示出了可与轴一起旋转的双读出磁头；；图13是本专利技术另一个轴承/编码器机芯的分解透视图；图13A是与图13相似的分解透视图，不同的是表示出了单个读出磁头；图14是图13中所示机芯的剖视图；图15是本专利技术一个轴承/编码器机芯以及平衡弹簧的分解透视图；图15A是与图15相似的分解透视图，不同的是表示出了单个读出磁头；图16是图15中所示机芯和平衡部件的剖视图； 图17是用于本专利技术的一种直径较大的轴承/编码器机芯的双读出磁头组件的俯视图；图18所示的是沿图17中的线18-18所作的剖视图；图19所示的是图17中所示的双读出磁头组件的仰视图；图20所示的是用于本专利技术的较小的轴承/编码器机芯的双读出磁头组件的俯视图；图21所示的是沿图20中剖面21-21所作的剖视图；图22所示的是图20中所示的双读出磁头组件的仰视图；图23A是描述本专利技术的使用单读出磁头的CMM所采用的电子线路构造的方框图；图23B是描述本专利技术的使用双读出磁头的CMM所采用的电子线路构造的方框图；图24所示的是本专利技术的CMM纵向剖视图(其中去掉了基座)；图24A所示的是图3A中所示的CMM的剖视图；图25所示的是图24中的一部分的放大剖视图，表示出了图24中的CMM的基座以及第一长关节；图25A是表示根据本专利技术的另一实施例的长关节和短关节之间相互连接状态的视图；图25B所示的是图25A中的一部分的纵向正剖视图；图26所示的是图24中的一部分的放大剖视图，表示出了第二和第三长关节段(long joint segment)；图26A和B所示的是图24A中的一部分的放大剖视图，表示出了第二和第三长关节以及探针；图27是本专利技术的测量探针的第一实施例的侧向正剖视图；图27A是本专利技术的探针的另一实施例的侧视图；图27B是沿图29A的截面29B-29B所作的剖视图；图27C是用于图29A-B中的一对“执行(take)”或“确认(confirm)”开关的透视图；图28A-C依次是表示本专利技术的一体接触探针组件以及转换成硬式探针的的平面视图； 图29是本专利技术的测量探针的另一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种坐标测量机（ＣＭＭ），用于测量一选定体积内的目标的位置，其包括：一可手动定位的铰接臂，该铰接臂具有相对的第一末端和第二末端，述铰接臂包括一些连接起来的臂段，每个臂段都包括至少一个用于产生位置信号的位置转换器；一位于所述铰 接臂的所述第一端的可旋转探针；一与所述探针相关联的激光扫描仪，所述激光扫描仪可与所述探针一起旋转；一电子电路，该电子电路接收来自转换器的位置信号并提供与在一选定体积内的探针的位置相对应的数字坐标；一位于所述铰接臂内的 总线，用于将电力和数据信号中的至少其中一种信号传送到所述激光扫描仪，所述激光扫描仪包括与所述至少一条总线进行通信的电路。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙拉布，塞义德阿里萨杰迪，C安德鲁赫尔姆，兰迪霍布登，
申请(专利权)人：FARO科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]