快速测量的测量仪的制作方法

专利名称：快速测量的测量仪的制作方法
快速测量的测量仪
本发明涉及一种可简便操作的一维长度测量仪，特别涉及一种测 高仪和多维坐标测量装置。
这些测量装置用于测量物体的多维或三维外形。因此它在生产机 械部件时用于检测工件不同制造过程中的制造精度。特殊情况下，执 行许多简单测量或者整个表面点对点测量。特别在整批工件需要被测
量时，测量的周期和复杂性会很高。
在DE10215188B4中描述一种带有测量支柱的数字测高仪，支柱 支撑着测量滑块，这样滑块能调节高度，滑块上设置一带有探测待测 物体测量元件的探测头。 一电动机设置在支柱的底盘内，用于探测头 的垂直定位。它通过摩擦离合器以固定摩擦力矩驱动滑轮，离合器中 有一驱动皮带覆盖在滑轮上，同测量滑块相连。测量滑块上有一手柄， 可以在需要的时候手动定位测量滑块。
运行时支柱设置在固定的测量平台上，同时操作员将待测物体放 置在平台上，采用适合所选择测量功能的方式。例如在测量上表面时， 待测物体应放置在探测头下方。之后操作员在电脑上点击对应测量功 能按键，如"从上方探测表面"，从而启动所说的测量功能。
电机驱动测量滑块滑向待测点，通过摩擦离合器以固定测量力矩 使用探测元件。相对于作为参考的测量平台表面，计算和显示测量点 的高度坐标。
在实际应用中证明这种测高仪十分有用。它可以使得操作员以简 单的方式执行不同的测量功能，如测量表面，钻孔或者轴，从上或者从下。测量功能可以通过简单的按钮敲击或者在电脑上的菜单进行选 择。不过为了这个目的，操作员不得不将眼光移离工作件，这可能会 扰乱工作流。
在另一种测高仪中，探测元件通过机械转轮或者其它机械或电子 控制装置运动，直到接触到待测表面。 一个接触感应器识别到这次探
测，随后获得和显示测量值。DE3541043A1描述了一种采用接触信号 感应器和相应处理逻辑的测高仪。
应用接触信号感应器简化了测量的工作，但也提高了测高仪装置 的复杂性。而且没有经过充分的实践，运用控制装置实现探测头的精 确定位并不容易。此外采用机械控制部件如手柄或者转轮操作也被认 为比较复杂。因此DE3541043A1除了转轮，另外增加了一个旋钮，它 可以简便了探测元件大减速驱动下的运动。这种精确定位大大延长了 测量时间。而且这种测高仪不能执行某些测量功能，如测量钻孔或者 轴，或者说不能以简单的方式执行。
在US2004/0103548A1中描述了一种相似测高仪，包括一个可通 过手动曲柄进行人工垂直方向定位的滑块，其中滑块上支撑着一个探 测头，还包括一个测量和显示系统，它能检测到探测头施加于工作件 的压力并测得探测头的位置。在测量过程中，操作员使用手动曲柄使 探测头接触工作件，并施加适当的压力在工作件上。测量系统测得压 力的强度，方向和持续时间，并显示在显示屏上。当压力达到预先设 定的最低强度和很短的持续时间时，表示探测头位置的测量值获得并 显示在显示屏上。当压力维持相对长期的时间时，测量系统自动切换 到测量钻孔或轴的运行模式。随后操作员通过曲柄控制压力的强度， 他能够探测轴或者钻孔的一部分以获得转换点的最高或最低地。切换 允许模式时使用一种位置感应器或者压力感应器。
在实际应用中，还存在着坐标测量仪，探测头能在空间中两个或
7三个方向进行水平运动，或者它能在单轴或者多轴上平移，详见
DE19641720C2。为了执行上述测量，大多数采用CNC控制系统，这 使得仪器变的昂贵，并要求操作员在应用时具有必要的知识和经历。
基于上述背景，本发明的目的是提供一种单维或者多维坐标的测 量仪，能够根据所需测量功能简便地实现测量工作。所需测量功能应 当是可执行的，并且是快速，简单和高精度。最好是釆用简单的工具 完成。
本发明的另外一个目的是提供一种带有处理和控制逻辑的坐标测 量仪，可以使操作员在从定位到确定测量值的测量过程中，将他全部 的注意力放在工作件上。
这个目的由权利要求1中定义的坐标测量仪来实现。
依照本发明的测量仪用于测量工件至少一维坐标，可根据操作员 选择的多个测量功能的一个进行测量。测量仪包括一个底部，支撑着 探测头在纵向运动。探测头可由操作员定位在各个不同的所需测量位 置。依照本发明的测量仪测量系统识别探测头的运动，产生一个测量 信号用于描述上述运动。测量仪包括一个处理装置，用于接收测量系 统提供的测量信号，根据预定规则处理和求值上述信号，从而通过描 述探测头运动的速度和方向来确定运动的测量值，并且通过描述探测 头的位置或者测量点的高度提供测量值。
依照本发明的逻辑规则包括决策逻辑，它能够仅仅依据运动测量 值和位置测量值自动测得操作员实现的定位。这些测量值来源于测量 系统输出的测量信号，而不附加任何额外的测量手段，如压力，作用 力或者接触感应器，并且不需要额外的与操作员之间的互动，特别是 无需按动某个键来自动探测和启动操作员所要求的特定测量功能。基 于这个目的，决策逻辑根据测量信号分析操作员操作的探测头运动，从而探测到测量功能的起始点和测量方向。也可以这样说，操作员在 某个方向的定位被视作为操作员在该方向实施测量的某种意图。
最简单的例子中测量功能包括探测头可能运动方向上的平面扫
描。例如测高仪的决策逻辑认可探测头向下运动，以区别"从上探测" 测量功能和"从下探测"测量功能。更进一步的可能测量功能会是从 探测头运动方向或者相反方向对钻孔或者轴的扫描。
本文中"启动测量功能"至少包括对当前稳定测量值的捕获，以 此进行后面的存储，处理和显示所述的测量值。测量功能最好还至少 包括以下后续处理工作的一部分启动驱动扫描工件的电机，提供探 测头电机驱动后给予探测头以不变的测量力，获取多个连续测量值， 存储上述测量值，处理和显示一个或多个测量值。
本发明使得快速和简单的测量工作更加便利。操作员可以手动将 探测头快速而精确的定位在所需测量位置。难以操作的精确定位手段 是不必要的。操作员不必点击按钮或者运用控制装置来启动某个测量 功能。启动测量功能是有本发明的处理装置执行。更有利的是操作员 只需将注意力集中在工件上，实现其定位，处理装置会自动收集，处 理，保存和显示相关数据。处理速度将大大提高，测量所需时间也大 大减少。特别适合平面的多点测试或多个工件测试。
根据本发明的一个优选实施例，自动探测和启动测量功能只依据 测量信号，它们是由测试系统提供并依据那儿产生的变量，描述着探 测头的运动或位置。例如处理装置的功能可设置为运用简单算术运算， 根据探测头的位置测量信号确定运动方向，运动速度，运动距离和运 动持续时间，以及将预定规则运用到上述变量用于探测测量功能。无 需任何类似接触感应器的单独探测手段。
根据本发明的一个高级实施例，决策逻辑使用特别简单而有效的标准，包括比较逻辑，用于比较探测到和导出变量，它们都带有规定 的参数值。上述的参数值中包括了被检测变量的最小或最大初始值。 因此当探测头用最低的速度在最短的时间段内在同一方向允许，就可 以自动识别出操作员要接触某个方向平面的意图。当探测头停止了， 这就意味着定位的结束。
决策逻辑也可用于识别对某个方向钻孔或轴的探测。这在一个优 选装置中适用，它额外增加了一个带有运行探测头的电机驱动装置或 者一个测量力产生装置。在识别探测头定位后，决策逻辑自动命令驱 动装置或者测量力产生装置将探测头同工件接触，并给予它一固定的 测量力。随后决策逻辑继续分析一系列测量信号。当信号值保持稳定， 它确定了探测的平面。然而当运动速度持续不变在同一方向上减少时， 决策逻辑能推导出运动控制的方向和探测的驱动方向，这同时适用于 钻孔和轴的探测。随后决策逻辑激活对应测量功能的峰值记录， 一旦 探测头的当前位置偏离记录的峰值极小数量，以及运动速度检测到大 约为零时，就自动完成钻孔或轴的最大或最小值测量。最大或最小值 就产生了。
根据本发明的一个优选实施例，决策逻辑能够参数化。操作员可 以指定比较逻辑所需的参数值。因此在需要的时候适应相关的运行条 件，如某种测量方式和相应工件，是可能的。在高级实施例中，有多 个预设和优化参数设置提供给操作员，操作员可以简单地根据其需求 从上述参数设置中选择。也可以操作员自己任意定义特殊的参数值。
根据本发明的一个优选实施例，处理装置能依据一个或多个参数 功能自动挑选适合的参数值，这些功能经常使用。当特定待测物体之 间的距离较大时，"最小运动速度"和"运动速度最小时间间隔"会 自动增加，以减少误读的概率。当距离变小，上述参数自动减少。其 它参数如"最大运动速度可变值"能够自适应成为之前测量的钻孔或 轴参数的函数值。因此这种自学习适应型处理装置能更方便地精确自
10动识别测量功能命令或意图，从而更进一步提高测量速度。
根据本发明的一个优选实施例，决策逻辑也包括根据测量仪的弹 性识别探测头在运动方向短暂反向运动的逻辑。而且决策逻辑能从探 测头运动方向快速的变化，识别出这是由于探测头在工件上的冲击导 致的反弹。这些事件将被忽略。运动方向的反向运动的最大持续时间 和距离已被预先设定为参数，并能修改。
此外决策逻辑还包括取消进展中的测量功能探测和终止已启动测 量功能的逻辑。为此，操作员不必按任何键，只需改变探测头的运动 方向超过某个最短距离和最小运动速度。这将被决策逻辑视为取消或 终止。
本发明所述的测量仪最好是一种测高仪，带有垂直测量支柱，上 面支撑和引导着一个高度可调节的滑块，滑块上安装着带有探测元件 的探测头。在改进方案中，本发明所述的测量仪还包括了一种坐标测 量装置，可以在受限的二维或三维测量空间能进行测量。这特别适用 于操作员手动沿两个或三个轴上推动探测头，这几个轴都是互相垂直 的。探测头也可安装成能在单轴或者多轴上平移的形式。
探测头最好包括一个带有触点的触觉感应元件，釆用适合的形状， 如球形，这样可以在测量过程中慢慢接触工件。对于特定测量方法和 工件，如只允许接触一个表面，能够提供无接触型探测元件，如光学、 磁力或电容式探测元件。
驱动装置在运行时同探测头相连，用于驱动探测头。这可以是手 动曲柄或者转轮。然而在优选实施例中是马达驱动，特别是电机驱动。
在驱动装置和探测头之间的驱动系统最好引入一个离合器装置， 可用于在驱动装置和探测头之间提供摩擦连接，直到达到所需扭矩。因此探测元件在以驱动方式扫描工件时，以已设定的测量力加载。摩 擦离合器包含一个固定并可精确调节的摩擦力矩，适用于这种情况。 不过也可使用磁力离合器。马达作为测量力产生装置和离合器配置在 一起，以获得设定的固定测量力。测量力产生装置也可通过活塞或者 其它适宜的预压方式，采用弹簧元件粘结在测量滑块或者探测头上。
根据本发明所述的处理装置最好是用于控制和监测测量过程控制 装置的一部分。例如处理装置可以是电脑的型式，或者直接安装在测 量装置上，或者安装在测高仪的测量支柱上，也可以放置远处，通过 硬线或者无线通讯连接。控制装置包括输入手段，如用于操作员输入 命令或者参数的键区。也可以提供一个单键或者其它激活方式，在需 要的情况下，允许操作员激活或接触所述决策逻辑，使得操作员可以 进行传统处理，而无需自动测量功能命令探测。此外还可以提供一个 单键或者其它激活方式，操作员用来预先选择随后的测量是有关平面， 或者钻孔或者轴。例如在预先选择后， 一个或多个工件的众多钻孔能 按顺序测量，而无需在测量过程中按任何一个键。
此外控制装置包括输出手段，用于输出相关信息，包括测量值， 当前执行测量功能的检验员。最好是根据由决策逻辑识别的测量功能 选择输出。其它数据也可输出，如输入参数或工件名称等。输出手段 也包括光学，声学或者其它发信装置，可以显示特定的运行条件，特 别是操作员的决策逻辑。这种发信装置最好安装在操作员的视线内， 如测量滑块。
本发明所述的方法和处理装置，用于自动探测操作员的测量功能 命令或意图以作为操作员定位的结果，提高了测量的舒适度和测量速 度，并且减少了操作失误。操作员不必将眼光移离工件或者另一个样 品。决策逻辑在没有增加装置生成成本的情况可以方便地实施。决策 逻辑最好包含在控制测量装置的固件或者软件内。因此现有的测高仪 或者坐标测量仪可以无障碍和快速的更替。不过作为硬件实施也是可
12能的。
本发明的优选实施例其它细节披露在附图，描述或独立权利要求内。
下面通过图形说明本发明的技术方案-

图1为测高仪的简化视图2为图l所述测高仪去除外表壳的局部剖视图3为简化结构图，说明图1和图2所述测高仪的控制装置；
图4为流程图，说明本发明所述装置自动识别测量功能命令的逻
辑；
图5为流程图，说明在探测轴或钻孔时本发明所述的自动识别命 令逻辑；
图6为根据本发明的多坐标测量和测试装置的示意性透视图。
图1举例说明一种根据本发明的测量装置，为测高仪1。它包括 一个平台，放置在未详细说明的稳定测量平板上。平台2最好用滑动 轴承、滚子轴承或者气体轴承支撑在测量平板上，从而能人工移动测 量装置和定位它的水平方向(x-y平面)。在平台2上，测量支柱3突 起垂直向上，支撑和滑动着测量滑块4。测量滑块包括两个插入孔6a， 6b分布在测量探针支撑的两端。在本实施例中，支撑7安装在低位插 入孔6b的末端，携带着一个探测头或测量插入物8放置在向下突起的 末端，所述的测量插入物8作为探测针头设置在这儿。因此根据支撑7 安装在哪个插入孔6a， 6b和在哪个位置，即向上还是向下突起， 一共 包括四个不同的测量范围。探测头8包括球形探测梢9，它在扫描样品 时作为实际的探测元件。探测梢9也能在不同测量情况下选择圆柱形， 圆锥形或其它适合的形状。
测量滑块支撑在测量支柱上，这样可以进行垂直定位。基于这个 目的，有一驱动带lla， lib (见图2)从测量滑块4垂直向上延伸到滑轮辊子12，从那儿垂直向下延伸到平台2内的驱动辊子13，在驱动辊
子之后即为驱动带llb，再延伸回测量滑块4。此外在图2的局部剖视 图中，平台内有一驱动装置，此处为电动机14，通过离合器15与驱动 辊子13相连。离合器15最好是一种滑动离合器，具有固定并可精确 调节的摩擦力矩，在扫描样品时用设定的固定测量力加载接触元件。 除了滑动离合器，也可使用其它使用离合器，如磁力离合器。
为了引导策略滑块，在图2未显示的外壳下有一导向装置16，测 量滑块4可以沿着所述导向装置滑动。所述测量滑块放置在外壳内， 这样只有包括插入孔6a和6b的延长接收体17从垂直槽中突出，垂直 槽在外壳内。手柄设置在接受体17上，能够方便操作员手动调节测量 滑块的高度。
有一个适宜的测量系统19用于识别探测元件在z方向的高度位 置。示意在图3的测量系统19最好是一种长度测量系统，探测测量滑 块4的位置和持续提供模拟或数字测量信号以描述所述位置。更适合 的是高分辨增强反射光测量系统19。不过其它先进测量系统也是适合 的，如光学，磁力和电感式测量系统。对于困难的环境条件，能相对 抵抗污垢的磁力测量系统更有利。探测头的位置也可通过探察辊子12， 13或者电动机14驱动轴的转动位置间接获得。
为了接收和处理探测到的测量信号和控制和检测测量过程，有一 控制装置放置在测量支柱3上，这儿所述的控制系统是指电脑21。所 述的控制系统包括输出手段，即显示包括测量值信息的显示屏22，。 输入手段，即单键。操作员运用按键可人工往电脑中输入命令或数据。 控制装置21的细节公布在图3。同时描绘了该控制装置21的特殊功能 模块。特殊功能模块可在线路板上的硬件和/或作为程序一部分的软件 或固件中执行。程序可以在微处理器内执行。此外特殊功能模块能作 为在此详细描述其它功能模块的一部分。如果讨论到逻辑规则或控制 装置21的逻辑，那么本发明的范围就不再局限于任何一种上述装置。
14如图3所描述的，根据本发明的控制装置21包含控制逻辑24。
控制逻辑控制着测量过程，测量信号的处理，命令、数据和参数的处
理，以及其它功能单元的功能。控制逻辑24通过适合的通讯链接25 同测量系统19连接，从而接收测量信号25。测量信号通过输入界面 26由测量系统19发出。此外控制逻辑同输入装置23，显示屏或者其 它输出装置22，存储装置27存在数据链接。存储装置27保存了程序， 参数，测量值或者其它应保存数据。控制装置21还包括输出界面28， 通过输出界面控制逻辑24可连接到远程电脑等类似装置。控制逻辑24 经控制链接29控制着电动机。控制逻辑24使用定时器30定期提供定 时信号。为保持图形清晰程度，图3忽略了一些可能需要的装置，如 供能系统。
图3中清楚地表示控制装置21包括处理装置或逻辑31。该处理 装置或逻辑31用于接收测量系统19提供的测量信号，包含着逻辑规 则32，从而处理和评估所述的测量信号，并从测量值确定探测头的位 置。处理逻辑用于将测量系统17发出的模拟信号转变成数字信号，或 者把数字信号转变成适合处理的格式，过滤它们，监测它们，使测量 值稳定，确定测量点之间的距离(或者最大最小值，或者中心点，或 者轴或钻孔的直径)，接收确定的测量值或数据，或者转发到其它单 元。
测高仪1正常运行模式下前述功能描述如下
假设操作员想要执行从上探测工件平面的测量功能。为达到该目 的，操作员将测量平板上的工件定位，使得探测元件9在待测点的上 方。随后操作员垂直向下移动测量滑块4以定位探测头。
之后操作员激活键盘23上对应的测量功能键，指示控制装置21 平面是从上接触。随后控制装置21控制电机14，从而带动探测头接触 待测平面或者保持探测头接触待测平面，并用固定测量力加载测量元件8。测量系统19提供的测量信号25通过处理逻辑32以适合方式进 行处理，从而确定稳定的测量值。该测量值显示了测量点的高度坐标， 并显示在显示屏22上，存储在存储装置27。在取得测量值后，测量滑 块4再次垂直往上移动，工件移动到其它位置，另一个测量过程又能 执行了。
当操作员想要确定钻孔的最低点时，操作员把探测元件8偏心放 置在钻孔减切块的上方，根据最小值从侧面偏移，并激活对应的输入 装置从而启动所述的测量功能。当执行测量功能时，探测元件9不得 不碾过最低点一次或多次。为了这个目的，操作员水平移动工件或者 测高仪。处理逻辑31确定对应的测量值，确定最低点处的高度坐标。 其它测量功能也可用相同方式执行，分别启动，参照工件定位工件， 以及激活对应的输入装置23，如上部钻孔剪切块的测量，从上或从下 对轴的扫描，确定轴或钻孔的直径和中心，计算两个平面的距离等等。
根据本发明所述的控制装置21还包括延伸的运行模式，使得更自 动化更快的测量工作更加方便。基于这个目的，处理装置31逻辑规则 包含决策逻辑33，可实现对操作员定位的自动识别，自动识别操作员 分别想执行的测量功能，然后启动它们。探测仅仅依靠测量系统19提 供的测量信号25，而不需要额外的感应器或。
处理装置31的处理逻辑包括逻辑规则，该规则在测量系统19提 供的测量信号25中确定附加相关变量。这些变量至少包括测量滑块4 的运动速度，运动方向，运动持续时间和运动加速度。决策逻辑33分 析这些变量，从而自动识别出操作员启动某个测量功能的意图。在优 选实施例中决策逻辑33包括比较逻辑，用于比较处理逻辑32确定的 变量和预先确定的参数值，以及比较应用在确定变量上的预设标准规 则。决策逻辑33的细节参照图4和图5描述在后，说明了自动识别操
作员在一定方向上启动平面/钻孔/轴探测命令或意图的过程。图4说明了探测平面的测量过程。测量过程起始于模块37，此时 操作员将工件放在平板上适合测量的位置，并把测量滑块移向待测表
面。模块38中比较逻辑32比较由处理逻辑32确定的运动速度v和第 一参数Vmin， Vmin表示最低运行速度。如果没有超过最小运动速度 Vmin，模块39中经过时间指示器T则为零，运动速度继续监测。如果 超过最低运动速度Vmin，模块41内的经过时间指示器T同初始值Tmax 进行比较。如果Tmax没有达到，经过时间指示器T在模块42内增加， 处理过程回到模块38。否则，如果T二Tmax，那么测量滑块4已经在 最小运动间隔用最小运动速度移动，识别到了测量滑块的定位信息。 随后接触方向是模块43从测量值值中确认，例如确定了向上或向下。 多余的时间指示器T2和Th初始化并归零。
随后决策逻辑确认定位过程是否完成，即测量滑块已经停止。因 此模块44把运动速度和表示停顿速度的参数Vmax进行比较，如果 v<Vmax，模块46验证滑块停顿的最小时间周期是否满足(T2》 T2，max )。如果不符合，经过时间指示器T2在模块47增大，继续 监控停顿速度。如果初始值达到T2， tnax，模块48测量功能由控制装 置21启动，通过电动机带到探测元件同待测平面接触，加载固定的测 量力从而确定当前测量值。 一旦模块49确认测量值足够稳定，确认值 不再会变化，模块51获取测量值，存储并显示在适应测量功能的显示 器22。这时程序回到起始模块37,从而继续测量滑块随后定位的识别。
操作员能够在对应的测量点上通过人工定位测量滑块在多个连续 点上测量平面，根据本发明的决策逻辑自动识别和执行相应的测量功 能。操作员不必将眼光移离工件，因此他的工作量不会打断。自动识 别提高检测工作的舒适度和测量的执行速度，并且减少了操作员的失 误次数。
操作员能够在任何时候取消命令识别，即启动测量功能签的定位 识别，而无需为此激活电脑的某个键。为达到这个目的，操作员往与接触方向相反的方向人工移动测量滑块一段足够的距离，这段距离是
由代表决策逻辑33的模块52和模块53取消命令所需条件确定的。决 策逻辑33在模块52中判断相反方向速度绝对值是否大于最小速度 Vmin，即是否v〈Vmin。如果不符合，程序回到模块44以检测停顿速 度。否则将同扫描相反方向的运动距离和初始值Smax (模块53)进行 比较，从而来确定这仅仅是一次短暂反复还是测量滑块4运动方向的 长距离反复。短暂直线反复可能是由于摩擦离合器的弹性和测高仪1 的机械装置，它们具有一定的滞后性。这种短暂反复不会导致命令识 别的取消。然而当探测到长距离反复，即s〉Smax，命令识别取消，程 序回到起步37，见图4。
当测量功能已经启动，可以用手改变测量滑块的运动方向，从而 停止该测量功能，而不需按某个键。所用逻辑同取消测量功能识别大 致相同。在图4中改进标准中，在最小时间间隔(56模块中Th〉Th,max) 同扫描方向相反方向上的最小运动速度(54模块中v<-Vmin)对于停 止测量是必要条件。滞后时间周期计数器在模块55定期累加。如果条 件54和56满足，模块57开始的测量功能将停止。
根据本发明的决策模块也使得在轴或钻孔中扫描时进行自动命令 识别变得容易。图5显示了相关的流程图。初始运动分析过程在电机 控制启动(模块48)前同扫描平面识别相同。不过测量工作根据以下 标准进行进一步分析当运动方向变化非常快由探测元件对工件的冲 击引起的反弹发生(模块58)。忽略这些反弹。当运动速度在不变的 运动方向上持续减少，此时钻孔或轴正在被扫描(模块59)。可以从 电机控制和测量滑块的移动方向推导出在进行何种扫描(模块60)。 当电机控制着下行，测量滑块的运动方向符合电机控制的运动方向， 此时在测量钻孔。当测量滑块的运动方向同电机控制的运动方向相反， 此时在测量轴。当电机控制的运动方向向上，标准也就改变。在这种 情况下当探测头的运动方向符合电机控制的运动方向，此时进行轴测当决策逻辑33确定操作员在某个方向执行钻孔测量和轴测量，无
论是向上还是向下，存储装置27中相应峰值记录被激活以获得测量值 (模块61)。当测量滑块4当前位置偏离初始记录值最小数量并且运 动速度大约为零，测量工作结束。在这个例子中峰值记录存储的测量 值反映了钻孔或轴的最大或最小值。当滑块的实际位置大幅偏离峰值 记录，无论运动速度为多少，当前测量将中止。
根据本发明比较仪逻辑使用的初始值和限制都是可调节参数，它 们是依据当前测量条件以适合方式制定的。例如它可以通过操作员在 多个预设参数设置中根据他的要求来制定。在一优选实施例中对于本
发明的决策逻辑33提供了以下经验参数值在确定两个测量值之间的 时间间隔大约10到50ms。能够识别时钟频率为2ms的极缓慢运动。 为了不测得偶而的反弹，最小运动速度Vmin大约为5mm/s。为了降低 摩擦离合器和测高仪其它部件的滞后性影响，运动方向的短暂反复假 设最大移动距离SmaX = 2mm。测量功能识别取消的判断标准运动方向 的长距离反复可以用至少Smax = 50mm的驱动距离来识别。用于取消 测量功能的最小运动速度Vmin为50mm/s。反弹只有在运动方向改变 至少持续280ms才被确认。为了确定钻孔和轴扫描，最大运动速度大 约5mm/s，最大速度变化值大约为lmm/s2。根据运行环境，参数值可 以和此处所列的参考值有很大不同。
除了预设和优化的参数设置，操作员也可以自己通过输入装置23 随意输入特定参数值。作为本发明的改进型，控制装置可以依据已执 行的测量功能改进参数值。例如当被测平面的距离比较大，此时Vmin 和Smax对于短暂驱动方向反复和长距离驱动方向反复自动增加，从而 减少了误读的风险。根据之前测量的钻孔和轴直径，用于确认反弹或 者持续运动速度减少的参数能自动修改。这样测量的执行速度能够进 一步加快。对本发明的进一步修改和改进是可能的。例如转轮或者手动曲柄 可以用于人工驱动装置。其它最新控制装置也能用于扫描。不过推荐 使用本发明的程序，测量滑块由操作员手动定位，驱动电机14用于扫 描工件并提供固定的测量力，这些都使得探测元件9快速精确的定位
简单化。除了摩擦离合器15，还可以使用其它相似的离合器，如磁力 离合器。测量力产生装置14， 15也可以设置为弹簧系统。
在简化装置中，有一按键提供给操作员，按键可以设置在电脑， 最好是在操作员测量时他目光范围内的测量支柱3，或者测量滑块4上。 如果是启动测量平面的功能或者测量钻孔和轴的尺寸，操作员可以用 一只手选择。控制装置21自动识别定位，然后自动转为电机驱动的扫 描和执行所选择的测量功能。在2D测量过程中，许多钻孔和轴的检测 是按顺序一个接一个进行，所有工件无需再次激活那个按键。
图1所描述的另一个装置，配有的额外信号装置能显示自动命令 识别的状态和操作员测量功能的启动情况。为了这个目的，LEDs可以 装配在测量支柱3和测量滑块4上，可以显示例如定位确认在进行， 定位已经确认或者测量值已获得，测量已完成等信息。当然其它信号 装置的实施都是可能的，例如单个信号灯表示行动或者停止，可闪烁 表面状态，或者是一种声学信号装置。
依据本发明的自动确认定位和测量功能的概念也可适用于多维坐 标测量装置。图6简要描绘了一种三维坐标测量装置，简便了在三维 空间测量的操作。为了这个目的，门柱63 (portal)支撑和引导着第一 测量滑块4a，手柄18a用于测量滑块4a的手动调节。支撑臂64进一 步安装在测量滑块4a，所述支撑臂在同x方向垂直的y方向凸起。另 一个测量滑块4b支撑在支撑臂并延y方向运动，那儿还有一手柄18b 用于测量滑块的移动。测量滑块4b进一步支撑在z方向延伸的导引件 66， z方向同x—y平面垂直。导引件66在z方向导引另一个测量滑块 4c。测量滑块4c包括一个手柄18c，并安装有一探测元件9在低位末端。未明示更多信息的测量系统19同测量滑块4a， 4b， 4c相连，所述 的测量系统确定探测元件的各个x， y， z位置。
操作员可以通过手柄18a， 18b， 18c移动探测元件到测量空间内 的任何位置，并依据本发明的控制装置21识别定位和所需的测量功能。 通过例如获得坐标的测量值和显示它们来启动操作员所想测量功能。 因此最后驱动的运动确定了扫描方向。除了沿着x， y和z轴的线性运 动，还可以提供探测元件在至少一个枢轴线上的转动。
测高仪1包括装有垂直运动测量滑块4的测量支柱3，这样它能 用手移动，也可以经离合器装置15采用电机14驱动。测量滑块4装 有探测头8，探测头8可以在工件测量点上施加固定的测量力。所述测 量力由驱动电机14和离合器装置15产生。测量系统识别探测头8的 高度坐标，并将所述的高度坐标提交给控制装置用于进一步的处理和 求值。
控制装置21包含自动进行测量过程的逻辑33。这个逻辑识别在 某个方向的探测头8定位。定位由操作员手动完成，随后控制驱动电 机14以适合工作方式实施工件扫描和根据测量系统19发送的信号确 定相应测量的测量值。控制装置21能完全自动识别操作员测量平面或 钻孔或轴的意图，在一个方向或者想法方向，并独立启动操作员所想 测量功能。
权利要求
1. 一种测量仪，特别是根据操作员选择的一个或多个测量功能执行至少一维坐标测量，包括一个平台(3；63，6，66)，安装着一个探测头(8)可以纵向运动，从而由操作员定位在相应测量位置，包括一个测量系统(19)用于识别探测头(8)的运动和产生描述所述运动的测量信号(25)；包括一个处理装置(31)，可接收测量系统(19)发送的测量信号(25)，根据预设逻辑规则处理和求值，从而确定运动测量值，采用探测头(8)的运动速度和移动方向描述探测头(8)的运动特征，提供位置测量值来描述探测头(8)的位置，其中的逻辑规则包括仅仅依据运动测量值和位置测量值自动识别操作员定位的决策逻辑(33)，其中所述逻辑可识别操作员的所想测量功能并启动所述测量功能。
2. 如权利要求l所述的测量仪，其特征在于测量功能包括扫描平 面，钻孔或轴，无论是沿着探测头(8)运动方向还是相反方向。
3. 如权利要求l所述的测量仪，其特征在于测量功能的启动包含 获得当前测量值，并且包含启动以下至少一个步骤启动电机扫描工 件，使用固定测量力加载探测头(8)，获取一系列连续测量值，保存， 处理或显示一个或多个测量值。
4. 如权利要求l所述的测量仪，其特征在于决策逻辑(33)依据 描述探测头(8)运动或位置的测量信号(25)和导出变量值实现自动 识别和启动测量功能，所述的导出变量包含至少一个变量运动方向； 运动速度，运动距离和/或探测头(8)运动持续时间。
5. 如权利要求4所述的测量仪，其特征在于决策逻辑(33)包括比较逻辑(34)，用于比较测得或导出带有设定参数值的变量，设定 参数值包含最大最小初始值。
6. 如权利要求5所述的测量仪，其特征在于参数值是可调整的。
7. 如权利要求5所述的测量仪，其特征在于处理装置(31)可以 依据至少一个已执行测量功能自动修正参数值。
8. 如权利要求l所述的测量仪，其特征在于决策逻辑(33)包含 一种逻辑，所述逻辑可以确定探测头(8)运动的速度(v)，并同表示最小运动速度的第 一个初始值(Vmin)进行比较；确定至少具有最小运动速度探测头运动的时间间隔(T)，并同表 示最小时间间隔的第二个初始值(Tmin)进行比较，确定探测头(8)运动的方向；根据比较的结果确定探测头的定位，选择和启动包括测量方向合 适的测量功能。
9. 如权利要求8所述的测量仪，其特征在于包含一个测量力产生 装置(14， 15)，用于以固定测量力加载测量头(8)，其中决策逻辑(33)包含一种逻辑，所述逻辑可以 确定探测头(8)的移动方向； 识别在固定方向上运动速度持续减少；比较探测头(8)的运动方向和测量力产生装置(14， 15)有效方向；基于上述内容，确定扫描钻孔或者轴，以及执行扫描的方向。
10. 如权利要求1所述的测量仪，其特征在于决策逻辑(33)包 含识别由于测量仪(1)弹性引起的探测头(8)运动方向短期反复。
11.如权利要求1所述的测量仪，其特征在于决策逻辑(33)包 含识别由于物理原因引起的探测头(8)反弹。
12.如权利要求l所述的测量仪，其特征在于决策逻辑(33)包含 取消进程中识别测量功能逻辑和停止己启动测量功能逻辑。
13. 如权利要求1所述的测量仪，其特征在于决策逻辑(33)能 由操作员激活或取消。
14. 如权利要求l所述的测量仪，其特征在于探测头(8)包含触 觉型感应元件(9)。
15. 如权利要求1所述的测量仪，其特征在于探测头(8)包含无 需接触就可扫描的扫描元件。
16. 如权利要求l所述的测量仪，其特征在于包含一个手柄(18; 18a， 18b， 18c)可用于人工驱动探测头(8)。
17.如权利要求1所述的测量仪，其特征在于包括一个驱动装置 (14)，同探测头(8)相连用于驱动所述探测头。
18.如权利要求17所述的测量仪，其特征在于驱动装置(14)包 含一个马达，特别是一种电动机。
19. 如权利要求17或者18所述的测量仪，其特征在于在驱动系 统中有一个离合器装置(15)介于驱动装置(14)和探测头(8)之间， 用于在所述部件中提供摩擦连接，直到满足规定的转矩。
20. 如权利要求19所述的测量仪，其特征在于离合器装置(14) 是一种滑动离合器。
21. 如权利要求l所述的测量仪，其特征在于测量力产生装置(14， 15)当工件在扫描时，以固定测量力加载探测头(8)。
22. 如权利要求1所述的测量仪，其特征在于测量系统(19)是 一种长度测量系统，特别是一种增强反射光测量系统。
23. 如权利要求1所述的测量仪，其特征在于处理装置(31)是 用于控制测量过程的控制装置(21)的一部分，控制装置(21)包括 用于输入命令或数据的输入装置(23)和用于输出信息的输出装置(22)。
如权利要求1所述的测量仪，其特征在于包含一个信号装置 (62)，向操作员显示决策逻辑(33)的当前状态。
24. —种依据前述权利要求的测量仪，其特征在于包含带有测量 支柱(3)的测高仪(1)，支柱装有和导引测量滑块(4)，这样它可 以在纵向定位，探测头(8)安装在所述测量滑块(4)上。
25. 如权利要求1所述的测量仪，其特征在于包含一种坐标测量 装置(r)，探测头(8)可设置在两维测量平面或者三维测量空间。
全文摘要
测高仪1包括装有垂直运动测量滑块4的测量支柱3，这样它能用手移动，也可以经离合器装置15采用电机14驱动。测量滑块4装有探测头8，探测头8可以在工件测量点上施加固定的测量力。所述测量力由驱动电机14和离合器装置15产生。测量系统识别探测头8的高度坐标，并将所述的高度坐标提交给控制装置用于进一步的处理和求值。控制装置21包含自动进行测量过程的逻辑33。这个逻辑识别在某个方向的探测头8定位。定位由操作员手动完成，随后控制驱动电机14以适合工作方式实施工件扫描和根据测量系统19发送的信号确定相应测量的测量值。控制装置21能完全自动识别操作员测量平面或钻孔或轴的意图，在一个方向或者想法方向，并独立启动操作员所想测量功能。
文档编号G05B19/42GK101449222SQ200780018143
公开日2009年6月3日 申请日期2007年5月11日 优先权日2006年5月18日
发明者佐伦·奥斯特里奇, 延斯·斯托克伯格, 彼得·斯特拉克 申请人:陆马尔股份有限公司