生成关于坐标测量机的传感器链的信息的方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及一种借助相机和参考数据的数据库来收集关于坐标测量机(CMM)的传感器构造的信息的方法，其中，获取传感器构造的图像并处理。
【背景技术】
[0002]通常的做法是在生产后在诸如坐标测量机(CMM)的坐标定位设备上检查工件，以检查预定义的物体参数的正确性，例如物体的尺寸和形状。
[0003]在传统的三维坐标测量机上，工具架被支承着沿三个互相垂直的轴(沿X、Y和Z方向)移动。因此，可将工具架引导至坐标测量机的测量体积空间中的任意点并且可用由工具架承载的测量传感器装置(传感器链)测量所述物体。
[0004]在所述机器的简单形式中，平行于每一坐标轴安装的合适的传感器可确定工具架相对于机器基座的位置，并且因此确定传感器所接近的物体上的测量点的坐标。为了提供工具架(探针头)的可移动性，典型的坐标测量机可包括安有工具架的框架结构和用于使框架结构的框架组件相对彼此移动的驱动装置。
[0005]对于测量表面变化，已知基于使用触觉传感器和光学传感器的两种测量原理。
[0006]—般而言，为了提供具有高测量精度的坐标测量机，坐标测量机的框架结构通常被设计为具有高静态刚度。为了获得硬性和刚性的机械设计，框架结构或至少框架结构的一部分通常由诸如花岗岩的石材制成。
[0007]为了自动地测量物体，需要写入零件程序(part program)以根据物体尺寸和形状提供适合的测量探针的引导。这种零件程序包含关于物体(工件)和待测量特征的所有必要信息。此外，传感器链需要用零件程序定义，即，什么类型的测量头、什么类型的扩展、添加哪种确切的传感器和触针来满足给定的测量需求。通常，一些软件工具有助于以更方便的方式做这种选择，但这个操作通常保持手动过程。
[0008]给出了这个过程的一些一般局限性。当首次定义传感器链时，用户必须从很长的物品列表中选出哪些传感器组件在使用。这可能相当复杂，因为通常不知道确切的传感器名称或者是否一些元件的本地名已被使用。此外，总有可能忘记设定例如触针延伸范围或传感器链的另一组件。最后，总的风险是，传感器链定义将不准确，导致不希望的故障。
[0009]此外，当后续重新使用给定的零件程序时，用户需要确保正确的传感器链，S卩，安装在CMM上的传感器链的每个元件。这种操作可产生如上所述的相应的错误。作为后果，如果测量软件中没有正确地定义传感器链，则将使用错误的尺寸，通常引起传感器组件与工件或CMM结构之间的碰撞。
【发明内容】
[0010]一种用于克服人工限定传感器链的问题的方法是使用已知的电子识别系统。提供了每个传感器组件中的识别芯片和将所有元件连接至主单元的串行识别总线，其中，列出了连接的每个元件，因此传感器链可被限定。
[0011]然而，不利因素是，这种技术没有标准并且只有少数传感器组件装备有这种电子识别芯片。在任何情况下，触针(Stylus)从不被配备一些电子设备，这将它们排除在这样的系统之外。此外，现有的不具有电子识别芯片的传感器组件可能不被提供这种芯片，因此也不被考虑。因此，这种相当复杂的电子解决方案是昂贵的，不是标准化的，并且不能涵盖整个传感器链或没有芯片的传感器组件。
[0012]因此，本发明的一个目的是提供一种用于识别坐标测量机的传感器链的改进方法，其中，识别主要可自动执行，特别是不需要用户的手动输入。
[0013]本发明的另一个目的是提供这样的识别，其中，所述识别是相对廉价的(S卩，用于识别传感器链所需的设备)，基本上与每一个传感器组件元件兼容并且该执行过程整体消耗的时间较少。
[0014]本发明的又一目的是提供一种自动和可靠的传感器识别过程，其提供对于物体的精确和可靠的测量。
[0015]这些目的通过实现独立权利要求的特征来实现。以可选或优选形式进一步发展的本发明特征在从属权利要求中描述。
[0016]本发明涉及一种提供关于坐标测量机的传感器链的信息的方法。所述坐标测量机至少包括用于相对于基座移动工具架以接近测量点的驱动机构。坐标测量还包括:传感器链，传感器链由工具架承载并且包含传感器链组件的排列，传感器链提供特定的传感器构造以用于测量测量点；以及相机，相机特别用于提供传感器链的至少一部分的图像。
[0017]根据本发明，使用相机拍摄传感器链的至少一部分的图像并且通过图像处理从图像中得到至少一个传感器链特性。而且，传感器链特性与(特别是已知的)参考数据进行比较，所述参考数据与一组已知的传感器组件相关，并提供关于传感器链特性与参考数据对比的输出。
[0018]具体地，所述方法(即，所述方法的各个单个步骤)以自动方式执行并从而提供关于传感器链的信息的自动获得。
[0019]因此，一个或更多个相机必须放置在CMM上以便能够获取已安装的传感器链的一个或更多个图像。这种相机可放置在桥接件上、臂的顶部或沿臂的任何地方以从侧面拍摄图片、工作台(基座)上、托架和/或在Z连杆(Z-ram)上。一般来说，相机可放置在CMM的结构的任何位置处。
[0020]特别地，相机视场可根据所选择的相机位置和工具架的相对位置来调整。在一些情况下，视场能够涵盖整个测量体积，以便在不移动CMM或不调整相机的对准的情况下识别传感器链。对于较大的机器或较详细的识别，仅测量体积的一部分可见，则需要移动CMM以使传感器链进入相机视场中。例如，如果相机位于龙门臂上，则用有限的视场水平地看，可能有必要将Z连杆移动至桥接件的顶部和中央以便能够用相机正确地看到传感器链。
[0021]为了识别在CMM上使用的传感器链和/或为了确保正确的传感器链安装在CMM上以运行特定的零件程序，一个或更多个相机可获取已安装传感器链的至少一部分的一个或更多个图片。
[0022]图片信息可以与数据库(含有一定数量可能的和已知的传感器类型)和图像识别工具一起使用以识别按传感器链布置的各个传感器组件。识别是计算机驱动的，其中首先执行所拍摄到的图像特征与参考传感器数据(已知传感器组件的参考图像或与这种已知元件相关的尺寸信息)的比较，并且基于比较结果提供输出，所述输出特别包括关于哪个传感器组件存在的信息。
[0023]参考数据库可以本地存储，但也可在线提供，这将带来总是可以具有最新的信息的优点。当然，也可使用在线参考数据的本地拷贝。
[0024]根据本发明的方法提供许多优点。关于零件程序的生成，CMM的操作者不必知道所有已使用传感器组件的名称。此外，零件程序被更快速地生成。而且，由于传感器链的识别可完全自动地执行，不再存在输入错误物品、生成导致碰撞的错误信息的风险。此外，该方法允许未经很好训练的用户较容易地使用CMM。
[0025]对于考虑重复使用写入的零件程序，有利的是，该方法提供自动保证正确(期望)的传感器组件(传感器构造)安装在CMM上并且因此有助于在CMM测量操作期间避免任何碰撞。而且，如果传感器链不是正确的，则该方法提供建议给用户(通过提供相应信息)。此外，通过使用该方法，可以检测诸如触针是否扭曲或断裂。
[0026]根据本发明的一个特定实施方式，通过将传感器链特性与参考数据进行比较来识别传感器链组件中的至少一个，特别是识别整个传感器链。因此，参考数据包括各个传感器组件如何与传感器链特性相关的信息，并且因此提供用于从图像得到的传感器链特性与参考数据的比较，以便识别传感器组件。参考数据例如包含已知传感器组件的形状数据，其中，这种形状数据可用已拍摄图像处理，并基于形状数据与给定图像特征的匹配来识别传感器组件。
[0027]特别地，关于已识别的至少一个传感器链组件的信息被用于设置要运行的零件程序，以便测量物体。在识别了其中一个传感器组件(如触针)或整个传感器链之后，该信息被提供用于零件程序的配置，例如限定了对所限定的待测量物体的测量路径的程序。如果物体是已知的(或基于拍摄的物体的一组图像得到物体的类型、尺寸和/或形状)，则可自动地得到路径，其中将沿该路径引导探针(传感器链)以测量物体的表面。然后可通过应用(执行)所创建的零件程序执行物体的测量。
[0028]参照本发明的另一方面，坐标测量机(CMM)(提供根据本发明的方法)的用户或操作者被使能接收带有视图的附加信息以测量工件。因此，可生成用户信息，所述用户信息提供关于通过比较传感器链特性与参考数据而确定的传感器链组件中的至少一个的信息，特别是传感器链组件的类型和状态，并且发布所述用户信息以引导坐标测量机操作者，特别是其中，用户信息显示在显示装置上。
[0029]因此，操作者可被自动地提供关于测量机状态的一些信息(例如，各个机械组件是否正确地固定以及某些组件是否可能被损坏)以及关于实际安装在探头处的传感器构造(工具架)的信息，例如，适合特定零件程序的传感器构造是否被安装。
[0030]在这样的环境中，根据本发明的另一特定实施方式，取决于至少一个得到的传感器链特性与所选择的测量程序(零件程序)给定的测量要求的匹配来提供输出。具体地，如果附接的传感器链不适合所选择的测量程序，则提供警告信息或信号。
[0031]根据本发明，该方法还可以包括监测或识别要测量的物体的功能。因此，相机拍摄的进一步图像涵盖至少一部分测量体积，待测量物体