图像测量设备和触摸探测器制造技术

本发明专利技术涉及一种图像测量设备和触摸探测器。通过使得在触摸探测器的接触时难以引起工件的横向滑动来抑制测量精度的下降。触摸探测器包括：外壳；探测器轴，其设置在外壳的内部；触针，其可拆卸地附接到探测器轴，并且具有使得与工件接触的接触部；第一弹性构件，其连接到外壳和探测器轴，并且形成探测器轴的偏转支点；第二弹性构件，其在轴线上远离第一弹性构件的部分处连接到外壳和探测器轴，并且使探测器轴返回到原点；以及位移检测机构，用于以非接触方式在探测器轴的基端侧检测探测器轴在三维方向上的位移。三维方向上的位移。三维方向上的位移。

【技术实现步骤摘要】
图像测量设备和触摸探测器


[0001]本专利技术涉及用于显示工件图像并使用触摸探测器来测量工件的三维坐标的图像测量设备、以及触摸探测器。

技术介绍

[0002]传统上，作为用于测量工件的表面形状和尺寸的三维测量设备，已知有如下的三维测量设备，该三维测量设备被配置为使触摸探测器与工件的表面接触，指定接触时的坐标值，并且基于所指定的坐标值来计算工件的表面形状和尺寸。
[0003]通常，在使用触摸探测器的三维测量设备中，在由于在使触摸探测器接触时产生的力而导致工件在台架上横向地滑动的情况下，发生测量误差，因而经常用夹具(jig)等来固定工件。另一方面，存在期望将工件放置在例如玻璃台架上的情况，并且在这种情况下有时难以将工件充分固定到台架。在这种情况下，需要即使在低接触压力下也能够检测到与工件的接触的低压触摸探测器。
[0004]作为低压触摸探测器，已知有例如如JP 2002
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22433A中所公开的用于检测随着触针的位移而发生弹性变形的应变计的变形量的触摸探测器。
[0005]然而，在JP 2002
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22433A中所公开的使用应变计的触摸探测器中，在触针所连接到的应变计发生弹性变形时，应变计可能施加抵抗外力的轻微阻抗力，从而产生一种弹性刚度。在施加应变计的阻抗力时，存在根据工件或台架的材料而在触摸探测器的接触时引起工件的横向滑动的可能性。特别地，使用工件的图像的图像测量设备的台架由具有光投射性质的玻璃制成，因而有可能发生工件的横向滑动。
[0006]认为可以通过减小应变计的阻抗力来抑制工件的横向滑动，但存在如下的可能性：如果阻抗力减小，则由于诸如环境振动、台架的振动、以及与工件接触时的冲击振动等的各种振动的影响而导致测量精度下降。

技术实现思路

[0007]本专利技术是有鉴于这一点而做出的，并且其目的是通过使得在触摸探测器的接触时难以引起工件的横向滑动来抑制测量精度的下降。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，一种图像测量设备包括：光投射部，用于用检测光照射台架上的工件；摄像部，用于接收所述检测光并生成工件图像；图像测量部，用于使用所述摄像部所生成的工件图像来测量所述工件的尺寸；触摸探测器，用于在所述触摸探测器与所述台架上的工件接触时，输出接触信号；驱动部，用于使所述台架和所述触摸探测器中的至少一个相对于另一个移动，以使所述触摸探测器与所述台架上所放置的工件接触；以及坐标测量部，用于基于在通过所述驱动部使所述触摸探测器与所述工件接触时输出的接触信号，来测量所述触摸探测器与所述工件接触的接触点的三维坐标，并且所述图像测量设备被配置为能够基于所述图像测量部和所述坐标测量部至少之一的测量结果来测量所述工件的尺寸。
[0009]所述触摸探测器包括：外壳；探测器轴，其具有杆形状并且设置在所述外壳的内部；触针，其能够拆卸地附接到所述探测器轴的末端部，并且具有使得与所述工件接触的接触部；第一弹性构件，其连接到所述外壳和所述探测器轴，并且形成所述探测器轴的偏转支点；第二弹性构件，其在轴线上远离所述第一弹性构件的部分处连接到所述外壳和所述探测器轴，并且使所述探测器轴返回到原点；以及位移检测机构，用于以非接触方式在所述探测器轴的基端侧检测所述探测器轴在三维方向上的位移。
[0010]根据该结构，在使触针的接触部与台架上的工件接触时，外力经由接触部作用于探测器轴。此时，在径向方向上的外力的情况下，由于第一弹性构件形成偏转支点，因此探测器轴围绕偏转支点摆动。也就是说，由于第一弹性构件不抑制探测器轴的位移，因此探测器轴可以在低压下在径向方向上发生位移，并且径向方向上的位移可以由位移检测机构来检测。在移除了径向方向上的外力时，探测器轴通过第二弹性构件的弹性力返回到原点。
[0011]此外，如上所述，第一弹性构件仅需形成径向方向上的外力作用时的偏转支点，并且不需要抑制探测器轴在轴线方向上的位移。因此，在外力在轴线方向上作用于探测器轴的情况下，探测器轴可以在低压下在轴线方向上发生位移，并且探测器轴在轴线方向上的位移可以由位移检测机构来检测。在移除了轴线方向上的外力时，探测器轴通过第二弹性构件的弹性力返回到原点。
[0012]此外，所述第一弹性构件与所述第二弹性构件相比，可以被设置为具有抵抗所述探测器轴的径向方向上的位移的更强抑制力。在这种情况下，可以由第一弹性构件可靠地形成探测器轴的偏转支点。
[0013]此外，所述第二弹性构件与所述第一弹性构件相比，可以被设置为具有用于使所述探测器轴向着所述原点偏置的更强偏置力。在这种情况下，可以通过第二弹性构件使探测器轴可靠地返回到原点。
[0014]此外，使用磁传感器作为位移检测机构，使得可以在不会阻碍在由于接触部与工件的接触而导致外力作用于探测器轴时的探测器轴的位移的情况下，以高精度检测探测器轴的位移。
[0015]此外，所述位移检测结构可以包括：第一位移检测机构，用于检测在沿着所述探测器轴的轴线方向延伸的第一方向上的位移；第二位移检测机构，用于检测在沿着所述探测器轴的径向方向延伸的第二方向上的位移；以及第三位移检测机构，用于检测在沿着所述探测器轴的径向方向延伸、且与所述第二方向正交的第三方向上的位移。在这种情况下，可以通过相互不同的检测机构来以高精度检测三维方向上的位移。
[0016]此外，所述第一弹性构件可以使用沿着在所述探测器轴的径向方向上的延长线延伸、并且具有连接到所述外壳的外端部的板弹簧构成。因此，可以在可靠地形成探测器轴的偏转支点的同时，阻碍第一弹性构件抑制探测器轴在轴线方向上的位移。
[0017]此外，所述第二弹性构件包括从所述探测器轴起径向地延伸、并且具有连接到所述外壳的外端部的三个或多于三个拉伸弹簧，并且所述三个或多于三个拉伸弹簧的弹簧力被设置成平衡。因而，在第二弹性构件与工件接触时，即使通过作用于探测器轴的轻微外力也允许径向方向上的位移，由此实现了低压触摸探测器。
[0018]此外，可以向所述第二弹性构件施加用于产生阻尼力的阻尼脂。结果，可以对探测器轴在高频范围内的振幅进行减幅。此外，由于使用该脂，因此可以抑制在与工件接触时的
探测器轴的位移阻抗力的增大，并且不会阻碍探测器轴返回到原点。
[0019]此外，可以在所述触针和所述探测器轴之间设置有使用磁体的附接和拆卸机构。结果，例如，可以根据工件的类型和测量用途而用预先准备的多个类型的触针中的更适合台架上的工件的触针来容易地更换该触针。
[0020]此外，所述第二弹性构件可以被设置成比所述第一弹性构件离所述探测器轴的末端侧更近，以及所述位移检测机构可以被设置成比所述第一弹性构件离所述探测器轴的基端侧更近。
[0021]如上所述，用于形成探测器轴的偏转支点的第一弹性构件和用于使探测器轴返回到原点的第二弹性构件被设置成在轴线方向上彼此远离，并且可以以非接触方式检测探测器轴在三维方向上的位移。因而，可以提供使得在触摸探测器的接触时难以引起工件的横向滑动、从而使得可以抑制测量精度的下降的低压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像测量设备，包括：台架，用于放置工件；光投射部，用于用检测光照射所述台架上的工件；摄像部，用于接收所述检测光并生成工件图像；图像测量部，用于使用所述摄像部所生成的工件图像来测量所述工件的尺寸；触摸探测器，用于在所述触摸探测器与所述台架上的工件接触时，输出接触信号；驱动部，用于使所述台架和所述触摸探测器中的至少一个相对于另一个移动，以使所述触摸探测器与所述台架上所放置的工件接触；以及坐标测量部，用于基于在通过所述驱动部使所述触摸探测器与所述工件接触时输出的接触信号，来测量所述触摸探测器与所述工件接触的接触点的三维坐标，所述图像测量设备基于所述图像测量部和所述坐标测量部至少之一的测量结果来测量所述工件的尺寸，其中，所述触摸探测器包括：外壳；探测器轴，其具有杆形状并且设置在所述外壳的内部；触针，其能够拆卸地附接到所述探测器轴的末端部，并且具有使得与所述工件接触的接触部；第一弹性构件，其连接到所述外壳和所述探测器轴，并且形成所述探测器轴的偏转支点；第二弹性构件，其在轴向上远离所述第一弹性构件的部分处连接到所述外壳和所述探测器轴，并且使所述探测器轴返回到原点；以及位移检测机构，用于以非接触方式在所述探测器轴的基端侧检测所述探测器轴的三维位移。2.根据权利要求1所述的图像测量设备，其中，所述第一弹性构件与所述第二弹性构件相比，被设置为具有抵抗所述探测器轴在径向方向上的位移的更强抑制力。3.根据权利要求1所述的图像测量设备，其中，所述第二弹性构件与所述第一弹性构件相比，被设置为具有用于使所述探测器轴朝向所述原点偏置的更强偏置力。4.根据权利要求1所述的图像测量设备，其中，所述位移检测机构是磁传感器。5.根据权利要求1所述的图像测量设备，其中，所述位移检测机构包括：第一位移检测机构，用于检测在沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏原光宏，森本雄太，花冈洋祐，
申请(专利权)人：株式会社基恩士，
类型：发明
国别省市：