一种探头校准方法和一种校准制品(30，70)，其中可在不使用能够相对于校准球体(40)对探头进行三维定位的机器轴线的情况下执行校准。所述方法包含通过包括校准制品主体(30，70)的刚性结构相对于彼此固定的多个校准球体。所述球体被安装成使得将在机器轴线(W，N)的某一位置处由所述探头感测到每一球体。换句话说，所述球体位于由传感器视场(8，78)在所述机器轴线的移动范围内扫掠出的区中。所述校准球体位于已知位置(A，B，C)处，且所述校准制品主体被设计成使得其可代替工件安装于已知位置中。置中。置中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用单轴移动的非接触式传感器校准
[0001]本专利技术涉及用于尤其在产生分析测试结果的功能测量平台上检测包含齿轮和其它齿形制品的工件的非接触式传感器的校准。本专利技术使用单轴移动以用于校准。
技术介绍
[0002]多年来，已经使用坐标测量机(CMM)或齿轮测量机(GMM)对齿轮进行分析测试。典型的CMM或GMM利用至少一个接触式探头。近年来，非接触式传感器(例如，激光器)已用以检测相同齿轮，如WO 2018/048872中所公开，WO 2018/048872的公开内容特此以引用的方式并入。这些机器上的两种探测技术(亦即接触式及非接触式)都利用通常涉及使用单个球体的校准方法。
[0003]齿轮的分析测试可通过GMM或CMM进行。这些机器包含计算机控制的设备，所述计算机控制的设备包含高分辨率触摸传感器(例如，触觉探头)和/或非接触式探头。WO 2018/048872的机器是用于利用用于检测的触摸传感器和/或激光传感器检测齿轮工件的分析机器的实例。两个传感器在检测齿轮之前都需要校准。
[0004]CMM和GMM机器都配备有能够测量工件表面上的点的位置的探头。这是这些机器的核心功能之一，且用于实施可在这些机器上获得的全范围的功能性(例如，测量大小、位置、与理论表面的偏差以及几何形状的形式)。根据某些公差检查这些测量值，以确保所测量工件的正确装配和功能。
[0005]为了测量工件，所述机器必须将从其探头输出的信号和相关机器轴线的相应位置转换成工件表面上的点的位置。这常常实施为数学函数或模型，所述数学函数或模型将探头信号用作输出且将机器数据用作输入。所述模型最终用于输出工件表面上的点的位置。此模型使用解释探头和机器的组装和制造可变性的参数(例如，探头位向、偏移及按比例缩放因数)。这些参数常常被称作探头校准参数(或系数。准确地确定这些参数对于机器的操作至关重要。确定这些参数的过程被称作探头校准。
[0006]配备有触觉探头的CMM和GMM机器通常使用单个球体(被称作校准球体)作为用于确定探头校准参数的参考。举例来说，参见图1的机器1。在探头校准期间，机器轴线(X、Y、Z、P)移动，以运用若干探头偏转使探头尖端2在多个位置中触摸校准球体4。使用在此过程期间收集的数据(探头偏转信号、轴线位置)以高准确度计算探头尖端校准参数。
[0007]配备有非接触式二维(2D)轮廓传感器(例如，激光器)6的CMM和GMM机器利用类似于触觉探头校准的方法。举例来说，参见图2的机器3。此机器通常使用单个球体4(被称作校准球体)作为用于确定探头位置、定向和比例的参考。这些参数(探头位置、定向和比例系数)被称作探头校准参数，且所述参数对于将由所述探头输出的数据(横跨传感器的视场的深度测量值的列表)转换成执行测量所需的准确的三维(3D)点云数据而言至关重要。确定这些参数的过程被称作探头校准。
[0008]在探头校准过程期间，机器轴线(X、Y、Z、P)移动探头，使得其视场8横跨球体移动。机器执行若干此类移动，每一移动稍微不同，使得球体4在探头6的视场8中占据不同区。举
例来说，图3展示定位于视场8的左上方部分中的球体4，其中球体4的小部分在所述视场上方突出。图4展示视场8在Z方向上的重新定位，使得球体4的大部分在所述视场上方突出。图5展示位于视场8的右上方部分中的球体4，其中球体4的小部分在所述视场上方突出。相较于图4，通过在Z和Y方向上的移动到达图5的位置。最终，图6展示位于视场8的右下方部分中的球体4，其中球体4的小部分在所述视场上方突出。相较于图5，通过在X方向上的移动到达图6的位置。使用在此过程期间收集的数据(探头数据、轴线位置)以高准确度计算探头校准参数。
[0009]上文所论述的方法包含利用至少一个线性轴线以校准非接触式传感器。为了执行校准过程，所述机器必须配备有准许执行此类移动的线性轴线运动。在不能通过机器轴线重新定位探头的情况下，所述球体被限制于探头的视场的小部分。可在此限制下收集的数据(探头数据、轴线位置)不足以准确地确定探头校准参数。
[0010]图7、8和9展示机器50，所述机器在用于工件检测和/或测量的功能测试平台上包括至少一个非接触式传感器52。所述机器本身属于WO2019/083932中所公开的类型，WO 2019/083932的公开内容特此以引用的方式并入。机器50包括生产齿轮16(即工件)和安装在相应的工件保持心轴18和12上的主齿轮14，所述工件保持心轴例如机械、液压或气压心轴，如本领域技术人员已知。生产齿轮16可位于主齿轮14的左侧或右侧上，但在图7中显示为在左侧。齿轮16在电动轴线W上旋转。主齿轮14安装在右手侧(轴线T)并且不是电动的。主齿轮14的旋转由驱动马达提供，用于轴线W以及与生产齿轮16的啮合。
[0011]对于功能测试，主齿轮14处于滑动件26上(X轴)，且可在X轴的方向上移动以允许齿轮的联接和解除联接。需要解除联接，使得可手动地或通过自动化方式将生产齿轮16移除并替换为不同的工件。安装线性标尺7(图9)以在操作期间捕获滑动件26在X轴方向上的移动。旋转编码器(未示出)安装在电动生产齿轮16(W轴)下方，以捕获工件齿轮的旋转运动。捕获旋转编码器和线性标尺的输入，使得在齿轮对旋转期间，相对于工件齿轮16的旋转位置测量齿轮的相对运动(沿X方向)。
[0012]如图7中所展示，例如激光器组合件52的非接触式传感器定位于机器的左侧上以用于分析测试。单个激光器54安装在具有可调整安装机构58的可线性调整柱56上，其中激光器54可在多达三个线性方向X、Y、Z(优选地相互垂直)上且在高达三个旋转方向上移动且定位，所述三个旋转方向围绕X、Y及Z中的每一个以用于手动地设置激光器的操作位置。换句话说，激光器54优选地能够进行六个自由度移动但仅用于设置目的。这种可调节性是优选的，以便将激光线60定向到齿轮齿空间上，由此其可以从齿根到齿尖捕获相邻齿的两个齿侧面的齿渐开线的至少一部分(即轮廓方向)。
[0013]然而，用于分析测试的图7的机器上的唯一的计算机控制的轴线是工件旋转轴线W。所述机器缺乏通过一个或多个线性轴线重新定位探头的能力。工件16相对于激光器54在相互垂直的方向X、Y及Z(即三维)上的计算机控制的定位是不可能的，且因此，使用上文所论述的技术校准激光器54是不可能的。
技术实现思路
[0014]本专利技术包括一种探头校准方法和一种校准制品，其中可在不使用能够相对于校准球体对探头进行三维定位的机器轴线的情况下执行校准。
[0015]本专利技术包括一种校准制品，其用于具有激光传感器的机器，所述激光传感器具有相关联视场。所述校准制品可围绕机器的旋转轴线旋转，或可在机器上的方向上线性地平移。所述校准制品包括顶侧和布置在校准制品的顶侧上的至少一个表面上的多个成形校准表面。所述校准表面相对于所述激光传感器的视场布置在至少一个顶侧表面上的不同位置处。
[0016]本专利技术方法包含多个校准球体，其通过包括校准制品主体的刚性结构相对于彼此固定。球体被安装成使得将本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于具有激光传感器的机器的校准制品，所述激光传感器具有相关联的视场，所述校准制品包括：所述校准制品能围绕所述机器的旋转轴线旋转或能在所述机器上的方向上线性地平移，所述校准制品包括顶侧，所述校准制品包括多个成形校准表面，所述校准表面被布置在所述校准制品的所述顶侧上的至少一个表面上，所述校准表面相对于所述激光传感器的所述视场被布置在所述至少一个顶部表面上的不同位置处。2.根据权利要求1所述的校准制品，其中所述制品是圆形的且能围绕旋转轴线旋转。3.根据权利要求2所述的校准制品，其中所述制品在所述顶侧上进一步包含外圆周面部分，其中所述外圆周面部分位于制品旋转轴线的径向向外侧且邻近所述制品的外围。4.根据权利要求3所述的校准制品，其中所述多个校准表面被布置在所述外圆周面部分上。5.根据权利要求4所述的校准制品，其中所述校准表面的一部分定位成与所述旋转轴线相距径向距离或位于相对于所述旋转轴线的轴向位置处，所述径向距离或所述轴向位置不同于剩余的校准表面的所述径向距离或轴向位置。6.根据权利要求4所述的校准制品，其中所述多个校准表面包括围绕所述圆周面部分周向间隔开的校准表面的至少三个群组。7.根据权利要求6所述的校准制品，其中校准表面的所述至少三个群组周向围绕所述圆周面部分等距地间隔开。8.根据权利要求6所述的校准制品，其中校准表面的所述至少三个群组中的每一个包括多个校准表面。9.根据权利要求8所述的校准制品，其中校准表面的群组中的所述多个校准表面中的每一个定位成与所述旋转轴线相距径向距离，所述径向距离不同于所述群组中的其它校准表面的径向距离位置。10.根据权利要求3所述的校准制品，其中所述外圆周面部分包括多个阶梯式部分，其中所述阶梯式部分中的每一个位于相对于所述制品的所述旋转轴线的轴向位置处，其中所述阶梯式部分中的每一个与其它阶梯式部分位于不同的轴向位置处。11.根据权利要求10所述的校准制品，其中所述阶梯式部分中的每一个包括校准表面的群组。12.根据权利要求11所述的校准制品，其中校准表面的每一群组包括多个校准表面。13.根据权利要求12所述的校准制品，其中校准表面的群组中的所述多个校准表面中的每一个定位成与所述旋转轴线相距径向距离，所述径向距离不同于所述群组中的其它校准表面的径向距离位置。14...
【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：格里森计量系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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