[发明专利]表面感测装置

说明书

技术领域

本发明涉及表面感测装置，其用于位置确定设备中，所述位置确定设备诸如坐标测量机器(CMM)、扫描仪、机床或检查/测量机器人。

背景技术

这种位置确定设备(例如见US-A-3,727,119，其描述了CMM)被用于测量工件，并且通常包括臂，所述臂可以相对于支撑工件的台沿着三个方向x、y、z移动。通过机器上的传感器测量所述臂沿方向x，y和z的每一个的运动，并且设置在臂上的探针产生表示待测量工件表面与臂之间的关系的信号。因此可以确定表面的位置。

在替换设备中，例如在一些类型的机床中，台沿x和y移动并且臂沿z移动。

已知提供固定至坐标测量机器的扫描探针设备，如美国专利公开No.US2006/0010701所描述的。这种扫描探针设备包括探针头以及具有触针的探针组件，所述探针头可以相对于固定结构围绕两个彼此垂直的轴线旋转。在使用期间，所述头被安装在机器的臂上，其中一个轴线与臂的轴线对准。与头的旋转轴线的每一个关联的传感器确定探针组件的轴线相对于机器的臂轴线的方位。

已知探针头的另一个例子是瑞尼斯豪PH9。PH9是两轴线电动探针头，其通过两个串联的转子确定探针的方位。转子的每一个可以占据围绕其旋转轴线等间距设置的多个运动静止位置中的其中一个。EP0392660涉及这种探针头的一种手动操作型式，其用于不具有电脑控制的机器上。

为了执行不同类型的测量操作，经常期望在扫描操作期间或扫描操作之间用一种探针组件更换另一种探针组件。这可以通过从两轴线探针头移除运动学安装的探针并且用另一种具有运动支座的探针代替它而实现。在EP0523906中描述了一种用于更换探针更加可重复的方法，其中探针头包括支撑件以及携带探针的转子组件，所述转子组件被可移除地安装至所述支撑件。转子是可移除的，使得可以实现用一个探针更换另一个探针。转子还是可转位的以便提供探针相对于支撑件的旋转。

当应用安装在探针头上的探针执行扫描操作时，机器和/或探针头使得触针尖端按照来自机器控制器的指示在工件表面上移动，以便收集关于工件表面的数据。通过由机器的测量传感器和探针头提供的信号，以及通过对表面感测装置的尺寸的了解，可以对触针尖端的位置进行预测，因此对表面的位置进行预测。典型的工件可以例如是汽车发动机组，其具有以各种角度布置的许多孔。期望获得来自工件整个表面的信息；因此触针必须能够到达所有的表面。

许多探针，例如那些具有球形触针的探针(诸如接触触发探针)，是多方向的；这意味着它们能够沿许多方向感测工件。然而，一些探针是单方向的，诸如光学探针和表面抛光探针；这意味着它们仅仅能够沿一个方向感测工件，从而限制了它们可以到达的表面的数目。

由于工件的变化形状，以及探针头运动的物理尺寸和限制，触针尖端有时不能到达工件的表面。因此，不能获得关于表面轮廓的信息。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种应用设备确定表面感测装置的方位的方法，所述设备包括支撑件和表面感测装置，所述支撑件可附接至机器的可移动臂，所述支撑件包括可围绕第一旋转轴线旋转的第一构件，所述表面感测装置用于感测工件的表面，所述表面感测装置被可释放地直接或间接地连接至所述第一构件以便与其一起旋转，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

断开所述表面感测装置与所述支撑件的连接，所述表面感测装置沿第一方位与所述支撑件连接；

相对于所述表面感测装置和所述支撑件的其中一个旋转所述表面感测装置和所述支撑件的另一个；

沿第二方位重新连接所述表面感测装置与所述支撑件。

优选地，所述断开表面感测装置与支撑件的连接的步骤包括将表面感测装置保持在一支架中。

更优选地，机器的可移动臂将所述表面感测装置移动到所述支架中。

通过第一电机便利地致动支撑件的第一构件围绕第一旋转轴线的旋转。

优选地，表面感测装置和支撑件的其中一个相对于另一个的旋转是围绕所述第一轴线并且通过第一电机实施的。

替换地，表面感测装置和支撑件的其中一个相对于另一个的旋转可以便利地通过支架上的旋转器实施。

有利地，所述重新连接支撑件和表面感测装置的步骤包括移动机器的可移动臂，使得支撑件与表面感测装置连接。

方便地，所述方法进一步包括测量工件的表面的步骤。

更便利地，测量工件的表面包括扫描工件的表面。

当所述表面感测装置沿着有限数目的方向感测时(诸如单方向探针)，所述方法是特别有利的。

优选地，表面感测装置是表面抛光探针。