[发明专利]用于测量装置的光学配置有效
申请号: | 201611179005.0 | 申请日: | 2016-12-19 |
公开(公告)号: | CN106949831B | 公开(公告)日: | 2019-12-03 |
发明(设计)人: | D.W.塞斯科 | 申请(专利权)人: | 株式会社三丰 |
主分类号: | G01B11/00 | 分类号: | G01B11/00 |
代理公司: | 11105 北京市柳沈律师事务所 | 代理人: | 葛青<国际申请>=<国际公布>=<进入国 |
地址: | 日本神*** | 国省代码: | 日本;JP |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 测量 装置 光学 配置 | ||
提供一种扫描探针,以用于坐标测量机。扫描探针包括旋转位置检测配置和轴向位置检测配置,旋转位置检测配置输出表示触针联接部分围绕旋转中心的旋转的X和Y位置信号,轴向位置检测配置输出表示触针联接部分沿着轴向方向的位置的Z位置信号。Z位置信号对轴向检测偏转器在横向于轴向方向的至少一个方向上的运动基本上不敏感。X、Y和Z位置信号可以被处理,以确定触针的接触部分的3D位置,其可以包括利用Z位置信号结合扫描探针的已知三角学,从X或Y位置信号中的至少一个移除轴向运动交叉耦合分量。
技术领域
本公开涉及精确计量学,并且更特别地涉及用于坐标测量机的探针的感测配置。
背景技术
坐标测量机(CMM)可以获得被测工件的测量值。在美国专利No.8,438,746中描述了一个示例性现有技术CMM,其全部内容通过引用并入本文,所述CMM包括于测量工件的探针、用于移动探针的移动机构、以及用于控制移动的控制器。在美国专利No.7,652,275中描述了包括表面扫描探针的CMM,其全部内容通过引用并入本文。如其中所公开的,机械接触探针或光学探针可以扫描工件表面。
在美国专利No.6,971,183(’183专利)中还描述了采用机械接触探针的CMM,其全部内容通过引用并入本文。其中公开的探针包括具有表面接触部分的触针、轴向运动机构和旋转运动机构。轴向运动机构包括移动构件,其允许接触部分在测量探头的中心轴线方向(也称为Z方向或轴向方向)上移动。旋转运动机构包括旋转构件,其允许接触部分垂直于Z方向移动。轴向运动机构嵌套在旋转运动机构内。接触部分位置和/或工件表面坐标是基于旋转构件的位移以及轴向运动移动构件的轴向位移而确定的。
诸如’183专利中公开的那些的运动机构和/或常规位移检测器布置可能相对昂贵和/或易受由于机构和/或检测器缺陷引起的各种“交叉耦合”误差的影响。需要一种探针的感测配置,其中位移检测器布置可以相对较便宜,同时尽管在合理预期的机制和/或检测器缺陷的情况下,也拒绝各种“交叉耦合”误差。
发明内容
提供本发明内容,以便以简化的形式介绍将在下文的具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征,也并非旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
提供一种在3轴上响应的扫描探针,以用于测量机(例如,CMM)。扫描探针包括触针悬挂部分和触针位置检测部分。触针悬挂部分包括触针联接部分,其配置为刚性地联接至触针;以及触针运动机构,其配置为实现触针联接部分沿着轴向方向的轴向运动、以及触针联接部分围绕旋转中心的旋转运动。触针位置检测部分包括光源配置、旋转位置检测配置和轴向位置检测配置。
在各种实施方式中,旋转位置检测配置包括旋转检测光束路径、旋转检测偏转器和旋转检测器部分。旋转检测光束路径配置为接收来自光源配置的光。旋转检测偏转器沿着旋转检测光束路径定位,并且联接至触针悬挂部分。旋转检测器部分接收来自旋转检测偏转器的可变偏转光束,并且输出表示触针联接部分围绕旋转中心的旋转的X和Y位置信号。
在各种实施方式中,轴向位置检测配置包括轴向检测光束路径、轴向检测偏转器和轴向检测器部分。轴向检测光束路径配置为接收来自光源配置的光。轴向检测偏转器沿着轴向检测光束路径定位,并且联接至触针悬挂部分,以响应于轴向运动在轴向方向上移动。轴向检测偏转器还响应于旋转运动在横向于轴向方向的至少一个方向上移动。轴向检测器部分接收来自轴向检测偏转器的可变偏转光束,并且输出表示触针联接部分沿着轴向方向的位置的Z位置信号。轴向位置检测配置被配置为使得Z位置信号对轴向检测偏转器在横向于轴向方向的至少一个方向上的运动基本上不敏感。
附图说明
图1是示出了测量系统的各种典型部件的示意图,其包括利用例如本文所公开的扫描探针的CMM;
图2是示出了联接至CMM并且提供X、Y和Z位置信号的扫描探针的各种元件的框图;
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