專利名稱：用于鉸接臂激光掃描儀的安裝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及坐標(biāo)測量機(jī)，并且更具體地，涉及具有激光掃描儀的坐標(biāo)測量機(jī)。
背景技術(shù)：
直線運(yùn)動(dòng)測量系統(tǒng)，也稱作坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)和鉸接臂測量機(jī)，被用來產(chǎn)生高度精確的幾何信息。一般來說，這些儀器捕獲對象的結(jié)構(gòu)特征用于質(zhì)量控制、電子渲染和/或復(fù)制。用于坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集的傳統(tǒng)裝置的一個(gè)示例是便攜式坐標(biāo)測量機(jī)(PCMM)，其是能夠在裝置的測量范圍內(nèi)進(jìn)行高度精確測量的便攜式裝置。所述裝置通常包括安裝在包括通過接頭連接到一起的多個(gè)傳送構(gòu)件的臂的一端的探頭。相對于探頭的臂的一端典型地聯(lián)接到可移動(dòng)底座。典型地，所述接頭分解成單一的自由旋轉(zhuǎn)度，其每一個(gè)使用專用旋轉(zhuǎn)傳感器被測量。在測量過程中，通過操作者手動(dòng)將臂的探頭移動(dòng)到測量范圍內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)。在每一個(gè)點(diǎn)，每一個(gè)接頭的位置必須在給定的時(shí)間內(nèi)及時(shí)被確定。因此，每一個(gè)傳感器輸出根據(jù)接頭在該自由度上的運(yùn)動(dòng)而改變的電信號。典型地，探頭也生成信號。這些位置信號和探頭信號經(jīng)由所述臂被傳送到記錄器/分析器。然后所述位置信號被用于確定探頭在測量范圍內(nèi)的位置。例如，參見美國專利第5，829，148號和第7，174，651號，它們通過引用的方式全文并入本文中。逐漸地，PCMM’ s與光學(xué)或激光掃描儀結(jié)合使用。在這樣的應(yīng)用中，光學(xué)或激光掃描儀典型地包括都放在一個(gè)盒中的光學(xué)系統(tǒng)、激光源或光源、傳感器和電子設(shè)備。激光掃描儀盒反而連接到PCMM的探頭端，并且連接到探頭的一側(cè)。用于安裝激光掃描盒的現(xiàn)有各個(gè)位置包括將所述盒放置在探頭的頂部，在探頭的軸之前或之下，和/或遠(yuǎn)離探頭的一側(cè)。以這種方式，二維數(shù)據(jù)和/或三維數(shù)據(jù)可以用激光掃描儀收集，并且與由PCMM產(chǎn)生的位置信號結(jié)合。例如參見美國專利第7，246，030號。然而這 樣的PCMM和激光掃描儀結(jié)合是有用的。如上所述，PCMMJ s的目的是進(jìn)行高度精確的測量。因此，對改進(jìn)這種裝置的精確性存在持續(xù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)遭受的許多低效率的問題。例如，現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)典型地需要可以允許激光掃描儀容易地從臂上被移除并且被替換的可重復(fù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)支架(mount)。但是，這些運(yùn)動(dòng)學(xué)支架潛在地在激光掃描儀上提供很大的力，所述力可以潛在地引起激光掃描儀組件偏轉(zhuǎn)。更具體地，當(dāng)掃描儀與觸摸探頭緊密地安裝時(shí)，一旦與被測量物品接觸，在觸摸探頭上的壓力可以引起觸摸探頭的小偏轉(zhuǎn)，該偏轉(zhuǎn)可以被傳遞到激光掃描儀的結(jié)構(gòu)上。因此，不恒定的誤差可以被加到激光掃描儀上。很難分析這種不恒定的誤差。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式包括含鉸接臂、底盤、螺母和波形彈簧的鉸接臂CMM。所述鉸接臂可以包括:多個(gè)鉸接臂構(gòu)件，探頭，包括螺紋部分的遠(yuǎn)端接收部和近端底座。所述底盤可以運(yùn)動(dòng)學(xué)安裝在所述接收部上并且具有使得所述探頭經(jīng)由其穿過的孔。所述底盤還可以連接到位于所述孔的相對側(cè)的激光器和光學(xué)傳感器。所述螺母可以通過螺紋旋擰安裝到所述接收部的所述螺紋部分。此外，所述波形彈簧可以安裝在位于所述螺母和所述底盤之間的所述接收部上。因此，螺母沿著所述接收部的運(yùn)動(dòng)引起所述波形彈簧依靠所述鉸接臂推進(jìn)所述底盤，從而固定所述運(yùn)動(dòng)學(xué)支架。然后，所述波形彈簧可以機(jī)械地將所述底盤從所述鉸接臂分離。在另一個(gè)實(shí)施方式中，鉸接臂CMM可以包括鉸接臂和底盤。所述鉸接臂可以包括多個(gè)鉸接臂構(gòu)件，多個(gè)連接所述鉸接臂構(gòu)件的接頭，探頭，螺紋部分，和在近端的底座。所述底盤可以運(yùn)動(dòng)學(xué)地安裝在所述鉸接臂上并且具有使得所述探頭經(jīng)由其穿過的孔。所述底盤還可以連接到激光器和光學(xué)傳感器。此外，所述底盤與所述鉸接臂是機(jī)械分離的，使得在所述鉸接臂上的偏轉(zhuǎn)向所述底盤施加最小的偏轉(zhuǎn)力。在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種組裝鉸接臂CMM的方法?？梢詫⑻筋^安裝到鉸接臂CMM的一端。然后，圍繞所述探頭，可以將激光掃描儀安裝到所述鉸接臂CMM的一端。然后，可以將所述波形彈簧和所述激光掃描儀固定在所述鉸接臂CMM上。優(yōu)選地，還可以圍繞所述探頭，將波形彈簧安裝并且固定到所述鉸接臂CMM。所有這些實(shí)施方式都在本發(fā)明公開的范圍內(nèi)。通過參照附圖的下面對優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將更容易理解本發(fā)明的這些和其它實(shí)施方式。本發(fā)明不限于任何公開的特定優(yōu)選實(shí)施方式。此外，單獨(dú)的實(shí)施方式不需要提供上述所有或任何優(yōu)點(diǎn)?！?br>

結(jié)合示出了本發(fā)明例示性實(shí)施方式的附圖和以下詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更顯而易見，其中:圖1是具有激光掃描儀的CMM臂的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖；圖1A是圖1的CMM臂的側(cè)視圖；圖1B是圖1的CMM臂的俯視圖；圖2是圖1的CMM臂的坐標(biāo)采集構(gòu)件的立體圖；圖2A是圖2的坐標(biāo)采集構(gòu)件的側(cè)視圖；圖2B是圖2的坐標(biāo)采集構(gòu)件的俯視圖；圖2C是圖2的坐標(biāo)采集構(gòu)件沿2C-2C線的側(cè)視截面圖；圖2D是標(biāo)出各個(gè)尺寸的圖2的坐標(biāo)采集構(gòu)件的側(cè)視輪廓圖；圖2E是坐標(biāo)采集構(gòu)件的另一個(gè)實(shí)施方式的立體圖；圖3是圖2的坐標(biāo)采集構(gòu)件的分解側(cè)視圖；圖3A是圖3的非接觸坐標(biāo)檢測裝置沿3A-3A線的后視圖3B是圖3的坐標(biāo)采集構(gòu)件的主體沿3B-3B線的正視圖；圖4A描繪了另選坐標(biāo)采集構(gòu)件；圖4B描繪了標(biāo)出各個(gè)尺寸的圖4A的坐標(biāo)采集構(gòu)件的側(cè)視輪廓圖；圖5A描繪了另選坐標(biāo)采集構(gòu)件；圖5B描繪了標(biāo)出各個(gè)尺寸的圖5A的坐標(biāo)采集構(gòu)件的側(cè)視輪廓圖；圖6A描繪了另選坐標(biāo)采集構(gòu)件；圖6B描繪了標(biāo)出各個(gè)尺寸的圖6A的坐標(biāo)采集構(gòu)件的側(cè)視輪廓圖；圖7A描繪了另選坐標(biāo)采集構(gòu)件；圖7B描繪了標(biāo)出各個(gè)尺寸的圖7A的坐標(biāo)采集構(gòu)件的側(cè)視輪廓圖；圖7C描繪了標(biāo)出各個(gè)尺寸的圖7A的坐標(biāo)采集構(gòu)件的正視輪廓圖；圖8是坐標(biāo)采集構(gòu)件的另一個(gè)實(shí)施方式的分解圖；圖8A是圖8的非接觸坐標(biāo)檢測裝置的后視圖；圖8B是圖8的坐標(biāo)采集構(gòu)件的主體的正視圖；圖9是圖8的坐標(biāo)采集構(gòu)件的正視分解立體圖；圖10是圖8的坐標(biāo)采集構(gòu)件的后視分解立體圖。
具體實(shí)施例方式圖1-1B例示了根據(jù)本發(fā)明的便攜式坐標(biāo)測量機(jī)(PCMM) I的一個(gè)實(shí)施方式。在例示的實(shí)施方式中，PCMMl包括:底座10，多個(gè)剛性傳送構(gòu)件20，坐標(biāo)采集構(gòu)件50和將剛性傳送構(gòu)件20彼此連接的多個(gè)鉸接構(gòu)件30-36。鉸接構(gòu)件30-36中的每一個(gè)被配置為提供一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)和/或角自由度。通過各個(gè)鉸接構(gòu)件30-36，PCMMl可以沿各個(gè)空間方位對齊，由此允許坐標(biāo)采集構(gòu)件50在三維空間中精細(xì)定位和定向。剛性傳送構(gòu)件20和坐標(biāo)采集構(gòu)件50的位置可以使用手動(dòng)、自動(dòng)、半自動(dòng)和/或任何其它調(diào)整方法而被調(diào)整。在一個(gè)實(shí)施方式中，PCMMl通過各個(gè)鉸接構(gòu)件30被設(shè)置有七個(gè)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸。但是，可以理解，對可以被使用的運(yùn)動(dòng)軸的數(shù)量不進(jìn)行限制，更少或額外的運(yùn)動(dòng)軸可以被合并到PCMM的設(shè)計(jì)中。在圖1所示的PCMMl的實(shí)施方式中，鉸接構(gòu)件30-36可以基于它們的操作被分成2個(gè)功能組，即:I)鉸接構(gòu)件30、32、34、36，它們允許與特定的傳送構(gòu)件相關(guān)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(在下文中，“旋轉(zhuǎn)接頭”);和2)鉸接構(gòu)件31、33、35，它們允許形成在兩個(gè)相鄰構(gòu)件之間或在坐標(biāo)采集構(gòu)件30和其相鄰構(gòu)件之間的相對角度改變(在下文中，“鉸鏈接頭”)。而例示的實(shí)施方式包括放置的四個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭和三個(gè)鉸鏈接頭從而形成七個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，在其它實(shí)施方式中考慮了可以改變鉸鏈接頭和旋轉(zhuǎn)接頭的數(shù)量和位置，從而獲得在PCMM中的不同運(yùn)動(dòng)特征。例如，具有六個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的基本相似的裝置可以僅缺少在坐標(biāo)采集構(gòu)件50和相鄰鉸接構(gòu)件20之間的旋轉(zhuǎn)接頭30。在其它實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)接頭和鉸鏈接頭可以被結(jié)合和/或以不同的組合使用。在各個(gè)實(shí)施方式中，坐標(biāo)采集構(gòu)件50包括設(shè)置為嚙合被選擇物體的表面并且基于探頭接觸生成坐標(biāo)數(shù)據(jù)的接觸靈敏構(gòu)件或探頭55 (以硬探頭描述)，如圖2-3所示。在例示的實(shí)施方式中，坐標(biāo)采集構(gòu)件50還包括非接觸掃描和檢測部件，其不需要與被選擇物體直接接觸來獲取幾何數(shù)據(jù)。如所描述的，所述非接觸掃描裝置包括可以被用來獲取幾何數(shù)據(jù)而無需直接接觸物體的非接觸坐標(biāo)檢測裝置60 (示出為激光坐標(biāo)檢測裝置/激光掃描儀)。將被理解地是，包括接觸靈敏探頭、非接觸掃描裝置、激光掃描裝置、使用應(yīng)變儀用來檢測接觸的探頭、使用壓力傳感器來檢測接觸的探頭、使用紅外光束來定位的裝置、以及可以被配置為靜電響應(yīng)的探頭的各個(gè)坐標(biāo)采集構(gòu)件配置可用于坐標(biāo)采集目的。此外，在一些實(shí)施方式中，坐標(biāo)采集構(gòu)件50可以包括一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或多于三個(gè)的坐標(biāo)采集機(jī)構(gòu)。特別參照圖3，在PCMMl的各個(gè)實(shí)施方式中，可以被用來采集坐標(biāo)的各個(gè)裝置，例如激光坐標(biāo)檢測裝置60，可以被設(shè)置為與PCMMl手動(dòng)斷開和再連接，使得操作者可以改變坐標(biāo)采集裝置而無需專門工具。因此，操作者可以快速并且容易地移除一個(gè)坐標(biāo)采集裝置并且用另一個(gè)坐標(biāo)采集裝置將其替換。所述連接可以包括任何快速斷開裝置或手動(dòng)斷開裝置。坐標(biāo)采集裝置的該快速連接能力在相對短的時(shí)間內(nèi)可以用于各種測量技術(shù)(例如，需要坐標(biāo)采集構(gòu)件與表面物理接觸的測量，接著是只需要坐標(biāo)采集構(gòu)件的光學(xué)接觸的測量)的PCMMl中可以是特別有利的。如所描述的，盡管只有激光坐標(biāo)檢測裝置60被移除，在一些實(shí)施方式中，接觸靈敏構(gòu)件55也可以被以相似的方式移除并且替換。在圖2的實(shí)施方式中，坐標(biāo)采集構(gòu)件30還包括被設(shè)置為操作者可以使用的按鈕41。通過個(gè)別地，復(fù)合地或以預(yù)設(shè)的序列按壓一個(gè)或多個(gè)按鈕41，操作者可以向PCMMl輸入各種命令。在一些實(shí)施方式中，按鈕41可以被用來指示坐標(biāo)讀數(shù)已經(jīng)準(zhǔn)備好被記錄。在其它實(shí)施方式中，按鈕41可以被用來指示正被測量位置是起始位置并且其它位置應(yīng)該相對于起始位置被測量。在其它實(shí)施方式中，按鈕41可以使用接觸靈敏構(gòu)件55來記錄點(diǎn)，使用非接觸坐標(biāo)檢測裝置60記錄點(diǎn)，或在所述兩裝置間轉(zhuǎn)換。在其它實(shí)施方式中，按鈕41可以被編程從而滿足操作者的特定需求。按鈕41在坐標(biāo)采集構(gòu)件50上的位置是有利的，因?yàn)椴僮髡呤褂米鴺?biāo)采集構(gòu)件50的同時(shí)不需要使用底座10或計(jì)算機(jī)來激活PCMMl的各種功能。該位置在具有特別長的傳送構(gòu)件20的PCMM的實(shí)施方式中可以是特別有利的，因此將底盤10放置在坐標(biāo)采集構(gòu)件50的操作者在大多數(shù)位置無法達(dá)到的位置。在PCMMl的一些實(shí)施方式中，可以提供任意數(shù)量的操作者輸入按鈕(例如，多于或少于例示的兩個(gè))。有利地，如所描述的，按鈕61被放置在觸 發(fā)位置中的手柄40上，但是在其它實(shí)施方式中，可能希望在坐標(biāo)采集構(gòu)件50上的其它位置或在PCMMl上的任何位置放置按鈕。PCMM的其它實(shí)施方式可以包括位于PCMM上或坐標(biāo)采集構(gòu)件50上的其它操作者輸入裝置，例如開關(guān)、旋轉(zhuǎn)撥號盤、或觸摸板，代替操作者輸入按鈕或額外于操作者輸入按鈕。特別參照圖1，在一些實(shí)施方式中，底座10可以通過磁性支架、真空支架、螺栓或其它連接裝置被連接到工作表面。此外，在一些實(shí)施方式中，底座10可以包括各種電接口，例如插頭、插座或附接端口。在一些實(shí)施方式中，附接端口可以包括:用于連接到例如通用計(jì)算機(jī)的處理器的在PCMMl和USB接口間的可連接性，用于與電源相連接的AC電源接口，或用于連接到監(jiān)視器的視頻接口。在一些實(shí)施方式中，PCMMl可以被設(shè)置為具有與外部處理器或通用計(jì)算機(jī)的無線連接，例如通過WiFi連接、藍(lán)牙連接、射頻連接、紅外線連接、或其它無線通信協(xié)議。在一些實(shí)施方式中，各種電接口或附接端口可以被特別地配置為滿足特定PCMMl的要求。繼續(xù)參照圖1，傳送構(gòu)件20優(yōu)選地由通常中空的圓柱管狀構(gòu)件構(gòu)成，從而向構(gòu)件20提供實(shí)質(zhì)性的剛性。傳送構(gòu)件20可以由將為PCMMl提供實(shí)質(zhì)性地剛性延伸的合適的材料制造。傳送構(gòu)件20優(yōu)選地限定雙管組件，從而向傳送構(gòu)件20提供額外的剛性。此外，考慮了在各種其它實(shí)施方式中，傳送構(gòu)件20可以被制成另選的形狀，例如包括三角形或八角形截面的那些。在一些實(shí)施方式中，可以期望使用例如碳纖維材料的復(fù)合材料來構(gòu)造傳送構(gòu)件20的至少一部分。在一些實(shí)施方式中，PCMMl的其它部件還可以包括復(fù)合材料，例如碳纖維材料。構(gòu)造例如碳纖維的復(fù)合材料的傳送構(gòu)件20，可以是特別有利的，因?yàn)槠渑c例如鋼或鋁的金屬材料相比，碳纖維可以對高溫影響反應(yīng)小。因此，坐標(biāo)測量可以在各個(gè)溫度準(zhǔn)確且一致地執(zhí)行。在其它實(shí)施方式中，傳送構(gòu)件20可以包括金屬材料，或可以包括例如金屬材料、陶瓷、熱塑性塑料、或復(fù)合材料的組合。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解地是，PCMMl的許多其它部件還可以由例如碳纖維的復(fù)合材料制成。目前，由于復(fù)合材料的制造能力與金屬的制造能力相比通常不準(zhǔn)確，一般需要更準(zhǔn)確尺寸的PCMMl的部件通常由例如鋁的金屬制造。可以預(yù)見，隨著復(fù)合材料制造能力的提高，更多的PCMMl部件可以由復(fù)合材料制成。繼續(xù)參照圖1，PCMMl的一些實(shí)施方式可以還包括抗衡系統(tǒng)110，其可以通過減輕傳送構(gòu)件20和鉸接構(gòu)件30-36的重量的效果來協(xié)助操作者。在一些方向中，當(dāng)傳送構(gòu)件20遠(yuǎn)離底座10延伸時(shí)，傳送構(gòu)件20的重量可以對操作者形成困難。因此，抗衡系統(tǒng)110可以是特別有利的，其減少操作者為方便測量而需要定位PCMMl所需要付出的努力。在一些實(shí)施方式中，抗衡系統(tǒng)110可以包括阻力單元(未顯示)，其被配置為幫助傳送構(gòu)件20的運(yùn)動(dòng)而無需大重量來懸臂支承傳送構(gòu)件20。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解地是，在其它實(shí)施方式中，簡單的懸臂式的平衡力可以恰當(dāng)?shù)厥褂没蚺c阻力單元相結(jié)合地使用。此外，如所示的，盡管只存在一個(gè)抗衡系統(tǒng)110單元，在其它實(shí)施方式中可以存在更多個(gè)。在一些實(shí)施方式中，阻力單元可以包括使用流體阻力來給傳送構(gòu)件20的運(yùn)動(dòng)提供幫助的液壓阻力單元。在其它實(shí)施方式中，阻力單元可以包括其它阻力裝置，例如氣動(dòng)阻力裝置、或線性或旋轉(zhuǎn)彈簧系統(tǒng)。如在本領(lǐng)域中公知的，通過了解每一個(gè)剛性傳送構(gòu)件20的長度和每個(gè)鉸接構(gòu)件30-36的具體位置，可以計(jì)算接觸靈敏構(gòu)件55在指定時(shí)刻在空間中的位置。每個(gè)鉸接構(gòu)件30-36可以被拆成單一的運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)度，其每一個(gè)使用專用的旋轉(zhuǎn)傳感器被測量。每一個(gè)傳感器輸出根據(jù)鉸接構(gòu)件在其運(yùn)動(dòng)度中的運(yùn)動(dòng)而改變的信號(例如，電信號)。所述信號可以通過電線被攜載或另外被傳輸?shù)降鬃?0。從那里，信號可以被處理和/或被轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)，用于確定坐標(biāo)采集構(gòu)件50和及其在空間的各個(gè)部分的位置。在一個(gè)實(shí)施方式中，傳感器可以包括光學(xué)編碼器。一般來說，每一個(gè)編碼器通過將運(yùn)動(dòng)連接到一對具有連續(xù)的透明和不透明帶的內(nèi)部輪測量其輪軸的旋轉(zhuǎn)位置。在該實(shí)施方式中，光可以經(jīng)由所述輪照射在供給一對電輸出的光學(xué)傳感器上。由于輪軸掃過弧，模擬編碼器的輸出可以基本上是兩個(gè)90度異相正弦曲線信號。通過監(jiān)視兩個(gè)信號極性的改變可以產(chǎn)生粗定位。通過測量在該時(shí)刻在討論中的兩個(gè)信號的真正的值可以確定精準(zhǔn)的定位。在某些實(shí)施方式中，在所述輸出被電子噪聲損壞之前，通過精確地測量輸出可以獲得最大的準(zhǔn)確性。例示實(shí)施方式PCMMl的其它細(xì)節(jié)和實(shí)施方式可以在美國專利第5，829，148號中找出，其全文通過引用的方式并入本文中。參照圖1、IA和1B，在一些實(shí)施方式中，PCMMl可以包括一個(gè)或多個(gè)可旋轉(zhuǎn)握持組件122、124。在例示 的實(shí)施方式中，PCMMl可以包括下部可旋轉(zhuǎn)握持組件122和上部可旋轉(zhuǎn)握持組件124。有利地，將下部可旋轉(zhuǎn)握持組件122和上部可旋轉(zhuǎn)握持組件124放置在上一個(gè)傳送構(gòu)件21之上，允許操作者容易地用兩只手定位PCMMl。在其它實(shí)施方式中，PCMMl可以包括一個(gè)或多于兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)握持部。握持組件的其它細(xì)節(jié)可以在申請人2008年3月28日提交的待審查美國專利申請第12/057,966號中找到，其全文通過引用的方式并入本文中。盡管本文一般地討論了 PCMMl的一些實(shí)施方式和相關(guān)特征，PCMMl的其它細(xì)節(jié)和實(shí)施方式可以在美國專利第5，829，148號和第7，174,651號中找出，所述兩個(gè)專利的全文通過引用的方式并入本文中。盡管以下的某些特征參照PCMMl的上述實(shí)施方式描述，也考慮了它們可以應(yīng)用在PCMM的其它實(shí)施方式中，例如在下述專利申請文獻(xiàn)中描述的那些實(shí)施方式中，即:2010年3月26日提交的美國專利申請第12/748，169號，發(fā)明名稱為IMPROVED ARTI⑶LATED ARM (改進(jìn)的鉸接臂)” ；2010年3月26日提交的專利申請12/748，243 號，發(fā)明名稱為 “SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROL AND CALIBRATION OF ACMM (用于CMM控制和校準(zhǔn)的系統(tǒng)和方法)”；2010年3月26日提交的12/748，278，發(fā)明名稱為“CMM WITH IMPROVED SENSORS (具有改進(jìn)的傳感器的CMM)”;2010年3月26日提交的12/748，206，發(fā)明名稱為“CMM WITH MODULAR FUNCTIONALITY(具有模塊化功能的 CMM)”;以及 2010 年 3 月 26 日提交的 12/746，267，發(fā)明名稱為“ENHANCED POSITION DETECTION FORA CMM (用于CMM的增強(qiáng)位置檢測)”，所述專利申請的全文通過引用的方式并入本文。如圖1所示，PCMM在其臂的一端可以包括坐標(biāo)采集構(gòu)件50。圖2_3更詳細(xì)地描繪了坐標(biāo)采集構(gòu)件50。如所示的，坐標(biāo)采集構(gòu)件50可以包括接觸靈敏構(gòu)件55和面向前端54的激光坐標(biāo)檢測裝置60。坐標(biāo)采集構(gòu)件50在下端51還連接到柄40并且在后端52連接至PCMMl0坐標(biāo)采集構(gòu)件50可以還包括頂端53。在后端52，坐標(biāo)采集構(gòu)件50可以還包括具有鉸鏈31的數(shù)據(jù)連接(未顯示)，例如集電環(huán)連接、直通線或一些其它連接。這允許在坐標(biāo)采集構(gòu)件50和PCMMl之間的數(shù)據(jù)傳輸。PCMMl可以包括沿著其臂的允許坐標(biāo)采集構(gòu)件50和底座10之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嗨茢?shù)據(jù)傳送元件，或任何在PCMM臂之外的外部計(jì)算媒體。激光坐標(biāo)檢測裝置60可以包括光源65 (示出為激光器)和光學(xué)傳感器70 (示出為攝像機(jī))，并且可以通過三角測量的方法獲取位置數(shù)據(jù)。激光或光源65可以形成例示的包括激光線L4的激光平面。攝·像機(jī)70可以從激光平面位移并且與激光平面不平行。因此，攝像機(jī)70將或高或低地觀察點(diǎn)，取決于它們的位置是遠(yuǎn)離激光器65還是靠近激光器65。類似地，攝像機(jī)70將觀察被激光器照亮的點(diǎn)偏左或偏右，取決于它們相對于激光器65的真正位置。比較激光器65與攝像機(jī)70的位置和方向之間的幾何關(guān)系將允許本領(lǐng)域技術(shù)人員適當(dāng)?shù)貙z像機(jī)70捕獲的圖像中的激光照亮點(diǎn)的圖像的位置轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合坐標(biāo)采集構(gòu)件50自身位置的空間中的實(shí)際位置。在圖1中，根據(jù)多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸和坐標(biāo)采集構(gòu)件50的接近性而標(biāo)注多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸。如所示的，坐標(biāo)采集構(gòu)件50可以繞著在轉(zhuǎn)環(huán)30上的最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸LI樞轉(zhuǎn)。在圖2C中更清楚地描繪最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸LI和轉(zhuǎn)環(huán)30。如示出的，激光坐標(biāo)檢測裝置60在PCMM臂I的一端安裝軸承150、151。軸承150、151的方向和位置可以實(shí)質(zhì)上限定最后一個(gè)軸LI。因此，激光坐標(biāo)檢測裝置60可以獨(dú)立于接觸靈敏構(gòu)件(示出為探頭)55繞著最后一個(gè)軸LI旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方式中，接觸靈敏構(gòu)件55是不可旋轉(zhuǎn)的，減少由在接觸靈敏構(gòu)件55和最后一個(gè)軸LI之間的任何離心率產(chǎn)生的潛在誤差。轉(zhuǎn)環(huán)30可以在鉸鏈接頭31上的最后一個(gè)剛性傳送構(gòu)件21的一端繞著至最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的第二旋轉(zhuǎn)軸L2旋轉(zhuǎn)。像軸承150、151和最后一個(gè)軸LI，至最后一個(gè)軸的第二旋轉(zhuǎn)軸L2基本上可以由鉸鏈軸140限定。如所描述的，最后一個(gè)軸LI還可以被考慮作為翻滾軸，并且至最后一個(gè)軸的第二旋轉(zhuǎn)軸可以被作為縱搖軸。類似地，繞著至最后一個(gè)軸的第三軸L3的旋轉(zhuǎn)可以被作為偏航軸。柄40 —般還可以包括槍柄類型，其可以還包括對應(yīng)于人手指的人體工程學(xué)凹槽(未顯示)。所述柄還具有一般中心軸L5?？蛇x地，在柄40內(nèi)可以具有電池42。在一些實(shí)施方式中，柄40可以包括密封電池，如在2007年11月8日公開的美國公開第2007/0256311A1號中所描述，其全文通過引用并入本文。此外，電池42可以經(jīng)由柄40的底部插入。在其它實(shí)施方式中，電池42可以經(jīng)由柄40的頂部插入，并且柄40可以從坐標(biāo)采集構(gòu)件50釋放，從而為電池插入和移除露出一個(gè)開口。電池可以用來給激光掃描儀、繞著鉸接構(gòu)件30-36中的一個(gè)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、和/或其它類型的探頭或裝置提供電力。這可以減少流經(jīng)臂的電流消耗，降低整體電力需求，和/或減少在臂的各個(gè)部分中產(chǎn)生的熱量。在一個(gè)實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)可以從坐標(biāo)采集構(gòu)件50或非接觸坐標(biāo)檢測裝置60和PCMMl的底座來回?zé)o線傳輸或被傳輸?shù)嚼缬?jì)算機(jī)的外部設(shè)備。這可以減少穿過PCMMl的內(nèi)部線路的數(shù)量。還可以減少在PCMMl和計(jì)算機(jī)之間的線路數(shù)量。在柄40之上，坐標(biāo)采集構(gòu)件50可以包括主體90，這在圖3中最好地顯示了。主體90在坐標(biāo)采集構(gòu)件50的后端52直接連接到鉸鏈31。主體90還可以保持接觸靈敏構(gòu)件55。在優(yōu)選實(shí)施方式中，主體90甚至與轉(zhuǎn)環(huán)30基本對齊地保持接觸靈敏構(gòu)件55，使得接觸靈敏構(gòu)件55的軸靠近轉(zhuǎn)環(huán)30的最后一個(gè)軸LI延伸。在一些實(shí)施方式中，接觸靈敏構(gòu)件55的軸可以穿過轉(zhuǎn)環(huán)30的最后一個(gè)軸LI。在其它實(shí)施方式中，接觸靈敏構(gòu)件55的軸可以穿入最后一個(gè)軸LI內(nèi)10毫米，該距離對應(yīng)于D3 (如圖2D所示)。在圖3B中最好地顯示`了，主體90還可以包括:安裝部分91，凹口 92，和被設(shè)置為與激光坐標(biāo)檢測裝置(示出為激光掃描儀)60交互的數(shù)據(jù)端口 93。在圖3A中最好地顯示了，激光掃描儀60可以包括上殼體80、激光器65和數(shù)據(jù)端口 101。如圖3所不,激光掃描儀60可以被設(shè)置為安裝在主體90上作為輔助機(jī)構(gòu)(在其它實(shí)施方式中可以包括不同的裝置)。上殼體80可以被成形為與安裝部分91相匹配，并且因此可以被該部分接收。當(dāng)安裝部分91接收上殼體80時(shí)，凹口 92可以被成形為接收激光器65。一旦交互，數(shù)據(jù)端口 93、101可以相互作用從而在主體90和激光掃描儀60之間傳遞信息(并且因此如上所述還沿著PCMM臂I)。激光坐標(biāo)檢測裝置60可以還包括基板75?；?5可以包括被設(shè)置為當(dāng)激光掃描儀60安裝到主體90時(shí)接收接觸靈敏構(gòu)件55的端口 85。此外，基板75可以包括能與在主體90上的裝配孔94相互作用的裝配孔104，與扣件(未顯示)一起將主體90和激光掃描儀60固定到一起。很清楚，各種螺釘和其它扣件可以被用來連接主體90和激光掃描儀60。例如，在一些實(shí)施方式中，它們可以通過允許容易地連接和移除的搭扣機(jī)構(gòu)連接。此夕卜，在一些實(shí)施方式中，當(dāng)不使用工具將激光掃描儀60移除和再安裝到主體90時(shí)，可以使用可重復(fù)運(yùn)動(dòng)支架。通過使用在產(chǎn)業(yè)中已知的3點(diǎn)運(yùn)動(dòng)支座(kinematic seat),可以用高度重復(fù)性再安裝。當(dāng)PCMMl旨在提供精確的位置數(shù)據(jù)時(shí)，PCMM可以被設(shè)計(jì)為將在接觸靈敏構(gòu)件55和非接觸坐標(biāo)檢測裝置60的誤差降到最小。通過將在接觸靈敏構(gòu)件55和非接觸坐標(biāo)檢測裝置60上的最后三個(gè)軸的誤差的影響最小化，可以減少坐標(biāo)采樣構(gòu)件50的誤差。接觸靈敏構(gòu)件55的最大誤差可以用Ep表示在下面的等式中，該等式主要是最后三個(gè)軸(L1-L3)中的每一個(gè)軸的誤差和從探頭中心到軸的距離的函數(shù)。類似地，非接觸坐標(biāo)檢測裝置60的誤差可以用Es表示并且其主要是最后三個(gè)軸(L1-L3)中的每一個(gè)軸的誤差和從光學(xué)中心點(diǎn)Pl到軸的距離的函數(shù)。Ep=(dl*el) + (d2*e2) + (d3*e3)Es= (dl ’ *el) + (d2，*e2) + (d3，*e3)其中，el、e2和e3表示在各個(gè)鉸接構(gòu)件30、31和32的三個(gè)最后旋轉(zhuǎn)軸中的每一個(gè)軸的角度誤差絕對值；并且dl、d2、d3、dl’、d2’和d3’表示從各個(gè)軸到探頭中心或者光學(xué)中心點(diǎn)(或激光中心)P1的距離。隨后將詳細(xì)描述，如圖2D所示，通過提供優(yōu)越的幾何形狀來減少誤差Ep和Es而同時(shí)平衡在柄40上的坐標(biāo)采集構(gòu)件50的重心(CG)并且減小坐標(biāo)采集構(gòu)件50的總高度(d4)，PCMMl可以提高坐標(biāo)采集構(gòu)件50的精確度。當(dāng)激光掃描儀60安裝到主體90時(shí)，在坐標(biāo)采集元件之間可以出現(xiàn)各種幾何屬性。例如，如所描繪的，攝像機(jī)70、接觸靈敏構(gòu)件55和激光器65可以直接地與最后一個(gè)軸LI整合。例如，如所描繪的，當(dāng)從前觀察時(shí)(例如，沿著軸LI)，攝像機(jī)70、接觸靈敏構(gòu)件55和激光器65可以通常是共線的，且接觸靈敏構(gòu)件55位于中間并且與最后一個(gè)軸LI對齊(SPdl=0)。此外,如所描述的,上殼體80、接觸靈敏構(gòu)件55和激光器65可以通常與最后一個(gè)軸LI平行地放置。但是，攝像機(jī)70可以相對于最后一個(gè)軸LI成一定角度地定向從而觀察激光平面。所述布置在很多方面是有利的。例如，在這個(gè)布置中，繞著LI的元件的角度位置可以是基本相同的(除了當(dāng)在最后一個(gè)軸LI的不同側(cè)上180度偏移)，簡化了數(shù)據(jù)處理要求。作為另一個(gè)示例，提供的與最后一個(gè)軸LI對齊的這些元件可以幫助抵消這些元件繞著最后一個(gè)軸的重量，減少來自可能偏轉(zhuǎn)的誤差并且?guī)椭@著軸的運(yùn)動(dòng)。如圖2D所示，坐標(biāo)采集構(gòu)件50的重心(CG)可以沿著LI。更進(jìn)一步，與繞著最后一個(gè)軸LI的旋轉(zhuǎn)角相關(guān)的誤差通過從軸到由激光 器65發(fā)出的激光平面的中心的垂直距離被放大(如圖2D中的dl’所示)。在這個(gè)方向，垂直距離被最小化。在一些實(shí)施方式中，從激光平面的中心到最后一個(gè)軸的垂直距離可以不大于35毫米。特別地，在其它實(shí)施方式中，可以期望移動(dòng)激光器65甚至更靠近最后一個(gè)軸LI，例如通過與其直接對齊。但是，接觸靈敏構(gòu)件55的精確性還是部分地取決于與最后一個(gè)軸LI的接近程度；并且，如下所述，將激光器65與攝像機(jī)70分離可以帶來一些其它優(yōu)點(diǎn)。如進(jìn)一步描述的，當(dāng)激光掃描儀60安裝到主體90時(shí)，接觸靈敏構(gòu)件55和激光坐標(biāo)檢測裝置60可以形成緊湊設(shè)計(jì)。例如，激光器65和/或攝像機(jī)70可以越過一個(gè)或兩個(gè)軸承150、151延伸。如所描述的，激光器65至少部分地越過軸承151但不越過軸承150延伸；并且攝像機(jī)70越過兩個(gè)軸承延伸。在其它實(shí)施方式中，這些元件可以延伸到軸承，而不是超過它們。一般來說，讓這些元件重疊減小了坐標(biāo)采集構(gòu)件50的必要長度。在一些實(shí)施方式中，這樣的緊湊設(shè)計(jì)可以允許坐標(biāo)采集元件更靠近至最后一個(gè)軸的第二軸L2，以及最后一個(gè)軸LI。因此，可以減少在至最后一個(gè)軸的第二軸L2和測量點(diǎn)之間的距離(例如，在接觸靈敏構(gòu)件55的尖端和/或在攝像機(jī)70的焦點(diǎn)P1)。由于坐標(biāo)采集構(gòu)件50沿著至最后一個(gè)軸的第二軸L2的角度位置誤差被這些距離放大，這以其它方式減小了 PCMMl的誤差。例如，緊湊設(shè)計(jì)還可以減少與表示為d3’的，從焦點(diǎn)Pl到至最后一個(gè)軸的第三軸L3的距離有關(guān)的誤差。此外，提供靠近至最后一個(gè)軸的第二軸和第三軸L2、L3的坐標(biāo)采集構(gòu)件50的元件可以減少偏轉(zhuǎn)，進(jìn)一步減少誤差。在一些實(shí)施方式中，接觸靈敏構(gòu)件55可以在至最后一個(gè)軸的第二和/或第三軸L2、L3的185毫米內(nèi)，并且攝像機(jī)70的焦點(diǎn)Pl可以在至最后一個(gè)軸的第三軸的285毫米內(nèi)。在圖2D中最好地顯示了，緊湊設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步將坐標(biāo)采集構(gòu)件50的重心(CG)靠近柄40的中心軸L5。在一些實(shí)施方式中，在重心和柄40的中心軸之間的距離可以不大于20毫米。緊湊設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，可以減少坐標(biāo)采集構(gòu)件50的垂直高度d4，允許在更緊湊的地點(diǎn)測量。在一些實(shí)施方式中，高度可以不大于260毫米。特別地，由于在描述的實(shí)施方式中的坐標(biāo)采集構(gòu)件50繞著最后一個(gè)軸LI旋轉(zhuǎn)，高度d4還可以表示坐標(biāo)采集構(gòu)件50的最大長度。在一些實(shí)施方式中，激光掃描儀60可以包括其它優(yōu)點(diǎn)。例如,激光掃描儀60可以將激光器65與由PCMM臂I的其它部分生成的熱量隔離。例如，如圖3所示，底盤75將激光器65保持在一端并且將攝像機(jī)70保持在另一端，由接觸靈敏構(gòu)件55分隔。在一些實(shí)施方式中，底盤75可以包括具有低熱膨脹系數(shù)的材料，例如殷鋼、陶瓷、或碳纖維。減小熱膨脹可以減少激光器65和/或攝像機(jī)70的位置和方向的改變，該改變會產(chǎn)生例如給測量帶來其它誤差的問題。類似地，底盤75可以還包括具有低導(dǎo)熱系數(shù)的材料，妨礙例如從攝像機(jī)70到激光器65或PCMMl的熱傳遞。如所描述的，攝像機(jī)70可以保持在激光掃描儀60的上部殼體80中，并且在一些實(shí)施方式中，上部殼體可以包括多個(gè)攝像機(jī)。例如，如圖2E所示，多個(gè)攝像機(jī)可以一般是水平地，或一般沿著垂直于在激光器65和接觸靈敏構(gòu)件55之間的線的線。在一些實(shí)施方式中，攝像機(jī)可以因此平行于激光器65的激光平面放置。有利地，該布置可以增加能被激光掃描儀60同時(shí)測量的激光平面的跨度。例如，如果每一個(gè)攝像機(jī)70具有有限的角跨度，增加第二相同攝像機(jī)可以增加這個(gè)跨度高達(dá)因子2。此外，到了攝像機(jī)70具有重疊視圖的程度，比較兩個(gè)圖像可以減小在每一個(gè)單獨(dú)攝像機(jī)中的誤差。上部殼體80可以還包括例如鋁或塑料的材料。此外，上部殼體80可以保護(hù)攝像機(jī)70免受大氣污染，例如灰塵、液體、環(huán)境光等。類似地，激光器65可以被主體90的凹口92保護(hù)。在一些實(shí)施方式 中，凹口 92可以包括具有低熱膨脹系數(shù)和/或低導(dǎo)熱系數(shù)的熱隔離盤或熱隔離板，保護(hù)激光 器免受外部熱量并且基本上保持其對齊。在許多實(shí)施方式中，與激光坐標(biāo)檢測裝置60相關(guān)的電子器件160可以生成大量熱量。如上所述，各種部件可以通過例如具有低熱膨脹系數(shù)和低導(dǎo)熱系數(shù)的材料被保護(hù)而免受熱量。如所不的，電子器件160可以位于激光掃描儀60的上殼體80中。但是，在其它實(shí)施方式中，電子器件160可以進(jìn)一步遠(yuǎn)離傳感器55、60設(shè)置，例如在完全獨(dú)立的殼體中。例如，在一些實(shí)施方式中，電子器件160可以被激光掃描儀60保持在單獨(dú)的殼體中，并且連接到底盤75。在其它實(shí)施方式中，電子器件160可以進(jìn)一步沿著PCMMl向下放置，例如在剛性傳送構(gòu)件20中或在底座10中。沿著PCMMl繼續(xù)向下移動(dòng)電子器件160可以減少在臂的一端的重量，將臂的偏轉(zhuǎn)最小化。類似地，在一些實(shí)施方式中，電子器件160可以整個(gè)地在PCMMl之外，例如在單獨(dú)的計(jì)算機(jī)中。來自傳感器55、70的數(shù)據(jù)可以經(jīng)由臂中的內(nèi)部電纜上的PCMMl無線地或者通過其它數(shù)據(jù)傳輸方法被傳輸。在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)端口 93、101可以包括彈簧負(fù)載銷，使得電纜不暴露在外。作為所述實(shí)施方式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)的所述布局可以使用更小的體積。激光坐標(biāo)檢測裝置60有時(shí)可以用三角測量理論操作。因此，可能希望在激光器65和攝像機(jī)70之間留一些距離。所述的實(shí)施方式有利地將接觸靈敏構(gòu)件55放置在該空間內(nèi)，減小坐標(biāo)采集構(gòu)件50的體積。此外，最后一個(gè)軸LI還穿過該空間，使系統(tǒng)平衡并且減小坐標(biāo)采集構(gòu)件50的旋轉(zhuǎn)體積。在這個(gè)構(gòu)造中，軸和激光掃描儀的結(jié)合可以進(jìn)一步被獨(dú)特地優(yōu)化來減小重量，由于更緊湊的設(shè)計(jì)減少了偏轉(zhuǎn)，并且因此減少了對重載支承材料的需求。為了進(jìn)一步例示上述實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)，圖4-7描繪了修改的配置，其中激光掃描儀和/或圖像傳感器被放置在不同的位置。在圖4A、4B中，掃描儀位于最后一個(gè)軸的中心，取代接觸靈敏構(gòu)件，并且進(jìn)一步向前。因此，dl’被降為0，但是dl增加，實(shí)質(zhì)上將誤差從非接觸測量裝置傳遞到接觸測量裝置。此外，在這個(gè)實(shí)施方式中，兩個(gè)測量裝置55、60進(jìn)一步遠(yuǎn)離到最后一個(gè)軸的第二和第三軸L2、L3，增加d2、d2’、d3和d3’。更進(jìn)一步，隨著重心CG向前位移，遠(yuǎn)離柄的軸L5，隨著d5變大，坐標(biāo)采集構(gòu)件更難操縱，并且可以進(jìn)一步遭受更大的偏轉(zhuǎn)。在圖5A、5B中，掃描儀在最后一個(gè)軸之上。因此,在最后一個(gè)軸和激光區(qū)域(dl’)之間存在大距離以及坐標(biāo)采集構(gòu)件50的更大的最大長度d4。此外，從最后一個(gè)軸LI位移重心CG的中心可以妨礙坐標(biāo)采集構(gòu)件50的操縱。此外，掃描儀稍微更向前，增加從焦點(diǎn)Pl到至最后一個(gè)軸的第二和第三軸的距離(d3 ’)。在圖6A、6B中，掃描儀進(jìn)一步向前并且在最后一個(gè)軸之下。因此，在最后一個(gè)軸和激光區(qū)域(dl’ )之間存在大距離以及在到最后一個(gè)軸的第二和第三軸和掃描儀的焦點(diǎn)Pl之間存在類似的大距離(d3’)。此外，重心CG從最后一個(gè)軸LI和柄(d5)位移，妨礙坐標(biāo)采集構(gòu)件50的操縱。在圖7A、7B、7C中，隨著掃描儀離開最后一個(gè)軸的一側(cè)，在最后一個(gè)軸和激光區(qū)域之間存在大距離(dl’)，并且在至最后一個(gè)軸的第二和第三軸和掃描儀焦點(diǎn)Pl之間存在一個(gè)大距離(d3’)。此外，從最后一個(gè)軸LI和柄軸L5位移重心CG的中心可以妨礙坐標(biāo)采集構(gòu)件50的操縱。圖8-10描繪了用于將激光掃描儀60’安裝到主體90’的另選機(jī)構(gòu)。如所示，激光掃描儀60’可以包括圍繞端口 85徑向相等間隔的三個(gè)銷200。所述銷200可以與形成在主體90’上并且圍繞接觸靈敏構(gòu)件55’徑向相等間隔的3個(gè)相似尺寸的槽202相互作用。因此，當(dāng)激光掃描儀60’被應(yīng)用到主體90’使得接觸靈敏構(gòu)件55’經(jīng)由端口 85穿過，銷200可以進(jìn)入槽202。銷200和槽202可以被精確地成形從而彼此匹配，使得當(dāng)激光掃描儀60’和主體90’向著彼此推動(dòng)時(shí)，所述銷-槽結(jié)合可以形成保持它們的相對角位置不變的運(yùn)動(dòng)學(xué)安裝。在一些實(shí)施方式中，可以改變安裝機(jī)構(gòu)。例如，在一些實(shí)施方式中，銷200和槽202可以繞著端口 85和/或接觸靈敏構(gòu)件55’不同地間隔。在另外的實(shí)施方式中，可以包括其它的銷和槽。在其它實(shí)施方式中，每一個(gè)銷200可以與主體90’上的2個(gè)球相互作用，取代槽202。在其它實(shí)施方式中，球形球可以插入到四面體孔中。此外，各種相互作用的形狀的組合可以被用于形成運(yùn)動(dòng)學(xué)安裝的其它實(shí)施方式中。如所描述的，通過波形彈簧204與螺母206相結(jié)合，掃描儀60’可以向著主體90’推進(jìn)。在掃描儀60’和波形彈簧204之后，螺母206可以安裝接觸靈敏構(gòu)件55’。如所描述的，接收接觸靈敏構(gòu)件 55’的主體90’的圓柱延伸部可以包括通過螺紋接收螺母206的外螺紋210。然后，繞著螺紋210旋轉(zhuǎn)的螺母206可以向著掃描儀60’(并且更具體地，在這個(gè)實(shí)施方式中，掃描儀60’的底盤75)推進(jìn)波形彈簧204到主體90’中。變型也是可能的。例如，在一些實(shí)施方式中，例如當(dāng)針對較大的彈簧存在充足的軸向空間時(shí)，可以使用標(biāo)準(zhǔn)螺旋彈簧代替波形彈簧。此外，在一些實(shí)施方式中，波形彈簧可以是波形墊圈，而在其它實(shí)施方式中，波形彈簧可以具有多個(gè)線圈。其它結(jié)構(gòu)還可以被用于將掃描儀60’與CMM臂I的主體90’機(jī)械地分離，例如在掃描儀60’和螺母206之間的可以彈性變形的填充構(gòu)件。所述掃描儀60’與主體90’，CMM臂1，和接觸靈敏構(gòu)件55’的這種機(jī)械分離可以減少對掃描儀60’引起類似偏轉(zhuǎn)的那些組件中的一個(gè)或多個(gè)的偏轉(zhuǎn)。因此，例如，如果接觸靈敏構(gòu)件55’接觸被測量項(xiàng)目引起被測量項(xiàng)目和主體90’偏轉(zhuǎn)，機(jī)械分離將減少在掃描儀60’中的任何同時(shí)偏轉(zhuǎn)。波形彈簧或可壓縮襯墊連接構(gòu)件的其它優(yōu)點(diǎn)在于，通過將掃描儀與螺栓分開，其能夠使掃描儀與臂熱隔離，并且反之亦然。更進(jìn)一步，在一些實(shí)施方式中，波形彈簧或可壓縮襯墊連接構(gòu)件可以被添加到掃描儀60’的另一側(cè)，在掃描儀和主體90’之間，更徹底地將掃描儀與主體機(jī)械地并且熱隔離地分開。作為另一個(gè)變型，在一些實(shí)施方式中，主體/接觸靈敏構(gòu)件的圓柱部分的寬度可以是分等級的，減少在激光掃描儀60’和螺紋部分210之間干擾的可能性。更進(jìn)一步，在一些實(shí)施方式中，其它部件可以被包括在圓柱部分上，例如墊圈等。還應(yīng)注意地是，在一些實(shí)施方式中，至少一部分延伸可以具有非圓柱的形狀。更進(jìn)一步，在一些實(shí)施方式中，外螺紋210可以被設(shè)置在接觸靈敏構(gòu)件55’上(或在相似位置中的探頭其它形式)，潛在地給波形彈黃204提供更多的空間。
·
更進(jìn)一步，在一些實(shí)施方式中，接觸靈敏構(gòu)件55’還可以安裝有與CMM臂I機(jī)械隔離的波形彈簧或其它結(jié)構(gòu)(如上所述)。因此，以相似的方式，防止了接觸靈敏構(gòu)件55’的偏轉(zhuǎn)引起在CMM臂I上的類似偏轉(zhuǎn)。有利地，在一些實(shí)施方式中，CMM臂I可以分階段地被組裝。例如，接觸靈敏構(gòu)件55’可以被安裝到CMM臂1，在一些實(shí)施方式中，在接觸靈敏構(gòu)件55’和臂之間具有波形彈簧。然后，掃描儀60’在接觸靈敏構(gòu)件55’之上可以被安裝到CMM臂I。在一些實(shí)施方式中，該安裝可以包括在臂I上設(shè)置掃描儀60’的旋轉(zhuǎn)位置的運(yùn)動(dòng)學(xué)支架(例如，在鉸接構(gòu)件30上或在接觸靈敏構(gòu)件55’上)。特別地，在一些實(shí)施方式中，掃描儀60’仍然可以相對于接觸靈敏構(gòu)件55’和臂I的一些部件旋轉(zhuǎn)，如上關(guān)于圖2C中的軸承150、151所述。在安裝掃描儀60’之后，可以以類似的方式安裝波形彈簧204。然后，在接觸靈敏構(gòu)件55’之上，通過螺紋將螺母206安裝到CMM臂I。隨著螺母206在CMM臂I上前進(jìn)，其可以將波形彈簧204推進(jìn)到激光掃描儀60’之上，在運(yùn)動(dòng)學(xué)支架上固定其位置。在一些實(shí)施方式中，螺母206可以使用扭矩扳手被推進(jìn)從而防止可能引起掃描儀60’偏轉(zhuǎn)的過分?jǐn)Q緊。上述的各種裝置、方法、步驟和技術(shù)提供了實(shí)施本發(fā)明的許多方式。當(dāng)然，應(yīng)理解地是，不必根據(jù)本文任何上述特定實(shí)施方式獲得所述的所有目的或優(yōu)點(diǎn)。并且，盡管以某些實(shí)施方式和實(shí)施例為背景公開了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解地是本發(fā)明不限于公開的具體實(shí)施方式
、其它另選實(shí)施方式和/或其用途和其明顯修改及其等價(jià)物。因此，本發(fā)明不旨在限于本文公開的優(yōu)選實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種鉸接臂CMM，所述鉸接臂CMM包括: 鉸接臂，其包括:多個(gè)鉸接臂構(gòu)件，探頭，包括螺紋部分的遠(yuǎn)端接收部，和近端底座； 底盤，其安裝在所述接收部上，所述底盤包括孔，所述孔設(shè)置為使得所述探頭穿過所述孔，所述底盤連接到位于所述孔的相對側(cè)的激光器和光學(xué)傳感器，其中，所述底盤通過運(yùn)動(dòng)支架安裝在所述接收部上； 螺母，其通過螺紋安裝到所述接收部的所述螺紋部分；以及 波形彈簧，其安裝在位于所述螺母和所述底盤之間的所述接收部上，使得所述螺母沿著所述接收部的運(yùn)動(dòng)引起所述波形彈簧依靠所述鉸接臂推進(jìn)所述底盤，從而固定所述運(yùn)動(dòng)支架，所述波形彈簧機(jī)械地將所述底盤與所述鉸接臂分離。
2.如權(quán)利要求1所述的CMM，其中，所述運(yùn)動(dòng)支架包括:三個(gè)銷，和設(shè)置為接收所述三個(gè)銷的三個(gè)槽。
3.如權(quán)利要求2所述的CMM，其中，所述銷和槽圍繞所述探頭和所述孔徑向定向。
4.如權(quán)利要求3所述的CMM，其中，所述銷和槽等角度地分隔開。
5.如權(quán)利要求1所述的CMM，其中所述運(yùn)動(dòng)支架包括三個(gè)銷并且每一個(gè)銷與在所述接收部上的兩個(gè)球連接。
6.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述探頭利用運(yùn)動(dòng)支架安裝到所述鉸接臂。
7.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述探頭通過波形彈簧與所述鉸接臂機(jī)械地分離。
8.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述底盤相對于所述探頭是可旋轉(zhuǎn)的。
9.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述接收部包括軸承并且所述激光器或所述光學(xué)傳感器的至少一部分與所述軸承重疊。
10.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述探頭是觸摸式探頭。
11.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述探頭是硬探頭。
12.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述光學(xué)傳感器包括多個(gè)攝像機(jī)。
13.一種鉸接臂CMM，所述鉸接臂CMM包括: 鉸接臂，其包括多個(gè)鉸接臂構(gòu)件、多個(gè)連接所述鉸接臂構(gòu)件的接頭、探頭、螺紋部分、和近端底座； 底盤，其安裝在包括孔的所述鉸接臂上，所述孔設(shè)置成使得所述探頭穿過所述孔，所述底盤連接到激光器和光學(xué)傳感器，其中所述底盤通過運(yùn)動(dòng)支架安裝到所述鉸接臂， 其中，所述底盤與所述鉸接臂機(jī)械地分離使得在所述鉸接臂上的偏轉(zhuǎn)給所述底盤施加最小的偏轉(zhuǎn)力。
14.如權(quán)利要求13所述的CMM，其中所述運(yùn)動(dòng)支架包括三個(gè)銷和設(shè)置為接收所述三個(gè)銷的三個(gè)槽。
15.如權(quán)利要求14所述的CMM，其中所述銷和槽圍繞所述探頭和所述孔徑向地定向。
16.如權(quán)利要求15所述的CMM，其中所述銷和槽等角度地分隔開。
17.如權(quán)利要求13-16中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述探頭利用運(yùn)動(dòng)支架安裝到所述鉸接臂。
18.如權(quán)利要求13所述的CMM，其中所述運(yùn)動(dòng)支架包括三個(gè)銷并且每一個(gè)銷與在所述接收部上的兩個(gè)球連接。
19.如權(quán)利要求13-18中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述探頭通過波形彈簧與所述鉸接臂機(jī)械地分離。
20.如權(quán)利要求13-19中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述底盤相對于所述探頭是可旋轉(zhuǎn)的。
21.如權(quán)利要求13-20中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述接收部包括軸承，并且所述激光器或所述光學(xué)傳感器的至少一部分與所述軸承重疊。
22.如權(quán)利要求13-21中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述底盤通過波形彈簧被機(jī)械地分離。
23.如權(quán)利要求13-22中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的CMM，其中所述光學(xué)傳感器包括多個(gè)攝像機(jī)。
24.一種組裝鉸接臂CMM的方法，所述方法包括以下步驟: 將探頭安裝到鉸接臂CMM的一端； 在所述探頭被安裝 到所述鉸接臂CMM之后，圍繞所述探頭，將激光掃描儀安裝到所述鉸接臂CMM的一端； 將所述激光掃描儀固定在所述鉸接臂CMM上。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括在所述激光掃描儀被安裝到所述鉸接臂CMM之后，圍繞所述探頭，將波形彈簧安裝到所述鉸接臂CMM —端的步驟。
26.如權(quán)利要求24-25中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述固定步驟包括將螺母圍繞所述探頭擰緊到所述鉸接臂CMM。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述螺母被擰緊到在所述鉸接臂CMM上的螺紋。
28.如權(quán)利要求26-27中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述螺母將所述波形彈簧推入所述激光掃描儀。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述螺母用扭矩扳手被固定。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述扭矩扳手被設(shè)置為防止所述激光掃描儀的偏轉(zhuǎn)。
31.如權(quán)利要求24-30中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述激光掃描儀被運(yùn)動(dòng)學(xué)地安裝到所述鉸接臂CMM。
32.如權(quán)利要求24-31中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述激光掃描儀包括多個(gè)攝像機(jī)。
全文摘要
一種鉸接臂，其可以包括多個(gè)鉸接臂構(gòu)件、探頭、包括螺紋部分的遠(yuǎn)端接收部和近端底座。底盤可以運(yùn)動(dòng)學(xué)地安裝在所述接收部上并且具有使得所述探頭經(jīng)由其穿過的孔。所述底盤還可以連接到位于所述孔的相對側(cè)的激光器和光學(xué)傳感器。螺母可以通過螺紋安裝到所述接收部的所述螺紋部分。此外，波形彈簧可以安裝在位于所述螺母和所述底盤之間的所述接收部上。因此，所述螺母沿著所述接收部的運(yùn)動(dòng)引起所述波形彈簧對著所述鉸接臂推進(jìn)所述底盤從而固定所述運(yùn)動(dòng)學(xué)支架。所述波形彈簧可以機(jī)械地將所述底盤與所述鉸接臂分離。
文檔編號G01B5/008GK103250023SQ201180044580
公開日2013年8月14日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
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