坐标测量机的配件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可以与测量头进行组合的配件，该测量头诸如为那些应用于坐标测量机(CMM)中的，或者应用于机床中、可编程的机械手或者机器人中的测量头。在实施方式中，本发明涉及一种光源，该光源可邻近CMM的测量探针进行连接，并且允许有选择地照亮测量点。该配件同样可以包括图像获取装置。
【背景技术】
[0002]本领域中已知被布置用于测量机械工件的坐标的定位系统。这样的测量系统的已知变型采用接触探针、扫描探针或视觉探针。
[0003]坐标测量机通常配设有多种模块化配件，包括取向头，该取向头允许根据所期望的测量程序以及被检测的工件的几何形状来为测量探针选择合适的倾斜度。这种取向头可以是可连续动作的装置，其中探针倾斜度可以被设定为任何任意的角度，或者索引装置提供多个离散的倾斜度。
[0004]文献EP0614517描述了一种定位系统，其同时包括摄像机和机械接触探针。这种布置允许通过用探针接触工件或者通过由摄像机获取图像来测量坐标。
[0005]EP 3502388公开了一种用于车削工件的控制系统，其中物体的表面由接触探针来扫描，同时由轮廓显微镜来进行分析。
[0006]这些已知的系统包括两个独立的并行地且同时操作的测量仪器:一个基于接触的系统和一个基于视觉的系统。这些布置通常与传统上应用于坐标测量机中的取向测量头不匹配。
[0007]在测量学领域，还已知应用模块化工具系统，它可以被自动连接至活动测量头，例如EP 1930687中所描述的一样。这样的系统，尤其当它们结合有取向测量头时(如那些在EP1666833和EP 2384851中已知的)允许自动测量复杂的几何结构，例如发动机缸体、空气动力学轮廓或者涡轮机。
[0008]然而，CMM的增加的可能性导致相关的软件程序的编程和调试的更高程度的复杂性，尤其是当试图利用具有较大数量的自由度以及自动工具切换的机器来测量复杂的几何结构时。当工件具有被隐藏的部分以及较大尺寸使得操作者无法容易地在视觉上察看探针的运动时，该任务尤其具有挑战性。在这种情况下，有时需要应用复杂的照明系统，甚至围绕机器移动以跟随探针的移动，甚至在一些情况中，爬上机器工作台。尽管如此，探针的误差和事故也不能避免，尤其是在编程和调试操作过程中。
[0009]因此需要有助于新部件编程以及有利于分析误差和事故的系统。
[0010]此外，三维坐标机在自动质量保障过程中变得越来越普遍。因此希望具有一种系统，该系统可以对测量目标进行更好的追踪。
【发明内容】
[0011 ] 根据本发明，这些目的通过如下装置和方法来实现。
[0012]本发明提供一种用于三维坐标测量机的头部装置，该头部装置能够连接至用于测量工件上的点的坐标的测量探针，并且该头部装置与邻近所述测量探针布置的光源结合，使得所述光源将光投射到坐标需要被测量的点上和/或投射到所述工件上。
[0013]本发明还提供在三维坐标测量机中测量工件的方法，以及防止和分析三维坐标测量机中的事故的方法。
【附图说明】
[0014]借助对实施方式的说明将更好地理解本发明，该实施方式通过示例提供，并且通过附图来示出，其中:
[0015]图1示意性示出了用于三维坐标测量机的铰接式取向头，其配设有根据本发明的
>J-U ρ?α装直。
[0016]图2和图3示意性示出了本发明可能的实施方式。
[0017]图4示意性示出了本发明的装置的变型以及可供该装置安装的铰接式取向头。
[0018]图5是本发明的简化图，示出了本发明和CMM中的控制器之间的信息流。
[0019]图6是本发明的一种变型的简化视图，其中包括用于照明和/或成像的光纤。
[0020]图7示出了本发明的变型，其中具有限制热量向测量头传递的装置。
[0021]附图标记
[0022]A 旋转轴
[0023]B 旋转轴
[0024]9 照明区
[0025]10 配件/光源
[0026]Ila-1lb 触点
[0027]12a_ 12b 销
[0028]13a-13c 磁体
[0029]14 光学指示器
[0030]15 光源
[0031]16 热绝缘
[0032]17 散热片
[0033]18 相机
[0034]19 清晰视野区
[0035]20 支撑件
[0036]25 第一旋转装置
[0037]30 第二旋转装置
[0038]31a-31b 触点
[0039]32b 孔
[0040]33b-33c 磁体
[0041]40 测针/探针
[0042]50 接触探头
[0043]50a-b接触探头
[0044]60接口元件
[0045]70铰接头
[0046]82图像数据的链路
[0047]84电源和LED控制
[0048]90“Z” 轴/CMM 的杆部
[0049]100工位
[0050]110存储装置
[0051]120CCM 控制器
[0052]130头部控制器
[0053]140工件
【具体实施方式】
[0054]在下文中，表述“下”、“上”、“高”、“低”指的是CMM中的接触探针的常规取向，即指的是一种布置方式，其中探针是竖直的并且工件在探针下方。然而这不是本发明的限制性特征，而是为了简化说明语言的一种选择。必须理解的是，本发明可以利用任何任意的空间取向来使用。
[0055]现在将借助图1至3来描述本发明的实施方式。在该示例中，本发明与铰接头70关联，该铰接头用作测量探针40和三维CMM(未示出)之间的接合部。该测量头70具有支撑件20，该支撑件可以与CMM的杆部(通常“Z”轴)连接，并且在支撑件上布置有第一旋转装置25和与第一旋转装置串联的第二旋转装置30。旋转装置25和30以可旋转的方式依次布置，并且能够围绕两个正交轴“A”和“B”(图5和图6中可见)进行转动，由此根据任何空间方向来设定测量探针40的倾斜度。
[0056]以已知的方式，测量头70可以是机动化装置，配设有用于自动设定探针40的倾斜度的致动器，或者能够手动地或由CMM中的致动器进行倾斜和/或转动的被动式可倾斜头。旋转装置25和30的旋转可以是索引的(indexed)或是连续的。尽管本发明有利地结合了铰接头，但本发明还能够与固定测量头相关联，或者具有被直接设置在三维CMM的杆部上的接触探针。
[0057]光源10包括位于其下表面上的多个发光二极管15，用于照亮被测量的工件。光源10的相反表面可以与测量头70连接，并且针对该目的而具有电触点Ila至11b，用于供电和控制发光二极管15，以及具有用于其安置的磁体13a至13c。有利的是，可以在不使用工具的情况下将光源10附接至测量头或者从测量头拆除，并且该光源10可以被存储在工具库中并且由CMM自动从中取出。销12a至12b与旋转装置30上相应的孔32a至32b (在图4中可见)配合，并且单一地确定环10在旋转装置30上的取向。
[0058]发光二极管15可以根据需要被选择用于发出白光或者任何其他可视的红外光或紫外光。在可行的变型中，光源10包括具有不同发射光谱的发光二极管，其可以被有选择地激活。
[0059]在变型中，发光二极管15可以配设有聚光光学系统(例如菲涅耳透镜)，以便在测点上生成集中光束，或者是散射器或发散光学装置，以便获得广阔的照明区域。还可行的是，考虑一种可变光学装置，或者是带有或不带有聚光光学装置的发光二极管组，以便通过有选择地激活二极管组来获得窄的照明光束或者宽的照明光束。
[0060]根据其他变型，光源可以在工件上投射出均匀的照明区域，或投射出具有交替的亮条纹和暗条纹的区域，用于更好地突出高度变化。照明模式在这种情况下也是可以选择的。
[0061]光源优选地包括微处理器或者逻辑电路，以便在内部产生在不同工作模式下LED所需的所有信号，无需不必要地对控制触点的数量进行加倍。
[0062]优选地，光源10具有带中心开口的环形形状，该开口允许测量探针40穿过。该探针可以具有接触探头50，如附图中所示，或者可以是非接触式探针，例如激光探针。
[0063]根据本发明，由探针40所探测的测点通常处于光源10的照明区域中，与测量头70的位置和倾斜度无关。当进行测量和对复杂部件的测量进行编程时，这种布置尤为有利。操作者可以可视地检查探针40相对于被测量的部件的重要特征部的运动，而与可用光无关。针对探针的任何位置和倾斜度，测量元件和测点通常均优选被照亮。
[0064]优选地，光源10在其侧面还包括发光装置，例如可以从任何方向看到的发光二极管1