[发明专利]用于测量机器的具有多个传感器的铰接头

说明书

一种铰接传感器头包括三个不同的传感器模块。传感器模块中的第一传感器模块被携带在延伸柄上，该延伸柄以可枢转方式被从铰接腕安装。携带传感器模块中的第二传感器模块和第三传感器模块的外壳被可释放地紧固到延伸柄。第二传感器模块和第三传感器模块被外壳携带成相对于第一传感器模块的取向处于固定角度取向。

技术领域

本发明涉及坐标测量机器的铰接传感器头和传感器测量系统。

背景技术

铰接传感器头用于改变传感器（特别是探头）的取向，以便访问在工件或其他测试对象上的不同形式和取向的特征。虽然坐标测量机器通常包括多个轴线以使得探头或其他形式的传感器相对于处于测量的测试对象进行相对运动，但铰接传感器头通常提供一个或更多个旋转轴线，这能够快速且高效地调整探头或其他类型传感器的取向以便适应测试对象上的不同特征及其取向。

通常需要具有不同大小、敏感度或数据获取类型的不同构造的探头和其他传感器以便更精确地或更全面地测量具有不同类型和表面设置的测试对象。这样，铰接传感器头通常适于使用可互换的探头或其他传感器。除了可以手动更换探头或其他传感器之外，自动更换系统也可以在对接站内存储替代性探头或其他传感器并且当需要时传感器头能够从其测量位置移出到对接站以及从对接站移走以便更换探头或传感器。然而，即使是自动更换系统也会消耗宝贵的测量时间，这不仅是因为更换探头或其他传感器所需的机械动作，而且还因为如下过程中的一个或多个：为了在公共参考系内继续进行测量操作而重新定位、重新定向和重新校准替换的探头或其他传感器。时间消耗和测量连续性的问题在更换不同类型传感器期间特别成问题。

发明内容

本发明在其优选实施例中的一个或更多个中通过一种铰接传感器头设想了一种更通用的、高效的且准确的测量机器，该铰接传感器头被设置成携带处于固定的相对取向的一系列不同类型的传感器。例如，铰接传感器头能够被设置成携带接触式探头并且一同携带深度感测激光器和视觉传感器，其具有相对彼此处于公共角度取向且与接触式探头的测量轴线处于预定角度关系的测量轴线。

本发明的一种实施例是基于一种铰接传感器头，其具有被携带在延伸柄上的第一传感器模块，该延伸柄以可枢转方式被从铰接腕安装。携带第二传感器模块和第三传感器模块的外壳被紧固到延伸柄。第二传感器模块和第三传感器模块被外壳携带成相对于第一传感器模块的取向处于固定角度取向。

优选地，第一传感器模块、第二传感器模块和第三传感器模块被设置成以不同方式收集关于测试对象的信息。例如，第一传感器模块可以是接触式探头的一部分，该接触式探头从触针相对于测试对象的相对物理位移来收集信息，第二传感器模块可以是深度感测激光器的一部分，该深度感测激光器从来自测试对象的激光束反射来收集信息，并且第三传感器模块可以是视觉传感器的一部分，该视觉传感器从获取于测试对象的相机图像来收集信息。视觉传感器优选地包括同轴光源。

优选地，三个传感器模块中的每个均具有参考测量位置，该参考测量位置通过铰接传感器头的位移而相对于其他传感器模块的参考测量位置被校准。因此，在测试对象上的同一位置能够通过铰接传感器头的经校准的位移由三个传感器模块中的每个测量。在此方面，三个传感器模块中的每个均包括测量轴线，并且第二传感器模块和第三传感器模块的测量轴线优选地共用与第一传感器模块的测量轴线呈预定角度关系的公共固定角度取向。更优选地，所有三个传感器模块的测量轴线平行地延伸。