[发明专利]表面感测设备

说明书

本专利申请是申请号为200780032763.2(国际申请号为PCT/GB2007/003295)、申请人为“瑞尼斯豪公司”、发明名称为“表面感测设备”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用在位置确定装置中的表面感测设备，位置确定装置诸如例如坐标测量仪(CMM)、扫描仪、机床，或检查/测量机器人。

背景技术

这种位置判断机器(参见例如描述CMM的US-A-3,727,119)用于测量工件，通常包括可以在三个方向x、y、z相对于支撑工件的工作台移动的臂。臂在每个方向x、y、z的移动由机器上的变送器测量，设置在所述臂上的探头产生表示指示待测工件表面与所述臂之间关系的信号。由此可以确定工件表面的位置。

在替代的机器中，例如某些类型的机床上，工作台沿着x和y方向移动，而臂沿着z方向移动。

已经知道提供一种固紧到坐标测量仪上的扫描探头装置，正如美国专利申请公开US2006/0010701所描述的那样。这种扫描探头装置包括：探头头部，该探头头部可以围绕两条相互垂直的轴线相对于固定机构旋转；和包括触针的探头组件。在使用过程中，所述头部安装在该机器的臂上，使其一条轴线与所述臂的轴线对准。与该头部每个可旋转的轴线关联的变送器确定探头组件的轴线相对于该机器的所述臂的轴线的取向。

另一个已知的探头头部的例子是Renishaw PH9。PH9是一种两轴式马达化的探头头部，借助两个串联转子使探头定向。每个转子可以占据多个围绕其旋转轴线等间隔分布的运动学停靠位置的其中之一。EP0392660涉及可以手工操作的形式的这种探头头部，用在不具备计算机控制的机器上。

在扫描操作中，所述机器和/或所述探头头部根据机器控制器的指令让触针末梢在工件表面上移动，从而收集有关工件表面的数据。从该机器和探头头部的测量变送器提供的信号，以及对于表面感测设备维度的知识，可以对触针末梢位置进行预测(因此可以预测该表面的位置)。常见工件可以例如为车辆发动机组，其具有大量角度不同的孔。希望从工件的整个表面获取信息，因此触针必须能到达所有表面。

许多探头，例如那些带有球形触针的探头，诸如接触触发式探头，为多向探头，这意味着它们能从多个方向感测工件。但是有些探头是单向的，诸如光学探头和表面抛光探头，这意味着它们仅能从一个方向感测工件，制约了它们所能触及的表面数量。

由于工件的各种形状以及探头头部运动的物理维度和约束，触针末梢有时无法到达工件的表面。因此，就无法获取有关该表面轮廓的信息。

发明内容

本发明的第一方面提供一种用于测量工件表面的装置，包括：

支撑件；

将所述支撑件连接到机器的可移动臂上的连接部件；

用于感测工件表面的单向探头或表面抛光探头；

所述支撑件具有第一构件和第二构件，第一构件被第一马达促动可以围绕第一旋转轴线相对于所述连接部件旋转，第二构件被第二马达促动可以围绕第二旋转轴线相对于所述第一构件旋转，其中所述第二旋转轴线横穿所述第一旋转轴线，且所述单向探头或表面抛光探头可以连接到所述第二构件从而与其一起旋转；

其中设置一旋转部件，用于允许所述单向探头或表面抛光探头围绕第三旋转轴线相对于所述支撑件旋转；

其特征在于，所述单向探头或表面抛光探头在横穿第三旋转轴线的方向上感测表面。

优选设置保持件，用来在所述支撑件相对于所述表面感测设备旋转时保持所述表面感测设备静止。

具有优势的是，在所述保持件和所述表面感测设备其中之一上设置销，所述销可以与所述保持件和所述表面感测设备中的另一个上的至少一个凹部啮合，用来在所述支撑件相对于所述表面感测设备旋转的过程中保持所述表面感测设备静止。

优选所述支撑件的所述第一和第二旋转轴线正交。

具有优势的是，所述表面感测设备的所述第三旋转轴线与所述支撑件的所述第二旋转轴线相交。

在某些情况下，所述表面感测设备的所述第三旋转轴线是所述表面感测设备的基本上纵向的轴线。但是，替代地，所述第三旋转轴线例如可以与所述表面感测设备的所述纵向轴线成一定角度。

所述探头或触针围绕所述第三轴线的旋转可以允许单向探头用作多向探头，增加了该单向探头可以触及的表面数目。

在某些实施方式中，所述表面感测设备在横穿或偏离所述第三旋转轴线的方向上感测一个或多个表面。在另一些实施方式中，所述表面感测设备可以例如在所述表面感测设备的第三旋转轴线的方向上感测一个或多个表面。