專利名稱：用于表面測量的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量表面特征的裝置和方法，特別是通過形成所述表面的數(shù)字化圖像來測量表面特征的裝置和方法。本發(fā)明還涉及一種使用活動連接探頭進行適應(yīng)性掃描的方法，所述活動連接探頭能夠圍繞安裝在坐標(biāo)定位機器上的兩個或多個軸線對表面感測設(shè)備進行定向，所述坐標(biāo)定位機器
例如是坐標(biāo)測量機器(CMM)、機床、活動連接臂，等等。
背景技術(shù)：
根據(jù)常規(guī)操作，當(dāng)制造出來工件之后，在坐標(biāo)測量機器(CMM)上對其進行;險查，所述坐標(biāo)測量機器具有軸，所述軸能夠在機床的工作空間內(nèi)在X、 Y和Z三個正交方向被驅(qū)動。所述軸可以攜帶測量探針，所述測量探針在檢測被檢查(例如通過測量探針的觸針與所述表面之間發(fā)生接觸而進行檢查)的工件的表面時產(chǎn)生信號。
常見地，CMM包括被編程以在工件上的各種位置讀取一系列坐標(biāo)數(shù)據(jù)讀數(shù)的計算機，從而對工件的所需尺寸進行完整的檢查。然后能夠確定工件是否具有可接受的質(zhì)量，或者是否應(yīng)當(dāng)拒絕該工件。
模擬(或掃描)接觸探針通常包括具有可偏轉(zhuǎn)觸針的外殼。所述觸針具有表面接觸末端，并且通過變換器測量其相對靜止位置的偏轉(zhuǎn)。使用觸針偏轉(zhuǎn)與CMM位置的組合來確定觸針末端的位置(因此確定觸針末端所接觸的表面上的點的坐標(biāo))。GB 1551218中描述了這種模擬探針。
已知可以將測量探針安裝在活動連接探頭上，所述探頭能夠使得測量探針的定向發(fā)生變化，所述測量探針通常是圍繞兩個或多個軸線定向。這種活動連接4笨頭在歐洲專利EP 0402440中有描述。所述活動連接探針能夠圍繞第一正交軸線和第二正交軸線旋轉(zhuǎn)。在所述活動連接探頭中設(shè)置馬達和變換器，從而使得測量探針能夠連續(xù)地圍繞所述活動連接探頭的旋轉(zhuǎn)軸線定位，
5從計算機得到位置反饋。
已經(jīng)被證明難以使用常規(guī)技術(shù)進行測量的特征是閥座。閥座由于其在內(nèi)燃機中的使用因而在汽車工業(yè)中具有特別的重要性。錯誤安裝的閥門會影響發(fā)動機的效率，原因是閥盤和閥座之間的密封不良或者是閥座的位置影響閥門充分地開啟。在引起不當(dāng)安裝的閥座的機械加工中存在四個主要因素。閥
座在閥體中的高度，這會阻礙閥門適當(dāng)?shù)亻_啟或關(guān)閉；閥座的形狀，如果閥座的形狀不是均勻的圓形，會阻礙良好配合并因此導(dǎo)致泄漏；閥座在閥體中的橫向位置的誤差，該因素會影響配合；以及閥座在閥體中的角度的誤差，該因素會導(dǎo)致僅僅在閥盤和閥座之間發(fā)生線接觸。
使用常規(guī)技術(shù)測量閥座是困難的且耗時的。通常，通過沿著從閥座頂部到閥座底部的四條線進行測量來常規(guī)地測量閥門，其中每條線繞閥座的周長間隔90度；這些測量使得能夠確定閥座的輪廓。通過在特定高度沿著環(huán)形測量路徑運動來使用導(dǎo)向器確定形狀和共中心性，從而測量閥座的周長。通常使用安裝在CMM的軸上的模擬接觸探針進行這些測量，缺點是測量速度比較慢。這些測量用于確定閥座的直徑是否在公差范圍內(nèi)。然而，僅僅能夠獲得四條測量線的數(shù)據(jù)(即，不能獲得四條測量線之間的數(shù)據(jù))。而且，由于測量點的分布，難以確定閥座的圓形(圓度)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第 一方面提供一種確定表面特征的尺寸和位置的方法，所述方法包括以下步驟
(a) 從由表面特征的表面測量結(jié)果獲得的多個數(shù)據(jù)點產(chǎn)生所述表面特征的數(shù)字化圖像；
(b) 將所述數(shù)字化圖像與所述表面特征的標(biāo)稱圖像擬合；以及
(c) 確定所述數(shù)字化圖像與所述標(biāo)稱圖像的偏差，由此確定所述表面特征的尺寸、位置和形狀偏差中的至少一個。
通過使用安裝在坐標(biāo)定位裝置上的表面感測設(shè)備，可以收集從所述特征的表面測量結(jié)果獲得的多個數(shù)據(jù)點。所述表面感測設(shè)備可以包括測量探針，所述探針優(yōu)選安裝在活動連接探頭上，所述探頭使得所述測量探針能夠圍繞兩個或多個軸線旋轉(zhuǎn)。所述表面感測設(shè)備優(yōu)選是接觸探針。所述坐標(biāo)定位裝
6置可以包括坐標(biāo)測量機器(CMM)、機床、非笛卡爾機器、活動連接臂、機器人臂或手動CMM。
產(chǎn)生數(shù)字化圖像的步驟優(yōu)選在軟件中實施(即，借助計算機程序)。優(yōu)選地，在載體，例如CD、 USB棒或其他介質(zhì)上提供所述計算機程序，當(dāng)所述計算機程序被裝載到計算機上時其實施本發(fā)明。還可以從互聯(lián)網(wǎng)上直接下載所述計算機程序。
在步驟(b)中將所述數(shù)字化圖像與標(biāo)稱圖像擬合的步驟優(yōu)選借助最佳擬合方法例如最小二乘方法進行。優(yōu)選地，多個數(shù)據(jù)點所涉及的表面積大于所述表面特征的表面積。所述數(shù)字化圖像的不同部分可以進而擬合到標(biāo)稱圖像中。每個部分可以處于沿著所述表面特征的中心線的不同位置上。
所述標(biāo)稱圖像可以包括所述表面特征的CAD圖像。
在步驟(c)中確定的所述數(shù)字化圖像與所述標(biāo)稱圖像的偏差可以用于確定所述表面特征在零件中的橫向位置、所述表面特征在零件中的高度以及所述表面特征在零件中的角度。這一偏差可以用于確定所述表面特征的坐標(biāo)或者用于確定所述表面特征是否處于標(biāo)稱數(shù)據(jù)的公差范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，所述多個數(shù)據(jù)點獲自所述特征的接觸式表面測量結(jié)果。
優(yōu)選地，從螺旋測量輪廓收集所述表面測量結(jié)果。
本發(fā)明的第二方面提供一種用于確定表面特征的尺寸和位置的計算機程序，所述計算機程序包括適于在計算機上執(zhí)行時實施上述步驟的代碼。
本發(fā)明的第三方面包括一種用于掃描表面特征的方法，所述表面特征具有中心線和不一致的半徑，使用安裝在活動連接探頭上的表面感測設(shè)備進行掃描，所述活動連接探頭使得能夠繞兩個或多個軸線旋轉(zhuǎn)，所述活動連接探頭安裝在坐標(biāo)定位裝置上，所述方法包括以下步驟
對所述坐標(biāo)定位裝置進行編程，從而使所述活動連接探頭沿著所述表面輪廓的中心線運動；
對所述活動連接探頭進行編程，從而使所述表面感測設(shè)備在具有恒定半徑的圓環(huán)中運動；
確定在進行測量時所述測量探針是否處于其測量范圍內(nèi)；以及
調(diào)整所述活動連接探頭的運動，使得所述表面感測設(shè)備以一定的角度定位從而保持其位于其測量范圍內(nèi)。優(yōu)選地，所述表面感測設(shè)備是測量探針。所述測量探針可以包括接觸測量探針，更優(yōu)選地，包括模擬探針。
優(yōu)選地，所述測量是接觸式測量。
本發(fā)明的第四方面提供一種用于掃描表面特征的裝置，所述表面特征具有中心線和不一致的半徑，使用安裝在活動連接探頭上的表面感測設(shè)備并且使用計算機進行掃描，所述活動連接探頭使得能夠繞兩個或多個軸線旋轉(zhuǎn)，
所述活動連接探頭安裝在坐標(biāo)定位裝置上，所述計算機能夠執(zhí)行以下步驟對所述坐標(biāo)定位裝置進行編程，從而使所述活動連接探頭沿著所迷表面
輪廓的中心線運動；
對所述活動連接探頭進行編程，從而使所述表面感測設(shè)備在具有恒定半
徑的圓環(huán)中運動；
確定在進行測量時所述測量探針是否處于其測量范圍內(nèi)；以及調(diào)整所述活動連接探頭的運動，使得所述表面感測設(shè)備以一定的角度定
位從而保持其位于其測量范圍內(nèi)。
本發(fā)明的第五方面提供一種確定閥座的尺寸和位置的方法，所述方法包
括以下步驟
(a) 沿螺旋路徑測量閥座的表面；
(b) 從由閥座的表面測量結(jié)果獲得的多個數(shù)據(jù)點產(chǎn)生所述閥座的表面的數(shù)字化圖像；
(c) 將所述數(shù)字化圖像與所述閥座的表面的標(biāo)稱圖像擬合。優(yōu)選地，步驟(a)中的所述測量是接觸式測量。
在優(yōu)選實施方式中，所述方法包括以下額外步驟確定所述數(shù)字化圖像與所述標(biāo)稱圖像的偏差。所述偏差可以用于確定所述表面特征的尺寸、位置和形狀偏差中的至少一個。


下面參考以下附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的實例圖1是閥體中的閥座的立體圖；圖2是圖1的閥座的側(cè)視橫截面圖；圖3是閥盤的側(cè)3見8圖4是安裝在坐標(biāo)測量機器上的活動連接探頭的立體圖；圖5是活動連接探頭和測量探針的立體圖6是借助安裝在活動連接探頭上的測量探針測量的閥座的示意圖；圖7是顯示確定表面特征的尺寸和位置的步驟的流程圖；圖8是閥座的數(shù)字化數(shù)據(jù)的示意圖；以及圖9是閥座的圓錐形表面的側(cè)視橫截面圖。
具體實施例方式
圖1和圖2分別示出了閥座的立體圖和橫截面圖。圖3示出了用于插入閥座中的閥盤的側(cè)視圖。這些閥門具有例如汽車發(fā)動機的氣缸蓋中存在的類型。
閥座IO定位于閥體12中。所述閥座包括圓錐形表面14，所述圓錐形表面14限定閥體內(nèi)的凹槽，其通向圓柱形孔16。所述閥盤18包括圓柱形桿20,所述圓柱形桿20的尺寸能夠緊密地安裝在閥座的圓柱形孔中。在所述圓柱形桿20的一端設(shè)置有盤構(gòu)件22,所述盤構(gòu)件22具有位于其周向表面上的圓錐形表面24。所述閥座和所述閥盤的盤構(gòu)件具有相對應(yīng)的圓錐形表面14和24,它們在所述閥盤被插入到閥座中時形成密封件。
為了使閥門能夠良好工作，需要在閥座和閥盤的圓錐形表面之間實現(xiàn)良好配合。但是，如果閥座的圓錐形表面的形狀或位置不正確，則密封質(zhì)量會受到影響。例如，閥座的圓錐形表面可能會具有不正確的尺寸或者可能不是精確的圓形?？赡芤呀?jīng)在不正確的橫向位置或在不正確的高度機械加工了所述圓錐形表面，或者可能已經(jīng)以不正確的角度機械加工了所述圓錐形表面。
圖4示出了用于根據(jù)本發(fā)明測量閥座的裝置。包含閥座的工件安裝在坐標(biāo)定位裝置，例如坐標(biāo)測量機器(CMM) 30上。CMM30具有臺32,在所述臺32上安裝有工件。Z柱相對于所述臺32可以在X、 Y和Z方向上運動，該運動由一系列托架36、 38和34實現(xiàn)，所述托架36、 38和34能夠分別在X、 Y和Z方向上運動，每個托架上都設(shè)有支承裝置、馬達和變換器(未示出)。
在CMM的Z柱34上安裝有活動連接〗笨頭40，所述活動連接探頭提供安裝在其上的表面感測設(shè)備例如測量探針的旋轉(zhuǎn)運動。參考圖5更加詳細地描述了所述活動連接探頭。
如圖5所示，所述活動連接掃描探頭40包括由安裝在Z柱34上的第一外殼42形成的固定部件。所述第一外殼42支承活動部件46，所述活動部件46可以借助馬達(未示出)相對于所述第一外殼42繞軸線Al旋轉(zhuǎn)?；顒硬考?4固定在第二外殼46上，所述第二外殼46進而支承軸48，所述軸48可以借助馬達(未示出)相對于所述第二外殼46繞軸線A2旋轉(zhuǎn)，軸線A2基本上垂直于軸線Al。
表面感測設(shè)備在該實例中是接觸測量探針50,其安裝在所述活動連接探頭的軸48上。所述接觸測量#:針50上設(shè)有^:針外殼52和可偏轉(zhuǎn)觸針54,所述可偏轉(zhuǎn)觸針54具有工件接觸末端56。
上述布置使得所述活動連接探頭的馬達能夠?qū)y量探針50的工件接觸末端56有角度地繞軸線A1或A2定位，并且CMM的馬達(未示出)能夠?qū)⑺龌顒舆B接探頭線性地定位在CMM的三維坐標(biāo)框架內(nèi)的任何位置，從而使觸針末端與正在被掃描的表面處于預(yù)定關(guān)系。
在CMM上設(shè)置有線性位置變換器(未示出)，用于測量所述活動連接探頭的線性位移，并且在所述活動連接探頭上設(shè)置角度位置變換器(未示出)，用于測量觸針圍繞各個軸線Al和A2的角度位移。所述測量探針上還設(shè)置有變換器，用于確定觸針的偏轉(zhuǎn)。
通過控制器來控制CMM和所述活動連接探頭的運動，所述控制器可以包括預(yù)約控制器(bespoke controller)或個人計算機(PC) 58。所述控制器發(fā)送驅(qū)動命令給CMM和活動連接探頭，從而驅(qū)動它們各自的馬達并由此對測量探針進行定位。
所述控制器從CMM、活動連接探頭和測量探針中的變換器接收反饋，使得其能夠確定探針末端的位置。'
所述活動連接探頭可以安裝在其他類型的坐標(biāo)定位裝置上，例如安裝在機床或者手動CMM的主軸上，或者安裝在機器人臂或活動連接臂上。所述坐標(biāo)測量機器并不限于笛卡爾類型的機器，如圖4所示的，還可以是非笛卡爾類型，如國際專利申請WO 95/20747中所描述的。
使用WO 90/07097中公開的用于測量孔的技術(shù)，但是通過調(diào)整掃描以考慮不一致的半徑(即，圓錐形而不是圓柱形表面)來測量閥座的圓錐形表面。圖6示出了正在被圖4和圖5中示出的裝置掃描的豎直閥座的側(cè)視圖。
在第一步驟中，例如從CAD數(shù)據(jù)或從直接測量結(jié)果來確定閥座的中心 線和最大半徑。還測量剛好位于閥座上方和下方的閥座區(qū)域，因此在選^^最 大半徑時必須考慮這一點。
所述活動連接探頭的旋轉(zhuǎn)中心(即，軸線Al和A2的交叉點)與閥座 的中心線對齊。調(diào)節(jié)所述活動連接探頭的A2探頭角度(即，軸48繞軸線 A2的位置)，使得測量探針50的工件接觸末端56與閥座的內(nèi)表面在剛好圓 錐形表面上方的位置發(fā)生接觸。可以調(diào)節(jié)所述活動連接探頭的Al探頭角度 (即，構(gòu)件44繞軸線A1的位置)，從而使工件接觸末端56在圍繞閥座中心 線的環(huán)形路徑上運動。
通過在使工件接觸末端在圍繞軸線Al的環(huán)形路徑上運動的時候使活動 連接探頭沿中心線運動，對包括圓錐形表面的閥座的區(qū)域進行螺旋掃描。螺 旋輪廓的使用具有在單個掃描中進行測量的優(yōu)點，并且該輪廓嗨得益于比 CMM的動態(tài)響應(yīng)更高的活動連接纟笨頭的動態(tài)響應(yīng)。
CMM和活動連接探頭的這種運動產(chǎn)生了沿圓柱形表面的螺旋掃描路 徑。但是，在掃描進行過程中對掃描進行調(diào)整，以適應(yīng)正在測量的區(qū)域的實 際形狀(即，圓錐形表面)。
將所述測量探針保持在限定的測量范圍內(nèi)，例如保持在限定的觸針偏轉(zhuǎn) 范圍內(nèi)(例如，在40-50微米之間)。如果偏轉(zhuǎn)超出了所述范圍，則調(diào)整所 述活動連接探頭的探頭角度，以使偏轉(zhuǎn)回到其范圍內(nèi)。以這樣的方式，對掃 描進行調(diào)整以適應(yīng)表面形狀。
在圖6所示的實例中，調(diào)節(jié)A2探頭角度，以減小環(huán)形掃描的半徑，由 此使測量探頭保持在其限定觸針偏轉(zhuǎn)范圍之內(nèi)。
對于水平閥座或者其他定向，對軸線Al和A2的組合進行調(diào)整，從而 使探頭保持在其測量范圍之內(nèi)。
這種適應(yīng)性掃描的方法具有下面的優(yōu)點可以對簡單的掃描輪廓進行編 程(即，圓錐形表面)，并且在掃描過程中對掃描輪廓進行調(diào)整，從而適合 更為復(fù)雜的形狀，由此提供編程的便易性。
雖然上述實例描述了螺旋形掃描，但是所述掃描還可以包括一系列環(huán)形 掃描，其中所述活動連接探頭沿著中心線逐步地運動。這種適應(yīng)性掃描的技術(shù)適合于其他表面特征，例如鼻錐體。 使用上述測量系統(tǒng)的優(yōu)點在于，由于所述活動連接探頭具有高的取樣速 率，因此所述測量系統(tǒng)使得能夠非?？焖俚禺a(chǎn)生具有高的點密度的測量數(shù) 據(jù)。還可以使用常規(guī)的測量技術(shù)來收集測量數(shù)據(jù)，但是獲得所需數(shù)量的數(shù)據(jù) 所需要的時間表明，這些方法是不實際的。
例如，通過上述方法，可以在不到四分鐘內(nèi)測量12個閥座和36個閥門 導(dǎo)向器，然而，常規(guī)的技術(shù)將需要花費幾乎半個小時。
使用接觸測量探針具有以下優(yōu)點數(shù)據(jù)點具有好的正確率并且具有針對 所測量區(qū)域的詳細細節(jié)，但是也可以使用非接觸測量探針，所述非接觸測量 探針例如是光學(xué)探針、電容探針或電感探針。
一旦已經(jīng)收集了閥座的測量數(shù)據(jù)，就可以使用所述測量數(shù)據(jù)來確定閥座 的位置和/或尺寸，如參考圖7所描述的。
在第一步驟中，通過測量所述表面并由此收集多個數(shù)據(jù)點58來捕獲數(shù) 字化圖像。
所描述的收集測量數(shù)據(jù)的方法使得能夠產(chǎn)生所測量表面的數(shù)字化圖像， 該數(shù)字化圖像具有高的點密度。所述表面現(xiàn)在由一組離散的點來表示。
現(xiàn)在將所述數(shù)字化數(shù)據(jù)與具有所需形式和尺寸的形狀60擬合。對于閥 座實例，使用最小二乘方法將所述數(shù)字化數(shù)據(jù)與具有圓錐形表面的所需尺寸 的圓錐最佳擬合。所述圓錐形表面的所需尺寸可以從設(shè)計凝:據(jù)(例如，CAD 數(shù)據(jù))中得知。還可以使用其他最佳擬合技術(shù)，例如Chebychev技術(shù)。
閥座由多個圓錐組成，并且單獨地對每個感興趣的圓錐進行擬合。
所述數(shù)字化數(shù)據(jù)包含來自閥座上方和閥座下方的數(shù)據(jù)，并且必須在擬合 之前或者在部分?jǐn)M合過程之前去除多余的數(shù)據(jù)。
結(jié)合圖8描述一種去除數(shù)據(jù)的方法。圖8示出了與所掃描區(qū)域的數(shù)字化 圖像有關(guān)的點云數(shù)據(jù)(data cloud )。區(qū)域66中的數(shù)據(jù)是與閥座的圓錐形表面 有關(guān)的測量數(shù)據(jù)，然而，區(qū)域68和區(qū)域70中的數(shù)據(jù)是分別與閥座上方和閥 座下方的區(qū)域有關(guān)的測量數(shù)據(jù)。
選擇數(shù)據(jù)A的條帶，所述條帶包含橫切中心線72的點云數(shù)據(jù)的一部分。 選擇所述條帶的高度h,使其略微小于閥座的圓錐形表面的高度。如上所述， 將數(shù)據(jù)A的這一條帶與圓錐進行擬合。通過使數(shù)據(jù)A的所述條帶沿中心線
1272向上運動，重復(fù)這一方法，使得數(shù)據(jù)的不同重疊條帶與所述圓錐擬合。圖 8示出了已經(jīng)沿中心線向上運動的數(shù)據(jù)條帶B和數(shù)據(jù)條帶C。當(dāng)數(shù)據(jù)條帶與 閥座的圓錐形表面相對應(yīng)時(即，不是上方和下方的區(qū)域)，就實現(xiàn)了最佳 擬合。
一旦所述數(shù)字化圖像已經(jīng)與所述表面特征的標(biāo)稱圖像擬合，就能夠確定 所述數(shù)字化圖像與所述標(biāo)稱圖像的偏差64。這一數(shù)據(jù)將提供閥座在閥體內(nèi)的 橫向位置以及閥座的圓錐形表面的角度。
可以使用閥座的圓錐形表面與標(biāo)稱數(shù)據(jù)的對比結(jié)果來確定閥座是否處 于公差范圍之內(nèi)。與用于測量閥座的常規(guī)技術(shù)不同，能夠獲得針對整個閥座 的數(shù)據(jù)，而不僅僅是閥座的某些區(qū)域的數(shù)據(jù)。
圖9示出了用于確定閥座是否在閥體內(nèi)位于正確的高度的方法。使用最 佳擬合數(shù)據(jù)，在已知的高度h，從閥體內(nèi)的固定表面確定直徑d的數(shù)值。將 直徑d的數(shù)值與該高度處的標(biāo)稱直徑進行對比，并且確定所述直徑是否處于 公差范圍內(nèi)。對于不同的h數(shù)值，可以重復(fù)上述操作。反過來，可以通過選 擇高度來進行上述操作，以匹配已知的直徑。
雖然上述實施方式描述了針對閥座的測量，但是本發(fā)明的使用數(shù)字化數(shù)
特征。在其他應(yīng)用中，對于測量面密封(face seal )，這是特別有用的方法。 對于表面特征而言，不必具有如上所述的相對于中心線的對稱性，但是這的 確便于提高掃描速率。
雖然描述了位于坐標(biāo)測量機器上的活動連接掃描探頭在收集測量數(shù)據(jù) 方面的用途，也可以使用其他的技術(shù)，但是，上述技術(shù)具有高速和高正確率 的優(yōu)點。
與現(xiàn)有技術(shù)形成對照，這種方法具有下面的優(yōu)點能夠收集感興趣的整 個區(qū)域的數(shù)據(jù)，其中在感興趣的區(qū)域上沿線性或環(huán)形路徑獲得離散的測量結(jié) 果。
1權(quán)利要求
1.一種確定表面特征的尺寸和位置的方法，所述方法包括以下步驟(a)從由表面特征的表面測量結(jié)果獲得的多個數(shù)據(jù)點產(chǎn)生所述表面特征的數(shù)字化圖像；(b)將所述數(shù)字化圖像與所述表面特征的標(biāo)稱圖像擬合；以及(c)確定所述數(shù)字化圖像與所述標(biāo)稱圖像的偏差，由此確定所述表面特征的尺寸、位置和形狀偏差中的至少一個。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過使用安裝在坐標(biāo)定位裝置上的 表面感測設(shè)備來收集從所述表面特征的表面測量結(jié)果獲得的多個數(shù)據(jù)點。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述表面感測設(shè)備包括測量探針。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中所述表面感測設(shè)備安裝在活動 連接探頭上，所述活動連接探頭使得測量探針能夠圍繞兩個或多個軸線旋 轉(zhuǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中所述表面感測設(shè)備優(yōu)選是接觸 探針。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中通過最佳擬合方法來實 施步驟(b)中的將所述數(shù)字化圖像與標(biāo)稱圖像擬合的步驟。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述多個數(shù)據(jù)點所涉及 的表面積大于所述表面特征的表面積。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求7所述的方法，其中進而將所述數(shù)字化圖像的不同 部分與標(biāo)稱圖像擬合。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中使用在步驟(c)中確 定的所述數(shù)字化圖像與所述標(biāo)稱圖像的偏差來確定以下至少之一所述表面 特征在零件中的橫向位置、所述表面特征在零件中的高度以及所述表面特征 在零件中的角度。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中從對所述表面特征的 接觸式表面測量結(jié)果獲得所述多個數(shù)據(jù)點。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中從螺旋測量輪廓收集所述表面測量結(jié)果。
12. —種用于確定表面特征的尺寸和位置的計算機程序，所述計算機程 序包含代碼，當(dāng)在計算機上執(zhí)行所述代碼時，所述代碼適于實施根據(jù)權(quán)利要 求1-11中任一項所述的步驟。
13. —種確定閥座的尺寸和位置的方法，所述方法包括以下步驟(a) 沿螺旋路徑測量閥座的表面；(b) 從由閥座的表面測量結(jié)果獲得的多個數(shù)據(jù)點產(chǎn)生所述閥座的表面的 數(shù)字化圖像；(c) 將所述數(shù)字化圖像與所述閥座的表面的標(biāo)稱圖像擬合。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在步驟(a)中的測量是接觸式 測量。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其包括以下額外步驟確定所 述數(shù)字化圖像與所述標(biāo)稱圖像的偏差。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其包括以下步驟使用所述偏差來確 定所述表面特征的尺寸、位置和形狀偏差中的至少一個。
17. —種用于掃描表面特征的方法，所述表面特征具有中心線和不一致 的半徑，使用安裝在活動連接探頭上的表面感測設(shè)備進行掃描，所述活動連 接探頭使得能夠繞兩個或多個軸線旋轉(zhuǎn)，所述活動連接探頭安裝在坐標(biāo)定位 裝置上，所述方法包括以下步驟對所述坐標(biāo)定位裝置進行編程，從而使所述活動連接探頭沿著所述表面 輪廓的中心線運動；對所述活動連接探頭進行編程，從而使所述表面感測設(shè)備在具有恒定半 徑的圓環(huán)中運動；確定在進行測量時所述測量探針是否處于其測量范圍內(nèi)；以及調(diào)整所述活動連接探頭的運動，使得所述表面感測設(shè)備以一定的角度定 位從而保持其位于其測量范圍內(nèi)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述表面感測設(shè)備是測量探針。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其中所述測量是接觸式測量。
20. —種用于掃描表面特征的裝置，所述表面特征具有中心線和不一致 的半徑，使用安裝在活動連接探頭上的表面感測設(shè)備并且使用計算機進行掃描，所述活動連接探頭使得能夠繞兩個或多個軸線旋轉(zhuǎn)，所述活動連接探頭 安裝在坐標(biāo)定位裝置上，所述計算機能夠執(zhí)行以下步驟對所述坐標(biāo)定位裝置進行編程，從而使所述活動連接探頭沿著所述表面輪廓的中心線運動；對所述活動連接探頭進行編程，^v而使所述表面感測設(shè)備在具有恒定半徑的圓環(huán)中運動；確定在進行測量時所述測量探針是否處于其測量范圍內(nèi)；以及 調(diào)整所述活動連接探頭的運動，使得所述表面感測設(shè)備以一定的角度定位從而保持其位于其測量范圍內(nèi)。
全文摘要
一種用于確定表面特征的尺寸和位置的方法，所述表面特征例如是閥座。測量所述特征的表面，例如借助接觸式探針使用螺旋掃描路徑進行測量，并且使用從所述掃描獲得的多個數(shù)據(jù)點來產(chǎn)生數(shù)字化圖像。將所述數(shù)字化圖像與所述表面特征的標(biāo)稱圖像(例如，CAD數(shù)據(jù))進行擬合。使用所述數(shù)字化圖像與所述標(biāo)稱圖像之間的偏差來確定所述表面特征的尺寸、位置和形狀偏差中的至少一個。
文檔編號G01B21/04GK101669009SQ200880013684
公開日2010年3月10日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者哈立德·馬穆爾, 瓊·路易斯·格熱西亞克 申請人:瑞尼斯豪公司