专利名称：表面测量探头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种表面测量探头。具体地，本发明涉及一种具有传感器的 探头，所述传感器将电信号转换为振动，从而使得探头的触针能够因此发生 振动。触针振动的特有模式的改变用于确定触针是否与表面接触。表面测量 探头可以安装在坐标定位机上。具体地，表面测量探头可以安装在手动坐标
定位装置上，所述手动坐标定位装置例如为手动坐标定位机(CMM)或手 动关节测量臂。
背景技术：
英国专利申请GB 2006435公开了 一种具有工件接触触针的表面测量探 头。该探头配备有均包括有压电晶体的驱动传感器和发生传感器。交互电流 施加在驱动传感器上以便产生振动，所述振动随后被传递给触针。触针的振 动激发发生传感器。如果触针与表面相接触，则振动得以减弱。这种振动的 减弱从发生传感器参数的改变被感测。因此，可以确定触针何时与表面接触。
美国专利NO. 5,247,751公开了一种接触探头，该接触探头提供有超声变 幅杆(ultrasonic horn),该超声变幅杆具有夹在电极之间的压电元件。压力 元件将RF电信号转换为超声波振动。探头提供有探针，探针用于与要测量 的物体相接触。变幅杆根据压电元件的超声波振动发生超声波振动。电极之 间的电流被监视，电流值的变化表示要测量的物体与探针之间的接触。
发明内容
本发明的第 一方面提供了 一种确定表面测量探头漂移的方法，所述表面 测量探头包括壳体、表面接触触针、使触针发生振动的振动发生器、用于确 定与触针的振动变化相关的参数的传感器以及使用阈值确定参数关系的比 较器，所述方法以任何合适顺序排序的以下步骤
当触针与表面不相接触时获取参数的读数；
6在时间t中平均化参数的读数，所述时间t远大于接触表面时的过渡时
间；
将参数读数的平均值与参考参数进行比较； 使用上述比较结果确定是否存在很大的参数漂移。 所述过渡时间是指探头检测从触针接触自由空间过渡到接触表面所花 费的时间。
所述方法具有以下优点，即由于漂移导致的参数的变化可以不同于由于 触针与表面接触而导致的参数的变化。
所述参数可以包括振动发生器的驱动电压与流过振动器的电流之间的 相位变化。 一种可选择的实施例是，所述参数可以包括通过用恒定电压幅 度运行的系统中的压电元件的电流的幅度；通过用恒定电流幅度运行的系统 中的压电元件的电压的幅度；压电元件耗散的功率；或者提供压电元件的系 统的功率因子。
振动发生器可以包括一个或多个压电元件。
优选地，所述方法包括补偿参数漂移的步骤。这个步骤可以包括调整驱 动频率。可选择地，这个步骤可以包括调整阔值。
本发明的第二方面提供一种表面测量探头，包括 壳体；
表面4妾触触4十；
使所述触针发生振动的振动发生器；
传感装置，用于确定与所述触针的振动变化相关的参数；
比较器，用于确定所述参数与一阈值之间的关系；以及
处理器，用于以任何合适的顺序执行下述步骤
当触针与表面不相接触时获取参数的读数；
在时间t中平均化所述参数读数，所述时间t远大于接触表面的过渡时
间；
将参数读数的平均值与参考参数进行比较； 使用所述比较结果来确定是否存在很大的参数漂移。 处理器可以执行附加的步骤使用漂移测量来调整所述振动发生器的行 为，从而补偿参数上的漂移效应。本发明的第三方面提供一种表面测量探头，包括
壳体；
表面4妻触触4十；
使所述触针发生振动的振动发生器； 用于确定与所述触针的振动变化相关的参数的装置；以及 用于确定所述参数与阈值之间的关系的装置，
数的漂移。
在一个优选实施例中，振动发生器包括一个或多个压力电元件。 振动发生器可以通过将其置于烤炉或温度控制环境中保持为恒温。这允
许通过将关键振动元件的温度保持在恒定值上(保持为环境温度或高于环境
温度的固定温度)从而去除振动特性的漂移效应。
本发明的第三方面提供一种确定表面测量探头是否提供可靠结果的方 法，所述表面测量探头包括壳体、表面接触触针、使所述触针发生振动的振 动发生器、确定与所述触针的振动变化相关的参数的传感装置，以及确定所 述参数与阈值之间的关系的比较器，所述方法包括步骤
感测探头变量，所述探头变量对所述探头的加速度敏感；
将所述探头变量与阚值进行比较；
如果所述探头变量超出所述阈值，则生成一个输出。
因此，这个方法确定是否探头是否由于接收高于阈值的加速度而停止可 靠地运行，例如由于被扔下或被敲击。
上述变量可以包括与触针振动的变化相关的参数，例如振动发生器的驱 动电压与流经发生器的电流之间的相位变化。该变量可以包括振动发动器的 电压或所述探头经受的力。
输出可以为视频信号或音频信号。输出可以经过通信链路被发送到控制 器或PC。
所述方法可以包括步骤如果出现输出，则例如通过执行振动发生器的 频率扫描来重新设定所述探头。所述频率扫描可以在接收到输出时自动完 成。
本发明的第四方面提供一种表面测量探头，包括壳体；
表面^姿触触4h
使所述触针发生振动的振动发生器；
传感装置，用于确定与所述触针的振动变化相关的参数；
比较器，用于确定所述参数与阈值之间的关系；以及
处理器，用于以任何合适的顺序执行下述步骤
感测探头变量，所述探头变量对所述探头的加速度敏感；
将所述探头变量与阈值进行比较；
如果所述探头变量超出所述阈值，则生成一个输出。
本发明的第五方面提供一种表面测量探头，包括
壳体；
表面接触触针；
使所述触针发生振动的振动发生器；
传感装置，用于确定与所述触针的振动变化相关的参数；
比较器，用于确定所述参数与阈值之间的关系；以及
热源，用于向所述振动发生器提供热量；以及
温度控制器，用于控制所述热源，使得所述振动发生器保持恒温。
所述热源可以提供冷却和加热。可以提供温度传感器，用于测量所述振
动发生器的温度。温度反馈可以从温度传感器提供给温度控制器。可选择地，
温度控制器可以接收与参数相关的输入，例如相位。
现在将借助示例并参照附图来描述本发明，其中 图1为本发明探头的截面图； 图2为图1所示探头的内部工作电路图； 图3示出了所测量的相位差与探头驱动频率的关系图； 图4示出了当探头与不同材料接触时所测量的相位差与驱动频率的关系
图5示出了显示有温度变化的所测量相位差与驱动频率的关系图； 图6示出了温度补偿循环的流程图；图7示出了图2中所示的电路的替换电路图，其中仅具有一个压电元件；
图8示出从Ref In和Piezo In信号确定相位计数；
图9示出确定是否出现碰撞的流程图IO为第一控制结构的第一实施例的电路图11为第一控制结构的第二实施例的电路图12为第二控制结构的电路图。
具体实施例方式
图1示出了本发明的探头。探头10包括壳体12和触针14，触针14具 有表面接触端16。探头提供有压电叠堆18,压电叠堆18与计数器质量块和 触针部件一起构成部分发生器20和驱动电路22。
图2为示出图1所示探头的内部工作方式的电路示意图。压电堆叠18 包括两个压电元件PZ1和PZ2。驱动电路施加的交流驱动电压"Ref. sine" 连接到压电堆叠，使得压电元件发生振动。在这个实施例中，所述交流驱动 电压是频率合成器21的放大输出。驱动电压"Ref. sine"和由流过压电元件 PZ1和PZ2的电流生成的电压"Piezo sine"分别在26和28处进行取样。这 些电压被馈送到过零检测器19中，所述零检测器19将正弦信号转换为方波 信号"Refln"和"Piezo In"，所述方波信号纟皮施加到FPGA 17的输入端上。 FPGA包括嵌入式微处理器内核及其内部逻辑电路，所述内部逻辑电路在时 钟周期中产生一个计数，所述计数直接与"Ref. sine"和"Piezo sine"之间 的相位差相关。(虽然图1示出了两个压电元件，但是可以使用一个或更多 个。然而，使用两个压力元件具有提供比一个更好灵敏性的优势。)
压电堆叠通过机械方式安装到探头的触针上以使其发生振动。通过改变 驱动电压的频率，触针的振动频率可以发生变化。
图7示出一种电路示意图的替代方式，其中，图2所示的压电堆叠PZ1 和PZ2由单个压力元件PZ代替。在这个实施例中，频率合成器21的正弦 波输出被馈送到差分放大器60中，从而产生反向驱动信号和正向驱动信号。 反向信号S1驱动压电元件PZ的一侧，而正相信号S2则驱动另一侧。每个 信号具有在最大正电压和最大负电压之间的范围。压电堆叠PZ被极化，并 且由于这些电压互为反向，所以极化处理后的压电元件的两侧将会在所施加
10的正弦运动的频率上发生膨胀和收缩。因此，运动量类似于参照图2所描述
的堆叠PZ1和PZ2，在图2中，每个压电元件的一侧由单极驱动进行驱动， 则另一侧则接地。
在堆叠PZ1和PZ2中，参考信号"Ref. sine"输入到过零^r测器19。通 过单个压电元件PZ的差分信号输入到精密仪器放大器61。精密仪器放大器 61的输出"Piezosine"输入到过零检测器19的另一个输入端，如图2所示。 从这一点之后，对于"Ref. sine"和"Piezo sine"的处理与图2所示相同。
使用单个压电元件的优势在于，探头的制造成本较低，并且其长度也可 以缩短。劣势则在于需要更多的的电子元件，并且压电元件将需要与探头主 体相绝纟彖。
图3示出了针对不同驱动频率的相位差图。当施加电源或重启探头时， 通过改变驱动电路施加的驱动电压的频率，压电堆叠的宽频扫描得以执行。 这产生了图3所示的曲线，并且能够找到发生器的固定频率。如图3所示， 所测量的最大相位差出现在探头的共振频率处。驱动电压的频率30在曲线 坡度的拐折点处进行设定。该位置是曲线坡度处于其最大绝对值32的位置。 正向坡度和负向坡度可用作拐点，具有对漂移补偿机制相应的改弯。由于共 振峰值几乎是对称的，所以为简便起见选择正向坡度。
当振动的触针接触表面时，堆叠振动特有的振动模式发生改变，并且产 生可测量的相位差。图4示出了当触针与空气(即自由空间)34、橡皮泥36 和金属40接触时测量到的相位的变化。所测量的相位差与阈值42比较。所 测量的低于阈值42 (对应于驱动频率f)的相位差表示探头与表面接触。在 这个实施例中，探头输出被发送以便指示安装探头的测量臂选取数据点。在 图4中所测量的对应于驱动频率f的相位差在触针与橡皮泥、金属和塑料接 触时低于阈值42。
如果所测量的相位差高于阈值，则触针端没有与表面接触。在图4中， 所测量的对应于驱动频率f的相位差在触针与空气接触时高于阈值。在这种 情况下，探头的输出是受到禁止的。
现在更加详细地描述信号"Refln"和"PiezoIn"之间的相位差的计算。 FPGA(在图2和图7中的参考标号为17)包括对信号"Refln"和"Piezo In" 进行同步的主时钟。这个主时钟比输入信号运行在高得多的频率上。图8表示信号"Refln"和"Piezo In"以及从它们生成的相位计数。
FPGA中的计数器在"Refln"信号的上升边缘被设定为0，并且在每个 主时钟滴答作响时增加直到"Piezo"信号的下降边缘，这时锁存计数。所述 计数表示时钟周期的相位差，称为"相位计数"。这个方法能够准确地测量 才目^Klt禾^目^U带^ 。
从图8中可以看出，相位计数给出了对于参考信号和压电输入信号之间 的相位延迟或相位差的测量。具体地，图8表示当压电堆叠在共振频率之外 的频率上受到驱动时信号"Refln"和"PiezoIn"之间的相位关系。由于信 号"Ref In"和"Piezo In"分别表示电压(V)和电流(I),所以这里所测 量的相位差也称为V/I相位差。
探头的其它方面在英国专利申请GB0608998和GB0609022中进行了更 为详细的描述。这些申请的内容在此引入作为参考。
探头的温度变化可能导致图3所示曲线图中所示曲线的变化。温度变化 可以由例如环境、操作者手持探头以及振动的压电堆叠和内部电子元件的热 效应导致。温度变化使得探头的机械特性和/或电气特性发生变化。温度变化 可能会影响压电堆叠的共振频率，从而直接影响所测量的相位发生变化。如 果相位差相对于固定的阈值发生改变，则探头可能会表现为稳定地与表面接 触或变得不那么灵敏。图5示出了针对驱动频率的脉沖计数(表示相位漂移) 的曲线图。该曲线图表示，对于不同的温度，共振的形状被保持但存在一个 频率偏移。
由温度漂移导致的在所测量相位差中的变化是一个慢变化，其中，由于 触针与表面的接触而产生的所测量相位差的变化是一个快变化。变化速度的 区别可用于确定所测量相位差中的变化是否由温度漂移或与表面接触导致， 如下所述。
在第一个步骤中，对相位差采用常规的测量。当触针没有与表面接触时 确定的测量相位差得到均化处理。确定所期望的相位差(即初始调谐的相位 差)和现在测量的相位差(即，当没有与表面接触时在与表面检测测量周期 相比的一个较长周期上被平均的相位差)之间的差异。这两个数值之间的增 加的误差表示长期的漂移。
通过这个方法，可以追踪温度效应并且通过增加或减少激发频率可以对其进行补偿。例如，温度升高导致曲线向左移动，从而导致所测量相位差的 增加。为了保持曲线最陡点的驱动频率，驱动频率减少一个小数量。对于温 度降低，则驱动频率增加一个小数量。
图6示出温度补偿循环的流程图。这些步骤在嵌入微处理核中执行。在
第一个步骤中，确定时间t上的相位差平均值50。当触针没有与表面接触时， 针对相位差的数值获得该平均值。在第二个步骤中，确定相位差是否大于参 考相位52。如果"是"，则降低驱动频率54。如果相位差不比参考相位大， 则确定相位差是否小于参考相位56。如果相位差小于参考相位，则降低驱动 频率58。这个循环以正常的时间间隔重复进行，所述正常的时间间隔例如为 60ms。
探头的一个测量周期通常花费40|is的时间。温度补偿循环需要进行 65,000个测量。因此，如果探头在这些65,000个测量期间(即2.6秒)保持 不与表面相接触，则温度补偿出现。由于温度补偿循环比一个测量周期大得 多，所以由于表面接触而产生的相位差的变化将只具有很小的影响(具体地，
当探头接触表面时温度补偿循环停止)。探头一松开与表面的接触，温度补 偿循环将会重新开始，并且由表面接触导致的相位差的任何增加将会被降 低。这个例子用于示例的目的，其它数值也可以使用。
由于一个测量周期通常为40ps,所以用于检测探头离开表面的时间等于 一个测量周期，即40ps。然而，用于检测探头位于表面上所花费的时间要更 长，其为16个连续的测量周期，16x40ps=640^is。通过使用16个连续的测
量周期，减少了错误触发的数量。(当然，可以使用另外的多个测量周期。) 作为调节驱动频率的一个替代实施例，也可以对其它参数进行调整以便
进行温度补偿。例如，可以改变阈值以保持在所调谐的共振频率上设定的相 位关系。例如，阈值可以保持在距离长期相位差数值为4°的位置上。
在一个替代实施例中，可以设置一个模拟系统以取代用于进行补偿的数 字系统。模拟元件可以经过开关网络与压电堆叠并联或串联，以便补偿由温 度变化导致的电气特性的变化。这些元件可以具有可变电容、电感和/或电阻， 用于改变电路中的元件值。
温度补偿的另一个方法使用数字相位超前/延迟以补偿相位变化。这包括 对长期漂移进行精确补偿。例如，对于2°的相位变化，相对参考波形提前
13或延迟2。启动一个计时器以便对漂移进行补偿。计时器测量参考波形和所 测量波形之间的时间。
通过将振动发生器放在例如烤炉的温度控制环境中从而将其保持在一个 固定温度(目标温度)上，就不再需要对振动发生器进行温度补偿。这样通 过将关键振动元件的温度保持为固定值(保持为环境温度或高于环境温度的 固定温度)，从而消除了振动特性的漂移。实现这一目的一个直接手段是添 加加热元件或冷却元件，例如与发生器紧贴的功率电阻器(能够安全地将电
力发散为热量的电阻元件)或Peltier装置，并添加两个可替换的控制结构中 的一个。
图10和图11示出了第一控制结构的两个实施例。温度传感器82和加热 元件提供在发生器80中。加热元件可以只提供热量，例如图13中的功率电 阻器84，或者可以提供热量及进行冷却，例如图14中的Peltier装置85。线 路86提供从温度传感器82到温度控制器88的温度反馈。温度控制器88接 收目标温度输入90,并使用目标温度90和温度反馈86生成指令92。指令 信号通过放大器94到达加热元件(例如，功率电阻器或Peltier装置85)。
图12示出了第二个控制结构。相位计数误差96被输入温度控制器88, 温度控制器88输出指令92。指令信号92通过放大器94到达发生器86中的 Peltier装置85。在这个结构中不需要温度传感器和温度反馈。
第一控制结构需要通过将热敏电阻、热电偶或其它温度传感器安装到关 键振动部件上从而对温度进行测量。然后可以运用伺服系统控制通过加热元 件或冷却元件的电流，以便将测量温度保持与目标温度接近。在安装加热元 件的情况下，目标温度将必须高于正常的环境温度，因为没有冷却电容可用。 将温度选择为高于周边温度意味着，加热电流可以增加或减少，以便对来自 振动机构的热量输入进行补偿，也对从周围进入装置的热量变化进行补偿， 例如由操作者握住探头或工作环境变化导致的热量变化。如果使用了 Peltier 装置，则可以进行加热或冷却。因此可以将探头的初始温度选择为目标温度， 这意味着不需要探头的预热时间。
图10和图11示出第一个控制结构的电路图。
第二个控制结构使用相位计数的测量值来确定发生器的振动特性是否正 在漂移，而并不使用热敏电阻或类似装置来测量温度。通过包括低带宽电流控制回路(具有与发生器的热量时间常数相同数量级的时间常数)，漂移得 到补偿，所述电流控制回路使用所测量相位数与目标相位数之间的差值作为 误差信号，即相位计数误差，当相位计数太高或太低时允许发生器进行冷却， 当相位计数太低或太高时对其进行预热(对变化的感应取决于所选择的操作 点位于共振的哪一侧)。重要的是，因为这种类型的控制器不能完全补偿快 速变化而只能对逐步变化进行补偿，所以使用低带宽控制器。在这个实施例 中，温度漂移的影响是逐步的，并且触针与表面接触的影响是快速的。所以 低带宽控制器能够完全补偿温度引入的变化，并且非常緩慢地补偿触针接触 表面所引起的变化。大于特定阈值的相位计数的变化表示触针正与表面相接 触，在这种情况下，在相位计数发生大的变化之前电流反^t保持为所述数值。 这确保了在持续探头时不会出现由于电流伺服系统设法纠正并没有发生温 度漂移(事实上是触针与表面相接触)的温度而导致的温度失控。这种保持 稳定操作的方法具有这样的好处，即所感兴趣的数量(当不在表面上时是相 位计数)能够被直接控制，并且发生器的温度控制为副作用，而不是温度被 控制以便试图维持一个稳定的相位计数。最直接地，加热和冷却可以用与第
一种控制方法相同的方式使用Peltier装置实现。在使用电阻加热元件的情况 下，不对温度直接进行测量，所以在能够对探头进行调整和使用之前将基极 电流加在功率电阻器一段时间的情况下，需要预热的时间。这种施加已知电 流一个已知时间段的已知温度惯性，将会使温度提高一个非常合理的限定范 围(取决于温度损失中的变化)，这个范围将会落入探头的操作温度范围之 中。
这些方法不对驱动频率的数值进行调整，其具有这样的缺点，即足够长 时间的漂移可能会导致驱动频率不再对应于曲线最陡峭的部分。在这种情况 下，测量变得不再可靠并且必须对探头重新进行调谐。探头可以输出一个信 号来表示探头需要重新调谐。
本发明为探头提供了一些碰撞保护。如果探头受到硬性敲击，则发生器 会开始以不同的模式进行振协。在这种状态下不能从探头获得可靠的测量。
经验性的观点表示，当触针受到硬性敲击时，相位的大变化在非常的时 间(例如微秒)内被测量；所述变化比任何材料上的正常表面接触所产生的 变化大得多，并且比温度漂移所能产生的变化也要快得多。因此，正常的测量过程能够检测这种事件。
实验也已经显示，通过在敲击之后进行频率扫描，压电元件可以返回到 它们正常的振动模式。通过在很短的范围内进行扫描，这个频率扫描可以很 快地进行，例如在包括所期望的最高坡度的频率范围。^艮短范围内的扫描具 有的优点是仅花费一秒钟的若干分之一，而完全扫描通常将需要几秒钟的时 间。因此，短时间扫描能够在操作员拿起探头的时间内得以进行。
硬性敲击能够通过监视发生器的输出被检测。当压电元件受力时，在很 短的时间内可能会产生高电压。通过监视这个电压，能够对敲击进行感应和 报告。
作为可选择的实施例，测量受力变化的加速计或其它装置可用来检测和 报告硬性敲击。
硬性敲击也可以通过监视相位差进行检测。图9表示确定探头是否受到
硬性敲击的步骤的流程图。这个方法在图2和图7所示的FPGA1 17中嵌入 的微处理器中执行。在第一步骤中，所述嵌入的微处理器计算前次相位测量 和本次相位测量之间的相位差的变化。相位差的变化与阈值74进行比较。 如果相位差的变化低于阈值，那么没有碰撞发生并且探头可以继续进行操 作。如果相位差的变化高于阈值(即正常操作的最大期望相位差)，则碰撞 已经发生并且应当釆取动作。所述动作可以包括信号，例如视频或音频输出 (例如闪光)，以便表示出现了碰撞。 一种可选择的实施例是，探头可以将 输出通过通信链路发送到外部计算机或控制器，以表示测量不再可靠。用户 因此被警示了碰撞，并且用户能够通过例如循环功率或进行重新调谐来手动 地重新设置探头。
一种可选择的实施例是，探头如果检测到碰撞可以自动地进行重新调谐。 探头也可以设置为进行完全频率扫描或短范围扫描。
权利要求
1. 一种确定表面测量探头的漂移的方法，所述表面测量探头包括壳体、表面接触触针、使所述触针发生振动的振动发生器、确定与所述触针的振动变化相关的参数的传感装置以及确定所述参数与一阈值之间的关系的比较器，所述方法包括以合适顺序排序的以下步骤当触针与表面不相接触时获取参数的读数；在时间t中平均化所述参数读数，所述时间t远大于当接触表面时的过渡时间；将参数读数的平均值与参考参数进行比较；使用所述比较结果来确定是否存在明显的参数漂移。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数包括振动发生器的驱 动电压和流经所述振动发生器的电流之间的相位变化。
3. 根据前面任一权利要求所述的方法，其中，所述方法包括补偿参数 漂移的步骤。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述补偿参数漂移的步骤包括 调整驱动频率。
5. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述补偿参数漂移的步骤包括 调整所述阈值。
6. 根据前面任一权利要求所述的方法，其中，所述振动发生器包括一 个或多个压电元件。
7. 根据前面任一权利要求所述的方法，其中，所述方法还包括以下步 骤使用漂移测量来调整所述振动发生器的行为，从而补偿参数漂移效应。
8. —种表面测量探头，包括壳体；表面接触触针；使所述触针发生振动的振动发生器；传感装置，用于确定与所述触针的振动变化相关的参数；比较器，用于确定所述参数与一阈值之间的关系；以及处理器，用于以任何合适的顺序执行下述步骤当触针与表面不相接触时获取参数的读数；在时间t中平均化所述参数读数，所述时间t远大于当接触表面时的过 渡时间；将参数读数的平均值与参考参数进行比较；使用所述比较结果来确定是否存在明显的参数漂移。
9. 根据权利要求8所述的表面测量探头，其特征在于，所述处理器还 执行以下步骤使用漂移测量来调整所述振动发生器的行为，从而补偿参数 上的漂移效应。
10. —种确定表面测量探头是否提供了可靠结果的方法，所述表面测量 探头包括壳体、表面接触触针、使所述触针发生振动的振动发生器、确定与 所述触针的振动变化相关的参数的传感装置，以及确定所述参数与一阈值之 间的关系的比较器，所述方法包括步骤感测探头变量，所述探头变量对所述探头的加速度敏感； 将所述探头变量与一阈值进行比较； 如果所述探头变量超出所述阈值，则生成一输出。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述变量包括与触针 振动的变化相关的参数。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述参数包括振动发 生器的驱动电压与流经所述振动发生器的电流之间的相位变化。
13. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述探头变量包括所 述振动发生器的电压。
14. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述探头变量包括所 述探头经受的力。
15. 根据权利要求10-14中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所 述输出为视频信号或音频信号。
16. 根据权利要求10-14中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所 述输出经过通信链路被发送到控制器或PC。
17. 根据权利要求10-16中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所 述方法包括步骤如果出现输出则重新设定所述探头。
18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述探头通过执行所 述振动发生器的频率扫描被重新设定。
19. 根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述频率扫描在 接收到输出时自动完成。
20. —种表面测量探头，包括 壳体；表面接触触针；使所述触针发生振动的振动发生器；传感装置，用于确定与所述触针的振动变化相关的参数；比较器，用于确定所述参数与一阈值之间的关系；以及处理器，用于以任何合适的顺序执行下述步骤感测探头变量，所述探头变量对所述探头的加速度敏感；将所述探头变量与阈值进行比较；如果所述探头变量超出所述阈值，则生成一输出。
21. —种表面测量探头，包括壳体；表面接触触针；使所述触针发生振动的振动发生器；传感装置，用于确定与所述触针的振动变化相关的参数；比较器，用于确定所述参数与阈值之间的关系；以及热源，用于向所述振动发生器提供热量；以及温度控制器，用于控制所述热源，使得所述振动发生器保持恒温。
22. 根据权利要求21所述的表面测量探头，其特征在于，所述热源提 供冷却和加热。
23. 根据权利要求21或22所述的表面测量探头，其特征在于，设置有 温度传感器，用于测量所述振动发生器的温度。
24，根据权利要求23所述的表面测量探头，其特征在于，温度反馈从 所述温度传感器被提供给所述温度控制器。
25.根据权利要求21或22所述的表面测量探头，其特征在于，所述温 度控制器接收与所述参数相关的输入。
全文摘要
确定表面测量探头的漂移的装置和方法。表面测量探头包括壳体、表面接触触针、使所述触针发生振动的振动发生器，用于确定与触针振动的变化相关的参数的传感装置以及用于确定该参数与一阈值的关系的比较器。当触针与表面不相接触时获得参数读数并在时间t上对其进行平均化，时间t远大于接触表面的过渡时间。将参数读数的平均值与参考参数进行比较。比较结果用于确定是否存在很大的参数漂移。因此，由于温度变化导致的漂移得以校正。
文档编号G01B21/04GK101438130SQ200780016525
公开日2009年5月20日 申请日期2007年5月8日 优先权日2006年5月8日
发明者尼古拉斯·约翰·韦斯顿, 詹姆斯·弗格斯·罗伯逊 申请人:瑞尼斯豪公司