[发明专利]路径规划方法

说明书

本申请是2007年10月25日进入中国国家阶段的国际申请（申请号PCT/GB2006/001335，申请日2006年4月12日）、国家申请号为200680014059.X的专利申请的分案申请。

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，该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。因此这种测头可以绕这两个轴线按角度来定位，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不同的取向（orientation）来定位测头。

WO 90/07079公开了安装在座标定位机上的这种电动扫描头适合用于扫描诸如孔腔（bore）的表面轮廓。这通过利用座标定位机沿着表面轮廓的标称中心线移动电动扫描头来进行。通过绕正交轴线的其中之一或两个来旋转扫描头围绕表面轮廓移动测头末端。但是这种性质的产品还没有商品化。

对于大多数表面形状，这是一个简单的过程。然而，我们已经发现，当测头的角度变得基本上平行于其中一个旋转轴的时候，以下称为“临界角”，这种扫描方法产生在扫描头的角运动中的不连续性。这种不连续性是由于需要绕一个轴线的无穷大的旋转速度和绕另一个轴线的旋转速度的阶跃变化而导致绕这两个轴线的无穷大加速度所引起的。类似地，对于测头的角度接近这种临界角的轮廓扫描，扫描头角运动的快速变化导致接近无穷大的角加速度。由于这样的运动不能实现，利用上述方法实际不可能扫描那些导致测头按临界角或接近临界角来取向的表面轮廓。

术语“临界角问题”用来指由于一个或多个角度值（绕A1和A2的速度和加速度）超过了允许值所引起的问题。因此该术语是指要求探针在扫描头的角运动中存在不连续性的某些点的扫描，以及是指要求探头移动到足够接近其中一个角度值超过预定值的临界角的扫描（通常是由于硬件限制）。

正如所述的，当扫描具有中心线的轮廓时，扫描头沿着该中心线垂直地移动。但是，业已发现，对于该轮廓的某个取向可能遇到临界角。这种取向在以下称为“临界角取向”。

发明内容

本发明的第一方面提供一种用于规划设备轨迹的方法，所述设备安装在座标定位设备上，其中可操作该座标定位设备以产生所述设备与所述座标定位设备的表面之间的相对运动，并且其中该设备包括驱动器，用于产生绕两个或更多个轴线的旋转运动，该方法包括如下步骤：

对于给定的轨迹，判断该设备绕该设备旋转轴线的角速度或加速度是否将超过预定阈值；

并且如果超过，调整参数，使得该设备绕所述旋转轴线的角速度或加速度不超过预定阈值；

所述设备可以包括探头。表面检测装置可以安装在所述探头上。

调整参数的步骤可以包括选择新的轨迹，以使得该设备绕所述旋转轴线的旋转速度或加速度低于所述阈值。该新的轨迹可以是平行于先前轨迹的偏移。

在优选实施例中该设备是探头，该探头安装有表面检测装置，并且其中该先前轨迹是被所述表面检测装置检测的表面轮廓的标称中心线，而所述新轨迹是平行于所述中心线的偏移。

调整参数的步骤可以包括重新取向该表面轮廓和/或改变安装在所述设备上的装置的角速度。

该设备可以包括探头，该探头具有安装在其上的探针，该探针具有测头，其中调整扫描参数的步骤可以包括改变该测头的长度。可选地，该设备可以包括探头，该探头具有安装在其上的非接触式探针的，其中调节扫描参数的步骤可以包括改变该非接触探针的偏移。

该探头通过将表面检测装置驱动到在表面轮廓上的标称要求的各位置点来移动该表面检测装置，并且可以选择这些点之间的间隙以使得该探头绕所述旋转轴线的角速度或加速度不超过所述预定的阈值。

本发明的第二方面提供一种用于规划设备轨迹的装备，所述设备安装在座标定位设备上，其中，可操作该座标定位设备用于产生所述设备与所述座标定位设备的表面之间的相对运动，并且其中，该设备包括驱动器，用于产生绕两个或更多个轴线的旋转运动，所述装备包括执行以下步骤的计算装置：

对于给定的轨迹，判断所述设备绕该设备旋转轴线的角速度或加速度将是否要超过预定阈值；

并且如果超过，调整参数，使得该设备绕所述旋转轴线的角速度或加速度不超过预定阈值。