表面特性测量方法及坐标测量装置制造方法及图纸

为了借助于一个坐标测量装置（１０）以极其精确的方式、与一个工件的材料特性无关地测量所述工件的表面特性，建议一个可沿坐标轴线（Ｘ、Ｙ、Ｚ）移动的扫描成型元件（３０）以及可以获得所述元件在工件表面上的运动的光学传感器（３２），其中光学传感器（３２）是一个光电子距离传感器，而且成型探头元件（３０）相对于距离传感器按照如下方式可调节地进行布置，即所述距离传感器任选地直接测量表面、或测量所述扫描成型元件的位置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于测量一个工件表面特性的方法，所述方法借助于一个坐标测量装置进行，所述坐标测量装置包含有一个支撑在所述表面上且可相对于该表面移动的扫描成型元件，使用一个光学传感器直接获得该扫描成型元件的位置、或者获得至少一个直接配属于该扫描成型元件的标记的位置。此外，本专利技术涉及一种用于测量工件表面特性的坐标测量装置，所述坐标测量装置包含有沿该坐标测量装置的坐标轴线可移动的扫描成型元件、以及用于获得所述扫描成型元件在工件表面上的运动的光学传感器。表面质量的确定有助于对一个工件的边界进行评定。在这种情况下可以使用轮廓仪，其中例如借助于蓝宝石、金刚石或普通钢制尖端作为扫描探针而对所述表面进行扫描。例如可感应地或激光干涉测量地接收该扫描探针的偏转。从而根据德国ZTechniker(96年第5期，第13至20页)，为了测定表面粗糙度而将一个扫描尖端在样品表面的上方进行引导。所述扫描尖端从一个悬臂出发。一个激光束对准悬臂的外表面，借助于一个PSD传感器获得悬臂的反射波。从而激光和PSD传感器一起形成一个光学传感器。在DE 198 24 107 A1中公开了一种方法，所述方法使用一个支撑在一个样品表面上的扫描成型元件来确定该表面的测量值，其中，使用一个图象处理传感器来直接获得扫描成型元件的位置、或者获得至少一个直接配属于该扫描成型元件的照准标记的位置，并在考虑到测试样品和扫描成型元件之间的相对运动的情况下获得该表面测量数值。在德国Z.T.Pfeiffer的“制造测量技术”(Fertigungsmess-technik)-Oldenburg出版社、第二版，第289至298页—也中描述了获得工件表面质量的方法和装置。本专利技术的任务是，如此改进开始所述类型的方法和坐标测量装置，使得可以极其精确地测量所述表面特性，其中即使在较软表面或具有较大粗糙度的部位上也可以进行测量，而不会产生损伤的危险或出现所不希望的较大测量误差。根据本专利技术，通过一种前述类型的方法使所述任务基本上如此解决使用一个光电子的距离传感器作为光学传感器，使用该传感器有选择地直接测量表面特性，或通过该传感器间接地或直接地测量该扫描成型元件的位置、或测定配属于该扫描成型元件的标记的位置。根据本专利技术提供一种方法，使用该方法即使在例如对于一个支撑在所述表面上的扫描成型元件来说该表面过软、或由于表面粗糙的原因扫描成型元件不能获得足够的测量点密度的情况下，也可以足够精确地对表面特性进行测量。在这种情况下，扫描成型元件摆出所述距离传感器的光路，并使用该距离传感器直接对表面进行测量。所述扫描成型元件可以是一个已知结构的扫描探针。但是还可以采用以光学-触觉方式进行工作的光纤扫描器(Fasertaster)，可使用一个图象处理传感器、例如CCD照相机以亚像素精度来测量该光纤扫描器的位置。在这种情况下，该距离传感器起到光学-触觉传感器光源的作用。与此相反，在使用一种常用的扫描探针时，该距离传感器自身可以用作测量传感器。这样一种根据视频自动聚焦方法、激光自动聚焦方法或伯纳德切割原理(Foucault’sches Schneiden-Prinzip)进行工作的传感器可以用作所述距离传感器。在这种情况下，所述距离传感器可与该图象处理传感器组合在一起。所述扫描成型元件可以通过一个交替交界处(Wechselschnitt-stelle)而位于该距离传感器的光路中，或者从所述光路中移开，也可以位于光学距离传感器的前面、或者放到一个停放位置中。在这种情况下，使用这样一个交界处来作为交替交界处它应用于坐标测量装置的现有的扫描系统中。一种前述类型的坐标测量装置的特征在于，所述光学传感器是一种光电子的传感器；所述距离成型元件相对于该距离传感器如此可调节地进行布置该距离传感器可选择地直接测量所述表面，或者测量该扫描成型元件的位置。在这种情况下，该扫描成型元件可以是一种扫描探针或者是一个光学-触觉传感器，其中，在后一种情况下，距离传感器与图象处理传感器可组合在一起。该距离传感器特别是一种根据伯纳德切割原理进行工作的传感器，或者是一种激光距离传感器。本专利技术的其它细节、优点和特征不仅可以从权利要求中、从那些可被推论出的特征(自身推断或组合推断)中得出，还可以从下面对于由附图可看到的优选实施例的说明中得出。附图示出附图说明图1一个坐标测量装置的原理图；图2根据图1中的坐标测量装置的第一种工作方式；图3根据图1中的坐标测量装置的第二种工作方式；图4根据图1中的坐标测量装置的第三种工作方式；以及图5待测物体的俯视图。在原理上从图1中可以清楚地看到，坐标测量装置10具有带有测量台14的、由花岗岩制成的一个底座12，在所述测量台上可布置一个在图中未示出的工件，用于测量所述工件的表面特性、如粗糙度。一个门架16在Y方向上可沿所述底座进行调节。为此，立柱或支柱18、20滑动地支撑在底座12上。从立柱或支柱18、20延伸出一个横梁22，一个滑块24沿该横梁、也就是如图沿X方向可进行调节，其中滑块24包括沿Z方向可调节的空心轴或立柱26。从空心轴或立柱26或者一个交替交界处28延伸出一个扫描成型元件30，该元件为了确定表面特性而沿着所述工件滑动，以便可以从扫描元件或者其扫描尖端的位置出发测定所述表面特性。为测量扫描成型元件的运动，一个距离传感器32对准所述测量成型元件，所述测量成型元件30根据例如工件表面的粗糙度相应地进行偏移，因此到所述距离传感器32的距离发生改变，由此其结果是，可以通过所述距离传感器来测量表面特性。扫描成型元件30可以是一个扫描探针，所述扫描探针可以例如由金属、蓝宝石或金刚石制成。就此可参见大量的已知技术。然而扫描成型元件30也可以是例如在WO 98/57121中所述的光学-触觉光纤扫描器，其公开内容在此清楚地参照。应注意的是，距离传感器32在此尤其是这样一种根据视频自动聚焦方法、激光自动聚焦方法和伯纳德切割原理进行工作的传感器。如果使用光学-触觉扫描器，那么所述坐标测量装置具有一个用于图象编辑和传输以及图象处理的图象处理传感器、例如CCD照相机，以便只要位置变化不发生在沿图象处理传感器的光轴线的方向上的情况下，就直接由CCD视野上的图象的推移而获得扫描器的位置变化，并因此获得所述表面的特性。在该过程中可使用例如实际上参考DE 198 24 107A1的一种装置，其公开内容同样强调地进行参照。若不能使用扫描成型元件30进行测量，那么可能因为表面过软，并因此由于扫描成型元件30的滑动会在所述表面上产生变形或损坏；可能因为表面几何形状或粗糙而不能使用扫描成型元件30进行测量，那么使扫描成型元件30摆出所述距离传感器32的光路，以便直接进行测量。借助于图2和图3从原理上对此进行了清楚地说明。图2和图3中显示出具有表面区段36、38的工件34，不同表面区段的性质相互间在一定程度上有所差异，即图中左区段36的粗糙度较大，从而不可能使用扫描成型元件30进行扫描。在这种情况下，将扫描成型元件30从所述距离传感器42的光路40中摆出，同时使用所述距离传感器42直接进行测量。与此相反，表面区域38的粗糙度较小，从而可以使用扫描成型元件30进行测量。在这种情况下，将扫描成型元件30摆入所述距离传感器32本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测量一个工件的表面特性的方法，所述方法借助于一个坐标测量装置，该坐标测量装置包含有一个支撑在表面上且相对于这个表面可移动的扫描成型元件，使用一个光学传感器直接获得所述扫描成型元件的位置或者至少一个直接配属于该扫描成型元件的标记的位置，其特征在于，一个光电子的扫描传感器用作所述光学传感器，使用该光学传感器有选择地直接测量表面特性，或者通过该光学传感器间接地或直接地进行测量所述扫描元件的位置或配属于所述扫描元件的标记的位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D费格尔，
申请(专利权)人：沃思测量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]