测量器件,利用其测量物体的方法及测量和加工设备技术

本发明专利技术涉及一种测量器件（１），包括一个可动测量探针（３）和耦合到测量探针上用来提供测量探针（３）的位置数据的传感器（８、１４）。测量探针（３）经一根绳索或金属丝（１１）耦合到一个第一传感器（１４）上以便测量绳索或金属丝（１１）的长度或长度变化，和连接到一个第二传感器（８）上以便测量绳索或金属丝（１１）的角度或角位移。得到的位置数据能图形表示，和／或用来驱动自动加工设备以便生产与测量数据相对应的产品。（*该技术在2020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包括一个可动测量探针和耦合到测量探针上用来提供测量探针的位置数据的传感器的测量器件。一种这种种类的测量器件从美国专利申请no.4,703,443得知，并且能用来测量放置在测量平台上诸如机械零件等之类的两维或三维物体的形状或轮廓。这种先有技术测量器件包括一个可旋转安装在测量平台上的臂，该臂的长度能改变。臂包括多个分离的、枢轴互连的元件。布置在臂自由端上的是一个测量探针，它同样枢轴连接到其上。用来测量彼此相邻布置的元件之间的角度的角位移传感器，如电位计，存在于臂的所有支点处，以便确定臂的有效长度，即从支点到其中测量探针与要测量的物体相接触的点的长度。基于本身已知的各个元件的长度、和在所述元件之间的测量角度，然后有可能借助于简单的数学计算确定臂的有效长度。以后由臂的长度和角位移借助于基于笛卡尔球或圆柱坐标系的熟知数学公式能确定要测量的物体的两维或三维轮廓。在臂的支点处用来确定其长度的较大数量传感器的存在使得臂较易损坏并且容易失效，特别在使用电位计时。另外，显然臂的最大长度因为结构原因不可避免地受到限制，从而这种先有技术器件仅适用于测量能放置在测量平台上的较小物体。因此本专利技术的一个目的在于，提供一种为测量放置在测量平台上的小物体、以及放置在房间中的较大物体而设计的改进测量器件。根据本专利技术，因为把测量探针经绳索或金属丝耦合到用来测量绳索或金属丝的长度或长度变化的第一传感器上、和用来测量绳索或金属丝的角度或角位移的第二传感器上，已经实现了这个目的。代之以使用可枢轴运动的臂，根据本专利技术的器件使用绳索或金属丝，从而一个单传感器足以确定绳索或金属丝的长度或长度变化，并且能提供一种更不易于失效的测量器件。通过使用绳索或金属丝，也已经克服了关于先有技术可枢轴运动臂的长度的固有限制，作为其结果也有可能测量布置在房间中的较大物体。作为说明，在根据本专利技术的测量器件的实际实施例中，用具有6米或更长的长度的绳索或金属丝进行测量。在根据本专利技术的器件的实施例中，为了能够实现由测量探针的位置变化引起的绳索的角度或角位移的准确确定，把第二传感器耦合到一个细长、可旋转支撑臂上，在其纵向绳索或金属丝啮合臂。在根据本专利技术的测量器件的一个最佳实施例中，臂在第一端处耦合到第二传感器上，并且在第二自由端处提供有一个精确适于绳索或金属丝的粗细的开口，通过该开口绳索或金属丝能运动。在金属丝与开口之间的间隙必须最小，以便尽可能准确地保持臂与绳索或金属丝共线。在根据本专利技术的测量器件的实施例中，臂以这样一种方式支撑，从而它可在一个想象平面中转动，特别是用来测量两维物体。基于臂的测量角度或角位移和绳索或金属丝的测量长度或长度变化，借助于基于极坐标系的数学计算能准确地确定借助于测量探针扫描的物体的轮廓。由于尤其是通过臂在所述想象平面中的准确转动确定这样一种测量的精度，所以根据本专利技术的测量器件的另一个实施例的臂以这样一种方式可转动地支撑在离开其第一端的某一距离的一点处，从而延伸过支撑点的臂的第一端适当地成形以便平衡臂，或者所述端能装有用来以希望精度平衡在所述想象平面中的臂的调节装置。在根据本专利技术的测量器件的又一个实施例中，臂例如借助于安装在臂的第一端上用来可旋转地支撑臂的球窝接头空间可转动地支撑。以这种方式空间可转动或可旋转的臂适用于测量三维物体的轮廓，例如基于熟知的球坐标系。在其下能进行测量的速度尤其依赖于在其下臂能够跟随绳索或金属丝的位置变化的速度。在本专利技术的最佳实施例中，臂支撑在具有最小可能启动力矩，即引起轴承从静止转动需要的力矩，的精密轴承中。在本专利技术的又一个实施例中，臂由具有低比重的材料，如铝或塑料，制成，其中把臂进一步设计成包括尽可能少的材料，然而同时保持足够的机械强度。为了准确测量由测量探针的位置变化引起的绳索或金属丝的长度或长度变化，当正在确定探针的位置时，绳索或金属丝需要足够拉紧。根据本专利技术的一个实施例，再次为了提高测量操作的速度，把第一传感器耦合到一个张紧和卷起机构上，以便保持绳索或金属丝在弹簧张力的影响下张紧和自动卷起所述绳索或金属丝。因而实现足够张紧绳索或金属丝以便在所有时刻执行测量，从而能够准确地确定绳索或金属丝的长度或长度变化。在根据本专利技术的测量器件的一个最佳实施例中，张紧和卷起机构包括一个可转动支撑卷轴，其外表面装有一个具有适于绳索或金属丝的直径的深度的螺旋槽，并且可动地支撑导向轮，以便以这样一种方式引导绳索或金属丝，从而它跟随卷轴的所述螺旋槽。张紧和卷起机构的这个实施例防止绳索或金属丝在缠绕到卷轴上时堆积，这种堆积会把误差引入到测量中。最后，绳索或金属丝的长度由卷轴的直径确定，其中绳索或金属丝层的堆积事实上对应于卷轴直径的未知变化。另外，防止绳索或金属丝在缠绕时作为绳索或金属丝的几层一层缠绕在另一层顶部上的结果而变扁。绳索或金属丝的所述变扁又导致长度变化确定中的未知变化，并因此导致未知测量误差。在本专利技术的最佳实施例中，测量探针在形状上是细长的，包括一个用来抓住测量探针的把手和一个相对于所述把手可转动支撑的、对其连接所述绳索或金属丝的针形端。通过把绳索或金属丝连接到可转动支撑针形端上，实现在测量探针的定位期间在所有时刻绳索或金属丝在测量探针径向的延伸。因此，没有误差引入到线性测量中，因为金属丝不会与测量探针的中心和/或与其针形端共线。特别是为了测量较大物体，其中绳索或金属丝具有6米或更大的长度，应该选择尽可能低伸展的材料，因为绳索的伸展使线性测量是不可靠的。显然，paraleine绳索或paraleine金属丝对于本专利技术的目的是足够抗拉伸的。当然也必须以这样一种方式选择张紧和卷起机构的弹簧张力，从而不会引起绳索或金属丝的有害伸展。适用于本专利技术目的的传感器在实际中本身是已知的。在本专利技术的一个最佳实施例中，传感器为脉冲发生器的形式，其中在使用期间发送的脉冲数与绳索或金属丝或耦合到其上的臂的长度变化或角位移成正比。根据本专利技术的测量器件的传感器和可转动臂能装在紧凑、可携带壳体中，从此处测量探针和绳索或金属丝能移动。壳体能放置在一个测量平台上或在房间中的任何其它点处以便测量相应物体。在本专利技术的又一个实施例中，为了便于使用带有现有计算机设备，如台式计算机或可携带计算机(笔记本式)，的测量器件，测量器件的特征在于，一个连接到传感器上的处理器件用来处理由传感器输送到测量探针的位置数据中的测量信号，并且使所述数据在接口上是适用的。接口最好是与计算机外围设备一起使用的标准化接口，如本身已知的RS 232等。在最完整的实施例中，测量器件包括连接到接口上的一个另外的处理器件，如台式计算机或可携带计算机，它提供有用来处理位置数据的适当软件以便驱动一个用来用图形表示得到位置数据的器件、和/或用来处理所述位置数据的软件以便驱动用来直接和自动生产与位置数据相对应的物体的加工设备。适用于该目的的图形器件或绘图机和加工设备在工业中本身是已知的。因此，本专利技术也提供用来图形表示测量位置数据的设备，其特征在于测量器件如上述那样连接到所述处理设备上。本专利技术另外涉及根据预定测量数据用来自动生产物体的加工设备，其特征在于测量器件如上述那样连接到所述处理设备上。根据本专利技术的测量器件通过把测量探针定位在研究物体外缘上的一个或多个点处能用来测量物体，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量器件，包括一个可动测量探针和耦合到测量探针上用来提供测量探针的位置数据的传感器，其特征在于，测量探针经一根绳索或金属丝耦合到一个第一传感器上以便测量绳索或金属丝的长度或长度变化，和连接到一个第二传感器上以便测量绳索或金属丝的角度或角位移。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东纽斯J詹森，
申请(专利权)人：西奥多勒斯威廉默斯安东纽斯科内利斯布洛克斯，安东纽斯J詹森，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]