[发明专利]用于测量物体的各种性质的系统和方法

说明书

一种适于执行用于测量物体的各种性质的方法的设备，所述方法包括：将第一测量装置安装到关节臂坐标测量机的端部，使用所述第一测量装置测量物体的表面的三维坐标，将第二测量装置安装到所述关节臂坐标测量机的所述端部，以及在测量了所述三维坐标之后，使用所述第二测量装置测量所述物体的第二性质。

技术领域

本发明涉及坐标测量机，并且更具体地涉及具有各种类型的扫描仪的坐标测量机。

背景技术

直线测量系统，也称为坐标测量机(CMM)和关节臂坐标测量机，用于生成高度精确的几何信息。通常，这些仪器捕获物体的结构特性以用于质量控制、电子渲染和/或复制。用于坐标数据获取的常规设备的一个实施例是便携式坐标测量机(PCMM)，便携式坐标测量机是能够在装置的测量范围内进行高度精确测量的便携式装置。这种装置通常包括安装在臂的端部上的探针，该臂包括通过可转动接头连接在一起的多个臂构件。臂的与探针相对的端部通常联接到可移动基部。通常，接头被分解成单个旋转自由度，使用专用旋转换能器来测量每个旋转自由度。在测量期间，臂的探针通常由操作者手动地移动到测量范围中的不同点。在每个测量点处，必须在给定的瞬间时刻确定每个接头的位置。因此，每个换能器输出根据接头在该自由度上的移动而变化的电信号。通常，探针还生成信号。这些位置信号和探针信号通过臂被传送到记录器/分析器。然后，使用位置信号来确定探针在测量范围内的位置，并且因此还确定被测量的物体上的位置(例如，当被探针接触或以其它方式感测时)。参见例如美国专利号5,829,148和7,174,651，其通过引用整体结合于此。

PCMM越来越多地与光学或激光扫描仪结合使用。在这样的应用中，光学或激光扫描仪通常包括光学系统、激光器或其它光源、传感器和电子器件，它们都容纳在一个盒子中。然后，扫描仪盒子继而联接到PCMM的探针端部(例如，探针的一侧)。以这种方式，可以用激光扫描仪收集2维和/或3维数据，并将2维和/或3维数据与PCMM生成的位置信号组合。参见例如美国专利号7,246,030。

而这种PCMM和激光扫描仪组合是有用的。如上所述，PCMM的目的是进行高度精确的测量。因此，存在对改进此类装置的精确性和能力的持续需要。

发明内容

本发明的一个方面是认识到这种现有技术系统遭受许多低效率问题。例如，可能期望使用PCMM来测量物体的表面处的不只是几何坐标，诸如表面下方的性质(例如，使用超声)、表面的组成的数据(例如，使用光谱成像或高光谱成像)、表面粗糙度、表面硬度或其它数据。此外，可能希望能够将该数据与对应的坐标数据相关联。然后，例如，可以生成被测量物体的更完整的描述，包括物体的超出表面的几何形状的各种性质。

在一个实施例中，提供了一种测量物体的各种性质的方法。第一测量装置可以安装到关节臂坐标测量机的端部，并且可以使用第一测量装置来测量物体的表面的三维坐标。然后，第二测量装置可以安装到关节臂坐标测量机的端部，并且在已经测量了三维坐标之后，可以使用第二测量装置测量物体的第二性质。

在另一个实施例中，可以提供一种测量物体的各种性质的方法。可以使用坐标测量装置来测量物体的表面的三维坐标。第二测量装置可以安装到坐标测量装置，并且在已经测量了三维坐标之后，可以使用第二测量装置测量物体的第二性质。

在另一个实施例中，一种被构造成测量物体的表面几何形状及所述物体的至少一个其它性质的装置可包括坐标测量装置、第二测量装置及一个或多个处理器。坐标测量装置可以被构造成通过至少测量坐标测量装置的一部分的位置和定向来测量物体的表面的三维坐标数据。该坐标测量装置还可以包括安装部分，该安装部分被构造成接收第二测量装置，使得该坐标测量装置可以测量第二测量装置的位置和定向。第二测量装置可以安装到安装部分并且被构造成在多个位置处测量不同于物体的表面的三维坐标数据的物体的性质。一个或多个处理器可以被构造成使用物体的表面的三维坐标数据以及第二测量装置的所测量的位置和定向来将由第二测量装置收集的数据与适当的三维坐标相关联。