[发明专利]超轻及超准确的便携式坐标测量机

说明书

一种便携式坐标测量机(CMM)，包括带有转动接头的铰接臂。转动接头中的至少一个包括：轴承；与轴承的内径接合的轴，所述轴配置为绕轴承的转动轴线转动；具有至少一个端口的壳体，所述端口与轴承中的至少一个的外径接合；以及至少一个转换器，所述转换器配置为输出与轴相对于壳体绕转动轴线的转动角度相对应的角度信号。所述轴没有直径大于第一轴承或第二轴承的内径的部分，或者壳体的至少一个端口没有直径窄于第一轴承或第二轴承的外径的部分。

本申请是分案申请，其原案申请是申请号为PCT/US2018/027511、申请日为2018年4月13日的PCT申请并且于2019年12月4日进入中国国家阶段，国家申请号为201880037099.9，名为“超轻及超准确的便携式坐标测量机”。

技术领域

本公开总体上涉及一种坐标测量机，并且更具体地涉及一种高准确度、超轻量便携式坐标测量机。

背景技术

坐标测量机尤其用于测量三维空间中的点。坐标测量机例如跟踪笛卡尔坐标空间(x,y,z)中的测量点。坐标测量机通常由支架和跟踪系统组成。支架可以用作参考点，跟踪系统相对于所述参考点以可测量的方式在空间中移动。便携式坐标测量机的跟踪系统可以包括在一端附接到支架的铰接臂以及在另一端的测量探头。

为了测量的有用性，其必须是准确的。然而，由于诸如温度和负载条件等因素，难以实现非常高的准确度。特别是在便携式坐标测量机中，由热变化或由负载变化所引起的臂的变形对测量的准确度产生负面影响。因此，就其性能而言，传统的便携式坐标测量机不如传统的非便携式坐标测量机准确。

可以进行准确度改进。然而传统地，这种改进伴随着坐标测量机的质量和/或重量的显著增加。改进了准确度的传统便携式坐标测量机体积庞大且笨重。对于坐标测量机，特别是便携式坐标测量机而言，这些是不期望的特性。此外，还没有实现一种用于构造和组装坐标测量机的接头(特别是长接头)的方法以具有所要求的精度，从而获得准确的测量。

发明内容

本公开提供了一种比现有技术的坐标测量机更加准确的便携式坐标测量机(CMM)。特别地，本文所公开的CMM也更加轻并且体积更小。

在本发明的第一方面，CMM包括转动接头，所述转动接头的轴没有直径大于接头的轴承的内径的部分，和/或所述转动接头的壳体具有轴承接合端口，所述端口没有直径窄于接头的轴承的外径的部分。

在本发明的另一方面，转动接头中的至少一个包括可操作地耦接到轴和壳体的转动阻尼器，并且该转动阻尼器配置为提供轴转动运动绕转动轴线的转动运动的可控阻尼。

在本发明的另一方面，转动阻尼器内置于转动接头中的至少一个内以提供轴转动运动绕转动轴线的转动运动的可控阻尼。

在本发明的另一方面，转动接头中的至少一个包括转动阻尼机构以及可操作地连接到至少一个转换器的电路，其中所述转动阻尼机构配置为提供轴转动运动绕转动轴线的转动运动的可控阻尼，并且所述电路配置为基于角度信号和时间输出与轴转动运动绕转动轴线的转动运动的速度相对应的速度信号和方向信号，所述电路进一步配置为将速度信号与预定的速度阈值进行比较以确定是否转动运动的速度过快或由过度扭矩导致。

在本发明的另一方面，转动接头中的至少一个包括转动阻尼机构和至少一个应变计，其中所述转动阻尼机构配置为提供轴转动运动绕转动轴线的转动运动的可控阻尼，并且所述至少一个应变计可操作地耦接到轴和壳体中的至少一个，并且配置为感测由于轴转动运动绕转动轴线的转动运动而在轴和壳体中的至少一个上引起的应变并输出应变信号，其中测量探头的位置可以部分基于应变信号进行校正。

在本发明的另一方面，在多个接头中的至少一个接头中，以下部件由钢制成：a)与第一轴承和第二轴承中的至少一个的内径接合的轴，以及b)壳体的接合了第一轴承和第二轴承中的至少一个的外径的端口。