[发明专利]用于扫描工件表面的方法

说明书

发明领域

本发明涉及利用安装在座标定位设备上的电动扫描头来扫描工件表面的方法，座标定位设备是例如座标测量机(CCM)、机床、手动座标测量臂以及检查机器人。

背景技术

国际专利申请号WO 90/07079公开了将电动扫描头安装在座标定位机上。该电动扫描头使安装在电动扫描头上的测头能够绕两个正交的轴线旋转，这种测头可以绕这两个轴线按角度定位，同时电动扫描头能够通过座标定位机被定位在该机器工作容积内的任何位置。

这种电动扫描头使座标定位机具有更大的扫描灵活性，因为电动扫描头能够按许多不同的取向定位测头。

发明内容

本发明的第一方面提供一种利用安装在座标定位设备的探头上的表面检测装置测量表面轮廓的方法，其中可操作该座标定位设备，用于产生该探头和表面轮廓之间的相对运动，并且其中该探头包括驱动器，用于产生该表面检测装置绕一个或多个轴线的旋转运动，该方法包括按任何合适顺序的如下步骤：

(a)沿着该表面轮廓相关的标称路径移动该探头；

(b)确定该表面的至少近似的表面法线；

(c)利用表面检测装置检测该表面；

(d)以及基本上沿着该表面法线的方向调整该表面检测装置相对于该表面的距离或力。

通过使用三维探针；利用历史数据；根据该部件定义的几何形状；或根据可数学参数化的曲面轮廓近似在步骤(b)中可以确定该表面法线。

在步骤(c)中用表面检测装置检测该表面的步骤包括变换该探针的测头的偏斜(deflection)，变换在该探针的测头上的力或变换该表面与该探针的距离。

本发明的第二方面提供一种利用安装在座标定位设备的探头上的表面检测装置测量表面轮廓的设备，其中可操作所述座标定位设备，用于产生该探头和该表面轮廓之间的相对运动，并且其中该探头包括驱动器，用于产生该表面检测探针绕一个或多个轴线的旋转运动，所述设备包括控制器，用于按任何合适的顺序执行下述步骤：

(a)沿着该表面轮廓相关的标称路径移动该探头；

(b)确定该表面的至少近似的表面法线；

(c)利用该表面检测装置检测该表面；

(d)以及基本上沿着该表面的法线方向调整该表面检测装置相对于该表面的距离或力。

本发明的第三方面提供一种利用安装在座标定位设备的探头上的表面检测装置测量表面轮廓的方法，其中可操作该座标定位设备，用于产生该探头和表面轮廓之间的相对运动，并且其中该探头包括驱动器，用于产生该表面检测装置绕一个或多个轴线的旋转运动，该方法包括按任何合适顺序的如下步骤：

(a)将该表面轮廓的至少一部分近似成可数学参数化的曲面轮廓；

(b)确定该曲面轮廓的表面法线；

(c)用测量探针测量该表面轮廓的至少一部分的表面，并且其中基本上沿着该曲面轮廓的法线控制由该表面检测装置报告的距离或力。

在优选实施例中，该曲面轮廓包括参数化的抛物面。也可以使用其他曲面轮廓，例如，非均匀的有理b-样条(NURBS)表面。

所述曲面表面具有定义的高度和宽度参数。

所述曲面表面在一部分的开始点和终点可以具有不同的高度和宽度参数，该高度和宽度参数在两端之间被融合在一起。

利用融合在一起的两个或多个曲面轮廓的测量轮廓，所述表面轮廓的两个或多个部分可被近似成对应数量的曲面轮廓。

本发明的第四方面提供一种利用安装在座标定位设备的探头上的表面检测装置测量表面轮廓的设备，其中可操作所述座标定位设备，用于产生该探头和该表面轮廓之间的相对运动，并且其中该探头包括驱动器，用于产生该表面检测装置绕一个或多个轴线的旋转运动，所述设备包括用于按任何合适的顺序进行下述步骤的控制器：

(a)将该表面轮廓的至少一部分近似成可数学参数化的曲面轮廓；

(b)确定该曲面轮廓的表面法线；

(c)用测量探针测量该表面轮廓的至少一部分的表面，并且其中基本上沿着该曲面轮廓的法线控制由该表面检测装置报告的距离或力。

本发明的第五方面提供一种利用安装在座标定位设备的探头上的具有表面检测装置的测量探针测量表面轮廓的方法，其中可操作该座标定位设备，用于产生该探头和表面轮廓之间的相对运动，并且其中该探头包括驱动器，用于产生该表面检测装置绕一个或多个轴线的旋转运动，该方法包括按任何合适顺序的如下步骤：

(a)将该表面轮廓分成至少两部分，该两部分的相交形成中途点，该中途点具有相关的半径；

(b)当关注点进入该中途点的半径时，确定每个轴线的速度；