用于帶有彼此相切地聯(lián)接的輪廓幾何形狀的工件的輪廓測(cè)量的輪廓測(cè)量?jī)x和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于工件輪廓(13)的輪廓測(cè)量的輪廓測(cè)量?jī)x(10)以及方法。工件輪廓(13)具有多個(gè)輪廓幾何形狀(k)。至少一個(gè)第一輪廓幾何形狀(K1)和至少一個(gè)第二輪廓幾何形狀(K2)彼此相切地聯(lián)接在第一過(guò)渡部位(U1)處。首先沿著第一輪廓幾何形狀(K1)和第二輪廓幾何形狀(K2)記錄多個(gè)測(cè)量點(diǎn)(M)?；谠诘谝惠喞獛缀涡螤?K1)中的測(cè)量點(diǎn)的一部分確定第一替代元素(G1)且使之與第一輪廓幾何形狀(K1)相關(guān)聯(lián)。類(lèi)似于此，基于第二輪廓幾何形狀(K2)的一些測(cè)量點(diǎn)(M)確定與該第二輪廓幾何形狀(K2)相關(guān)聯(lián)的第二幾何元素(G2)。在此在第二替代元素(G2)相切地聯(lián)接到第一替代元素(G1)處的邊界條件下進(jìn)行第二幾何元素(G2)的大小和/或位置的計(jì)算。在兩替代元素(G1)、(G2)之間的相切的過(guò)渡點(diǎn)形成如此確定的第一過(guò)渡部位(U1)。該方法可在附加的或其他的測(cè)量點(diǎn)(M)的輔助下反復(fù)地重復(fù)，直至實(shí)現(xiàn)第一過(guò)渡部位(U1)的足夠精確的位置確定。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于帶有彼此相切地聯(lián)接的輪廓幾何形狀的工件的輪廓測(cè)量的輪廓測(cè)量?jī)x和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于輪廓測(cè)量的輪廓測(cè)量?jī)x以及方法。在此二維地或備選地甚至三維地探測(cè)工件的輪廓。輪廓測(cè)量?jī)x具有探測(cè)裝置(Tasteinrichtung)以用于沿著待探測(cè)的工件輪廓測(cè)量點(diǎn)。探測(cè)裝置可觸覺(jué)地或無(wú)接觸地(例如光學(xué)地)來(lái)工作。例如仿形器(Tastschnittgerat)可用作輪廓測(cè)量?jī)x，其具有沿著待測(cè)量的輪廓的預(yù)定的軌道運(yùn)動(dòng)的測(cè)量測(cè)頭(Messtaster)。例如從文件DE 10 2009 020 294 Al中已知仿形器。
【背景技術(shù)】
[0002]備選地，輪廓還可利用具有圖象處理部的輪廓測(cè)量?jī)x來(lái)探測(cè)，如這例如從文獻(xiàn)DE
102007 016 502 Al中已知的那樣。在此，工件的待探測(cè)的輪廓通過(guò)攝像機(jī)來(lái)記錄。然后通過(guò)圖象處理部確定工件的輪廓。為此在文獻(xiàn)DE 10 2007 016 502 Al中提出首先設(shè)置測(cè)
量任務(wù)。在此，確定測(cè)量范圍且使工具模型與測(cè)量范圍相關(guān)聯(lián)。
[0003]在輪廓測(cè)量時(shí)，尤其在使用沿著工件輪廓運(yùn)動(dòng)的測(cè)量測(cè)頭時(shí)已經(jīng)顯示出確定在兩個(gè)輪廓幾何形狀之間的過(guò)渡部位(輪廓幾何形狀彼此相切地聯(lián)接在該過(guò)渡部位處)很困難。這例如可為在兩個(gè)圓弧狀的輪廓幾何形狀之間的相切的過(guò)渡部或在直的輪廓幾何形狀與圓弧狀的輪廓幾何形狀之間的相切的過(guò)渡部。在測(cè)量工件輪廓時(shí)，僅可非常困難地實(shí)現(xiàn)以足夠的精度來(lái)確定過(guò)渡部位。這又導(dǎo)致很難確定在制造工件時(shí)是否制成帶有所期望的精度的相切的過(guò)渡部。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的可考慮為提供一種用于輪廓測(cè)量的輪廓測(cè)量?jī)x(尤其仿形器)和方法，其使得能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確地確定待探測(cè)的工件輪廓的兩個(gè)輪廓幾何形狀彼此相切地聯(lián)接在該處的過(guò)渡部位。
[0005]該目的通過(guò)帶有專(zhuān)利權(quán)利要求1的特征的方法以及帶有專(zhuān)利權(quán)利要求13的特征的輪廓測(cè)量?jī)x來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0006]待測(cè)量的工件具有工件輪廓，其帶有第一輪廓幾何形狀和聯(lián)接在第一過(guò)渡部位處的第二輪廓幾何形狀。預(yù)定成兩個(gè)輪廓幾何形狀應(yīng)彼此相切地聯(lián)接在第一過(guò)渡部位處。該信息提供給輪廓測(cè)量?jī)x或方法。
[0007]首先在單一的測(cè)量運(yùn)動(dòng)中沿著第一輪廓幾何形狀和第二輪廓幾何形狀測(cè)量待測(cè)量的工件輪廓，其中，探測(cè)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)。借助記錄的測(cè)量點(diǎn)可區(qū)分不同的輪廓幾何形狀。然后使替代元素與每個(gè)識(shí)別出的輪廓幾何形狀相關(guān)聯(lián)。如果在輪廓幾何形狀中測(cè)量的測(cè)量點(diǎn)處在圓弧上，將圓作為替代元素與該輪廓幾何形狀相關(guān)聯(lián)。如果在輪廓幾何形狀中的測(cè)量點(diǎn)處在直線上，使直線與該輪廓幾何形狀相關(guān)聯(lián)。因?yàn)樵诘谝惠喞獛缀涡螤钆c第二輪廓幾何形狀之間的第一過(guò)渡部位仍然是未知的，所以在一用于確定相應(yīng)的替代元素的優(yōu)選的實(shí)施例中僅使用這樣的測(cè)量點(diǎn)，其具有至過(guò)渡部位的測(cè)量點(diǎn)的足夠的最小間距，且尤其具有至用于確定聯(lián)接的輪廓幾何形狀的替代元素的測(cè)量點(diǎn)的足夠的最小間距。
[0008]接著在這樣的邊界條件下確定第一替代元素和/或第二替代元素的位置和/或大小，即第一替代元素和第二替代元素在過(guò)渡部位處彼此相切地聯(lián)接。例如首先將圓或直線確定為第一替代元素。接著在這樣的條件下例如將圓計(jì)算為第二替代元素，即該圓相切地聯(lián)接到之前確定的第一替代元素處。于是相切的聯(lián)接部位為在第一輪廓幾何形狀與第二輪廓幾何形狀之間的第一過(guò)渡部位。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的方法恰好在僅沿著很小的角形區(qū)段(Winkelsegment)延伸的半徑的情況下明顯改善了結(jié)果的可重復(fù)性。
[0010]優(yōu)選反復(fù)地(iterativ)重復(fù)第一過(guò)渡部位的位置的計(jì)算，以提高精度。在此可在每個(gè)迭代步驟中使用在所涉及的輪廓幾何形狀中的其他的或附加的測(cè)量點(diǎn)以計(jì)算相關(guān)聯(lián)的替代元素。如果在第一過(guò)渡部位的兩次連續(xù)的位置確定之間的位置變化小于預(yù)定的變化閾值，那么優(yōu)選結(jié)束第一過(guò)渡部位的位置的迭代的計(jì)算。備選于此，還可預(yù)定迭代的數(shù)量。
[0011]待測(cè)量的工件還可具有三個(gè)或多個(gè)輪廓幾何形狀，其中，相應(yīng)兩個(gè)相鄰的輪廓幾何形狀彼此相切地聯(lián)接。優(yōu)選地，在此確定第一輪廓幾何形狀的第一替代元素和第三輪廓幾何形狀的第三替代元素。接著如此計(jì)算處在第一替代元素與第三替代元素之間的第二替代元素的位置和/或大小，即第二替代元素相切地聯(lián)接到第一替代元素和第三替代元素處。因此在考慮到兩個(gè)邊界條件的情況下進(jìn)行第二替代元素的計(jì)算。
[0012]此外，如果在確定幾何形狀輔助元素時(shí)僅使用關(guān)于過(guò)渡部位或用于計(jì)算聯(lián)接的替代元素的測(cè)量點(diǎn)具有最小間距的測(cè)量點(diǎn)，這是有利的。在此，如果取決于所涉及的過(guò)渡部位的已經(jīng)執(zhí)行的迭代的位置確定的數(shù)量提高在兩個(gè)輪廓幾何形狀之間的過(guò)渡部位的位置確定的精度，可改變最小間距且使之減小。因此還可在所涉及的過(guò)渡部位的后續(xù)的迭代的位置計(jì)算時(shí)考慮這樣的測(cè)量點(diǎn)，其在更早的計(jì)算時(shí)還不可使用。
[0013]借助輪廓幾何形狀的計(jì)算出的替代元素可確定工件的目標(biāo)輪廓。取決于目標(biāo)輪廓可確定工件的通過(guò)測(cè)量點(diǎn)實(shí)際測(cè)得的實(shí)際輪廓與目標(biāo)輪廓的偏差且例如通過(guò)輪廓測(cè)量?jī)x的顯示裝置圖解地顯示給操作者。
[0014]同樣可在兩個(gè)相鄰的平面的輪廓幾何形狀之間的平面的相切的過(guò)渡部中使用根據(jù)本發(fā)明的方法。平面的輪廓幾何形狀例如可由柱狀側(cè)面的區(qū)段或平面形成。在輪廓測(cè)量時(shí)進(jìn)行多次線性的測(cè)量以探測(cè)面。相切的過(guò)渡部例如可出現(xiàn)在柱狀側(cè)面的區(qū)段與平面之間或出現(xiàn)在兩個(gè)柱狀側(cè)面的兩個(gè)彼此聯(lián)接的區(qū)段之間。過(guò)渡部位類(lèi)似于上述說(shuō)明的方法來(lái)確定。
[0015]為了計(jì)算作為替代元素的圓，可使用方法最小二乘法(即英文表述為“method ofleast squares")。備選地還可通過(guò)其他的數(shù)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)確定作為替代元素的圓，例如包絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)(Hiillkriterien)(外接圓(Hiillkreis)，因此最小外接圓)、內(nèi)接標(biāo)準(zhǔn)(Pferchkriterien)(內(nèi)切圓(Pferchkreis),因此最大內(nèi)切圓)或最小標(biāo)準(zhǔn)(Minimumkriterien)(帶有最小面積的最小或切比雪夫(Tschebyscheff)圓))。通過(guò)彼此相切地聯(lián)接的替代元素的替代圓確定和輔助條件可由此確定過(guò)渡部位。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]從從屬專(zhuān)利權(quán)利要求和說(shuō)明中得到本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案。說(shuō)明借助優(yōu)選的實(shí)施例來(lái)闡述本發(fā)明且限制本發(fā)明和其他情況的基本特征。其中:
圖1以示意性的類(lèi)似于框圖的圖示顯示了輪廓測(cè)量?jī)x的實(shí)施例，
圖2以示例性的示意性的且并非按比例的圖示顯示了在用于輪廓測(cè)量的方法中沿著待測(cè)量的工件輪廓記錄的測(cè)量點(diǎn)，
圖3顯示了借助識(shí)別出的輪廓幾何形狀計(jì)算出的替代元素，
圖4借助根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法顯示了輪廓測(cè)量的結(jié)果的圖示，
圖5借助根據(jù)本發(fā)明的方法顯示了工件輪廓的輪廓測(cè)量的結(jié)果，以及 圖6顯示了用于輪廓測(cè)量的根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在圖1中極其簡(jiǎn)化地示出了輪廓測(cè)量?jī)x10的框圖。輪廓測(cè)量?jī)x10具有帶有測(cè)量測(cè)頭12的探測(cè)裝置11，該測(cè)量測(cè)頭可沿著工件輪廓13運(yùn)動(dòng)以測(cè)量工件14的工件輪廓13。在該實(shí)施例中，輪廓測(cè)量?jī)x10實(shí)施為仿形器。輪廓測(cè)量?jī)x10具有可在測(cè)量方向R上線性地運(yùn)動(dòng)的滑架15，探測(cè)臂16圍繞擺動(dòng)軸線17可擺動(dòng)地支承到該滑架處。探測(cè)臂16以擺動(dòng)軸線17為起點(diǎn)朝其第一端部18延伸，在該第一端部處布置有測(cè)量測(cè)頭12。測(cè)量值接收器20 (其探測(cè)探測(cè)臂16圍繞擺動(dòng)軸線17的擺動(dòng)位置)在探測(cè)臂的與第一端部18相反的第二端部19處與探測(cè)臂16相關(guān)聯(lián)。測(cè)量值接收器20的測(cè)量值被傳輸?shù)娇刂蒲b置21處?？刂蒲b置21與操縱單元22相連接。操縱單元22包括作為操作人員的操作界面的輸入器件和/或輸出器件。在該實(shí)施例中輸出器件包含顯示裝置23，例如顯示器。
[0018]控制裝置21設(shè)立成執(zhí)行用于輪廓測(cè)量的根據(jù)本發(fā)明的方法。在根據(jù)圖6的流程圖中示出了一優(yōu)選的方法過(guò)程且接下來(lái)參考圖2至5對(duì)其進(jìn)行闡述。
[0019]為了測(cè)量工件輪廓13，將工件14夾緊到輪廓測(cè)量?jī)x10的夾緊裝置中。緊接著在第一方法步驟SI中開(kāi)始該方法以進(jìn)行輪廓測(cè)量。在該實(shí)施例中，在第二方法步驟S2中使測(cè)量測(cè)頭12沿著工件輪廓13運(yùn)動(dòng)。為此使滑架15在測(cè)量方向R上移動(dòng)。取決于輪廓走向使探測(cè)臂16圍繞擺動(dòng)軸線17偏轉(zhuǎn)，這由測(cè)量值接收器20來(lái)探測(cè)且傳輸?shù)娇刂蒲b置21處。以這種方式沿著工件輪廓13探測(cè)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)M，這如在圖2中極其示意性地說(shuō)明的那樣。根據(jù)示例，沿著工件輪廓13測(cè)量k個(gè)測(cè)量點(diǎn)Ml至Mk。
[0020]根據(jù)示例，緊接著在第三方法步驟S3中將計(jì)數(shù)變量i設(shè)為零且在緊接的第四方法步驟S4中增加一。
[0021]在緊接的第五方法步驟S5中借助探測(cè)到的測(cè)量點(diǎn)M確定工件輪廓13的彼此聯(lián)接的輪廓幾何形狀K，其中，在此處示意性地說(shuō)明的工件14中示意性地說(shuō)明了五個(gè)輪廓幾何形狀Kl至K5。輪廓幾何形狀的數(shù)量取決于工件14且原則上是任意的。
[0022]工件14具有目標(biāo)輪廓KS，在其中輪廓幾何形狀K在過(guò)渡部位U處彼此相切地聯(lián)接。第一輪廓幾何形狀Kl在第一過(guò)渡部位Ul處相切地聯(lián)接到第二輪廓幾何形狀K2處。第二輪廓幾何形狀K2在第二過(guò)渡部位U2處又相切地聯(lián)接到第三輪廓幾何形狀K3處等等。相應(yīng)兩個(gè)相鄰的輪廓幾何形狀K彼此相切地聯(lián)接到該處的過(guò)渡部位U的數(shù)量取決于工件14且原則上是任意的。相切的過(guò)渡部例如可出現(xiàn)在兩個(gè)呈圓弧狀的輪廓的輪廓幾何形狀之間，這如同在在此說(shuō)明的實(shí)施例中在第一過(guò)渡部位Ul或第二過(guò)渡部位U2處示例性地示出的那樣。相切的過(guò)渡部還可出現(xiàn)在筆直地伸延的輪廓幾何形狀和圓弧狀地伸延的輪廓幾何形狀之間，這如同在在第四輪廓幾何形狀K4與第五輪廓幾何形狀K5之間的第四過(guò)渡部位U4處說(shuō)明的那樣。
[0023]在第五方法步驟S5中，過(guò)渡部位U的位置仍然未知。然而可取決于測(cè)量點(diǎn)M可識(shí)別出相關(guān)聯(lián)的輪廓幾何形狀K是否沿著圓弧或沿著直線伸延。在第五方法步驟S5中，替代元素G相應(yīng)與每個(gè)輪廓幾何形狀K相關(guān)聯(lián)。在圖3中示意性地說(shuō)明了該關(guān)聯(lián)。
[0024]例如借助測(cè)量點(diǎn)Ml至M3發(fā)現(xiàn)第一輪廓幾何形狀Kl的輪廓沿著圓弧延伸。因此使圓作為第一替代元素Gl與第一輪廓幾何形狀Kl相關(guān)聯(lián)。同樣，例如借助測(cè)量點(diǎn)M5、M6和M7發(fā)現(xiàn)第二輪廓幾何形狀K2也沿著圓弧延伸，從而同樣使圓作為第二替代元素G2與第二輪廓幾何形狀K2相關(guān)聯(lián)。同樣相應(yīng)將圓作為第三替代元素G3和第四替代元素G4與第三輪廓幾何形狀K3和第四輪廓幾何形狀K4相關(guān)聯(lián)。第五輪廓幾何形狀K5筆直地延伸，從而將直線作為第五替代元素G5與第五輪廓幾何形狀K5相關(guān)聯(lián)。
[0025]因?yàn)樵诘谖宸椒ú襟ES5中過(guò)渡部位Ul至U4的位置仍然未知，所以在決定時(shí)，使替代元素與輪廓幾何形狀Kl至Kx相關(guān)聯(lián)，僅使用這樣的測(cè)量點(diǎn)M，其具有至測(cè)量點(diǎn)M的最小間距A，其用來(lái)確定用于相鄰的輪廓幾何形狀K的替代元素G。這在圖2中非常強(qiáng)地示意性地進(jìn)行了說(shuō)明。例如在第五方法步驟S5中未考慮第四測(cè)量點(diǎn)M4，因?yàn)槠洳痪哂兄恋谌郎y(cè)量點(diǎn)M3和至第五測(cè)量點(diǎn)M5的所要求的最小間距A。第三測(cè)量點(diǎn)M3用來(lái)確定第一幾何元素，而第五測(cè)量點(diǎn)M5用來(lái)確定第二替代元素G2。第四測(cè)量點(diǎn)M4既不相對(duì)于第三測(cè)量點(diǎn)M3具有足夠的最小間距A，也不相對(duì)于第五測(cè)量點(diǎn)M5具有足夠的最小間距A，且因此在確定替代元素Gl和G2時(shí)不予考慮。
[0026]在該方法的優(yōu)選的實(shí)施例中如此計(jì)算圓形的第二替代元素G2，即其相切地過(guò)渡到圓形的第一替代元素Gl中或聯(lián)接到該替代元素Gl處。在該處兩相鄰的替代元素G1、G2相切地彼此過(guò)渡的點(diǎn)為第一過(guò)渡部位Ul。同樣可如此計(jì)算出圓形的第三替代元素G3，即其相切地聯(lián)接到第二替代元素D2處，由此得到第二過(guò)渡部位U2。這針對(duì)所有的彼此聯(lián)接的替代元素Gl至G5來(lái)實(shí)施。
[0027]在關(guān)于此的變型方案中，還可在第一步驟中確定每隔一個(gè)的替代元素，例如第一替代元素G1、第三替代元素G3以及第五替代元素G5。緊接著可在考慮到相應(yīng)兩個(gè)這樣的邊界條件的情況下確定處在其之間的替代元素G2、G4，即其相切地聯(lián)接在相應(yīng)相鄰的替代元素G1、G3或G3、G5處。
[0028]以這種方式在第六方法步驟S6中確定輪廓幾何形狀K彼此相切地聯(lián)接在其處的過(guò)渡部位U。
[0029]當(dāng)然通常過(guò)渡部位U的第一次計(jì)算并非足夠精確。因此在該優(yōu)選的實(shí)施例中迭代地提高過(guò)渡部位U的計(jì)算的精度。為此在第七方法步驟S7中首先查詢(xún)是否涉及過(guò)渡部位U的第一次計(jì)算。為了這個(gè)目的檢查單元格變量i是否大于I。如果不是這種情況(分支N)，那么跳回至第四方法步驟S4。否則在第八方法步驟S8中繼續(xù)該方法(分支Y)。
[0030]在第八方法步驟S8中針對(duì)每個(gè)過(guò)渡部位U計(jì)算在兩次處成連續(xù)的迭代之間的位置偏差D。然后在緊接于第八方法步驟的第九方法步驟S9中查詢(xún)位置偏差D是否大于預(yù)定的變化閾值Dmax。如果是這種情況(分支Y)，那么跳回至第四方法步驟S4。否則在第十方法步驟SlO中繼續(xù)該方法。
[0031]如果在第七方法步驟S7中或在第九方法步驟S9中跳回至第四方法步驟S4，在方法步驟S5和S6中進(jìn)行過(guò)渡部位U的位置的計(jì)算的新的迭代。在此，與在前述的計(jì)算迭代相比，在確定替代元素時(shí)使用附加的或其他的測(cè)量點(diǎn)M。以這種方式可在每次迭代循環(huán)時(shí)提高過(guò)渡部位U的計(jì)算的精度。
[0032]如果最終達(dá)到足夠的精度，這在該優(yōu)選的實(shí)施例中由此識(shí)別出，即過(guò)渡部位U的確定的位置在兩次連續(xù)的計(jì)算迭代中僅就微小地改變且位置變化D小于預(yù)定的變化閾限D(zhuǎn)max0還可行的是用于計(jì)算不同的過(guò)渡部位U1、U2、U3、U4的位置的迭代的數(shù)量大小不同，以達(dá)到所期望的精度。
[0033]如果針對(duì)所有的過(guò)渡部位U識(shí)別出位置確定的足夠的精度(第九方法步驟S9的分支N)，那么在第十方法步驟SlO中通過(guò)顯示裝置23輸出測(cè)量結(jié)果。在該實(shí)施例中，測(cè)量結(jié)果包括工件輪廓13的目標(biāo)輪廓KS，其借助彼此聯(lián)接到過(guò)渡部位U處的替代元素G來(lái)確定。除了該目標(biāo)輪廓KS之外，還輸出借助測(cè)量點(diǎn)M測(cè)量的實(shí)際輪廓KM。于是由此還可看出在目標(biāo)輪廓KS與實(shí)際輪廓KM之間的偏差。
[0034]在圖5中說(shuō)明了用于顯示測(cè)量結(jié)果的圖解的圖示的示例。高度z在此關(guān)于路徑在測(cè)量方向R上說(shuō)明成垂直于測(cè)量方向R。還示出了在彼此相切地聯(lián)接的兩個(gè)輪廓幾何形狀K之間的過(guò)渡部位U。附加地還可示出圓弧角度α或長(zhǎng)度I。
[0035]為了比較，圖4彼此獨(dú)立地說(shuō)明了輪廓幾何形狀K的單個(gè)測(cè)量的結(jié)果。在此還可識(shí)別出不可或可以?xún)H僅并非足夠的精度測(cè)量在相應(yīng)的過(guò)渡部位處的區(qū)域。在該示例中，例如第二輪廓幾何形狀Κ2和第三輪廓幾何形狀Κ3的徑向線在交點(diǎn)P中相交，這在彼此相切地聯(lián)接的輪廓幾何形狀K中是不可能的。實(shí)際輪廓KM與目標(biāo)輪廓KS在過(guò)渡部位U處的比較在這樣的單個(gè)測(cè)量中不可實(shí)現(xiàn)或僅可不充分地實(shí)現(xiàn)。
[0036]緊接著測(cè)量結(jié)果的輸出，在第11方法步驟Sll中結(jié)束該方法。
[0037]在在此說(shuō)明的實(shí)施例的變型方案中還可以同樣的方式確定在兩個(gè)相鄰的平面的輪廓幾何形狀之間的平面的相切的過(guò)渡部。平面的輪廓幾何形狀例如可通過(guò)柱狀側(cè)面的區(qū)段或平面形成。在此進(jìn)行多個(gè)彼此平行地錯(cuò)位的輪廓測(cè)量。相切的過(guò)渡部例如可出現(xiàn)在柱狀側(cè)面的區(qū)段與平面之間或出現(xiàn)在兩個(gè)柱狀側(cè)面的兩個(gè)彼此聯(lián)接的區(qū)段之間。
[0038]在另一變型方案中，還可將點(diǎn)使用為替代元素且將例如到該點(diǎn)處的相切的聯(lián)接部使用為用于計(jì)算聯(lián)接的其他替代元素的邊界條件。
[0039]本發(fā)明涉及一種用于工件輪廓13的輪廓測(cè)量的輪廓測(cè)量?jī)x10以及方法。工件輪廓13具有多個(gè)輪廓幾何形狀K。至少一個(gè)第一輪廓幾何形狀Kl和至少一個(gè)第二輪廓幾何形狀Κ2彼此相切地聯(lián)接在第一過(guò)渡部位Ul處。首先沿著第一輪廓幾何形狀Kl和第二輪廓幾何形狀Κ2記錄多個(gè)測(cè)量點(diǎn)Μ?；谠诘谝惠喞獛缀涡螤頚l中的測(cè)量點(diǎn)中的一部分確定第一替代元素Gl且使之與第一輪廓幾何形狀Kl相關(guān)聯(lián)。類(lèi)似于此，基于第二輪廓幾何形狀Κ2的一些測(cè)量點(diǎn)M確定與該第二輪廓幾何形狀Κ2相關(guān)聯(lián)的第二幾何元素G2。在這樣的邊界條件下進(jìn)行第二幾何元素G2的大小和/或位置的計(jì)算，即第二替代元素G2相切地聯(lián)接到第一替代元素Gl處。在兩個(gè)替代元素Gl、G2之間的相切的過(guò)渡點(diǎn)形成以該方式確定的第一過(guò)渡部位U1。該方法可在附加的或其他的測(cè)量點(diǎn)M的輔助下反復(fù)地重復(fù)，直至實(shí)現(xiàn)第一過(guò)渡部位Ul的足夠精確的位置確定。
[0040]參考標(biāo)號(hào)列表:
10輪廓測(cè)量?jī)x11探測(cè)裝置
12測(cè)量測(cè)頭
13工件輪廓14工件15滑架16探測(cè)臂17擺動(dòng)軸線18第一端部19第二端部20測(cè)量值接收器21控制裝置22操縱單元23顯示裝置A最小間距D位置偏差i計(jì)數(shù)變量KS目標(biāo)輪廓KM實(shí)際輪廓M測(cè)量點(diǎn)P交點(diǎn)R測(cè)量方向S1...SI I方法步驟U過(guò)渡部位。
【權(quán)利要求】
1.一種用于工件(14)的輪廓測(cè)量的方法，該工件帶有第一輪廓幾何形狀(Kl)和第二輪廓幾何形狀(K2)以及第一過(guò)渡部位(Ul)，第一輪廓幾何形狀和第二輪廓幾何形狀(ΚΙ, K2)彼此聯(lián)接在該第一過(guò)渡部位處，其中，在第一過(guò)渡部位(Ul)處的聯(lián)接部應(yīng)相切地伸延，該方法帶有以下步驟: (a)沿著第一輪廓幾何形狀(Kl)和第二輪廓幾何形狀(K2)測(cè)量多個(gè)測(cè)量點(diǎn)(M)， (b)借助在第一輪廓幾何形狀(Kl)的區(qū)域中的至少一個(gè)測(cè)量點(diǎn)(M)確定用于第一輪廓幾何形狀(Kl)的第一替代元素(Gl)， (c)借助在第二輪廓幾何形狀(K2)的區(qū)域中的至少一個(gè)測(cè)量點(diǎn)(M)確定用于第二輪廓幾何形狀(K2)的第二替代元素(G2)， (d)在第一替代元素(Gl)和第二替代元素(G2)彼此相切地聯(lián)接的邊界條件下計(jì)算第一替代元素(Gl)和/或第二替代元素(G2)的位置和/或大小， (e)在第一替代元素(Gl)和第二替代元素(G2)彼此相切地聯(lián)接在其處的部位處確定第一過(guò)渡部位(Ul)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，相應(yīng)在使用用于確定第一替代元素(Gl)和/或第二替代元素(G2)的其他的或附加的測(cè)量點(diǎn)(M)的情況下重復(fù)步驟(b)至(e)，直至在第一過(guò)渡部位(Ul)的兩次連續(xù)的位置確定之間的位置變化(D)小于預(yù)定的變化閾值(Dmax)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，待測(cè)量的工件(14)具有第三輪廓幾何形狀(K3)，其在第二過(guò) 渡部位(U2)處聯(lián)接到第二輪廓幾何形狀(K2)處，其中，在第二過(guò)渡部位(U2)處的聯(lián)接部應(yīng)相切地伸延，其中，在步驟(d)中在這樣的邊界條件下進(jìn)行第一替代元素(Gl)和/或第二替代元素(G2)和/或第三替代元素(G3)的位置和/或大小的計(jì)算，即不僅第一替代元素和第二替代元素(G1，G2)而且第二替代元素和第三替代元素(G2，G3)彼此相切地聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使圓作為替代元素(G1，G2，G3，G4)與沿著圓弧延伸的輪廓幾何形狀(Kl，K2，K3，K4)相關(guān)聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，為了確定作為幾何形狀輔助元素(Gl, G2, G3, G4)的圓，測(cè)量相關(guān)聯(lián)的輪廓幾何形狀(Kl，K2，K3，K4)的至少三個(gè)測(cè)量點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使直線作為替代元素(G5)與筆直延伸的輪廓幾何形狀(K5)相關(guān)聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，為了確定作為幾何形狀輔助元素(G5)的直線，測(cè)量相關(guān)聯(lián)的輪廓幾何形狀(K5)的至少三個(gè)測(cè)量點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在確定替代元素(Gl)時(shí)僅使用這樣的測(cè)量點(diǎn)(Ml，M2，M3)，其具有與過(guò)渡部位(Ul)或多個(gè)過(guò)渡部位的最小間距(A)，與替代元素(Gl)相關(guān)聯(lián)的輪廓幾何形狀(Kl)在該過(guò)渡部位(Ul)處聯(lián)接到相鄰的輪廓幾何形狀(K2)處。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按在所涉及的過(guò)渡部位O的兩次連續(xù)的計(jì)算之間的位置變化越小，則可改變最小間距且使之減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在確定過(guò)渡部位(U)之后借助確定的替代元素(G)確定目標(biāo)輪廓(KS)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，確定在測(cè)量點(diǎn)(M)與目標(biāo)輪廓(KS)之間的偏差。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在顯示裝置(23)上圖解地示出工件(14)的目標(biāo)輪廓(KS)和由測(cè)量點(diǎn)(M)產(chǎn)生的實(shí)際輪廓(KM)。
13.一種用于工件(14)的輪廓測(cè)量的輪廓測(cè)量?jī)x(10)，其中，該工件帶有第一輪廓幾何形狀(Kl)、第二輪廓幾何形狀(K2)以及第一過(guò)渡部位(Ul)，第一輪廓幾何形狀(Kl)和第二輪廓幾何形狀(K2)彼此聯(lián)接在該第一過(guò)渡部位(Ul)處，其中，在第一過(guò)渡部位(Ul)處的聯(lián)接部應(yīng)相切地伸延，該輪廓測(cè)量?jī)x(10)帶有:探測(cè)裝置(11)，其用于沿著工件(14)的待測(cè)量的輪廓(13)測(cè)量多個(gè)測(cè)量點(diǎn)(M);控制裝置(21)，其可設(shè)立成執(zhí)行以下步驟: (a)沿著第一輪廓幾何形狀(Kl)和第二輪廓幾何形狀(K2)測(cè)量多個(gè)測(cè)量點(diǎn)(M)， (b)借助在第一輪廓幾何形狀(Kl)的范圍中的至少一個(gè)測(cè)量點(diǎn)(M)確定用于第一輪廓幾何形狀(Kl)的第一替代元素(Gl)， (c)借助在第二輪廓幾何形狀(K2)的范圍中的至少一個(gè)測(cè)量點(diǎn)(M)確定用于第二輪廓幾何形狀(K2)的第二替代元素(G2)， (d)在第一替代元素(Gl)和第二替代元素(G2)彼此相切地聯(lián)接的邊界條件下計(jì)算第一替代元素和/或第二替代元素(G2)的位置和/或大小， (e)在第一替代元素和第二替代元素(G2)彼此相切地聯(lián)接在該處的部位處確定第一過(guò)渡部位(Ul)的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求1·3所述的輪廓測(cè)量?jī)x(10)，其特征在于，控制裝置設(shè)立成相應(yīng)在使用用于確定第一替代元素(Gl)和/或第二替代元素(G2)的其他的或附加的測(cè)量點(diǎn)(M)的情況下重復(fù)步驟(b)至(e)，直至在第一過(guò)渡部位(Ul)的兩次連續(xù)的位置確定之間的位置變化⑶小于預(yù)定的變化閾值(Dmax)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的輪廓測(cè)量?jī)x(10)，其特征在于，探測(cè)裝置(11)具有可沿著待測(cè)量的工件輪廓(13)運(yùn)動(dòng)的觸覺(jué)或光學(xué)的測(cè)量測(cè)頭(12)。
【文檔編號(hào)】G01B21/04GK103827628SQ201280034682
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月13日
【發(fā)明者】H.韋伯 申請(qǐng)人:卡爾 . 馬爾控股有限公司