生成關(guān)于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的傳感器鏈的信息的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種借助相機(jī)和參考數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)收集關(guān)于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)的傳感器構(gòu)造的信息的方法，其中，獲取傳感器構(gòu)造的圖像并處理。
【背景技術(shù)】
[0002]通常的做法是在生產(chǎn)后在諸如坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)的坐標(biāo)定位設(shè)備上檢查工件，以檢查預(yù)定義的物體參數(shù)的正確性，例如物體的尺寸和形狀。
[0003]在傳統(tǒng)的三維坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上，工具架被支承著沿三個(gè)互相垂直的軸(沿X、Y和Z方向)移動(dòng)。因此，可將工具架引導(dǎo)至坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量體積空間中的任意點(diǎn)并且可用由工具架承載的測(cè)量傳感器裝置(傳感器鏈)測(cè)量所述物體。
[0004]在所述機(jī)器的簡(jiǎn)單形式中，平行于每一坐標(biāo)軸安裝的合適的傳感器可確定工具架相對(duì)于機(jī)器基座的位置，并且因此確定傳感器所接近的物體上的測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。為了提供工具架(探針頭)的可移動(dòng)性，典型的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可包括安有工具架的框架結(jié)構(gòu)和用于使框架結(jié)構(gòu)的框架組件相對(duì)彼此移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0005]對(duì)于測(cè)量表面變化，已知基于使用觸覺(jué)傳感器和光學(xué)傳感器的兩種測(cè)量原理。
[0006]—般而言，為了提供具有高測(cè)量精度的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的框架結(jié)構(gòu)通常被設(shè)計(jì)為具有高靜態(tài)剛度。為了獲得硬性和剛性的機(jī)械設(shè)計(jì)，框架結(jié)構(gòu)或至少框架結(jié)構(gòu)的一部分通常由諸如花崗巖的石材制成。
[0007]為了自動(dòng)地測(cè)量物體，需要寫(xiě)入零件程序(part program)以根據(jù)物體尺寸和形狀提供適合的測(cè)量探針的引導(dǎo)。這種零件程序包含關(guān)于物體(工件)和待測(cè)量特征的所有必要信息。此外，傳感器鏈需要用零件程序定義，即，什么類(lèi)型的測(cè)量頭、什么類(lèi)型的擴(kuò)展、添加哪種確切的傳感器和觸針來(lái)滿(mǎn)足給定的測(cè)量需求。通常，一些軟件工具有助于以更方便的方式做這種選擇，但這個(gè)操作通常保持手動(dòng)過(guò)程。
[0008]給出了這個(gè)過(guò)程的一些一般局限性。當(dāng)首次定義傳感器鏈時(shí)，用戶(hù)必須從很長(zhǎng)的物品列表中選出哪些傳感器組件在使用。這可能相當(dāng)復(fù)雜，因?yàn)橥ǔ２恢来_切的傳感器名稱(chēng)或者是否一些元件的本地名已被使用。此外，總有可能忘記設(shè)定例如觸針延伸范圍或傳感器鏈的另一組件。最后，總的風(fēng)險(xiǎn)是，傳感器鏈定義將不準(zhǔn)確，導(dǎo)致不希望的故障。
[0009]此外，當(dāng)后續(xù)重新使用給定的零件程序時(shí)，用戶(hù)需要確保正確的傳感器鏈，S卩，安裝在CMM上的傳感器鏈的每個(gè)元件。這種操作可產(chǎn)生如上所述的相應(yīng)的錯(cuò)誤。作為后果，如果測(cè)量軟件中沒(méi)有正確地定義傳感器鏈，則將使用錯(cuò)誤的尺寸，通常引起傳感器組件與工件或CMM結(jié)構(gòu)之間的碰撞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]一種用于克服人工限定傳感器鏈的問(wèn)題的方法是使用已知的電子識(shí)別系統(tǒng)。提供了每個(gè)傳感器組件中的識(shí)別芯片和將所有元件連接至主單元的串行識(shí)別總線，其中，列出了連接的每個(gè)元件，因此傳感器鏈可被限定。
[0011]然而，不利因素是，這種技術(shù)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)并且只有少數(shù)傳感器組件裝備有這種電子識(shí)別芯片。在任何情況下，觸針(Stylus)從不被配備一些電子設(shè)備，這將它們排除在這樣的系統(tǒng)之外。此外，現(xiàn)有的不具有電子識(shí)別芯片的傳感器組件可能不被提供這種芯片，因此也不被考慮。因此，這種相當(dāng)復(fù)雜的電子解決方案是昂貴的，不是標(biāo)準(zhǔn)化的，并且不能涵蓋整個(gè)傳感器鏈或沒(méi)有芯片的傳感器組件。
[0012]因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于識(shí)別坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的傳感器鏈的改進(jìn)方法，其中，識(shí)別主要可自動(dòng)執(zhí)行，特別是不需要用戶(hù)的手動(dòng)輸入。
[0013]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣的識(shí)別，其中，所述識(shí)別是相對(duì)廉價(jià)的(S卩，用于識(shí)別傳感器鏈所需的設(shè)備)，基本上與每一個(gè)傳感器組件元件兼容并且該執(zhí)行過(guò)程整體消耗的時(shí)間較少。
[0014]本發(fā)明的又一目的是提供一種自動(dòng)和可靠的傳感器識(shí)別過(guò)程，其提供對(duì)于物體的精確和可靠的測(cè)量。
[0015]這些目的通過(guò)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立權(quán)利要求的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。以可選或優(yōu)選形式進(jìn)一步發(fā)展的本發(fā)明特征在從屬權(quán)利要求中描述。
[0016]本發(fā)明涉及一種提供關(guān)于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的傳感器鏈的信息的方法。所述坐標(biāo)測(cè)量機(jī)至少包括用于相對(duì)于基座移動(dòng)工具架以接近測(cè)量點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。坐標(biāo)測(cè)量還包括:傳感器鏈，傳感器鏈由工具架承載并且包含傳感器鏈組件的排列，傳感器鏈提供特定的傳感器構(gòu)造以用于測(cè)量測(cè)量點(diǎn)；以及相機(jī)，相機(jī)特別用于提供傳感器鏈的至少一部分的圖像。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，使用相機(jī)拍攝傳感器鏈的至少一部分的圖像并且通過(guò)圖像處理從圖像中得到至少一個(gè)傳感器鏈特性。而且，傳感器鏈特性與(特別是已知的)參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，所述參考數(shù)據(jù)與一組已知的傳感器組件相關(guān)，并提供關(guān)于傳感器鏈特性與參考數(shù)據(jù)對(duì)比的輸出。
[0018]具體地，所述方法(即，所述方法的各個(gè)單個(gè)步驟)以自動(dòng)方式執(zhí)行并從而提供關(guān)于傳感器鏈的信息的自動(dòng)獲得。
[0019]因此，一個(gè)或更多個(gè)相機(jī)必須放置在CMM上以便能夠獲取已安裝的傳感器鏈的一個(gè)或更多個(gè)圖像。這種相機(jī)可放置在橋接件上、臂的頂部或沿臂的任何地方以從側(cè)面拍攝圖片、工作臺(tái)(基座)上、托架和/或在Z連桿(Z-ram)上。一般來(lái)說(shuō)，相機(jī)可放置在CMM的結(jié)構(gòu)的任何位置處。
[0020]特別地，相機(jī)視場(chǎng)可根據(jù)所選擇的相機(jī)位置和工具架的相對(duì)位置來(lái)調(diào)整。在一些情況下，視場(chǎng)能夠涵蓋整個(gè)測(cè)量體積，以便在不移動(dòng)CMM或不調(diào)整相機(jī)的對(duì)準(zhǔn)的情況下識(shí)別傳感器鏈。對(duì)于較大的機(jī)器或較詳細(xì)的識(shí)別，僅測(cè)量體積的一部分可見(jiàn)，則需要移動(dòng)CMM以使傳感器鏈進(jìn)入相機(jī)視場(chǎng)中。例如，如果相機(jī)位于龍門(mén)臂上，則用有限的視場(chǎng)水平地看，可能有必要將Z連桿移動(dòng)至橋接件的頂部和中央以便能夠用相機(jī)正確地看到傳感器鏈。
[0021]為了識(shí)別在CMM上使用的傳感器鏈和/或?yàn)榱舜_保正確的傳感器鏈安裝在CMM上以運(yùn)行特定的零件程序，一個(gè)或更多個(gè)相機(jī)可獲取已安裝傳感器鏈的至少一部分的一個(gè)或更多個(gè)圖片。
[0022]圖片信息可以與數(shù)據(jù)庫(kù)(含有一定數(shù)量可能的和已知的傳感器類(lèi)型)和圖像識(shí)別工具一起使用以識(shí)別按傳感器鏈布置的各個(gè)傳感器組件。識(shí)別是計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的，其中首先執(zhí)行所拍攝到的圖像特征與參考傳感器數(shù)據(jù)(已知傳感器組件的參考圖像或與這種已知元件相關(guān)的尺寸信息)的比較，并且基于比較結(jié)果提供輸出，所述輸出特別包括關(guān)于哪個(gè)傳感器組件存在的信息。
[0023]參考數(shù)據(jù)庫(kù)可以本地存儲(chǔ)，但也可在線提供，這將帶來(lái)總是可以具有最新的信息的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，也可使用在線參考數(shù)據(jù)的本地拷貝。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的方法提供許多優(yōu)點(diǎn)。關(guān)于零件程序的生成，CMM的操作者不必知道所有已使用傳感器組件的名稱(chēng)。此外，零件程序被更快速地生成。而且，由于傳感器鏈的識(shí)別可完全自動(dòng)地執(zhí)行，不再存在輸入錯(cuò)誤物品、生成導(dǎo)致碰撞的錯(cuò)誤信息的風(fēng)險(xiǎn)。此外，該方法允許未經(jīng)很好訓(xùn)練的用戶(hù)較容易地使用CMM。
[0025]對(duì)于考慮重復(fù)使用寫(xiě)入的零件程序，有利的是，該方法提供自動(dòng)保證正確(期望)的傳感器組件(傳感器構(gòu)造)安裝在CMM上并且因此有助于在CMM測(cè)量操作期間避免任何碰撞。而且，如果傳感器鏈不是正確的，則該方法提供建議給用戶(hù)(通過(guò)提供相應(yīng)信息)。此外，通過(guò)使用該方法，可以檢測(cè)諸如觸針是否扭曲或斷裂。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施方式，通過(guò)將傳感器鏈特性與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別傳感器鏈組件中的至少一個(gè)，特別是識(shí)別整個(gè)傳感器鏈。因此，參考數(shù)據(jù)包括各個(gè)傳感器組件如何與傳感器鏈特性相關(guān)的信息，并且因此提供用于從圖像得到的傳感器鏈特性與參考數(shù)據(jù)的比較，以便識(shí)別傳感器組件。參考數(shù)據(jù)例如包含已知傳感器組件的形狀數(shù)據(jù)，其中，這種形狀數(shù)據(jù)可用已拍攝圖像處理，并基于形狀數(shù)據(jù)與給定圖像特征的匹配來(lái)識(shí)別傳感器組件。
[0027]特別地，關(guān)于已識(shí)別的至少一個(gè)傳感器鏈組件的信息被用于設(shè)置要運(yùn)行的零件程序，以便測(cè)量物體。在識(shí)別了其中一個(gè)傳感器組件(如觸針)或整個(gè)傳感器鏈之后，該信息被提供用于零件程序的配置，例如限定了對(duì)所限定的待測(cè)量物體的測(cè)量路徑的程序。如果物體是已知的(或基于拍攝的物體的一組圖像得到物體的類(lèi)型、尺寸和/或形狀)，則可自動(dòng)地得到路徑，其中將沿該路徑引導(dǎo)探針(傳感器鏈)以測(cè)量物體的表面。然后可通過(guò)應(yīng)用(執(zhí)行)所創(chuàng)建的零件程序執(zhí)行物體的測(cè)量。
[0028]參照本發(fā)明的另一方面，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)(提供根據(jù)本發(fā)明的方法)的用戶(hù)或操作者被使能接收帶有視圖的附加信息以測(cè)量工件。因此，可生成用戶(hù)信息，所述用戶(hù)信息提供關(guān)于通過(guò)比較傳感器鏈特性與參考數(shù)據(jù)而確定的傳感器鏈組件中的至少一個(gè)的信息，特別是傳感器鏈組件的類(lèi)型和狀態(tài)，并且發(fā)布所述用戶(hù)信息以引導(dǎo)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)操作者，特別是其中，用戶(hù)信息顯示在顯示裝置上。
[0029]因此，操作者可被自動(dòng)地提供關(guān)于測(cè)量機(jī)狀態(tài)的一些信息(例如，各個(gè)機(jī)械組件是否正確地固定以及某些組件是否可能被損壞)以及關(guān)于實(shí)際安裝在探頭處的傳感器構(gòu)造(工具架)的信息，例如，適合特定零件程序的傳感器構(gòu)造是否被安裝。
[0030]在這樣的環(huán)境中，根據(jù)本發(fā)明的另一特定實(shí)施方式，取決于至少一個(gè)得到的傳感器鏈特性與所選擇的測(cè)量程序(零件程序)給定的測(cè)量要求的匹配來(lái)提供輸出。具體地，如果附接的傳感器鏈不適合所選擇的測(cè)量程序，則提供警告信息或信號(hào)。
[0031]根據(jù)本發(fā)明，該方法還可以包括監(jiān)測(cè)或識(shí)別要測(cè)量的物體的功能。因此，相機(jī)拍攝的進(jìn)一步圖像涵蓋至少一部分測(cè)量體積，待測(cè)量物體