具有缺陷检测系统的坐标测量机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铰接臂和坐标测量，更具体地涉及包含超声波缺陷检测的坐标测量机。
【背景技术】
[0002]直线式测量系统一也称为坐标测量机(CMM)和铰接臂测量机一用来产生非常准确的几何信息。通常，这些仪器捕获物体的结构特征，以用在质量控制、电子再现和/或复制中。用于坐标数据获取的传统设备的一个实施例为便携式坐标测量机(PCMM)，这是一种便携式装置，该便携式装置能够在该装置的测量球体内进行非常准确的测量。这类装置经常包括安装在臂的端部上的探针，所述臂包括通过接头连接在一起的多个传送构件。臂的与探针相对的端部通常连接至可移动基座。通常，接头分成各个旋转自由度，每个旋转自由度都使用专用的旋转换能器进行测量。在测量过程中，臂的探针由操作员手动移动到测量球体内的各个点。在每个点处，必须在给定的瞬间及时确定每个接头的位置。因此，每个换能器输出电信号，该电信号根据接头在那个自由度中的移动而变化。通常，探针也产生信号。这些位置信号以及探针信号通过臂传送到记录仪/分析仪。然后位置信号用来确定探针在测量球体内的位置。例如，参见美国专利第5，829，148号和第7，174，651号，这些美国专利通过引用全文纳入本文。
[0003]通常，需要具有高准确性、高可靠性和耐用性、非常易于使用、低成本、超声波缺陷检测能力以及其他优点的坐标测量机。文中的公开内容对这些特性中的至少一些提供改进。
【发明内容】
[0004]在一个实施方式中，一种铰接臂坐标测量机包括能够检测所选物体的表面下面的缺陷的超声波缺陷检测系统。
[0005]在另一个实施方式中，一种铰接臂坐标测量机包括包含特征包的超声波缺陷检测系统，该特征包提供所述超声波缺陷检测系统的一部分功能性。
[0006]在另一个实施方式中，一种铰接臂坐标测量机包括超声波缺陷检测系统，该超声波缺陷检测系统提供将缺陷与坐标测量数据叠加在显示器上的能力。
[0007]在另一个实施方式中，一种铰接臂坐标测量机包括超声波缺陷检测系统，该超声波缺陷检测系统提供将缺陷包含进所选物体的三维模型中的能力。
[0008]在另一个实施方式中，一种缺陷检测系统包括:坐标测量机，该坐标测量机具有基座、一个或多个传送构件、将所述一个或多个传送构件连接至所述基座的一个或多个铰接构件、以及位于远端的缺陷检测传感器，所述坐标测量机被配置为测量所述缺陷检测传感器的位置；以及处理器，该处理器被配置为将由所述坐标测量机测量的所述缺陷检测传感器的位置与由所述缺陷检测传感器检测的数据关联起来。
[0009]在另一个实施方式中，一种感测物体中的缺陷的方法包括:将位于坐标测量机上的缺陷传感器抵靠物体定位；用所述缺陷传感器感测所述物体的特征；用所述坐标测量机测量所述缺陷传感器的位置；以及将所述缺陷传感器的位置与所述物体的感测到的特征关联起来。
[0010]在另一个实施方式中，一种感测物体中的缺陷的方法包括:在多个位置处将位于坐标测量机上的缺陷传感器抵靠所述物体定位；在所述多个位置中每个位置处用所述缺陷传感器感测所述物体的特征；用所述坐标测量机测量所述缺陷传感器在所述多个位置处的位置，在所述多个位置，所述缺陷传感器的特征正在被感测；以及将所述缺陷传感器的位置与在所述多个位置处感测的特征关联起来。
[0011]在另一个实施方式中，一种用坐标测量机测量数据的方法包括:将所述坐标测量机的探针移动到第一探针位置；用探针测量物体上的表面位置；以及用所述坐标测量机测量所述表面位置下方的缺陷点。
[0012]在另一个实施方式中，一种用坐标测量机测量数据的方法包括:将所述坐标测量机的探针移动到物体上的多个表面位置；测量所述多个表面位置；以及用所述坐标测量机测量所述多个表面位置中的每个表面位置下方的缺陷点。
[0013]在另一个实施方式中，一种用坐标测量机测量数据的方法，该方法包括:将所述坐标测量机的探针移动到物体上的多个表面位置；测量所述多个表面位置；以及在第一探针位置用所述坐标测量机的探针测量所述物体的所述多个表面位置中每个表面位置下方的缺陷起始点、缺陷终止点和后表面。
[0014]在另一个实施方式中，一种用坐标测量机测量数据的方法包括:将所述坐标测量机的非接触式激光扫描仪移动到第一探针位置；用所述非接触式激光扫描仪测量物体上的表面位置；以及用所述坐标测量机测量所述表面位置下方的缺陷点。
【附图说明】
[0015]从下面结合附图进行的详细描述中将明了本发明的其他目的、特征和优点，所述附图示出了本发明的示例性实施方式，其中:
[0016]图1是铰接臂的立体图；
[0017]图1A是图1的铰接臂的分解图；
[0018]图2是图1的铰接臂的传送构件的立体图，所述传送构件具有关联的铰接构件；
[0019]图2A是图2的传送构件的立体图，其中去除了盖部分；
[0020]图2B是图2A的传送构件的放大立体图；
[0021]图2C是图2的铰接构件的放大横截面图；
[0022]图2D是图2B的传送构件的放大横截面图；
[0023]图2E是图2的传送构件和铰接构件的局部分解侧视图；
[0024]图3是图1的铰接臂的手柄的立体图；
[0025]图4是图1的铰接臂的基座和特征包的立体图；
[0026]图5是编码器的说明性实施方式的平面图；
[0027]图6是操作铰接臂的方法的流程图；
[0028]图7是包含超声波缺陷检测系统的便携式坐标测量机的一个实施方式的立体图；
[0029]图8是超声波缺陷检测系统的一个实施方式的立体图；以及
[0030]图9是包括缺陷的所选物体的横截面图。
【具体实施方式】
[0031]可以与本文描述的实施方式一起使用的坐标获取构件的某些实施方式的进一步描述，可以在申请日为2010年3月26日、发明名称为“具有模块功能性的坐标测量机”的美国专利第8，151，477号中找到，该美国专利通过引用全文纳入本文。
[0032]图1和图1A示出根据本发明的便携式坐标测量机(PCMM)的一个实施方式。在示出的实施方式中，PCMM I可以包括基座10、多个刚性传送构件20、坐标获取构件50以及多个铰接构件30-36，所述铰接构件形成将刚性传送构件20相互连接的“接头组件”。铰接构件30-36与传送构件20以及铰链(如下所述)一起被配置为提供一个或多个旋转和/角度自由度。通过各个铰接构件30-36和传送构件20，PCMM I可以沿各个空间取向对准，由此允许将坐标获取构件50精确地定位和定向在三维空间中。
[0033]可以使用手动、自动、半自动和/或任何其他调节方法来调节刚性传送构件20和坐标获取构件50的位置。在一个实施方式中，PCMM I通过各个铰接构件30-36设有七个旋转运动轴线。然而，应理解，对可以使用的运动轴线的数目没有严格限制，可以将更少或另外的运动轴线包含在PCMM设计中。
[0034]在图1示出的PCMM I的实施方式中，铰接构件30_36可以根据它们关联的运动构件的运行分成两个功能组，即:I)那些铰接构件30，32，34，36 (以下称“旋转接头”)，它们与旋转运动关联，那些铰接构件与特定的和不同的传送构件关联；以及2)那些铰接构件31，33,35(以下称“铰链接头”或“铰链”)，它们允许在两个相邻构件之间或在坐标获取构件30及其相邻构件之间形成的相对角度发生改变。虽然示出的实施方式包括定位为产生七个运动轴线的四个旋转接头和三个铰链接头，但是可以想到在其他实施方式中，可以改变铰链接头和旋转接头的数目和位置，以在PCMM中获得不同的运动特性。如，具有六个运动轴线的基本类似装置可能仅缺少坐标获取构件50和相邻铰接构件20之间的旋转接头30。在另外其他实施方式中，旋转接头和铰链接头可以以不同组合进行组合和/或使用。
[0035]如在现有技术(例如参见美国专利第5，829，148号，该美国专利特此通过引用纳入本文)中已知以及在图2D中示出的，传送构件20可以包括一对同心双管结构，该同心双管结构具有通过第一轴承和第二轴承共轴地旋转安装在外管状套20b内的内管状轴20a，所述第一轴承靠近相邻构件的第一端安装，所述第二轴承位于该构件的相对端，所述同心双管结构可以定位在双轴线壳体100内。传送构件20操作为将运动从传送构件的一端传送到传送构件的另一端。传送构件20又与铰接构件30-36连接起来以形成接头组件。
[0036]铰链接头又部分地由从传送构件的一端延伸的轭28 (见图1A)、延伸穿过铰接构件31，33，35的旋转轴以及铰接构件31，33，35本身的组合构成，铰接构件31，33，35围绕所述旋转轴旋转以形成铰链或铰链接头。
[0037]每个铰链或旋转接头具有自己的专用运动换能器，所述运动换能器的形式为可以在图2C中看到的编码器37。有利地，铰链和旋转运动换能器至少部分以及更优选地完全定位在双轴线壳体100内、位于各自的铰接构件30-36内。
[0038]在各个实施方式中，坐标获取构件50包括接触敏感构件55 (在图1中示为硬探针)，接触敏感构件55被配置为接合所选物体的表面并且根据探针接触而产生坐标数据。在示出的实施方式中，坐标获取构件50还包括非接触式扫描和检测部件，所述非接触式扫描和检测部件不必需要与所选物体直接接触来获取几何数据。如图所示，所述非接触式扫描装置包括可以用来在不直接接触物体的情况下获得几何数据的非接触式坐标检测装置(示为激光坐标检测装置/激光扫描仪)。非接触扫描装置可以包括相机或其他光学装置70，相机或其他光学装置70与文中未示出的激光器结合起来起作用。应理解，多个坐标获取构件构造是可能的，包括:接触敏感探针、非接触式扫描装置、